论机械设备的状态故障与检测方法

■王利群

论机械设备的状态故障与检测方法

■王利群

10.3969/j.issn.1671-489X.2012.35.113

作者：王利群，工程硕士，高级工程师，研究方向为机械加工、机械设备的管理与维修、工程设计与安装、液压传动与气动、矿山机械设备。

机械设备的故障诊断和检测技术是在一定的工作环境之下，根据不同的机械设备在运行的过程中所发出的信息来判断机械是否处于正常的工作状态，并且能根据机械发生异常情况的部位和原因作出判断，以便在最短的时间内及时去处理。

企业当中所使用的设备的状态指的是设备具有的性能、精度及在生产等方面的技术状态。设备是为了配合企业当中的一些工程项目、一些生产要求等配备的，所以设备的运行状态的好坏会直接决定企业在生产过程中的价值。设备在使用的过程当中会受到工作条件和环境及生产性质等因素的影响，为了保证设备能有很好的运行状态，及时解决在运行过程中出现的故障和问题，就应该对设备进行检测和诊断，从而保证设备更加良好地运行。

1 机械设备技术状态管理的重要作用

企业应当设置专门的人员去对设备进行日常的检查和维修，以及对于设备的检测和诊断活动，及时去判断设备在精度、效率及在性能上面的变化，并且及时分析，一旦发现问题，应当在最短的时间内去进行维修，采取相应的方式去保证设备能够正常良好地运行。

设备技术的状态直接决定企业的生产活动是否能够正常的运行，所以，设备技术的状态管理就是要控制设备的状态，并且对其进行检查和诊断，尽早采取预防措施，排除设备中出现的隐患，降低设备出现的故障率，从而提高企业的效率和经济收益。

2 机械设备的状态故障分析

通常机械设备在使用的过程中有三种技术状态，分别是：1）比较完好的技术状态，这种状态就是设备处于非常正常可用的状态；2）故障状态，处于这种状态时，设备就丧失了其主要的性能；3）设备出现一些异常情况，有一些缺陷出现，但是还没有出现故障的状态，这种状态是处于第一种状态和第二种状态之间的，有时候又称为故障前状态。为了使设备劣化的过程能够延缓，减少一些故障的发生，使设备能够处于很好的运行状态，不仅需要一些技术非常熟练的技术工人去保证设备能够被合理地使用，同时需要对设备进行维护和清扫，定期检查，更换一些比较旧的零件，去进行检测和诊断等工作。除此之外，还要严格按照规章制度去进行执行和管理，做好定期的检查和维修的记录，以便更好地积累原始数据。还要进行分析和统计，去探索故障的发生规律，从而更好地去控制故障的发生，使设备保持良好的运行状态。

机械的状态故障主要有以下几个特性。

1）存在潜在性。因为机械设备在使用的过程中会受到各种损伤，这些损伤就会使一些小部件在参数结构上面发生一些变化，当这些变化超过部件结构的允许值的时候，机械就会存在潜在的故障，所以工作人员一定要在日常工作当中不断地对这些小部件去进行维护和清洁，把这种隐患消除，使潜在的故障得到一定的控制，这样就会延长机械的使用寿命。

2）机械设备故障存在渐发性。由于设备发生磨损和老化等与时间的关系是非常密切的，所以引起机械的故障也和时间密不可分，机械的损伤是逐步产生的，零部件的结构参数也发生缓慢的变化。机械使用的时间越长，发生老化和机械设备故障的可能性就会越大。所以对于故障的渐发性一定要注意和预防。

3）耗损性。机械发生老化和疲劳是随着能量和质量而不断地变化的，随着使用时间的增加，尽管局部故障的排除会恢复机械设备的性能，但是机械设备的故障率是在不断提升的。

4）多样性。因为机械设备在使用的过程中，会受到老化和磨损、腐蚀等的作用，所以一个零部件可能存在很多的故障原因和模式，比如轴承的弯曲和疲劳断裂等。这些故障不仅在故障机理及表现形式上面有很大的不同，并且影响程度也是不同的，表现出多样性。

5）模糊性。机械设备由于在使用的过程中会受到环境等条件的影响，使得其损伤的程度和参数的变化都会有一定的随机性，而且由于设备的制造材料也有一定的影响，同一机械设备在不同的环境下使用，其参数变化和产生故障发生的标准也会不同，所以就会使设备的故障发生具有一定的模糊性。

3 机械设备故障检测及诊断技术

随着现代科学技术水平的飞快发展，机械设备也是越来越复杂，机械设备的自动化水平也逐渐提高，所以就要做好对于设备故障的检测，对故障产生的原因进行诊断，找出设备出现故障的原因，使之能够更加安全地进行工作和生产。

对于机械设备的状态检测过程主要有两点：第一就是对于设备的运行状态进行很好的检测，第二就是在一些特殊情况发生之后要对机械设备的故障进行分析和诊断。

对于故障检测的方法主要有两种。

1）基于系统数学模型的故障诊断检测方法。这种诊断检测方法是通过使用观测器来对系统的输出进行估计，再让这个估计与实际的输出的值进行比较，从而获取故障的信息。这种方法能够很好地控制系统密切地结合，是监控和系统修复的重要的前提。这种方法是通过现代的控制理论以及现代化的方法作为指导的，然后在数学模型的基础上进行诊断和检测。

2）基于非模型的故障诊断检测方法。

①基于故障诊断专家的系统诊断检测方法。专家系统是在最近几年非常显著的成就系统之一，这种诊断检测方法主要包括对于诊断知识和推理的方法以及对于不确定的推理和诊断知识的获取方法等，随着计算机和人工智能的不断发展，这种方法已经克服了对于模型的依赖性，是一种非常有效的机械设备故障检测方法。

②故障模式识别的故障诊断检测方法。这种方法主要是以技术为基础，在故障模式特征量上面去进行提取的。这种方法主要分为离线分析以及在线分析这两个阶段，通过离线分析能够确定出系统的状态故障以及这种特征的向量描述的故障模式的向量，然后再形成故障基准模式集，并且能够确定和识别出故障模式向量的函数，根据在诊断时所提取的故障的特征向量，再判别函数对故障去进行分离定位。

4 要做好机械设备的维护工作，降低设备发生故障的概率

首先应当加强对于设备的保养工作，管理人员要严格按照设备的使用说明来对设备进行管理和保养，并且要与技术人员做好沟通，从而延长设备的使用寿命，减少故障发生的次数和可能；

其次，要提高管理人员的操作水平，加强设备日常检查的工作，管理人员一定要对机械设备的性能和原理有很好的了解，同时要对机械设备进行检查，做好记录，便于分析设备发生故障的原因；

第三，就是要提高机械维修的质量以及维修队伍的素质，提高他们的责任心和技术水平。

5 总结

本文主要介绍了机械设备的状态故障主要的特性，机械设备技术状态管理的重要作用，以及主要的机械设备状态故障的检测和诊断技术。现在的机械设备正在朝着大型化、精密化、自动化等方向不断地发展，其设备结构也越来越复杂，所以一定要做好对于机械设备的故障检测，从而减少由于机械设备发生故障所造成的经济损失。

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内蒙古乌海职业技术学院）