故障诊断技术优化策略

故障诊断技术是近十年来国际上随着计算机技术、现代测量技术和信号处理技术的迅速发展而发展起来的一种新技术。应用故障诊断技术对机器设备进行监测和诊断，可以及时发现机器的故障和预防设备恶性事故的发生，从而避免人员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失；应用故障诊断技术可以找出生产系统中的事故隐患，从而对设备和工艺进行改造以消除事故的隐患。故障诊断技术最重要的意义在于改革设备维修制度，现在多数工厂的维修制度是定期检修，不论设备是否有故障都按人为计划的时间定期检修，这造成很大的浪费。由于诊断技术能诊断和预报设备的故障，因此在设备正常运转没有故障时可以不停机，在发现故障前兆时能及时停机，按诊断出故障的性质和部位，有目的地进行检修，这就是预知维修技术，把定期维修改变为预知维修，不但节约了大量的维修费用，而且由于减少了许多不必要的维修时间，从而大大增加了机器设备正常运转的时间，大幅度地提高生产率，产生巨大的经济效益。

1）故障诊断技术的诊断对象

（1）机械零部件的技术诊断。机械零部件的技术诊断包括对结构的损伤诊断，如齿轮、轴、轴承、梁、柱、板、壳等的损伤诊断。

（2）机器的技术诊断。机器的技术诊断包括对它的性能和强度的诊断和评价。在性能评价方面有功能的正常和异常、故障和劣化，要分析其产生的原因；在强度的评价方面要分析其主要零部件的可靠性，预测其寿命；在机械设备的性能和强度的检测评价的基础上确定出修复和改善的方法。

（3）系统的技术诊断。工厂或企业对于其机组和生产系统的正常运行是最重视的，系统的技术诊断也就显示其特殊的重要性，系统的故障与部件互相有关但也有差别，而部件故障与系统故障的关系，对于不同的系统也不相同，所以进行系统的技术诊断必须要具体分析各部件故障和系统故障的关系，从而确定系统故障的原因。

2）故障诊断技术的诊断过程

故障诊断的内容包括状态监测、识别诊断和预测3个方面，在预测系统的可靠性和性能时，如果识别出异常状态，就要对其原因、部位和危险程度进行诊断和评价，研究决定其修正和预防的方法，整个诊断过程如图6-1所示。一个系统或一台机器在运行过程中必然有能量、介质、力、热及摩擦等各种物理和化学参数的传递和变化，必然会由此而产生各种各样的信息，这些信息的变化直接和间接地反映了系统的运行状态，也就是说正常运行和异常运行时的信息变化规律是不一样的，故障诊断就是根据机器运行时产生的不同的信息变化规律，即信息特征，来识别机器是处在正常运行状态还是异常运行状态的。

图6-1　故障诊断过程

3）故障诊断技术的诊断的分类(www.xing528.com)

工程中系统（机器）运行的状态多种多样，其环境条件各不相同，由此就产生了不同类型的故障诊断的方法，现分类如下：

（1）功能诊断和运行诊断。对于新安装或刚维修好的机器（或系统）需要诊断它的功能是否正常，并根据检查和诊断的结果对它进行调整，这就是功能诊断；而对正常服役的机器（或系统）则进行运行状态的诊断，监视其故障的发生和发展。

（2）定期诊断和在线监控。定期诊断是隔一定时间对服役的机器进行一次检查和诊断，也称为巡回检查和诊断（简称巡检）；在线监控是采用现代化仪表和计算机信号处理系统对机器（或系统）的运行状态进行连续监视和控制。对于哪些设备采用哪种诊断形式，需要根据设备的关键程度、设备故障影响的严重程度、运行中机器性能下降的速度和设备故障发生和发展的可预测性，按照设备综合工程学的原则来确定。

（3）直接诊断和间接诊断。直接诊断是指直接根据关键零部件的信息确定这些零部件的状态，如对轴承间隙、齿面磨损、轴或叶片的裂纹以及在腐蚀条件下的管道的壁厚等进行直接观察和诊断；由于受到机器结构和运行条件的限制无法进行直接诊断时，只好采用间接诊断，间接诊断是通过二次诊断信息来间接地判别关键零部件的状态变化，由于多数二次信息转化的输出信号中携带的是综合信息，因此会发生误诊断，也就是出现伪警和漏检的可能性会增大。

（4）常规诊断和特殊诊断。在常规工况（即机器正常运行）下进行的诊断称为常规诊断，大多数诊断都属于常规诊断；但在个别情况下需要创造特殊的条件来采集信息，如动力机组的启动和停车过程要通过转子的几个临界转速，就需要采集启动和停车过程中的振动信号，而这些信号在常规诊断中是得不到的。

（5）简易诊断和精密诊断。简易诊断相当于人的初级健康诊断，一般由现场作业人员实施，能对机械设备的状态迅速有效地做出概括性的评价。精密诊断的目的是对由简易诊断判定的“大概有点异常”的机械设备进行专门的精确诊断，由精密诊断的专家来进行，其功能应包括应力定量技术、故障检测分析技术和强度性能定量技术。

4）运行状态的监测

重要的电子设备可以在关键零部件装上传感器，以间接探测故障的发生和发展，在故障即将发生时，自动控制电路或计算机使设备自动停止运行，以保证安全和运行中的高度可靠性。

监测系统可以借鉴飞机、船舶、发电设备、汽车等现有监测方法和仪器构造，再根据特殊需要，增加一些特种传感器，以监测相应的项目。

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