试论机械设备运行可靠性评估的发展与思考

李媛

（深圳中广核工程设计有限公司，广东 深圳 518172）

试论机械设备运行可靠性评估的发展与思考

李媛

（深圳中广核工程设计有限公司，广东 深圳 518172）

我国的经济社会不断发展，机械制造行业也进入了快速发展的阶段。在机械制造行业中有大量的机械设备，机械设备运转产生动力，可以为机械制造提供动力支持。值得注意的是，每台机械设备都存在一定的局限性，在运行过程中会出现故障问题，阻碍机械生产制造工作的顺利开展。具体探讨了机械设备运行可靠性评估的发展与思考，希望能为相关单位提供一些参考。

机械设备；可靠性评估；评价模式；计算频带

进入新世纪以来，我国的社会主义市场经济持续繁荣，给机械制造行业带来了前所未有的发展机遇和挑战。当前我国的机械制造企业越来越多，市场竞争日趋激烈。如何在激烈的市场竞争中保持有利地位，成为了各个企业关注的重点问题。在机械制造生产体系中，机械设备占据着重要位置。只有保证机械设备的正常运转，才能提高机械制造的生产效率。在此背景下，对机械设备运行可靠性进行评估势在必行。

1 机械设备运行可靠性评估的发展

随着各国工业化进程的不断加快，科学技术水平不断提升，机械设备也在朝着高精密、高智能的方向发展。机械设备的种类非常丰富，从某个角度来看，机械设备的质量直接关系着机械制造行业的发展。自20世纪以来，发达国家开始对机械设备运行的可靠性进行评估，并将可靠性评估技术应用在了机械产品的生产制造中。美国将可靠性评估技术作为20世纪的三大技术之一，足以说明可靠性评估的重要性。与国外相比，我国的机械设备运行可靠性评估工作发展比较缓慢。长期以来我国的机械制造行业为劳动力指向型，机械产品的技术转换率较低。近年来，我国的市场经济不断发展，现代化技术被应用在机械生产制造中。值得注意的是，我国机械设备的故障发生率非常高，为了保证机械生产制造系统的正常运转，必须对机械设备的可靠性进行精准评估。

机械设备的可靠性评价包括以下几方面的内容：①对机械设备的设计过程进行可靠性评价；②对机械设备的制造过程进行可靠性评价；③对机械设备的运行过程进行可靠性评价；④对机械设备的维修过程进行可靠性评价；⑤对机械设备的管理过程进行可靠性评价。在上述评价内容中，设计考靠性和过程可靠性评估最为关键。机械设备很容易受到外部环境的影响，因此，机械设备故障屡见不鲜，严重的甚至会引发重大的安全事故。以前几年的日本核电站泄漏为例，日本核电站的冷却设备失衡，系统停转，导致核电站泄漏。为了避免上述问题的发生，机械制造行业必须对机械设备运行可靠性进行评估，保障机械产品生产制造工作的顺利开展。

2 机械设备运行可靠性评估的不足之处

2.1 获取数据不够精确

在当前机械设备运行的可靠性评估中，存在数据不够精确的问题。在机械设备运行过程中，会产生大量数据，只有对数据进行储存管理和精准分析，才能体现数据的实用价值。机械设备的运行数据是可靠性评估的依据，在进行评估过程中，需要应用数据测算事故概率。传统的数理统计方法经常会出现数据遗失的问题，对可靠性评估结果造成不利影响。

2.2 设备状态评估片面

在当前机械设备运行的可靠性评估中，存在设备状态评估片面的问题。在可靠性评价时，需要对机械设备的运行状态进行假设，使机械设备趋于有限状态。一般而言，机械制造企业会考察机械设备的失效状态和正常状态，但是除了这2种状态外，机械设备还存在其他的运行状态。由于设备状态评估片面，可靠性评估的结果势必会与实际值存在差距。

2.3 机械设备结构复杂

在当前机械设备运行的可靠性评估中，存在机械设备结构复杂的问题。很多机械设备的规模较大、内部结构较为复杂，在运作过程中，不同零件会产生不同的作用力。传统评估方法并不能判断机械设备内部结构零件与零件的关系，一旦零件出现损坏，就会导致机械设备失效，阻碍机械产品制造工作的推进。

