摘要：給出了設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和異常故障分析的診斷技術(shù)。利用機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)為設(shè)備的“預(yù)知維修”提供了科學(xué)理論和先進(jìn)方法，以提高設(shè)備的技術(shù)水平和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，保證安全生產(chǎn)和正常運(yùn)行。
　　關(guān)鍵詞：化工設(shè)備，狀態(tài)監(jiān)測，故障診斷，應(yīng)用
　　機(jī)器設(shè)備發(fā)生故障，最早的維修方法是當(dāng)機(jī)器損壞以后再維修，即“事后維修”，該方法由于機(jī)器損壞、停機(jī)維修時間較長，不僅經(jīng)濟(jì)損失大，也危及設(shè)備和人身安全。“定期維修”這種方法雖然能保證機(jī)器正常運(yùn)行，但由于不知道機(jī)器在什么時候、什么部位發(fā)生什么樣的故障，很難正確地確定檢修周期。為此，利用機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷方法為機(jī)器設(shè)備的“預(yù)知維修”提供了先進(jìn)的管理方法和維修技術(shù)。
　　一、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷
　　（1）狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷包含內(nèi)容。一是對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；二是在發(fā)現(xiàn)異常后對設(shè)備的故障進(jìn)行分析診斷。狀態(tài)監(jiān)測的主要方法有趨勢監(jiān)測和狀態(tài)檢查。趨勢監(jiān)測是連續(xù)地或有規(guī)律地對機(jī)器有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測量和分析，確定機(jī)器的運(yùn)行趨勢和狀況，提出機(jī)器劣化停機(jī)的預(yù)防時間。要選擇最敏感的特征信息，振動和噪聲能實(shí)時地、直觀地、精確地顯示出機(jī)器的動態(tài)特性及其變化過程，測試方法簡便易行，并且對它們也很敏感。所以振動信號譜分析技術(shù)已成為對機(jī)器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和診斷的主要方法。
　�。�2）故障診斷技術(shù)可分為簡易診斷和精密診斷。簡易診斷就是使用簡單便攜的點(diǎn)檢儀器或?qū)Ｓ脙x器，對機(jī)器的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測并作出初步的判斷；精密診斷就是運(yùn)用如頻譜分析儀及其他一些計(jì)算機(jī)支持的儀器對監(jiān)測到的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，從而確定機(jī)器發(fā)生異常的原因、部位、程度及發(fā)展趨勢等，并決定應(yīng)采取的對策。
　　二、運(yùn)用的主要技術(shù)
　�。�1）電子和計(jì)算技術(shù)。一些專用儀器和一些新的信號的拾取、分析及處理的方法基于該兩項(xiàng)技術(shù)。
　　（2）聲、振測試和分析技術(shù)。機(jī)器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的好壞與機(jī)器的振動有著直接的聯(lián)系，它是目前狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)中應(yīng)用最廣泛、最普遍的技術(shù)之一，且已取得較好的效果。
　�。�3）測溫技術(shù)。溫度的測試技術(shù)，尤其是適合于在線、非接觸式、遠(yuǎn)距測試的紅外測溫技術(shù)的運(yùn)用較為普遍，被測點(diǎn)的溫度數(shù)值可以直接讀出、因而在利用溫度對設(shè)備進(jìn)行診斷能起到立竿見影的效果。
　�。�4）油液分析技術(shù)。磨損、疲勞和腐蝕是機(jī)械零件失效的三種主要形式和原因。而其中磨損失效約占80%左右，由于油液分析對磨損監(jiān)測的靈敏性和有效性，因此這種方法在狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中日益顯示其重要地位。
　　（5）無損檢測技術(shù)。該技術(shù)是一門獨(dú)立的技術(shù)，被引進(jìn)到狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)中。如超聲及射線探傷，磁粉、著色滲透的表面裂紋探傷及聲發(fā)射探傷等技術(shù)被用來對大型固定或運(yùn)動著的裝置進(jìn)行監(jiān)測和診斷已越來越受到人們的重視。
　　三、振動信號的概念與處理方法
　�。�1）振動是指物體在平衡位置上作往復(fù)運(yùn)動的現(xiàn)象。最簡單的就是簡諧振動，簡諧振動可以用正弦曲線或余弦曲線來表示。非確定性信號是指不能用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的信號，也無法預(yù)知其將來的幅值，又稱為隨機(jī)信號。在工程實(shí)踐中，采集到的幾乎全部是隨機(jī)信號。
