史彬彬

摘 要：工业化的稳步推进带动了机械设备的发展，使得集中、高速、连续、轻型、自动的大功率机械设备也得到了越来越广泛的应用，这符合现代社会提高生产效率的需求，同时这也促使人们必须强化机械设备的故障诊断技术探讨，才能确保机械设备的使用更加顺利。由此，本文便从机械设备故障诊断的内涵出发，并结合故障诊断的技术内容对其未来的发展方向进行分析，以期为各位读者提供参考。

关键词：机械设备；故障诊断技术；发展方向

机械设备的故障频发不仅导致工业生产的成本大幅增加，而且容易引起灾难事故的发生，要避免因机械设备故障带来的危害，保障机械设备的速度效率与安全性，加强关于机械设备故障诊断技术及其发展方法的探讨则具备了较为深刻的现实意义。

1机械设备故障诊断的相关概述

机械设备在工作过程中因规定功能的丧失而导致作业活动不能继续的现象被称为机械设备故障，从狭义方面来看，其含义特指机械故障发生时，机械系统已经同正常的功能轨道相互偏离，从而导致原先的工作环境（包括零部件条件）不复存在，而通过对参数的调节，使得零部件与其他条件均能达到恢复，继而使得机械设备又能达到之前的正常功能标准。从广义方面来看，机械设备故障主要指的是设备零件的功能失效，即“故障=失效”，综上，无论对何种含义下的机械设备故障进行研究，均需要对故障点、故障程度进行查找分析，并通过多角度的现象与条件研究，才能使得机械设备的故障诊断能够更加真实有效。

2机械设备故障诊断的技术

2.1机械设备故障诊断的基础思想

机械设备故障的诊断方法较为多样，并且其手段还处于不断发展更新之中，根据诊断对象、人员、要求、地點、设备等情况的不同，所采用的诊断措施也是各有不同的，但是关于机械设备的诊断总是遵循基础的思想：

假设所诊断的对象设定在状态空间集S中，可观测量的特征空间集为Y，那么当系统正处在正常或故障某一状态s时，系统则显示出确定特征y，此时存在映射g，并有：g：s □（?┴ ）Y，反之，在存在特征对应状态时也会有映射f：f：Y□（?┴ ） S，综合以上分析，可以得出根据测量特征的向量可以对故障处于何种状态进行诊断，其基础逻辑思路如下图一所示。

2.2机械设备故障诊断的常用技术

2.3机械设备故障诊断的实例运用

以某工厂的一台大型风机的故障诊断为例，该风机的振动值非常高，并且从频谱上看振动幅值集中在1倍频（转速频率），转动设备的振动频谱显示一倍频高是比较典型的设备不平衡特征，因此某厂的状态监测技术员判断是风机的动平衡有问题，建议停机并委外检查风机的动平衡。由于风机非常大，风机拆除需要使用吊车，清理风机叶轮并检查风机动平衡也需要请专门的风机厂商才能完成，需要花费大量的人力物力，并且预计会使整个工厂停机3天。

在诊断过程中，首先对设备的振动频谱进行分析，从中发现了风机的轴向振动大于水平和垂直方向的振动，由于振动的典型情况为非常高的一倍频振幅，并且水平和垂直方向的振幅往往远大于轴向振幅。所以某工厂风机所出现的振动现象不符合设备不平衡表现特征。利用放大的频谱图，从中可以获得明确的转速频率的谐波（2X，3X，4X，5X …转频），这也是设备结构松动或轴承损坏的信号。结合轴向振动大，以及风机的机械结构。综合以上情况，遂给出以下检查建议：怀疑风机的问题是轴承损坏而非叶轮不平衡。建议停机检查轴承，主要检查轴承锥套（定位套）是否松动，轴承是否严重磨损造成间隙太大，轴承结构是否有损坏。通过详细检查，发现风机的一个轴承外圈断裂，更换轴承后风机振动恢复到正常范围。

2. 以红外测温的诊断技术为主的故障排除。机械设备是否存在零件磨损或发动机排烟是否正常等问题都会给机械设备系统的温度带来变化，当发动机内部堵塞、元件摩擦消耗过大或者液压系统异常等情况发生时，容易造成系统内部温度升高，甚至会引起部分电路烧毁，这些机械设备故障问题的产生也从侧面反映出机械性能与温度之间所具有的紧密联系，由此可见，温度测量也是检验机械设备故障的可行手段。

3.在诊断过程中可以结合根因分析（RCFA）、可靠性中心维修（RCM）等分析方式展开深入研究。从而在机械设备维修策略的制定与监控管理程序的执行方面，更好的提高设备可靠性，使其可以最大限度满足提升工厂生产效率的要求。例如通过根因分析与现场调查，可以对设备故障原因进行了解，并提供改进方案，防止故障再次发生。再通过执行以可靠性为中心维修（RCM）的研究，制定和实施机械设备的可靠性维护策略，在分析维护表现数据时，也极大提高了设备正常运行时间。

以实际工作中的故障诊断为例，在聚合车间主原料计量泵经常出现轴和轴套抱死情况，该故障每次约隔三个月便会爆发一次，当故障每次出现时会导致聚合车间非计划停机，这便给工厂设备运行可靠性带来严重影响。通过根因分析，发现直接原因是这个物料比较容易结焦，计量泵本身设计的轴和轴套的间隙很小，同时由于工艺需求，轴和轴套的材质都是不锈钢的，这几个条件叠加在一起就造成运行中会发生轴和轴套中没有足够的物料润滑和冷却，造成轴和轴套擦碰，不锈钢的特性又易咬死，造成泵瞬间咬死跳停。从相关维修记录中了解到，曾经的解决方案就是在轴套内开槽，增加物料通过量，现场损坏的泵上安装的就是这种改进后的轴套，但这并不能完全解决问题。

要攻克这一难题，便要对这台泵的维修记录进行仔细查看，从中可以得出在实施改造后的两年时间内，这台泵是没有造成非计划停机的，但在最近的几年，故障又频繁发生了。中间由于人员变动，一定有一些信息在调查中没有并收集到。经过对当年改进实施的技术资料的反复查询，在轴套上增加槽，同时在泵的前板特定位置也开了相应的槽，这样物料会形成一个微循环，不断流动润滑和冷却轴和轴套。改造后的两年平稳运行证明改造是成功的，但后来现场维护时可能将前板更换了，但跟换的备件没有开槽，使改造的效果丧失。发现根本原因后，便可以得出切实可行的改进建议：1. 按图纸要求改进泵的前板，并利用下次停机的机会更换。2. 将改进后的前板在系统中设定为新的备件，区别于不开槽的前板，专门匹配给这台泵，以免在维修中换错，由此便达到了解决这一问题的效果。

3结束语

在运用诊断技术解决实际问题的过程中，需结合实际情况选用技术方法，因而只有完成好机械设备的诊断方法探索，并在此过程中对所存在的缺点与不足进行改进，确保诊断技术朝者不断优化的方向迈进，才能保障机械设备故障诊断能够尽早达到数字化、自动化、智能化的目标。

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