淺談現(xiàn)代設(shè)備管理中狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

樓肖杭

（杭州制氧機(jī)集團(tuán)股份有限公司）

前言

對(duì)于現(xiàn)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(yùn)用到大量的現(xiàn)代設(shè)備，這些現(xiàn)代設(shè)備不僅種類繁多，而且結(jié)構(gòu)非常精密、復(fù)雜，在現(xiàn)代企業(yè)的總資產(chǎn)中也同樣占據(jù)著很高的比例，因此，這也使得企業(yè)非常重視現(xiàn)代設(shè)備的管理工作。

但是，現(xiàn)代設(shè)備的管理難度也是顯而易見(jiàn)的，事實(shí)上，高效的現(xiàn)代設(shè)備管理工作對(duì)于促進(jìn)企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)化發(fā)展具有重要意義，通過(guò)加強(qiáng)現(xiàn)代設(shè)備管理工作，能夠使現(xiàn)代企業(yè)的財(cái)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)品的性價(jià)比，推動(dòng)了企業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展?，F(xiàn)代企業(yè)在開(kāi)展設(shè)備管理工作過(guò)程中，需要確保管理人員能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與精確預(yù)測(cè)，在保證設(shè)備管理費(fèi)用得到有效節(jié)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(jì)效益。為此，以下主要對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，并探討現(xiàn)在設(shè)備中狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷所需運(yùn)用到的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容及其應(yīng)用指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

一、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)淺析

1.狀態(tài)監(jiān)測(cè)

在現(xiàn)代設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，其整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)都是通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)實(shí)施全程化監(jiān)控的，可以說(shuō)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是開(kāi)展設(shè)備故障診斷過(guò)程中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。對(duì)于狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)而言，其能夠檢測(cè)和轉(zhuǎn)換設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各種信號(hào)，并分析其信號(hào)特征，同時(shí)記錄設(shè)備運(yùn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)來(lái)判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否發(fā)生異常。在通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)實(shí)施信號(hào)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換時(shí)，這些信號(hào)可以通過(guò)多種形式表現(xiàn)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(hào)表現(xiàn)形式，便可通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)提取具體的信號(hào)特征，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠分析這些信號(hào)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(hào)變化特征，并將其與正常的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，即可判斷出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否存在異常，從而幫助工作人員能夠針對(duì)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)采取對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

2.診斷分析

在現(xiàn)代設(shè)備管理中，還經(jīng)常應(yīng)用到故障診斷技術(shù)，故障診斷技術(shù)對(duì)現(xiàn)代設(shè)備的診斷分析主要包括兩個(gè)方面，分別是設(shè)備運(yùn)行信號(hào)的處理和設(shè)備故障的診斷。在對(duì)設(shè)備運(yùn)行信號(hào)進(jìn)行分析處理過(guò)程中，需要對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的信息進(jìn)行采集，并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)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(duì)這些信息做出準(zhǔn)確、直觀地判斷。在信號(hào)分析處理中可以采取多種方法，也可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)或不同的專用儀器，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(dāng)然，其分析與處理結(jié)果也是有不同差異的。隨著我國(guó)信號(hào)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(tǒng)監(jiān)測(cè)及診斷數(shù)據(jù)作為依據(jù)，并對(duì)比于正常的數(shù)據(jù)指標(biāo)，即可對(duì)設(shè)備的運(yùn)行故障進(jìn)行判斷，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)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(duì)故障發(fā)生部位進(jìn)行確定。

3.治理預(yù)防

在對(duì)現(xiàn)代設(shè)備進(jìn)行故障診斷以后，還需要進(jìn)行治理預(yù)防。通常來(lái)說(shuō)，設(shè)備如果出現(xiàn)故障，便需要通過(guò)治理預(yù)防來(lái)防范故障的再次發(fā)生。針對(duì)故障的產(chǎn)生原因、故障部位、故障風(fēng)險(xiǎn)大小等，需要采取不同程度的防范措施，以此確保此類故障不會(huì)再次出現(xiàn)。在治理預(yù)防中，通常涉及到調(diào)整、檢修、更換或改善等措施，治理預(yù)防再經(jīng)過(guò)分析以后，其結(jié)果往往有兩個(gè)，第一個(gè)結(jié)果是設(shè)備運(yùn)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(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及其故障發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行強(qiáng)化監(jiān)測(cè)，確保設(shè)備使用不會(huì)影響到正常生產(chǎn)。另一個(gè)結(jié)果則是設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障的概率較高，并會(huì)嚴(yán)重影響到正常生產(chǎn)，此時(shí)企業(yè)便需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行立即維修，以此防止故障發(fā)生。在治理預(yù)防中，可采取立即停機(jī)、監(jiān)護(hù)運(yùn)行和巡回監(jiān)測(cè)這 3 種方式來(lái)開(kāi)展具體工作。

二、狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作涉及到的技術(shù)內(nèi)容探討

在現(xiàn)代設(shè)備管理工作中，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)需要運(yùn)用到各類傳感器、信號(hào)采集器、分析處理軟件以及計(jì)算機(jī)等，并且還要涉及到振動(dòng)檢測(cè)儀、紅外線溫度檢測(cè)儀等相關(guān)儀器的使用。在開(kāi)展設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，振動(dòng)分析是一種重要的監(jiān)測(cè)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?qū)ΜF(xiàn)代設(shè)備運(yùn)行中可能出現(xiàn)的軸不對(duì)中、齒輪箱故障、滑動(dòng)軸承故障、機(jī)械松動(dòng)、轉(zhuǎn)子失衡、滾動(dòng)軸承故障、電機(jī)故障等故障做出可靠的分析與處理。通過(guò)觀察圖譜中表現(xiàn)出的故障特征，能夠幫助工作人員對(duì)設(shè)備故障的產(chǎn)生根源進(jìn)行快速診斷。對(duì)于時(shí)域?來(lái)說(shuō)，其能夠?qū)υO(shè)備處于振動(dòng)狀態(tài)下具有的峭度指標(biāo)以及轉(zhuǎn)子動(dòng)、靜間碰磨情況進(jìn)行客觀反映。