2.4 失效分布评估较难

在当前机械设备运行的可靠性评估中，存在失效分布评估较难的问题。在进行可靠性分析时，需要判断机械设备失效的概率。机械设备失效本身为假设条件，提高了评估结果的模糊性。很多机械设备的使用年限较短，内部元件较多，维修的难度大大增加。一些机械制造企业应用传统可靠性评估方法进行分析，导致评估结果出现偏差。

3 机械设备运行可靠性评估的科学方法

3.1 降低对概率分布的依赖性

为了对机械设备运行进行可靠性评估，应该降低对概率分布的依赖性。在应用传统评估方式对机械设备运行进行可靠性评价时，需要依托概率分布的方法。概率分布方法存在较大的误差，为了降低对概率分布的依赖，应探索新的模型评估方法。当机械设备的应用过程中呈失效状态，参数运行具有一定的规律性。此时，应对数据之间的相互关系进行判断，最大化地提高模型的精确度。在不同的运作阶段，机械设备的可靠性水平不同，国外学者提出了动态贝叶斯估计方法，为机械设备运行可靠性评估指引了新的方向。在构建评估模型之后，应脱离数理概念，对不同类型的机械设备进行可靠性分析，同时，对机械设备的使用寿命进行测算。

3.2 假设机械设备已经失效

为了对机械设备运行进行可靠性评估，应该假设机械设备已经失效。在传统的评价模式中，机械设备运行状态主要分为2种。即正常状态、失效状态。事实上，机械设备的运行时间越长，其退化速度越快，退化状态处在正常状态与失效状态之间，也应该纳入考虑范围之内。在20世纪初，国外学者构建了机械设备加速退化模型，对机械设备的退化状态进行仿真模拟。在此基础上，其他学者对失效数据进行了排列，使模型可以描述机械设备的物理特性。机械设备的运行轨迹不同，其退化程度也不尽相同。因此，在对机械设备进行可靠性评估时，应该将其运行划分为不同的阶段，获取其中的故障参数，判断时间与机械设备运行系统的关系。

3.3 保障评估结果的实时性

为了对机械设备运行进行可靠性评估，应该保障评估结果的实时性。机械设备所处的工作环境一直在发生变化，与之相对应的，机械设备运行参数也在发生变化。机械设备在运行过程中会产生大量的实时数据。只有对即时数据进行分析，才能获得最精准的可靠性评估结果。历史试验数据虽然能反应机械设备的运行状态，但并不能将其作为构建可靠性评估模型的依据。为了确保评估结果的实时性，应该依靠贝叶斯方法形成仿真系统，对机械设备失效概率进行评定。同时，需要依靠网络信息技术形成动态监测系统，对机械设备的退化数据进行分析。

3.4 发挥动态信号信息价值

为了对机械设备运行进行可靠性评估，应该发挥动态信号信息的价值。动态信号可以反映机械设备的实际运转情况，因此，在对机械设备进行可靠性评估时，可以对动态信号进行分析，判断机械设备的磨损程度和故障发生率。一方面，动态信号需要依靠物质载体，比如信号接收转换器等；另一方面，机械设备的运作状态不一，需要建立不同监测点，获取实时信息。在了解设备运行状态之后，应将个体运行整合为群体运行，反映设备整体运行的特征。同时，应把当前信息与历史信息相结合，形成可靠性评估的科学方案。

3.5 采用多元化的评估方法

为了对机械设备运行进行可靠性评估，应采用多元化的评估方法。一方面，可以计算机械设备的振动频率，并将机械设备的振动划分为不同层级，以此为依据评定机械设备的老化程度，测试轴心的工作性能；另一方面，可以观察机械设备的外观，查看机械设备是否出现了外部结构损伤，评估机械设备的不确定状态，分解计算频带。

4 结论

综上所述，随着我国的经济社会不断发展，机械制造行业也进入了快速发展阶段。在机械制造生产体系中，机械设备占据着重要位置。只有保证机械设备的性能良好，才能推动机械产品生产制造工作的顺利开展。在此背景下，对机械设备运行可靠性进行评估势在必行。

［1］何正嘉，曹宏瑞，訾艳阳，等.机械设备运行可靠性评估的发展与思考［J］.机械工程学报，2014（02）.

［2］季云，王恒，朱龙彪，等.基于HMM的机械设备运行状态评估与故障预测研究综述［J］.机械强度，2017（03）.

〔编辑：张思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.17.160

2095－6835（2017）17－0160－02