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樓肖杭

（杭州制氧機集團股份有限公司）

前言

對于現代企業(yè)來(lái)說(shuō)，其在開(kāi)展經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中需要運用到大量的現代設備，這些現代設備不僅種類(lèi)繁多，而且結構非常精密、復雜，在現代企業(yè)的總資產(chǎn)中也同樣占據著(zhù)很高的比例，因此，這也使得企業(yè)非常重視現代設備的管理工作。

但是，現代設備的管理難度也是顯而易見(jiàn)的，事實(shí)上，高效的現代設備管理工作對于促進(jìn)企業(yè)長(cháng)遠化發(fā)展具有重要意義，通過(guò)加強現代設備管理工作，能夠使現代企業(yè)的財力、物力及人力等各方面資源得到充分地利用，同時(shí)也有助于提高企業(yè)產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比，推動(dòng)了企業(yè)的可持續穩定發(fā)展?，F代企業(yè)在開(kāi)展設備管理工作過(guò)程中，需要確保管理人員能夠對設備運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測與精確預測，在保證設備管理費用得到有效節約的同時(shí)，限度的降低企業(yè)生產(chǎn)成本，以此提高企業(yè)經(jīng)濟效益。為此，以下主要對狀態(tài)監測及故障診斷技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，并探討現在設備中狀態(tài)監測及故障診斷所需運用到的相關(guān)技術(shù)內容及其應用指標，在此基礎上進(jìn)一步探討狀態(tài)監測及故障診斷技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

一、狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)淺析

1.狀態(tài)監測

在現代設備運行過(guò)程中，其整個(gè)運行狀態(tài)都是通過(guò)狀態(tài)監測技術(shù)來(lái)實(shí)施全程化監控的，可以說(shuō)，狀態(tài)監測技術(shù)是開(kāi)展設備故障診斷過(guò)程中的一項基礎性工作。對于狀態(tài)監測技術(shù)而言，其能夠檢測和轉換設備在運行過(guò)程中產(chǎn)生的各種信號，并分析其信號特征，同時(shí)記錄設備運行各項數據，通過(guò)分析這些數據來(lái)判斷設備的運行狀態(tài)是否發(fā)生異常。在通過(guò)狀態(tài)監測技術(shù)來(lái)實(shí)施信號檢測與轉換時(shí)，這些信號可以通過(guò)多種形式表現出來(lái)，例如，聲音、振動(dòng)、壓力、流量或溫度等，通過(guò)這些信號表現形式，便可通過(guò)狀態(tài)監測技術(shù)來(lái)提取具體的信號特征，進(jìn)而準確判斷出設備的運行狀態(tài)，通過(guò)狀態(tài)監測技術(shù)能夠分析這些信號的變化情況。比如，聲音大小的變化、振動(dòng)頻率的變化、溫度升高或降低的變化等，通過(guò)采集這些信號變化特征，并將其與正常的信號標準值進(jìn)行對比，即可判斷出設備的運行狀態(tài)是否存在異常，從而幫助工作人員能夠針對設備的實(shí)際運行狀態(tài)采取對應的應對措施。

2.診斷分析

在現代設備管理中，還經(jīng)常應用到故障診斷技術(shù)，故障診斷技術(shù)對現代設備的診斷分析主要包括兩個(gè)方面，分別是設備運行信號的處理和設備故障的診斷。在對設備運行信號進(jìn)行分析處理過(guò)程中，需要對設備運行過(guò)程中產(chǎn)生的信息進(jìn)行采集，并進(jìn)行相應的轉換和處理，同時(shí)采取不同形式來(lái)展示這些信息，以此幫助工作人員對這些信息做出準確、直觀(guān)地判斷。在信號分析處理中可以采取多種方法，也可以應用計算機或不同的專(zhuān)用儀器，以不同方法、不同角度、不同領(lǐng)域來(lái)進(jìn)行分析與處理，當然，其分析與處理結果也是有不同差異的。隨著(zhù)我國信號分析與處理方面的不斷發(fā)展，故障診斷技術(shù)也由此衍生出來(lái)，通過(guò)將系統監測及診斷數據作為依據，并對比于正常的數據指標，即可對設備的運行故障進(jìn)行判斷，當設備出現故障以后，便可通過(guò)故障診斷技術(shù)來(lái)做出進(jìn)一步診斷，由此便可對故障發(fā)生部位進(jìn)行確定。

