振動(dòng)測(cè)量與設(shè)備故障診斷

一、 概述

機(jī)械故障診斷學(xué)是一門近二十年內(nèi)發(fā)展起來的新學(xué)科，是現(xiàn)代化設(shè)備維修技術(shù)的重要組成部分，并且正在日益成為設(shè)備維修管理工作現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用主要是對(duì)確保機(jī)械設(shè)備的安全，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約維修費(fèi)用以及防止環(huán)境污染起著很重要的作用。

在機(jī)械故障設(shè)備的的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)中有多種方法可使用。例如振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)、油液分析技術(shù)、紅外測(cè)溫技術(shù)、聲發(fā)射技術(shù)、無損檢測(cè)技術(shù)等。其中振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)是普遍采用的基本方法，因?yàn)檎駝?dòng)的理論和測(cè)量方法都比較成熟，且簡單易行。另外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械故障90%可以從振動(dòng)測(cè)量中檢測(cè)出來。振動(dòng)測(cè)量和信號(hào)分析一直是作為預(yù)知維修的主要手段，各行業(yè)設(shè)備部門要開展這項(xiàng)工作一般都是從這二方面起家的。

振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)就是“對(duì)設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、分析處理，故障識(shí)別和預(yù)報(bào)的一種技術(shù)”。

二、簡易診斷與精密診斷

設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是指對(duì)設(shè)備(部件、零件)的某些特征參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)所得測(cè)定值與規(guī)定的正常值來作比較以判斷設(shè)備的工作狀態(tài)是否正常或異常(存在故障)，也稱為簡易診斷。

設(shè)備故障診斷技術(shù)則不僅要對(duì)機(jī)器設(shè)備的狀態(tài)是否正常作出判斷，更重要的是對(duì)機(jī)器故障的原因、部位及嚴(yán)重程度作出估計(jì)。故稱為精密診斷。

目前比較普及的還是簡易診斷(狀態(tài)監(jiān)測(cè))，而精密診斷真正用于生產(chǎn)還是少數(shù)，而且主要用于高精尖設(shè)備上。這一狀況歐美和日本都一樣，具有普遍性。這表明簡易診斷比較成熟，簡便易行，而精密診斷還屬于一種開發(fā)性技術(shù)，尚不夠成熟。另外精密診斷的費(fèi)用也比較高，需要精密的儀器，要由經(jīng)過專門訓(xùn)練的工程師來進(jìn)行，所以只在重要的設(shè)備上進(jìn)行。這一點(diǎn)對(duì)我國開發(fā)推廣診斷技術(shù)時(shí)值得注意。當(dāng)前應(yīng)該把重點(diǎn)放在普及簡易診斷或狀態(tài)監(jiān)測(cè)上。同時(shí)積極開發(fā)精密診斷技術(shù)，使它盡快達(dá)到使用水平。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，利用簡易診斷儀器可以解決設(shè)備運(yùn)行中50%的故障。由此可見，簡易診斷在設(shè)備管理與維修中的重要作用。

以日本新日鐵公司為例，看設(shè)備診斷技術(shù)在設(shè)備管理與維修中的應(yīng)用：(圖1)

新日鐵認(rèn)為：在大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，為確保全系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行，有兩項(xiàng)技術(shù)必須實(shí)行。一是有效地監(jiān)視機(jī)器狀況，即“設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)”。二是精確的診斷方法。即：“精密診斷技術(shù)”。

1.“設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)”。這類技術(shù)應(yīng)滿足如下要求

● 能迅速地對(duì)各種類型的機(jī)械進(jìn)行測(cè)量

● 能進(jìn)行現(xiàn)場結(jié)論

● 經(jīng)濟(jì)，使用方便

目前，新日鐵在這方面已開發(fā)出了一系列的硬件，專門用于鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中的各類設(shè)備，新日鐵把用于設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)的硬件分為三類：

(1) 第一類是供日常檢查人員隨身攜帶使用的，能定量顯示結(jié)果的各種小型儀器。譬如：機(jī)器檢測(cè)器，油膜檢測(cè)器，小型測(cè)振儀、馬達(dá)檢測(cè)器，聲發(fā)射裂紋檢測(cè)器等。

(2) 第二類是監(jiān)視儀表，通常是安裝在現(xiàn)場的，可進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采樣，自動(dòng)數(shù)據(jù)記錄與作為傾向管理的圖譜相對(duì)照，異常情況判別圖譜顯示等等，譬如：旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)視儀，壓縮機(jī)監(jiān)測(cè)儀，熱軋機(jī)監(jiān)視儀等。

(3) 第三類是數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，這需要第一類儀器測(cè)量得到的數(shù)據(jù)作為輸入才能進(jìn)行工作?？勺詣?dòng)處理大量測(cè)量數(shù)據(jù)，并記錄，儲(chǔ)存與控制圖譜相對(duì)照，發(fā)出控制信號(hào)等

2.“精密診斷技術(shù)”

當(dāng)通過使用設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，與作為傾向管理的圖譜或數(shù)值相比較之后，當(dāng)指出已存在故障或者是預(yù)測(cè)可能發(fā)生故障時(shí)，有必要進(jìn)行精密診斷，通過精密診斷，不僅要確定故障是否的確存在，并且，當(dāng)存在故障時(shí)，還需診斷出它的位置，原因及程度，新日鐵認(rèn)為：這類技術(shù)必須由專門的、稱為精密診斷檢查的技術(shù)人員來進(jìn)行，在這方面，新日鐵近幾年來也開發(fā)出了二類儀器：

(1) 一類是專門用的儀器，主要是用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的，這類儀器通常必須配合各種軟件技術(shù)(譬如：參照診斷手冊(cè)，振動(dòng)嚴(yán)重性判據(jù)等)進(jìn)行使用，同時(shí)，結(jié)合設(shè)備狀況進(jìn)行分析、判斷，譬如：旋轉(zhuǎn)機(jī)械自動(dòng)診斷系統(tǒng)，自動(dòng)平衡儀，聲發(fā)射裂紋分析儀等。

(2) 另一類是通用儀器，用于狀態(tài)診斷的測(cè)量及分析的儀器。譬如：信號(hào)記錄儀，信號(hào)分析儀，傳遞函數(shù)分析儀等。

由“設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)”和“精密診斷技術(shù)”這大類技術(shù)就構(gòu)成了新日鐵的“設(shè)備狀態(tài)診斷系統(tǒng)”。

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（責(zé)任編輯：hbz）

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