机械设备状态检测与故障诊断技术分析

岑立德

摘要：机械设备是工程施工的重要物质保障，因而工程施工过程中必须加大对机械设备的状态检测与故障诊断，从而及时对潜存着故障隐患的机械设备进行维修。本文就机械设备状态检测与故障诊断技术进行了分析，指出正确的检测与诊断技术在机械设备的维护过程中发挥着巨大的功效，希望更多相关人员强化对该方面知识的理解与实际应用。

关键词：机械设备；状态检测；故障诊断

前言：

工程机械状态检测与故障诊断技术是一门综合研究设备运行状态各种情形的学问，设备检测人员可以根据设备在运动状态下运行状态、发出的声音等综合判定该设备是否正常，以做到早发现早解决，避免在机械设备的故障完全瘫痪不能工作时才进行维修的状况的发生。早期发现便及时维修可以在降低维修成本的同时保证机械设备的正常运作，不会对工业生产带来巨大的损失。现有的机械状态检测与故障诊断技术是通过对机械设备的震动情况、噪音以及温度等不同的特征参数进行检测，通过将检测出的数据与机械正常水平下的具体数值做比对，从而来断定该设备的正常与否，而若发现设备的工作状态不正常便利用相关的故障诊断技术对设备发生故障的具体原因进行判断，从而为维修提供明确的方向与方案。

一、机械设备状态检测与故障诊断技术发展现状

我国针对于机械设备状态检测与诊断技术的相关研究可以追溯到上世界八十年代初期，在积极引进国外先进理论与技术的基础上，国内的相关理论与实践也取得了较大收获。从实践应用的反馈效果看可知我国国内的机械设备状态检测诊断技术主要有如下四点：

（一）传感技术

传感技术是通过从自然信号源中获取相关信息并对其进行处理的技术，其主要涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、测试、应用于评价等改进活动。传感技术在机械设备检测中的应用主要是通过提取设备运转中发出的相关信息并对这些信息资源进行处理，从而对设备的运作状态进行综合评价，其能够较为精确的传达出设备的相关参数，从而为后期的维修提供了重要的参考依据，故而其在状态检测与故障诊断中处于领先水平。目前我国市场上传感器的种类越来越多，而光导纤维等先进的传感技术也逐渐引进并作用于相关设备检测中。如图一所示，综合反应了其作用于具体的机械设备检测与诊断中的工作状况。

图一 诊断技术三阶段

（二）信号分析与处理技术

信号按期性质分有确定信号与随机信号，而按信號自变量的取值可分为连续时间信号与离散时间信号，根据自相关函数反应两个信号在时移中的相关性，来检测设备中的微弱信号，从而可以较为明确的指出设备具体的运作情况。

（三）神经网络

神经网络也是利用函数将两个节点之间进行连接从而获取信号的加权值，通过运行状态下发出的信号的处理从而判定设备的健康状况。该技术应用于机械设备的诊断中可以大大提高诊断效率，是非常有发展前景的检测与诊断技术之一。

（四）人工智能与专家系统

人工智能与专家系统综合利用了博弈、推理、归结演绎、模糊推理等相关知识，应用于故障诊断系统大大精简了检测人员的工作量，目前其已成为机械设备故障诊断中最为主要的技术之一。

二、机械设备检测与故障诊断技术

（一）震动监测诊断技术

1.对诊断对象进行机理分析

震动监测诊断技术要求首先要对设备的运行状态、各个构件的衔接状态等均作出详细的分析，从而根据机械故障时发出的振动的具体特征来对机械可能存在的故障进行诊断并及时排除。

2.强化对可能存在异常振动的部位的详细检测

利用振动检测诊断技术对重点部位设置成重点监测点，通过将监测点反馈回来的数据进行详细的分析以更能精确的判断出机械是否处于健康运行状态下。

3.对明确的故障进行诊断

故障诊断是依据监测点的各种参数对机械设备的故障部位、程度进行分析，从而在明确的判断下采取有针对性的修复技术。

（二）机械性能测试技术

1.对发动机的功率进行测试

在对机械设备的是否处于正常运行状态进行判断后还需要根据相关的反馈数据对机械进行维修保养，首先便需要对机械的发动机的功率进行检测。检测人员可以利用无外载加速测试仪对人力无法及时判定的故障进行再次检测以确保及时将机械中潜藏的故障找出来从而进行维护。

