关于机械设备故障诊断的探讨

金勇

摘 要：机械设备故障诊断技术是一门掌握和了解机械设备在使用过程中的一种状态，提前发现故障及原因，同时预报故障发展趋势的技术前景，在现代工业中有着至关重要的效能作用。本文针对故障诊断的发展历史，对故障诊断的方法和优缺点进行研究分析。

关键词：机械设备 故障 检测技术 诊断

中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0095-01

故障诊断技术走过了将近40年的发展历程，在理论上已经初始形成了较完整的学科体系步骤，一点点形成以油样分析、振动诊断、无损检测探伤和温度监测为主，同时很多新的技术和方法也逐渐形成性的发展局面。其中故障诊断（FD）始于对机械设备的故障进行诊断，其全称则是状态监测与故障诊断（CMFD）。其主要内容包含了两个方面：一是在发现特殊的情况下，对各项设备的故障进行诊断与分析；二是对设备的运行进行状态监测。计算机软硬件技术的发展非常的促进了信号分析与处理技术的飞跃跨步，推向了机械故障诊断和监测技术朝实用化和科学化路线发展。

1 主要技术方法现状

1.1 系统故障原因结构图的形成

通过结构图对系统故障造成的原因，做出从整体到部分的按树状依次的细致划分。故障树则表示出系统或者设备上的不理想事件和指定设备之间的逻辑结构图，同时好包含了它的各个部件和各个子系统之间的逻辑结构图，该方法称之为图形演绎法。故障图表则是由造成故障的各项因素与系统中的故障这两者相互绘制而成，而这样就可以很直观的反、反映出了系统、元部件、因素、故障以及其他因素之间的相互关系，并且可以定量的计算出故障的程度、故障的原因和故障的概率等。

1.2 模糊数学的故障诊断方法应用

根据模糊的集合论征兆空间和故障状态空间的某种映射关系，故障诊断用征兆的方法来进行。只因它的集合理论还未发展成形，大部分能借用经验和大量诸多的试验来定位。系统本身存在的模糊与不确定的相关信息因素，同时还对每个特征参数与每一个征兆来制定其上、下限以及合格的隶属度的函数，从而在应用上存在一定的局限控制性。随着模糊集合论的不断完善更新，运用这个方法的可观性能上还是十分被关注重用的。

1.3 诊断故障的人工神经网络方法应用

在20世纪80年代末90年代初，人工神经网络方法才真正的开始实用。因为神经网络中存在很多功能，其中包含了对结构的联想、推测、记忆、自适应和学习、容错、处理繁琐和并行模式等方面，并且在工程的实际工作中还存在许多的突发性能，同时故障很多，过程也很复杂，使它在庞大多样的机器、突发性故障较多以及系统检测和诊断中可以发挥出更加广泛的应用。

2 机械设备故障的诊断技术

2.1 故障诊断技术依次分类介绍

（1）简易诊断又称之为初级诊断。一般由现场的职责人员开始进行触及诊断及其能对设备的状态做出极速有效的概括和进行讨论评价。

（2）精密诊断是在初始诊断的基础上对于出现特殊状况的设备进行清晰识别，并进行详细的诊断策略，检查出设备出现的异常部位，并对设备不同的种类和故障程度执行研究和判断实施进行。

（3）运行诊断和功能诊断。对刚刚组装或刚开始维修的设备检查其功能和状况是否出现异常的诊断称之为功能诊断，同时根据他们对设备或者机组进行检查，所得到的结果来进行相应的整改。同时对正常工作的设备所产生的故障特征进行检测运行诊断。

（4）连续监控和定期诊断。每间隔一定时间就对工作的设备进行检测即是定期诊断。连续监控就是采用仪表和计算机信息处理系统对机器运行状态进行监视和控制；何时使用连续监控？多在因故障而导致重大生产耗失，事故影响悲劣以及频频出现故障和较容易发生故障的设备，由于安全以及劳动保护方面的因素无法点检的设备都将使用连续监控。

2.2 技术的诊断形式

（1）外观检查：借用人体的感官，从味道，声音，温度和运行状态等诸多方面，可直接观察故障信号的发生，同时通过丰富的检查经验和维修经验及技术来判断故障将会出现的个别部位和成因，目的就是达到预测的效果。

（2）振动测量：振动是机械设备中比较平常的现象，振动一般在作回转或往复运动都会产生的，振动信息的产生通过设备运行的状态特征来判断。大多数振动的增强都将会发生故障。

（3）噪声：物体的机械振动通过弹性媒质向远处传播的结果，声源是发生声音的振动机械振动将是媒质中的传播过程。如机械振动系统实机械噪声的声源。机械设备噪的声源主要包括电机、液压泵、齿轮、轴承等，其噪声频率与其运动频率或固有频率都有关系。不动的零件（如支架、箱体、盖板等）的噪声均是受其它声源或振源的诱发引起共鸣造成的。

（4）泄漏：在机械设备运行的过程中，气态，液态和粉尘状的介质从其孔眼和裂缝和空隙中流出或者涌入，形成泄漏，造成能源的大量浪费，工况恶质化，环境受到污染，损坏快速这是机械设备使用中力图防止的最坏现象。

3 材料缺陷损伤和裂纹的故障检测

（1）超声波探伤法：这种方法不仅成本低，测厚度较大，速度较快，尤其对人体无任何伤害，检测平面型缺陷是主要目的。

（2）射线探伤法：重要使用X射线。此方法关键用于展示体积型的缺陷，大多数材料均适用，测量的成本非常之高，对人体具有相当的损害，要小心谨慎的使用。

（3）渗透探伤法：包括荧光渗透和着色渗透两种方法。这两种方法的操作不仅容易而且成本极低，广泛的范围应用能够直观的显示出来，但是也只仅适用于表面缺陷的损伤种类。

（4）磁粉探伤法：此种方法的使用容易方便，与渗透探伤比较特别敏捷，近表面的缺陷能够探测出来，铁磁性材料最为适用。

（5）涡流探伤法：对封闭在材料表面下的缺陷有非常高的检测灵敏度比较适应，此种方法定位为电学测量方法，方便自动化和计算机的运用处理。

（6）激光全息检测法：此种方法是20世纪60年代才兴盛起来的一种科研技术，此种方法不仅检测各种高压容器、蜂窝结构还有叠层结构等。

（7）微波检测技术：此种方法也是近几十年挖掘出来的一种新兴技术，超声波方法远远不如非金属的贯穿能力方法，此方法的特征是简便快速，属于一种非接触式的无损检测技术。

（8）声发射技术：重点对大型构件结构的完整性进行长期监测和评价，对缺陷的增长可实时监测和实行动态，检测灵敏度极高，目前，压力容器，核电站重点设备还有放射性物质的偶尔泄漏，得到广泛应用的是输送管道的焊接部位缺陷等方面的检测。

4 结语

机械设备一定要深化各种理论和技术的相互渗透性；应用范围必须要广，使用内容也要更丰富实用。机械故障诊断学不管在技术上或是在理论方法角度学都需要进一步发展研究和健全完善，以适应时代的机械化的新需求。

参考文献

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