機械故障診斷技術

機械故障診斷是20 世紀六七十年代產生并發展起來的一門綜合性邊緣學科。一方面, 隨著現代設備的日趨大型化、復雜化、自動化和連續化, 設備一旦發生故障, 給生產和質量以至人
們的生命財產安全造成難以估量的影響, 為使設備保持正常運行狀態所花的維修費用在企業經營費用中占了很大的比重。因此, 為使這一占有重要地位的設備維修工作更加而科學, 就必須對維修對象—設備的劣化、故障狀態、故障部位及其原因有正確的了解。另一方面, 信息傳感技術、信號處理技術以及現代測試技術等相關學科的發展, 特別是電子計算機技術的飛速發展, 為設備故障診斷提供了極大的, 從而使上述需要成為可能。正是在這種情況下, 受醫療診斷學中的一些基本邏輯思想地啟發, 并將之推廣到工程技術領域, 形成了一門新的學科—工程診斷。
1、機械故障診斷研究的內容
機械故障診斷是識別機器或機組運行狀態的科學, 它研究的是機器或機組運行狀態的變化在診斷信息中的反映, 其研究內容包括對機器運行現狀地識別診斷、對其運行過程的監測以及對其運行發展趨勢的預測3個方面。
2、機械故障診斷的基本原理
機械故障診斷包括機械故障診斷的理論與技術兩大部分。
2.1 機械故障診斷的基本環節
一個完整的診斷過程一般由以下幾個基本環節組成。
2.1.1 確定運行狀態監測的內容
主要包括確定監測參數、監測部位及監測方式等方面的內容, 這主要取決于故障形式, 同時也要考慮被監測對象的結構、工作環境等因素以及現有的測試設備條件, 這是整個診斷工作的基礎。狀態監測的內容確立得當, 不僅能極大地提高診斷效率, 有時甚至決定著診斷工作的成敗, 因此必須對此予以足夠的重視。
2.1.2 建立測試系統
根據步驟1 的要求選取傳感器及其配套設施, 組成測試系統, 用以收集故障診斷所需的信息。在建造測試系統時, 不僅要注意有用信號的獲取( 靈敏度和精度等性能) , 同時, 還要考慮測試系統的環境適應性以及如何在測試階段進行降噪除噪等, 以便簡化后續的信號分析處理過程。正確、有效信號的取得是正確診斷的先決條件, 偏離了這個前提, 診斷工作就無從談起。
2.1.3 測試、分析及信息提取
主要內容是對借助測試系統所獲得的信號進行加工, 包括濾波、異常數據的剔除以及各種分析算法等, 其主要目的是從有限的信號中獲得盡可能多的關于被診斷對象狀態的有用信息,這是機械故障診斷的核心。
2.1.4 狀態監測、判斷及預報
它是診斷工作的zui后一個環節, 也就是機械故障診斷的zui終目的之所在。這一步工作主要是構造或選定判據, 確定劃分設備狀態的各有關參量的等值等內容, 以此判定被診斷對象的運行狀態, 并對其未來發展趨勢進行預測。
2.2 故障特征參量
對于某一具體的故障類型, 我們所關心的問題是: ①這種故障通過哪些物理參量表現出來; ②與各物理參量間的關系強弱情況如何。一般而言, 對于前一個問題, 只要機械系統的狀態發
生了變化, 就必定會影響到與之相的各個動態物理參量, 牽涉面較廣; 而故障類型與物理參量之間的關系強弱是我們zui感興趣的。因為只有那些與某種故障類型之間的關系密切、對故障靈敏可靠的物理參量才被用于故障的診斷。在機械故障診斷領域, 將這些對故障靈敏、穩定可靠的物理參量稱為故障特征參量。
機械系統的故障類型是千差萬別的, 與每一種故障類型相對應, 機械系統必定會通過一個或多個物理參量將其表征出來,每一種故障類型也必須由一種或多種原因所引起。這就是說, 故
障表現與其特征參量和故障原因之間存在如下的對應關系:

F=f( α1,α2, ?)
式中: F: 某種故障類型;
α1,α2, ?: 各特征參量或故障原因。
故障診斷就是要確定F 與α1,α2, ?之間的對應關系f, 以便通過檢測α1,α2, ?來判斷故障類型F 是否發生, 或在已知F 發生的情況下去查明造成F 的原因α1,α2, ?等。