旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障機(jī)理及診斷技術(shù)

趙騰 黃好龍 王志遠(yuǎn) 徐建超 杜海鵬

【摘?要】目前，旋轉(zhuǎn)機(jī)械廣泛應(yīng)用于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)、渦輪增壓器以及各種類型的電機(jī)等機(jī)械設(shè)備。在建立和分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障機(jī)理的過程中，獲得了故障診斷的基本理論和典型故障診斷技術(shù)，并將遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊理論應(yīng)用于診斷決策算法的研究。本文通過研究旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷，希望對(duì)相關(guān)人員有所幫助。

【關(guān)鍵詞】低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械;故障診斷;方法

介紹

機(jī)械設(shè)備是一個(gè)大型系統(tǒng)。它由機(jī)械、潤(rùn)滑、液壓、電氣和控制等子系統(tǒng)組成。任何子系統(tǒng)的異常都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的功能或使設(shè)備的整體功能失效。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說，監(jiān)控設(shè)備故障診斷技術(shù)并不需要在所有機(jī)器上以各種方式監(jiān)控設(shè)備的全部功能。只有通過各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)備的特性要求，才能對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)手段進(jìn)行監(jiān)控，才能保證整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)。

一、旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)

隨著診斷技術(shù)的深入研究，出現(xiàn)了越來越多的故障診斷方法，這不僅是對(duì)前人研究成果的改進(jìn)，而且也提出了一些原創(chuàng)的研究成果。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方法的不同，一般可以分為不同的類別。通過實(shí)際應(yīng)用，建立合適的故障診斷模型，這種方法往往由于設(shè)備出現(xiàn)故障即使可以得到相應(yīng)的模型參數(shù)，成本也會(huì)相當(dāng)大。許多學(xué)者認(rèn)為，基于模式識(shí)別的故障診斷方法仍有很大的改進(jìn)空間。

1.1基于智能算法的故障診斷技術(shù)

近年來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已逐步應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。與其他傳統(tǒng)的信息表達(dá)和處理方式不同，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以通過自適應(yīng)非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)。它可以解決比較復(fù)雜的模式、工藝分類、調(diào)試和非線性優(yōu)化等問題。

1.2振動(dòng)信號(hào)降噪技術(shù)

大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械信號(hào)非常復(fù)雜，具有豐富的頻率分量和典型的非線性特征。通過奇異值分解得到系統(tǒng)能量的N個(gè)特征方向。利用奇異值分解（SVD）對(duì)背景信號(hào)進(jìn)行降噪和平滑處理，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步去噪，以達(dá)到更好的去噪效果。首先可以采用小波變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后在小波域內(nèi)采用奇異值譜對(duì)信號(hào)進(jìn)行去噪處理。與奇異值小波去噪相比，小波去噪和奇異值去噪效果更好。

1.3無損檢測(cè)技術(shù)

它主要使用物理媒介手段，通過磁定向反饋原理，機(jī)械設(shè)備，光學(xué)和聲學(xué)媒體，和的基礎(chǔ)上確保設(shè)備性能的身體不受影響，媒體信息科學(xué)評(píng)估，反饋信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。無損檢測(cè)技術(shù)是物理、人工智能、工程等學(xué)科相結(jié)合的技術(shù)，具有覆蓋范圍廣、功能原理穩(wěn)定、實(shí)時(shí)反饋效率高等優(yōu)點(diǎn)。目前廣泛應(yīng)用的技術(shù)有滲透檢測(cè)和超聲檢測(cè)。工程機(jī)械設(shè)備在使用前，要做點(diǎn)檢，涂潤(rùn)滑油，發(fā)現(xiàn)問題立即停機(jī)解決。大多數(shù)設(shè)備在運(yùn)行過程中都可以進(jìn)行檢查，最大限度地減少對(duì)生產(chǎn)的不利影響。因此，應(yīng)明確設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，并制定專用儀器設(shè)備輔助維護(hù)工作應(yīng)使用，記錄設(shè)備的溫度、壓力和振動(dòng)值，為后續(xù)維護(hù)維護(hù)工作的順利開展奠定基礎(chǔ)。