3.治理預防

在對現代設備進(jìn)行故障診斷以后，還需要進(jìn)行治理預防。通常來(lái)說(shuō)，設備如果出現故障，便需要通過(guò)治理預防來(lái)防范故障的再次發(fā)生。針對故障的產(chǎn)生原因、故障部位、故障風(fēng)險大小等，需要采取不同程度的防范措施，以此確保此類(lèi)故障不會(huì )再次出現。在治理預防中，通常涉及到調整、檢修、更換或改善等措施，治理預防再經(jīng)過(guò)分析以后，其結果往往有兩個(gè)，第一個(gè)結果是設備運行雖然存在一些問(wèn)題，但是仍舊能夠正常工作，而這就需要企業(yè)對設備運行狀態(tài)及其故障發(fā)展趨勢進(jìn)行強化監測，確保設備使用不會(huì )影響到正常生產(chǎn)。另一個(gè)結果則是設備在運行過(guò)程中出現故障的概率較高，并會(huì )嚴重影響到正常生產(chǎn)，此時(shí)企業(yè)便需要對設備進(jìn)行立即維修，以此防止故障發(fā)生。在治理預防中，可采取立即停機、監護運行和巡回監測這 3 種方式來(lái)開(kāi)展具體工作。

二、狀態(tài)監測工作涉及到的技術(shù)內容探討

在現代設備管理工作中，設備運行狀態(tài)的監測需要運用到各類(lèi)傳感器、信號采集器、分析處理軟件以及計算機等，并且還要涉及到振動(dòng)檢測儀、紅外線(xiàn)溫度檢測儀等相關(guān)儀器的使用。在開(kāi)展設備運行狀態(tài)監測過(guò)程中，振動(dòng)分析是一種重要的監測方式。在振動(dòng)分析過(guò)程中，可以采取時(shí)域譜分析和頻域譜分析，通過(guò)時(shí)域譜與頻域譜能夠對現代設備運行中可能出現的軸不對中、齒輪箱故障、滑動(dòng)軸承故障、機械松動(dòng)、轉子失衡、滾動(dòng)軸承故障、電機故障等故障做出可靠的分析與處理。通過(guò)觀(guān)察圖譜中表現出的故障特征，能夠幫助工作人員對設備故障的產(chǎn)生根源進(jìn)行快速診斷。對于時(shí)域?來(lái)說(shuō)，其能夠對設備處于振動(dòng)狀態(tài)下具有的峭度指標以及轉子動(dòng)、靜間碰磨情況進(jìn)行客觀(guān)反映。

頻域譜除了能對時(shí)域圖中的全部?jì)热葸M(jìn)行客觀(guān)反映以外，還可對設備運行過(guò)程中出現的各種異常工況進(jìn)行直觀(guān)體現，從而幫助工作人員對設備故障進(jìn)行精確的診斷，了解和掌握設備故障類(lèi)型、發(fā)生部位及其嚴重程度，進(jìn)而為現代設備的故障檢修工作提供重要的數據支持與量化依據。通過(guò)采集和分析設備運行過(guò)程中的電流頻譜，能夠對交流電機故障進(jìn)行準確診斷，并判斷設備中是否存在高阻接頭轉子、斷條端環(huán)裂縫等問(wèn)題。借助于設備運行狀態(tài)監測系統，能夠實(shí)現對設備故障的自動(dòng)化診斷，可以幫助員工依據自身的工作經(jīng)驗來(lái)診斷設備故障，工作人員可以通過(guò)手持紅外熱像儀或紅外線(xiàn)檢測儀等設備儀器，對現代設備進(jìn)行非接觸式的故障診斷與狀態(tài)監測，通過(guò)這些儀器能夠對摩擦付的溫度、設備運轉介質(zhì)溫度和重點(diǎn)軸承溫度進(jìn)行分析。設備檢修人員還可通過(guò)簡(jiǎn)易的振動(dòng)監測儀來(lái)對設備的震動(dòng)狀況進(jìn)行定期監測，簡(jiǎn)易振動(dòng)監測儀可實(shí)時(shí)采集設備的振動(dòng)數值，通過(guò)對振動(dòng)數值進(jìn)行匯總統計，以此獲得設備運行狀況的定論。

