三、機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)

　　（一）機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷模型

　　故障診斷是研究機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化的信息，進(jìn)而識(shí)別、預(yù)測(cè)和監(jiān)視機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)方法。

　　故障診斷的基本模型如圖4-5所示。圖中St（f）是載荷或應(yīng)力向量，M（f）是故障機(jī)理傳遞函數(shù)，E（f）是異常模式（模型）向量，x（f）是設(shè)備狀態(tài)向量，H（f）是E（f）和X（f）之間的傳遞函數(shù)。機(jī)器或設(shè)備在正常工作時(shí)[M／（f）＝l]其狀態(tài)向量X（f）是由外因St（f）和內(nèi)因H（f）共同決定的，當(dāng)出現(xiàn)異?；蚬收蟍即M（f）不為1或St（f）超過正常值。前者稱為結(jié)構(gòu)異常，后者稱為偏離操作規(guī)范]之后，X（f）除與外因St（f）和內(nèi)因H（f）有關(guān)外，還與載荷超差及故障機(jī)理傳遞函數(shù)M（f）有關(guān)。

　　在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷中，設(shè)備的狀態(tài)向量是設(shè)備異?；蚬收闲畔⒌闹匾d體，是設(shè)備故障診斷的客觀依據(jù)，所以及時(shí)而正確地掌握狀態(tài)向量是進(jìn)行診斷的先決條件，為此就要用傳感器或其他檢測(cè)手段進(jìn)行狀態(tài)信號(hào)的監(jiān)測(cè)。

　?。ǘ┕收显\斷的基本流程及實(shí)施步驟

　　故障診斷的基本工藝流程它包括診斷文檔建立和診斷實(shí)施兩大部分。

　　診斷實(shí)施過程是故障診斷的中心工作，它可以細(xì)分為4個(gè)基本步驟：

　?。?）信號(hào)檢測(cè)。按不同診斷目的選擇最能表征設(shè)備狀態(tài)的信號(hào)，對(duì)該類信號(hào)進(jìn)行全面地檢測(cè)，并將其匯集在一起，形成一個(gè)設(shè)備工作狀態(tài)信號(hào)子集，該子集稱為初始模式向量。

　?。?）特征提取（或稱信號(hào)處理）。將初始模式向量進(jìn)行維數(shù)變換、形式變換，去掉冗余信息，提取故障特征，形成待檢模式。

　　（3）狀態(tài)識(shí)別。將待檢模式與樣板模式（故障檔案）對(duì)比，進(jìn)行狀態(tài)分類。

　?。?）診斷決策。根據(jù)判別結(jié)果采取相應(yīng)的對(duì)策。對(duì)策主要是指對(duì)設(shè)備及其工作進(jìn)行必要的預(yù)測(cè)和干預(yù)。

　　（三）故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)

　　故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)，是廣義故障診斷中不可分割的兩個(gè)有機(jī)組成部分。嚴(yán)格地講，狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷是兩個(gè)不同的概念。狀態(tài)監(jiān)測(cè)一般由現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行。故障診斷則一般由專門人員進(jìn)行，他們只是在確定設(shè)備已發(fā)生異常的基礎(chǔ)上對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行處理，提取故障特征，識(shí)別設(shè)備狀態(tài)并提出診斷決策。雖然理論上兩者是有根本差異的，但實(shí)際中由于兩者的密切相關(guān)性，往往把狀態(tài)監(jiān)測(cè)也劃歸在故障診斷的研究范疇中，統(tǒng)稱為設(shè)備的故障診斷與監(jiān)測(cè)或簡(jiǎn)稱為故障診斷。由于狀態(tài)監(jiān)鋇，）是故障診斷的前提，因此有時(shí)也把狀態(tài)監(jiān)測(cè)稱為故障診斷實(shí)施的第一階段，而把狹義故障診斷稱為故障診斷實(shí)施的第二階段。

　?。ㄋ模┱駝?dòng)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)

　　1．振動(dòng)定義

　　物體圍繞其平衡位置做往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為振動(dòng)。按頻率范圍振動(dòng)可分為低頻振動(dòng)（f10kHz）。按振動(dòng)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特征可分為穩(wěn)態(tài)振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)。

　　2．振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)與分析

　　振動(dòng)信號(hào)一般用位移、速度或加速度傳感器來測(cè)量。

　　傳感器應(yīng)盡量安裝在診斷對(duì)象的振動(dòng)敏感點(diǎn)或離核心部位最近的關(guān)鍵點(diǎn)。對(duì)于低頻振動(dòng)，一般要從3個(gè)互相垂直的方向上進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于高頻振動(dòng)，通常只從一個(gè)方向上進(jìn)行檢測(cè)。

　　3．振動(dòng)診斷中的故障判別標(biāo)準(zhǔn)

　　機(jī)械設(shè)備種類繁多，故障類型、失效形式及振動(dòng)方式各異，因此很難提出統(tǒng)一的故障判別準(zhǔn)則及故障模式。為研究設(shè)備的老化狀態(tài)、危險(xiǎn)程度、重要程度等，必須按照設(shè)備各自的情況來確定標(biāo)準(zhǔn)。

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