机械设备故障诊断技术的现状及趋势

于雷 孟权

摘 要：随着生产力的解放和科技水平的不断提高，现代化工业生产过程中机械设备也得到越来越普遍的应用，其自动化水平越来越高，设备构造越来越精细化和复杂化。而机械设备故障诊断技术的发展和创新，不仅为现代化工业生产效率的提升奠定了良好的基础，同时也确保了宏观经济的正常稳定运转。所以必须进一步加大机械设备故障诊断技术研究的力度，才能发挥出其在社会经济发展过程中的积极作用。本文主要是就机械设备故障诊断技术的发展现状以及未来趋势进行了研究和分析。

关键词：机械设备；故障诊断；现状；趋势

前言

在机械故障诊断的操作中，通过机械信息识别其技术状态是正常的，确定故障的性质和位置，找出故障原因，预报故障趋势，并提出相应的技术对策。现代的机械设备正在迅速地向着精密化、高速化、自动化、系统化的方向发展，设备更加复杂，各个部件的联系也越来越紧密，设备某部件的故障有可能会引起整个设备的损坏。机械设备发生故障不仅会造成巨大的经济损失，而且会给人身安全带来严重的后果。机械故障诊断受到广大科研人员的关注和重视，随着各个领域和技术的不断发展，各种新技术、新理论不断被应用于机械故障诊断中，并提出了一种新的诊断方法和理论。

1机械设备故障诊断技术的发展现状

虽然相关部门已经逐步加大了智能故障诊断技术研究的力度，但是由于现阶段这一技术的研究还处于探讨和仿真试验的阶段，再加上仿真过程与现实情况存在的差距较大，因此，该技术的安全性与准确性还有待于进一步的提高。通过调查研究发现，目前存在于智能故障诊断技术研究与开发的过程中主要有以下几个方面：（1）大部分机械故障信号分析融合是由不同的功能模块，而功能模块主要由机械和电气系统之间实现联系，再加上不同功能模块所对应的故障信号表现也存在相应的差异，因此，对信号采集和处理技术的发展，出现了严重失衡现象，这不仅增加了故障信号融合提取和分析的难度，同时也增加了故障诊断的准确性。（2）故障诊断的决策效率相对较低。在这个阶段的故障信号必须通过数据处理和决策推理两个阶段，最终将故障诊断结果，但由于当前故障信号的提取、处理、和工作时间相对较长，因此，导致护长体征无法与诊断决策实现实时的匹配，从而对诊断决策准确性的提升产生了一定程度的影响。（3）故障原因和特征对应关系不确定，因为不同的機械设备结构和相应的差异，增加综合故障诊断决策的难度，因此，必须不断调整，最终确定故障的特征和时间，故障诊断决策打下良好的基础。

2机械设备故障诊断技术的发展趋势

2.1不解体化

机械设备故障诊断技术将通过对可预埋在发动机内的传感器的研究和开发，来进行不解体检测的研究。美国、日本和其他国家取得了更先进的成果。通过嵌入发动机，他们嵌入了一个超薄传感器，可以检测发动机的温度和主要部件的间隙，以诊断可能的故障。此外，发动机的转速波动也是故障的重要指标，一些国家已研制出专门用于检测该指标的光纤传感器。

2.2高精度化

高精度化是指在处理信号技术的时候，通过一定的方法，来提高信号分析的信噪比。一般来讲，高精度化可以从以下几个方面来理解。（1）小波理论。比如：运动系统相对复杂的柴油机，其信号具有瞬态、突变且平稳性相对较差等特点。而高精度化则通过利用小波理论进行相关信号的分析和处理，从而达到促进信号分辨率的全面提升。（2）分形几何。高精度化认为如果出现分形现象的话，那么分形维数则不一定是整数，而传统的几何方法则必须依靠整数维数进行相应的分析。而这也说明了高精度化在瞬态、突变、平稳性较差等信号分析以及处理上的优势。（3）全息谱分析方法。这一方法大多应用于振动信号的分析与处理，其主要的工作原理是将幅、频、相三者紧密结合在一起进行分析和处理，而传统付氏谱则只关注幅与频的分析和处理。所以，这一方法的应用不仅弥补了传统付氏谱存在的不足与缺陷，同时也促进频振动信号分析处理效率的有效提升。

2.3智能化

所谓智能化，是指一套能够自动完成数据处理、分析、故障识别等一系列工作的开发型专家系统。机械设备故障诊断技术的智能化能够大大减轻诊断工作量，也能够大大提升机械设备故障诊断的效率和准确性。而要建立故障诊断专家系统，必须要对机械设备故障的形成机理进行细致的研究分析，让系统的知识库不断充实完善起来，从而能够摆脱制约专家系统发展的瓶颈，使其能够更好、更有效地发挥作用。另外，机械设备故障诊断技术的智能化还需要把模糊神经网络方法与专家系统相结合，让模糊神经网络具有自学习、自组织以及联想等智能化功能，从而推动机械设备故障诊断系统的自我发展和完善。而机械设备故障诊断系统也逐渐从集中式发展为分布式，通过系统软硬件生产设计的规范化、标准化、模块化，来缩短机械设备故障诊断系统的开发周期，大大地提高其可靠性。

2.4网络化

机械设备故障诊断技术在新世纪要取得长足的发展，网络化是一个无法回避的重要方面。计算机技术和通信技术的飞速发展，使得网络设备故障诊断技术成为可能。现在各种通信手段已经成为网络连接，依靠网络，可以有效地链接多个故障诊断系统，使彼此之间的信息共享＼资源共享，也有助于提高机械设备故障诊断的质量。此外另外，由故障诊断系统与数据采集系统组成的网络也具有非常重要的作用，它能够对机组实施有效地管理，对企业来说，这样既能够减少其设备投资，也能够提高设备利用率，甚至还可以与企业的MIS系统相联结，促进企业管理的一体化和现代化。

3结语

总之，机械设备故障发生的频率随着其设备复杂程度的日益提升而增加，因此，相关部门必须加大机械设备故障诊断决策与方法研究的力度，才能促进机械设备故障诊断效率有效提高。另外，随着科学技术的不断发展，智能控制技术在机械设备故障诊断技术中的应用也必将越来越广泛，而这对于促进机械设备运行效率的提升具有积极的促进作用。

参考文献

[1]鞠萍华.旋转机械早期故障特征提取的时频分析方法研究[D].重庆大学，2010.

[2]吕德衍.振动信号分析在乳化器故障诊断中的应用研究[D].杭州电子科技大学，2010.

（作者单位：1 可口可乐辽宁（北）饮料有限公司；

2 北方重工集团有限公司冶金装备分公司）