二、故障診斷技術(shù)的性能和指標(biāo)

首先，及時(shí)性。實(shí)施設(shè)備故障檢測(cè)確認(rèn)工作要求及時(shí)性高。即一旦機(jī)械系統(tǒng)出現(xiàn)異常工作狀態(tài)，需要盡快響應(yīng)，并采取適當(dāng)?shù)拇胧?duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和檢查，最終確定消除異常的措施。針對(duì)具體的異常情況，我們需要采取差異化策略，用更合適的手段來區(qū)分不同類型的故障，這樣我們也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)異常情況的快速鎖定和確認(rèn)。第二，歧視。維護(hù)人員應(yīng)精通各種可能出現(xiàn)的異常情況，并確定有效的應(yīng)對(duì)措施。因此，在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，可以快速識(shí)別異常的性質(zhì)，準(zhǔn)確估計(jì)異常情況的危害程度和影響，從而實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的維護(hù)和干預(yù)。第三，適應(yīng)性。具有故障監(jiān)控性能的系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)被監(jiān)控對(duì)象，根據(jù)監(jiān)控對(duì)象的特點(diǎn)調(diào)整其數(shù)據(jù)信息，從而達(dá)到與監(jiān)控對(duì)象的最高匹配度，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確監(jiān)控。

三、旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障檢測(cè)方法

在我國(guó)，機(jī)械設(shè)備故障診斷的研究相對(duì)較晚，技術(shù)相對(duì)落后。中國(guó)也發(fā)明了一種在線監(jiān)測(cè)和故障診斷軟件，大大減少之間的差距有關(guān)國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)，但實(shí)際上，中國(guó)的整體研究水平還相對(duì)落后，而故障診斷技術(shù)的發(fā)展相對(duì)緩慢，可靠性需要不斷提高。

3.1診斷測(cè)試

它在企業(yè)的診斷和測(cè)試設(shè)備中發(fā)揮著重要的作用，如智能診斷技術(shù)。利用計(jì)算機(jī)程序?qū)y(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)數(shù)據(jù)是否超標(biāo)判斷設(shè)備是否故障。同時(shí)，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)診斷結(jié)果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠可靠地分析故障診斷結(jié)果，判斷測(cè)試結(jié)果是否可靠，并通過相關(guān)數(shù)據(jù)和信息準(zhǔn)確有效地識(shí)別出故障的具體位置和故障的具體位置。可以快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)智能診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障，并能有效地解決這些問題，特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以解決復(fù)雜的缺點(diǎn)，以及視覺性能的診斷結(jié)果和內(nèi)部計(jì)算模型，它提供了一個(gè)方便的智能故障診斷技術(shù)和利用旋轉(zhuǎn)設(shè)備。

3.2智能監(jiān)控與診斷

從目前的總體情況來看，智能監(jiān)測(cè)是機(jī)械設(shè)備故障診斷的最先進(jìn)技術(shù)之一。該方法可用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷。借助于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的數(shù)據(jù)采集裝置，可以實(shí)時(shí)采集機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。通過通信網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)將根據(jù)這些參數(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行采集。該系統(tǒng)將根據(jù)這些參數(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行采集，并對(duì)設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析。通過智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用程序，它可以發(fā)出報(bào)警提示，當(dāng)機(jī)器處于正常操作狀態(tài)，并分析相關(guān)數(shù)據(jù)來確定故障的原因，以便提供詳細(xì)和可靠依據(jù)的快速處理故障，并避免故障的擴(kuò)張?jiān)斐傻膿p失問題。

四、結(jié)束語

機(jī)械設(shè)備在企業(yè)生產(chǎn)中的受到設(shè)備內(nèi)部質(zhì)量、安裝質(zhì)量、工藝布局、技術(shù)人員操作水平等因素的影響。在日常的操作和維護(hù)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)器操作環(huán)的分段操作技能的提高，為其打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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（作者單位：河南理工大學(xué)）