三、機械設備故障診斷技術(shù)

　?。ㄒ唬C械設備狀態(tài)監測及故障診斷模型

　　故障診斷是研究機械設備運行狀態(tài)變化的信息，進(jìn)而識別、預測和監視機械運行狀態(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）是載荷或應力向量，M（f）是故障機理傳遞函數，E（f）是異常模式（模型）向量，x（f）是設備狀態(tài)向量，H（f）是E（f）和X（f）之間的傳遞函數。機器或設備在正常工作時(shí)[M／（f）＝l]其狀態(tài)向量X（f）是由外因St（f）和內因H（f）共同決定的，當出現異?；蚬收蟍即M（f）不為1或St（f）超過(guò)正常值。前者稱(chēng)為結構異常，后者稱(chēng)為偏離操作規范]之后，X（f）除與外因St（f）和內因H（f）有關(guān)外，還與載荷超差及故障機理傳遞函數M（f）有關(guān)。

　　在設備狀態(tài)監測和故障診斷中，設備的狀態(tài)向量是設備異?；蚬收闲畔⒌闹匾d體，是設備故障診斷的客觀(guān)依據，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手段進(jìn)行狀態(tài)信號的監測。

　?。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(guò)程是故障診斷的中心工作，它可以細分為4個(gè)基本步驟：

　?。?）信號檢測。按不同診斷目的選擇最能表征設備狀態(tài)的信號，對該類(lèi)信號進(jìn)行全面地檢測，并將其匯集在一起，形成一個(gè)設備工作狀態(tài)信號子集，該子集稱(chēng)為初始模式向量。

　?。?）特征提?。ɑ蚍Q(chēng)信號處理）。將初始模式向量進(jìn)行維數變換、形式變換，去掉冗余信息，提取故障特征，形成待檢模式。

　?。?）狀態(tài)識別。將待檢模式與樣板模式（故障檔案）對比，進(jìn)行狀態(tài)分類(lèi)。

　?。?）診斷決策。根據判別結果采取相應的對策。對策主要是指對設備及其工作進(jìn)行必要的預測和干預。

　?。ㄈ┕收显\斷與狀態(tài)監測

　　故障診斷與狀態(tài)監測，是廣義故障診斷中不可分割的兩個(gè)有機組成部分。嚴格地講，狀態(tài)監測和故障診斷是兩個(gè)不同的概念。狀態(tài)監測一般由現場(chǎng)操作人員進(jìn)行。故障診斷則一般由專(zhuān)門(mén)人員進(jìn)行，他們只是在確定設備已發(fā)生異常的基礎上對異常設備進(jìn)行處理，提取故障特征，識別設備狀態(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)監測也劃歸在故障診斷的研究范疇中，統稱(chēng)為設備的故障診斷與監測或簡(jiǎn)稱(chēng)為故障診斷。由于狀態(tài)監鋇，）是故障診斷的前提，因此有時(shí)也把狀態(tài)監測稱(chēng)為故障診斷實(shí)施的第一階段，而把狹義故障診斷稱(chēng)為故障診斷實(shí)施的第二階段。

　?。ㄋ模┱駝?dòng)監測與診斷技術(shù)

　　1．振動(dòng)定義

　　物體圍繞其平衡位置做往復運動(dòng)稱(chēng)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)信號的統計特征可分為穩態(tài)振動(dòng)和隨機振動(dòng)。

　　2．振動(dòng)信號的檢測與分析

　　振動(dòng)信號一般用位移、速度或加速度傳感器來(lái)測量。

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

　　3．振動(dòng)診斷中的故障判別標準

　　機械設備種類(lèi)繁多，故障類(lèi)型、失效形式及振動(dòng)方式各異，因此很難提出統一的故障判別準則及故障模式。為研究設備的老化狀態(tài)、危險程度、重要程度等，必須按照設備各自的情況來(lái)確定標準。

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