机械设备故障规律及运行趋势预测方法综述夏文彤

机械设备故障规律及运行趋势预测方法综述夏文彤

夏文彤

国网江西柘林水电厂检修车间江西九江33200

摘要：在现阶段发展中，我国工业化与信息化发展速度较快，在这样的背景下，机械生产设备逐渐变更，成为集成化、高速化、规模化、自动化以及智能化的形式特征。在企业生产过程中，机械设备发挥了重要的作用，为企业经济效益创收提供了帮助。但是，一旦这些机械设备出现故障，对于生产企业来说，影响也是不可估量的，会对生产企业造成巨大的经济损失。鉴于此，为了有效排查机械设备故障的原因，进而找出相应的诊断方法是极为必要的。本文分析了机械设备故障规律及运行趋势预测方法。

关键词：机械设备；故障规律；趋势预测方法

机械设备是支持机械生产加工的重要工具和依托，机械设备经过长时间的运转难免会出现故障问题，因此，必须掌握科学的故障诊断与监测技术，依靠这些技术来检测机械设备的故障隐患，进而研究出科学的故障解决方法，机械设备故障的诊断应该着重预测的方法，通过故障预测来提前做好维修、维护准备。

一、机械设备故障规律

设备故障率随时间的变化规律，设备的故障率随时间的变化大致分3个阶段：早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。

1.早期故障期。设备处于早期故障期，开始故障率很高，但随时间的推移故障率迅速下降。早期故障期对于机械产品又称为“磨合期”。此段时间的长短，随产品、系统的设计与制造质量而异。此期间发生的故障，主要是由设计、制造上的缺陷所致，或是使用环境不当所造成。

2.偶发故障期。设备进入偶发故障期，故障率大致处于稳定状态，趋于定值。在此期间，故障发生是随机的。在偶发故障期内，设备的故障率最低，而且稳定。因而可以说，这是设备的最佳状态期或称正常工作期。这个区段称为“有效寿命”。偶发故障期的故障，多起因于设计、使用不当及维修不力。故通过提高设计质量，改进使用管理，加强监视诊断与维护保养等工作，可使故障率降低到最低水平。

3.耗损故障期。在设备使用的后期，故障率开始上升。这是由于设备零部件的磨损、疲劳、老化、腐蚀等造成的。设备故障率曲线变化的3个阶段，真实地反映出设备从磨合、调试、正常工作到大修或报废故障率变化的规律。原来认为设备使用时间越长磨损越严重，而会使故障率上升。现在看来，这样一种观点不一定正确。对于某种故障模式起主导作用的设备，故障率可能与使用时间有关。而对于大多数设备来说，使用时间长短对于设备可靠性的影响不大。

二、机械设备故障运行趋势预测方法

1.以小波分析为基础来科学预测故障。小波分析属于时-频信号分析法，是建立在数学显微镜基础上的方法，小波分析的基函数是很多尺度可变的简谐函数，体现出科学的时-频定性特征，也能够针对各种信号进行自我调节，不断提升适应能力。机械设备故障问题等的诊断分析过程中，因为设备零件具有不同的功能构造，所出现的信号多数有很多不稳定成分，通过小波分析法能够确保各种频率的信号信息被均衡分配到对应的频道序列中，以此为发现故障问题来供应科学理论，因为小波分析体现出良好的时域分析能力、频域分析能力等等，这样就能够确保其在瞬间变化信号分析中更加精准、更为真实有效。

2.多传感器信息融合智能预测。多传感器信息融合智能诊断的方法是根据各传感器从各方面采集到的多种物理量，利用计算机技术对监测系统运行状态的多传感器信源的信息，在一定规则下进行自动分析、关联与优化综合、状态估计及判断等多级处理，准确、及时地判断机械设备的运行状态。多传感器信息融合智能诊断系统可以得到各个传感器的信息，能有效利用传感器资源最大程度地获取有关被测对象状态的信息值。与单一的传感器系统相比，多传感器信息集成与融合系统具备多种优点，主要表现在信息的冗余性、容错性、互补性、实时性和低成本性等几个方面。多传感器信息集成与融合的目的是对系统中若干个相同类型或不同类型的传感器所提供的相同形式或不同形式、同时刻或不同时刻的测量信息加以分析、处理及综合，得到对被测对象全面细致的估计。在多传感器信息融合的具体实现技术中包括模式识别的相应技术与决策理论方法，但它与传统意义上的模式识别与决策分类又有所区别。比如，采用神经网络对多源信息进行融合处理，首先必须通过一个关联过程将多源信息特征向量融合起来，形成有意义的特征向量组合，根据其对观测目标状态进行分类识别。

3.振动诊断预测。与上述的几种技术相比较而言，这种技术在机械设备的故障诊断过程中，具备的作用和功能最为显而易见，不但起到着科学原理层面的基础作用，也蕴含着机械故障诊断的主导价值。究其优势，无非体现在两个主要方面：第一，科学理论基础雄厚，由于分析测试设备格局的全面性和完善性，诊断结果因此更加精确，过程也相对简便；第二，由于存在着一定程度的技术含金量，操作者往往需要较高的学术基础和研究经验，因此这种诊断技术代表着高端技术与科研的结晶，是科学与技术在当今社会进一步走向融合的骄子。但是它的不足也是比较明显的，由于该技术直接关系到许多技术侧面，例如振动测试、信号处理以及信息传感等等，因此诊断技术人员在具备综合素质的要求的前提下，也要高度注意局部部位高度敏感的特性。

三、机械设备故障运行维修策略

选择设备维修策略的一般原则是：一是通过维修，恢复设备规定的功能，提高设备的可靠性或者消除设备修前存在的缺陷，并充分利用零、部件的有效寿命；二是力求维修费用与设备停修对生产的经济损失两者之和为最小。

1.状态维修。是一种以设备状态为基础、以预测设备状态发展趋势为依据的检修方式，也称视情维修。它根据对设备的日常检查、定期重点检查、在线状态监测和故障诊断所提供的信息，经过分析处理，判断设备的健康和性能劣化状况及其发展趋势，并在设备故障发生前，即性能降低到规定的故障率前有计划地安排检修。状态维修克服了定期维修的维修过剩与维修不足的弊端，调整了维修间隔期。为此，提倡状态维修，特别是结构复杂的现代化设备，充分利用潜在故障已经发生，并在其转变成为功能故障之前的这段时间做好状态监测。针对故障前兆，实施状态修理，可使维修工作量和维修费用大幅度的降低，实现少投入、多产出的理想效果。

2.事后维修。是当设备发生故障或其它失效时进行的非计划性维修。在现代管理设备要求下，事后维修仅用于对生产影响极小的非重点设备、有冗余配置的设备或采用其它检修方式不经济的设备。这种检修方式又称为故障维修。要求产品在规定的工龄极限内或在此之前报废产品或部件，而不管其当时的状况。定期报废的频率由产品或部件的故障条件概率增加时的工龄来确定，因为RCM特别注意安全性影响。

随着科学技术的发展，数控设备，加工中心等现代化设备的不断出现。这些精

密、大型、数控等结构复杂的设备，故障规律分析和预测故障的预测方法都与传统分析有着很大的区别，对于这些设备的预测和故障规律科研人员已经开始了大量的研究，在不久的将来就会出现一系列设备管理和维修的体系。

参考文献：

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