机械故障诊断论文

故障诊断技术

摘要: 随着我国科技的发展,我国工业逐步向生产设备大型化、复杂化、智能化、高速化和自动化方向发展，设备的复杂程度日益提高，设备的维修技术也在广泛的发展那与进步，相比那些传统的故障诊断技术难以满足复杂系统的故障诊断要求，因此智能故障诊断技术也得到更广泛的应用。并且设备的诊断技术也得到了更广泛的发展，如何把维修的成本降到最低，经济综合效益得到提高，故障诊断技术也越来越重要。

关键词: 工程机械; 故障诊断; 发展趋势

引言

机械故障诊断技术作为一门新兴的科学，自二十世纪六七十年代以来已经取得了突飞猛进的发展，尤其是计算机技术的应用，使其达到了智能化阶段，现在，机械故障诊断技术在工业生产中起着越来越重要的作用，生产实践已经证明开展故障诊断与状态预测技术研究其重要的现实意义。故障诊断技术虽然很难，但经过二十年的努力，我国自己开发的故障诊断系统已趋于成熟，在工业生产中得到了广泛应用。但一些新的方法和原理的出现，使得故障诊断技术的研究不断向前发展，正逐步走向准确、方便、及时的轨道上来。

1 故障诊断的含义及发展现状

机械故障诊断故障诊断技术是一门了解和掌握设备运行过程中

的状态，进而确定其整体或者局部是否正常，以便早期发现故障、查

明原因，并掌握故障发展趋势的技术(油液监测、振动检测、噪声监测、性能趋势分析等)。其目的是避免故障的发生，最大限度的提高

机械地使用效率

国内检测诊断技术的研究内容主要集中在以下三个环节：

( 1) 传感技术研究: 传感技术是反映设备状态参数的仪表技术。国

内先后开发了各种类型的传感器, 如屯涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和温度传感器等; 最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等。

（2）信号提取与处理: 从传统的谱分析、时序分析和时域分析, 开

始引入了一些先进的信号分析手段, 如快速傅立叶变换, Wigner谱

分析和小波变换等。这类新方法的引入弥补了传统分析法的不足。（3）判断故障种类：从上一步的结果中运用各种经验和知识，对设备的状态进行识别，进而做出维修决策。这一步关键是研究系统参数识别和诊断中相关的实用技术，探讨多传感器优化配置问题，发展信息融合技术、模糊诊断、神经网络、小波变换、专家系统等在设备故障诊断中的应用。

2 故障诊断技术的发展历程

2.1 故障诊断技术的大致三个阶段：

（1）事后维修阶段；（2）预防维修阶段；（3）预知维修阶段

现在基本处于预知维修阶段，预知维修的关键在于对设运行状态进行连续监测或周期检测，提取特征信号，通过对历史数据的分析来预测设备的发展趋势。

2.2 设备发展趋势

设备故障诊断技术与当代前沿科学的融合是设备故障诊断技术

的发展方向。当今故障诊断技术的发展趋势是传感器的精密化、多维化, 诊断理论、诊断模型的多元化, 诊断技术的智能化, 具体来说表现在如下方面：

（1) 与当代最新传感技术尤其是激光测试技术的融合。如: 激光技术应用于军事、医疗。机械加工等领域深入发展到振动测量和设备故障诊断及旋转机械对中等方面。

(2) 与最新信号处理方法相融合。随着新的信号处理方法在设各故障诊断领域中的应用, 传统的基于快速弗利叶变换的信号分析技术

有了新的突破性进展。

(3) 与非线性原理和方法的融合。机械设备在发生故障时, 其行为往往表现为非线性特征。如旋转机械的转于在不平衡外力的作用下表现出的非线性振动。随着混沌与分型几何方法的日趋完善, 这类问题毕将得到进一步解决。

(4) 与多元传感技术的融合。现代化大生产要求对设备进行全方位、多角度的监测与维护, 以便对设备的运行状态有整体的、全方面的了解.如:人工神经网络方法。

(5) 与现代智能方法的融合。现代智能技术包括专家系统、模糊逻辑、神经网络、进化计算等。现代智能方法在设备故障诊断技术中己得到了广泛的应用, 随着智能科技的不断发展, 设备状态的智能监

测和故障诊断将是故障诊断技术的最终目标。

3 机械故障诊断方法

机械故障诊断目前流行的分类有两种:

一是按诊断方法的难易程度分类,可分为简易诊断法和精密诊断法；

二是按诊断的测试手段分类，主要分为直接观察法、振动噪声测定法、无损检验法、磨损残余测定法和机器性能参数鉴定法等。下面分别加以叙述：

（1）简易诊断法简易诊断法指主要采用便捷的简易诊断器，如：测振仪、声级仪等对人设备进行人工巡回监测，根据设定的标准或人的经验分析，了解设备是否处于正常状态。

（2）精密诊断法机密诊断法指对已产生异常状态的原因采用精密诊断仪器和各种分析手段（包括计算机辅助分析方法、诊断专家系统等）进行综合分析，以此来判断故障的类型、程度、部位和产生的原因及故障发展的趋势等问题。精密诊断法主要解决的问题是分析故障原因和较准确的确定发展趋势。

（3）直接观察法传统的直接观察如“听、摸、看、闻”，在一些情况下仍然十分有效。但因其主要依靠人感觉和经验有较大局限性。目前出现的光纤内窥镜、电子听诊仪、红外热像仪、激光全息摄影等现代手段，大大延长了人的感觉器官，使这种传统方法又恢复了青春活力，成为一种有效的诊断方法。

（4）振动噪声测定法机械设备动态下的振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分和故障类型、程度、部位和原因等有这密切的联系，因此，利用这种信息进行故障诊断是比较有效的方法。其中振动法，

信号处理比较容易，因此应用更加普遍。

（5）无损检验法无损检验法是一种从材料和产品的无损检验技术中发展起来的方法，它是在不破坏材料表面及其内部结构情况下经验机械零件部件缺陷的一种方法。它使用的手段包括超声、红外等。这种方法在检验有裂纹、沙眼等缺陷造成的设备故障时比较有效。局限时在某些方法如超声等检验时不便于在动态子下进行。

（6）磨损残余检验测定法机器的润滑系统或液压系统的循环油路中携带着大量的磨损残余物（磨粒）。他们的数量、大小、几何形状及成分反映机器的磨损部位、程度和性质，根据这些信息可以有效的诊断设备磨损状态。目前这种方法在工程机械及汽车、飞机发动机检测方面已取得良好的效果。

（7）机器性能参数测定法显示机器主要功能的机器性能参数，一般可以从机器的仪表上读出，由这些数据判定机器的运行状态是否偏离正常范围。机器性能参数测定方法主要用于状态监测或作为故障诊断的辅助手段。

近十几年来，模糊诊断、故障树分析、专家系统、人工神经网络等新的诊断技术不断出现，故障诊断技术逐步向智能化方向发展。大大提高了诊断能力，我国在诊断方面也取得了很大进步。

4、结束语

从今后的发展看, 故障诊断技术在应用上将会走的越来越远，但也有很大的局限性。而应该放在产品的整个生命周期中来统筹考虑, 对机械系统的整个寿命周期进行有效的分析, 从而提高机械系统的