頻域譜除了能對(duì)時(shí)域圖中的全部?jī)?nèi)容進(jìn)行客觀反映以外，還可對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種異常工況進(jìn)行直觀體現(xiàn)，從而幫助工作人員對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行精確的診斷，了解和掌握設(shè)備故障類型、發(fā)生部位及其嚴(yán)重程度，進(jìn)而為現(xiàn)代設(shè)備的故障檢修工作提供重要的數(shù)據(jù)支持與量化依據(jù)。通過(guò)采集和分析設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的電流頻譜，能夠?qū)涣麟姍C(jī)故障進(jìn)行準(zhǔn)確診斷，并判斷設(shè)備中是否存在高阻接頭轉(zhuǎn)子、斷條端環(huán)裂縫等問(wèn)題。借助于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的自動(dòng)化診斷，可以幫助員工依據(jù)自身的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)診斷設(shè)備故障，工作人員可以通過(guò)手持紅外熱像儀或紅外線檢測(cè)儀等設(shè)備儀器，對(duì)現(xiàn)代設(shè)備進(jìn)行非接觸式的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)，通過(guò)這些儀器能夠?qū)δΣ粮兜臏囟?、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)介質(zhì)溫度和重點(diǎn)軸承溫度進(jìn)行分析。設(shè)備檢修人員還可通過(guò)簡(jiǎn)易的振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀來(lái)對(duì)設(shè)備的震動(dòng)狀況進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，簡(jiǎn)易振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀可實(shí)時(shí)采集設(shè)備的振動(dòng)數(shù)值，通過(guò)對(duì)振動(dòng)數(shù)值進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，以此獲得設(shè)備運(yùn)行狀況的定論。

三、狀態(tài)監(jiān)測(cè)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)，各種類型的傳感器也相繼被應(yīng)用到狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷領(lǐng)域，這也促使?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷領(lǐng)域中涌現(xiàn)出了許多更加先進(jìn)的新方法和新技術(shù)，比如，專家實(shí)時(shí)診斷、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷等。而在狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(yīng)用程度不斷提高，該領(lǐng)域也將向著智能化的方向發(fā)展。在人工智能相關(guān)理論的指導(dǎo)下，狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)也將具備更加強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)，同時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)在各種復(fù)雜系統(tǒng)中的應(yīng)用深度將逐步提高，從而使?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)之間的結(jié)合變得愈發(fā)緊密，其應(yīng)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(yīng)用到故障診斷及狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作中已經(jīng)到了勢(shì)在必行的階段。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用，能夠使故障診斷及狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)大型關(guān)鍵機(jī)組的在線實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)，從而確保機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)得到連續(xù)性的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而保證機(jī)組能夠始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)，企業(yè)也能根據(jù)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)、檢修情況等信息，以此對(duì)設(shè)備維修計(jì)劃進(jìn)行靈活的定制與調(diào)整，從而在避免嚴(yán)重故障發(fā)生的同時(shí)，使企業(yè)不會(huì)因故障中斷機(jī)組運(yùn)行而遭受不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

3.綜合化、信息化的發(fā)展方向

在以往的設(shè)備管理工作中，需要由不同專業(yè)人員來(lái)對(duì)不同的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。同時(shí)，這些設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息也分別被存儲(chǔ)到不同位置。例如，企業(yè)在開(kāi)展設(shè)備管理過(guò)工作中需要按照電氣專業(yè)、工藝專業(yè)及機(jī)械專業(yè)等，并根據(jù)不同專業(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(shè)置，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與診斷。在存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)也較為分散化，這也使得這些存儲(chǔ)數(shù)據(jù)無(wú)法得到充分的利用。通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)，能夠打造出一個(gè)高度統(tǒng)一化、綜合化的設(shè)備管理信息系統(tǒng)，以此確保這些獨(dú)立存儲(chǔ)的信息點(diǎn)得到有效串聯(lián)起來(lái)，進(jìn)而使信息檢測(cè)及存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)集中化，有效滿足了現(xiàn)代設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷需求?？梢哉f(shuō)，通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，使得設(shè)備信息管理工作變得更加綜合化、集中化。

4.精細(xì)化、專業(yè)化的發(fā)展方向

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)科技人才的培養(yǎng)日益重視，這使得科技人才的分工狀況更加精細(xì)化，監(jiān)測(cè)設(shè)備也將向著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷的專業(yè)化程度也將不斷提升。技術(shù)的快速革新，使?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷向著區(qū)域化和行業(yè)化的方向發(fā)展，這也促使企業(yè)和設(shè)備生產(chǎn)商能夠與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)建立更加緊密的連接，進(jìn)而使企業(yè)能夠提供異地專家團(tuán)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(qū)的企業(yè)，能夠共同針對(duì)某些設(shè)備故障來(lái)開(kāi)展實(shí)時(shí)的交流探討與知識(shí)共享。

結(jié)語(yǔ)

總之，在現(xiàn)代企業(yè)設(shè)備監(jiān)控及管理過(guò)程中，對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用已經(jīng)成為企業(yè)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。而狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的智能化、精細(xì)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(jì)效益，全面提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

來(lái)源：《中國(guó)設(shè)備工程》2021年第15期

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