设备故障诊断的基本技术

设备故障诊断的基本技术

一、检测技术

设备故障诊断需要定量检测应力参数，征兆参数、性能和强度参数等。但是，对于很多有问题的数值不能直接测到，以电动机而论，可举出以下一些有问题的数值，

①安装电动机的螺栓松动等；

②对于定于，隙机械损坏外，还有线圈断路、绝缘不良和沮升，对于整流子，有磨损、绝缘不良、接触不良、温升；

③对于轴承，有滚道的磨损、裂纹、润滑不良。特别是转子内部的一些数据、轴承转动体的异常情况等，在运转中是不可能直接观测到的。因此，设备诊断的第一步是考虑对这样的量值如何进行监阅。

处理方法大致有两种，第一，对无必要经常监视的量值，通过定期停运来测定，或者拆卸修理，第二，把不能直接测到的数据转换为与之密切相关的数据进行观测。

安装不良或轴承有问题往往会引起电动机的异常振动和异音，因此，即使不拆卸轴承也能测出电动机振动与声音的异常。最好选择容易测量或测量少数几个最便能确定异常情况出现形态的参数。

在检测技术中，为了掌握设备状态，必须选择适用的传感器。对应予温度、润滑油，裂纹、泄漏、振动，腐蚀等的监测有不词类别的传感器。

是否使用传感器，使用何种传感器，是否连续监测，怎样检测适用数据，这些都是首先要考虑的问题，以检测温度为例，如果只是为了测出温度值，那么税用温度计就可以了，但是，如果既要自动记录温度值，又要自动进行某种处理，就应使用热电偶以电压检测温度，近来，从设备自动化及集中管理系统构成的倾向来看，最终希望采用电感测定温度。

在设备诊断中，因为是根据感受到的信息进行处理的，所以传感器的可靠性十分重要。

二、信号处理技术

对设备进行诊断的目的，是了解设备是否在正常状态下运转，为此需测定有关设备的各种量，即信号。

如果捕捉到的信号能直接反映设备的问题，如温度的测值，则与设备正常状态伪规定值
相比较即可。但测到的声波或振动信号一般都伴有杂音和其他干扰，放大多需滤波。回转机械的振动和噪声就是一例。

一般测到的波形和数值没有一定规则，需要把表示信号特征的量提取出来，以此数值和信号图象来表示测定对象的状态显，谜就是信号处理技术。

信号处理技术可分为两大类，时间系列处理技术用来表现各种参致的时间函数，这些参数包括振动、声响或各类主要效果参数，这是一种最基本的技术，在其它各类信号处理技术中也经常要用到，图象处理技术是把信号表现为空间位置涵数，即表现成几何图象，有一维、二维（平面）和三维（立体）的。除光学图象外，设备诊断技术常以温度模式和几何形状为对象。

相关分析和频谱分析是信号处理中最基本和最常用的方法。

三、识别技术

模式是对目标的描述。模式识别是人类所具有的一、种基本属性。识别过程是从不相干的背景下提取输入数据的有意义特征，将其变为可识辨的类别。识别技术就是根据观测到的征兆参数预测故障的技术。

设备诊断常用的识别方法有两种：

①决定论的识别方法。

即从对被诊断设备的机构原理的理论研究和试验中，寻求其故障和征兆的关系。现在，大部分诊断技术都采用决定论的识别方法，其基础是掌握每台设备的技术特征。

例如，当轴承元件的工作表面出现疲劳剥落、压痕或局部腐蚀时，机器运行中就会出现周期性脉冲，用传感器接收各种缺陷的脉冲频率，就可分析诊断滚动轴承的故障。

②概率论的识别方法。

这是一种识别征兆原因的方法，可由过去的数据得到征兆参数和故障之间的关系，如再重新出现征兆，就可识别出引起的原因。还必须准备相应的逻辑，以便使识别结果的误判率最低。这种方法只能指出“A故障出现的概率最高”，并不能断言必然出现A故障。为了提高这种技术的实用性，必须建立详细的理论，不断积累有特色的现场数据。

利用这些间接测得的信息作为判断机器运行状态的特征，带有某些“不确定性’。例如，
判断机器运行过程中的主轴承状态，可选择轴承润滑油温作为特征。

油温升高可能是由于轴承运行状态异常，也可能是由于室温高、散热慢、润滑油枯度偏高或运行时间较长等原因。

因此，在判断时可能出现两类决策错误；一是把实际处于异常状态的机器误认为正常状态，二是把实际处于正常状态的机器错认为异常状态。如果同时用几个特征，如油温．润滑油分析和噪声来监视机器主轴承的运行状态，判断就较为可靠。

由此可见，正确的识别理论是十分重要的。

在识别理论中，首先要明确区分所要识别的状态，提出诊断对象，其次，要选择检测特
征，确定其与机器状态之间的关系，第三，要提出决策规则。

通常，为了区分机器的状态为正常或损坏，要相应地选择一组检测特征。如果将机器状态切分得更细—些，例如将损坏状态分为花键剧裂磨损、叶片剧裂振动等，则需要选择另一组检测特征。因此，状态识别问题也可称为分类问题。

四、预测技术

预测技术就是预测故障将经过怎样的发展过程，及何时进入危险范围。它和识别技术一样，也可分为两种方法：

①决定论的预测技术。

此法是正确测定现状的劣化水平和设备的附加应力，将其输入各种理论模型，根据计算来预测具备与各种劣化类型相应的老化预测模型算式；

②概率论的预测技术。

它以数理统计学为基础，通过对同类设备劣化数据的统计，推断设备寿命。