三、狀態(tài)監測及故障診斷技術(shù)的發(fā)展方向

1.智能化的發(fā)展方向

近年來(lái)，各種類(lèi)型的傳感器也相繼被應用到狀態(tài)監測及故障診斷領(lǐng)域，這也促使狀態(tài)監測及故障診斷領(lǐng)域中涌現出了許多更加先進(jìn)的新方法和新技術(shù)，比如，專(zhuān)家實(shí)時(shí)診斷、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )診斷等。而在狀態(tài)監測及故障診斷過(guò)程中，人工智能技術(shù)的逐漸融入，使得人工智能的應用程度不斷提高，該領(lǐng)域也將向著(zhù)智能化的方向發(fā)展。在人工智能相關(guān)理論的指導下，狀態(tài)監測及故障診斷技術(shù)也將具備更加強大的理論基礎，同時(shí)狀態(tài)監測及故障診斷技術(shù)在各種復雜系統中的應用深度將逐步提高，從而使狀態(tài)監測及故障診斷技術(shù)之間的結合變得愈發(fā)緊密，其應用效果也將變得更加明顯。

2.網(wǎng)絡(luò )化、實(shí)時(shí)化的發(fā)展方向

將網(wǎng)絡(luò )應用到故障診斷及狀態(tài)監測工作中已經(jīng)到了勢在必行的階段。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )化的應用，能夠使故障診斷及狀態(tài)監測技術(shù)實(shí)現對大型關(guān)鍵機組的在線(xiàn)實(shí)時(shí)化監測，從而確保機組在運行過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)數據得到連續性的監測，進(jìn)而保證機組能夠始終處于正常運行狀態(tài)，企業(yè)也能根據機組的實(shí)際運行狀態(tài)、檢修情況等信息，以此對設備維修計劃進(jìn)行靈活的定制與調整，從而在避免嚴重故障發(fā)生的同時(shí)，使企業(yè)不會(huì )因故障中斷機組運行而遭受不必要的經(jīng)濟損失。

3.綜合化、信息化的發(fā)展方向

在以往的設備管理工作中，需要由不同專(zhuān)業(yè)人員來(lái)對不同的生產(chǎn)設備進(jìn)行運行狀態(tài)監測。同時(shí)，這些設備運行狀態(tài)信息也分別被存儲到不同位置。例如，企業(yè)在開(kāi)展設備管理過(guò)工作中需要按照電氣專(zhuān)業(yè)、工藝專(zhuān)業(yè)及機械專(zhuān)業(yè)等，并根據不同專(zhuān)業(yè)來(lái)進(jìn)行管理人員、操作人員、技術(shù)人員等工作崗位的設置，以此實(shí)現對設備運行狀態(tài)的監測與診斷。在存儲設備運行數據時(shí)也較為分散化，這也使得這些存儲數據無(wú)法得到充分的利用。通過(guò)狀態(tài)監測及故障診斷技術(shù)，能夠打造出一個(gè)高度統一化、綜合化的設備管理信息系統，以此確保這些獨立存儲的信息點(diǎn)得到有效串聯(lián)起來(lái)，進(jìn)而使信息檢測及存儲實(shí)現集中化，有效滿(mǎn)足了現代設備的運行狀態(tài)檢測及故障診斷需求?？梢哉f(shuō)，通過(guò)狀態(tài)監測及故障診斷技術(shù)的應用，使得設備信息管理工作變得更加綜合化、集中化。

4.精細化、專(zhuān)業(yè)化的發(fā)展方向

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國對科技人才的培養日益重視，這使得科技人才的分工狀況更加精細化，監測設備也將向著(zhù)網(wǎng)絡(luò )化的方向發(fā)展，狀態(tài)監測及故障診斷的專(zhuān)業(yè)化程度也將不斷提升。技術(shù)的快速革新，使狀態(tài)監測及故障診斷向著(zhù)區域化和行業(yè)化的方向發(fā)展，這也促使企業(yè)和設備生產(chǎn)商能夠與設備狀態(tài)監測建立更加緊密的連接，進(jìn)而使企業(yè)能夠提供異地專(zhuān)家團診斷服務(wù)。而互聯(lián)網(wǎng)的快速普及，也使分布于不同地區的企業(yè)，能夠共同針對某些設備故障來(lái)開(kāi)展實(shí)時(shí)的交流探討與知識共享。

結語(yǔ)

總之，在現代企業(yè)設備監控及管理過(guò)程中，對狀態(tài)監測及故障診斷技術(shù)進(jìn)行運用已經(jīng)成為企業(yè)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢。而狀態(tài)監測及故障診斷技術(shù)的智能化、精細化發(fā)展，也將為企業(yè)提供更為廣闊的發(fā)展空間，使企業(yè)能夠從中獲取更多的經(jīng)濟效益，全面提高企業(yè)市場(chǎng)競爭力。

來(lái)源：《中國設備工程》2021年第15期

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