　　（2）隨機(jī)信號的分析和處理方法。主要有時域分析、頻域分析。常常采用倒頻譜分析法，與時域分析相比，它在頻率分辨方面大大提高了靈敏度。倒頻譜分析可以使信號中較低的幅值分量得到較高的增強(qiáng)，可以清楚地識別信號的組成，突出感興趣的周期成分，并且能清楚地分離邊帶信號和諧波。使用倒頻譜分析能夠清楚地檢測和分離出這些周期信號。
　�。�2）信號處理的要求。一是處理的快速性，二是高的分辨率。對信號處理的高分辨率的要求是來自于設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和工作轉(zhuǎn)速的日益提高。研究任意頻帶的頻率分析技術(shù)，即細(xì)化分析技術(shù)，是應(yīng)用最廣泛的是復(fù)調(diào)制FFT（快速傅氏變換）方法，它是一項(xiàng)最為有效地提高頻率分辨率的實(shí)用技術(shù)。
　　四、化工設(shè)備故障診斷
　　化工設(shè)備種類繁多，如汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、電動機(jī)、粉碎機(jī)、膨脹機(jī)等，統(tǒng)稱為旋轉(zhuǎn)機(jī)械。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的診斷，首先要根據(jù)各種故障發(fā)生的機(jī)理，尋找其特有的癥狀及敏感參數(shù)。
　　4.1故障的簡易診斷方法
　　簡易診斷方法就是采用一些便攜式測振儀拾取信號，并直接由信號的某些參數(shù)或統(tǒng)計(jì)量構(gòu)成診斷指標(biāo)，根據(jù)對診斷指標(biāo)的分析以判定設(shè)備是正�；蚴钱惓�，主要是用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中。正確地拾取信號是進(jìn)行設(shè)備診斷的基礎(chǔ)或先決條件，因此需正確處理好以下幾個問題。
　　（1）正確選擇測量方式和測量參數(shù)振動信號的采集有兩種測量方式，一種是離線測量，即采集信號和分析數(shù)據(jù)是分別進(jìn)行的。測量參數(shù)的選擇除了根據(jù)頻率范圍外，還應(yīng)同時考慮所采用的傳感器及判斷標(biāo)準(zhǔn)等。例如采用渦流傳感器進(jìn)行軸心軌跡分析時，就要選擇輸出位移。采用國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行振動等級評判時就必須輸出速度。
　�。�2）合理布置測點(diǎn)。因軸承是反映診斷信息最集中和最敏感的部位，主要測點(diǎn)應(yīng)布置在的軸承部位。遵循原則：即每次測量要在同一測點(diǎn)進(jìn)行，還要保持測量時設(shè)備的工況、測量的參數(shù)和使用的儀器和測量的方法相同，這樣才能保證每次所測數(shù)據(jù)的真實(shí)性和相互可比性。
　　（3）選定合適的測量周期。測量周期是指每次采集信號的間隔時間。它與機(jī)器的類型及故障發(fā)展的速度有關(guān)。而一般低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械或與磨損有關(guān)的故障，則可以采用較長的測量周期，但是一旦發(fā)現(xiàn)故障進(jìn)展較快時，就應(yīng)縮短測量周期。
　　4.2齒輪故障診斷方法
　　由于齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長、工作可靠和維修方便等特點(diǎn)。功率譜一般有三種頻率結(jié)構(gòu)，分別對應(yīng)于不同的原因。正常運(yùn)行的齒輪的功率譜中一般可能同時有這三種頻率結(jié)構(gòu)。隨著齒輪故障的產(chǎn)生，其線狀譜部分的幅值會上升。
　�。�1）線狀譜。見圖（a），主要產(chǎn)生原因是齒輪的嚙合頻率及其諧波。
　　（2）山狀譜。見圖（b），主要產(chǎn)生原因是結(jié)構(gòu)共振如齒輪軸橫向振動固有頻率。
　�。�3）隨機(jī)譜。見圖（c），主要產(chǎn)生原因是隨機(jī)振動信號。
　　
　　典型功率譜結(jié)構(gòu)
　　五、結(jié)束語
　　功率譜分析作為目前振動監(jiān)測和故障診斷中應(yīng)用最廣的信號處理技術(shù)，它對齒輪的大面積磨損、點(diǎn)蝕等均勻故障有比較明顯的分析效果，但對齒輪的早期故障和局部故障不敏感。旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的診斷，不僅把測得的振動信號進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理和分析，還要對振動的方向和位置、對機(jī)器的工作參數(shù)（如轉(zhuǎn)速、載荷、壓力、流量、潤滑油溫度及環(huán)境溫度等）的敏感特征進(jìn)行識別。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]張紅兵，任文斗.化工廠機(jī)械手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，1989.