2.对机械的液压系统的功率进行测试

机械设备中发生故障频率较大的部位主要有液压系统故障，如果不及时对其进行检测，一旦机械设备在此方面发生故障将会对整个机械设备的正常运行造成极大的影响。在对液压系统进行检测时主要是综合分析压力传感器反馈出来的压力冲信息，而这些数据经过计算机的汇总与存储，最后计算机将数据与正常的参数进行比较从而最终明确液压系统的运作状况。

（三）油样分析

油样分析的实际运作中主要采用的是铁谱与光谱两种分析方法，其中光谱分析是通过分析磨损物的数量来对故障进行检测，而铁谱分析则既可以通过分析磨损物数量又可以分析磨损物的形态，两种方法综合比较后可知铁谱分析较之光谱分析更为精确。油样分析主要通过判断机油中的金属成分来确定机械设备的故障具体发生部位，以促使工作人员可以及时进行维修。

三、现代检测诊断技术

（一）计算机辅助检测诊断技术

计算机辅助检测技术是利用计算机相关软件对设备进行自动化的诊断，该项技术下系统需要掌握大量关于不同性质、型号、生产厂家等有关于机械设备方面的数据资料，从而能为计算机的自动化诊断提供数据参考。当然，系统中的数据并非是完美无缺的其也有可能存在无法对故障进行检测与诊断的情况，而利用计算机辅助检测诊断技术的一大优点是其能在无法正常检测时及时将情况反映给技术人员。系统在对一台机械设备进行故障的诊断与修复后会自动将相关资料存储到每台设备各自的数据库中，从而为设备后期的检测、诊断与维修提供有价值的参考数据。

（二）神经网络诊断技术

新阶段发展的神经网络诊断技术是利用人脑结构而研制出的一种全新的人工神经网络诊断方法，其实质是通过在系统中输入相关的数据、质量来促使其实现自动化的诊断。该诊断技术下利用相关专家在处理某些机械设备的故障的范例来训练人工神经网络，其便能够根据专家处理工作中的相关指示来完成类似故障的设备的维护。虽然其在故障的诊断与维护上取得了一些成就，其毕竟是在模仿人脑的运作机能而非真正的大脑，因而其缺乏人的主观能动性不能向专家处理设备问题时那样，对设备进行具体的研究与分析从而得出科学的诊断或维修结论，其目前只能应用于故障较为明确的设备的诊断与维护中。

（三）专家诊断系统

如图二所示，机械设备检测与故障诊断技术中专家诊断系统是一种利用现代的计算机技术综合作用而研制出的人工智能系统，该系统通过对机械设备所发出的各种信号的检测、对设备运行状态的识别以实现对整个机械设备运行状况的全面干预，从而强化对设备的检测与故障的诊断。专家诊断系统较为全面的承袭了计算机辅助诊断系统的所有功能，还结合了人工神经网络诊断技术的优势，充分将机械设备诊断专家的经验与检测方法传输到计算机中，计算机通过对不同性质、不同型号的机械设备的故障信息进行收集与储存从而逐渐形成了人工智能的计算机系统，因此其便能根据系统中固有的数据资料对机械设备进行检测与故障诊断。

由图二的专家诊断系统发挥作用的平面图可以一目了然的看出，专家将在对机械设备的检测与故障维修中总结出的各种知识、经验、故障检验方法等输入到计算机的知识获取程序与知识库中，而计算机根据一定的程序设计将知识获取程序中的不同类型的知识进行汇总从而在知识库中形成各自的知识体系，而系统在检测与诊断过程中将知识库的知识与计算机中原有的数据库资料集中到推理机中，通过解释程序的运作使各种知识、数据资料进行自动化的处理从而通过接口成功的作用到用户即被检测的机械设备上。整个流程便是专家诊断系统发挥作用的基本流程，是系统实现对机械设备检测与故障诊断的核心内容。

专家

用

户

图二 专家诊断系统

总结：

随着科学技术的发展作用于机械设备检测与故障诊断中的技术会愈加多样化，而强化机械设备运作状态下的检测更能为发现设备的具体故障做出明确的指导，通过对机械设备状态检测与故障诊断技术的综合分析不难发现检测与诊断技术的精准度在不断的提升，为工程建设中合理的应用与维护机械设备提供了更为科学的指导，极大的保证工程的稳定发展。

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