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26
2016
07

故障診斷的概念

一、設備技術狀态及監測

設備從投入使用時開始,其工作狀态和技術指标(即技術狀态)就一直在發生變化,如果任其發展,就會産生故障,甚至造成嚴重後果,1986年4月27日前蘇聯切爾諾貝利核電站四号機組發生嚴重振动而造成核洩露,致使2000多人死亡,经濟損失达孔億美元,引起國際上普遍的關注。

類似这樣的設備事故每年都有大量的報道,它反複提醒人們,为了避免設備事故,保障人身和設備安全,必須對設備進行監測,使人們随時掌握設備的技術狀态,從而使設備維修和管理更趨科学化。

二、故障與維修

(一)故障的含義

所謂“故障”,指的是“一台裝置在它應达到的功能上喪失了能力”,即機械設備運行功能的失常(Malfunction),并非純指失效(Failure)或損壞(Breakdown).設備一旦發生故障,往往給生産和産品質量乃至人們的生命安全造成嚴重的影響,为使設備保持正常運行狀态,必須采用合适的方法進行維修。

(二)狀态維修的概念

設備经過運行使用之後,性能将逐漸變差,为保证其正常工作,必須及時将劣化了的性能加以恢複,这就是設備維修,在設備技術發展史上,先後经曆了三種維修方式。

1.事後維修

按这種維修方式工作的設備,往往沒有采用有效的監測手段,通常在設備損壞之後進行修理。这種維修制度隻适用于造价低的設備,并且設備事故對人身不會造成傷害、對工藝沒有大的影響的情況,對于現代化的生産,由于設備向大型化、高速化、自动化等方向發展,力学性能指标越来越高,設備組成和結構越来越複雜,一旦發生事故,造成的損失是非常巨大的設備修複也很困難,要付出昂貴的修理费用。因此,这種維修方式已很少采用

2.定期預防維修

定期預防維修是設備按固定的周期進行維修,如定期地對設備進行清潔、潤滑,有計劃地更換配件等。这種維修方式,對保证設備安全運行,減少維修费用能起到一定的作用,但由于缺乏對設備故障規律的認识,沒有有效的監測手段,檢修周期基本上是憑人的经验加上某些統計资料来制定的,它很難預防許多由于随機因素引起的事故,而且會造成過剩維修。甚至由于維修不當,反而增加了故障率。

按照定期預防維修的觀點,設備在新的時候或剛修理過時,其故障率是較低的,随着時間的推移,故障率會逐漸增大;當出現故障的設備數达到2%時,就應對全部設備進行修理,这會使98%的設備有剩餘的壽命;但如不按期檢修,在更短的時間内将又有2%的設備發生故障。

但事實并非如此。聯合航空公司(United Airlines)和美國航空公司(American Airlines)對235套機械設備包括電機泵類、控制系統作了一個普查,發現隻有8%的設備的故障率随時間推移按照一定的規律增加而其餘92%的設備故障率近似为一常數。多數設備故障率并不随時間增加而變大,全部設備都定期進行檢修是不科学的,無形中浪费了大量人力和物力,減少了設備可運行時間,这就是所謂的過剩維修。況且人們并不知道其故障是怎樣随時間變化的,采用这種方式對設備進行維修,對于預防設備事故的作用是有限度的。

狀态維修是一種新的維修方式。顧名思義,使用这種維修方式,需要預先掌握設備的實際技術狀态,據此決定維修工作。它的基本原則是隻有當測量結果表明有必要檢修的時候才進行檢修,也就是說,它按“需”維修(見圖1-1)。将定期維修變成定期檢測設備的運行狀态,跟蹤故障的發展過程及推算設備狀态超标發生的時間,就可根據設備狀态劣化的程度,在故障發生前的某個時間内做好檢修準備,有針對性地、有計劃地安排停工修理。如果生産條件不容許,也可有安排地讓設備堅持運行到出現故障時再停下檢修(當然,故障後果嚴重或對人身安全有重大威脅的除外)實行这種方式的維修制度,無論對減少備件庫存量,縮短檢修時間,提高檢修質量還是對減少故障造成的人身事故,提高設備的有效利用率都是有好處的。

三、故障診斷的定義

“診斷”包括兩方面内容:“診”是對設備客觀狀态作檢測;“斷”則是确定故障的性質故障的程度、故障的部位,說明故障産生的原因,提出對策等。現在所說的設備故障診斷技術,具有兩個特點。

一個特點是應用了許多現代化的監測儀器和分析診斷系統。電子技術和計算機技術的迅速發展,快速傅里葉變換算法語言的出現,使信号分析技術從硬件到軟件都达到了新的水平。設備、零件的可靠性研究以及對零件失效機理的研究,为設備診斷技術的發展提供了堅實的理論基礎。現在可供使用的儀器和監測系統,從便攜式儀器到成套設備,直到具有人工智能的专家系統均已出現,其性能指标、功能規格正在不斷更新和擴大。这些應用現代科学理論和技術制造出来的電子儀器設備,具有許多主觀監測無可比拟的優點,如靈敏度高,反應速度快,信号轉換方便等,計算機還具有記憶和邏輯判斷能力。因此,過去靠感官無法發現的微小狀态變化,現在都可準确地及時地加以測定。

另一個顯著特點是它強調的是动态診斷。設備隻有在運行中才能産生物理的、化学的信号,信号超過一定指标就表示發生了故障。設備停止運行,信号消失,有的故障就難以發現。

綜上所述,設備故障診斷就是在設備運行中或基本不拆卸設備的情況下,監測設備運行的狀态量,預測故障的部位和原因以及其對設備未来運行的影響,從而找出對策的一門技術,設備故障診斷是一門很有應用前途的技術。

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