2024-02-29
樓肖杭
（杭州制氧機集團股份有限公司）
前言
對于現代企業來說，其在開展經營生產活動過程中需要運用到大量的現代設備，這些現代設備不僅種類繁多，而且結構非常精密、復雜，在現代企業的總資產中也同樣占據著很高的比例，因此，這也使得企業非常重視現代設備的管理工作。
但是，現代設備的管理難度也是顯而易見的，事實上，高效的現代設備管理工作對于促進企業長遠化發展具有重要意義，通過加強現代設備管理工作，能夠使現代企業的財力、物力及人力等各方面資源得到充分地利用，同時也有助于提高企業產品的性價比，推動了企業的可持續穩定發展。現代企業在開展設備管理工作過程中，需要確保管理人員能夠對設備運行狀況進行實時檢測與精確預測，在保證設備管理費用得到有效節約的同時，限度的降低企業生產成本，以此提高企業經濟效益。為此，以下主要對狀態監測及故障診斷技術進行簡要概述，并探討現在設備中狀態監測及故障診斷所需運用到的相關技術內容及其應用指標，在此基礎上進一步探討狀態監測及故障診斷技術的未來發展方向。
一、狀態監測與故障診斷技術淺析
1.狀態監測
在現代設備運行過程中，其整個運行狀態都是通過狀態監測技術來實施全程化監控的，可以說，狀態監測技術是開展設備故障診斷過程中的一項基礎性工作。對于狀態監測技術而言，其能夠檢測和轉換設備在運行過程中產生的各種信號，并分析其信號特征，同時記錄設備運行各項數據，通過分析這些數據來判斷設備的運行狀態是否發生異常。在通過狀態監測技術來實施信號檢測與轉換時，這些信號可以通過多種形式表現出來，例如，聲音、振動、壓力、流量或溫度等，通過這些信號表現形式，便可通過狀態監測技術來提取具體的信號特征，進而準確判斷出設備的運行狀態，通過狀態監測技術能夠分析這些信號的變化情況。比如，聲音大小的變化、振動頻率的變化、溫度升高或降低的變化等，通過采集這些信號變化特征，并將其與正常的信號標準值進行對比，即可判斷出設備的運行狀態是否存在異常，從而幫助工作人員能夠針對設備的實際運行狀態采取對應的應對措施。
2.診斷分析
在現代設備管理中，還經常應用到故障診斷技術，故障診斷技術對現代設備的診斷分析主要包括兩個方面，分別是設備運行信號的處理和設備故障的診斷。在對設備運行信號進行分析處理過程中，需要對設備運行過程中產生的信息進行采集，并進行相應的轉換和處理，同時采取不同形式來展示這些信息，以此幫助工作人員對這些信息做出準確、直觀地判斷。在信號分析處理中可以采取多種方法，也可以應用計算機或不同的專用儀器，以不同方法、不同角度、不同領域來進行分析與處理，當然，其分析與處理結果也是有不同差異的。隨著我國信號分析與處理方面的不斷發展，故障診斷技術也由此衍生出來，通過將系統監測及診斷數據作為依據，并對比于正常的數據指標，即可對設備的運行故障進行判斷，當設備出現故障以后，便可通過故障診斷技術來做出進一步診斷，由此便可對故障發生部位進行確定。
3.治理預防
在對現代設備進行故障診斷以后，還需要進行治理預防。通常來說，設備如果出現故障，便需要通過治理預防來防范故障的再次發生。針對故障的產生原因、故障部位、故障風險大小等，需要采取不同程度的防范措施，以此確保此類故障不會再次出現。在治理預防中，通常涉及到調整、檢修、更換或改善等措施，治理預防再經過分析以后，其結果往往有兩個，第一個結果是設備運行雖然存在一些問題，但是仍舊能夠正常工作，而這就需要企業對設備運行狀態及其故障發展趨勢進行強化監測，確保設備使用不會影響到正常生產。另一個結果則是設備在運行過程中出現故障的概率較高，并會嚴重影響到正常生產，此時企業便需要對設備進行立即維修，以此防止故障發生。在治理預防中，可采取立即停機、監護運行和巡回監測這 3 種方式來開展具體工作。
二、狀態監測工作涉及到的技術內容探討
在現代設備管理工作中，設備運行狀態的監測需要運用到各類傳感器、信號采集器、分析處理軟件以及計算機等，并且還要涉及到振動檢測儀、紅外線溫度檢測儀等相關儀器的使用。在開展設備運行狀態監測過程中，振動分析是一種重要的監測方式。在振動分析過程中，可以采取時域譜分析和頻域譜分析，通過時域譜與頻域譜能夠對現代設備運行中可能出現的軸不對中、齒輪箱故障、滑動軸承故障、機械松動、轉子失衡、滾動軸承故障、電機故障等故障做出可靠的分析與處理。通過觀察圖譜中表現出的故障特征，能夠幫助工作人員對設備故障的產生根源進行快速診斷。對于時域?來說，其能夠對設備處于振動狀態下具有的峭度指標以及轉子動、靜間碰磨情況進行客觀反映。
頻域譜除了能對時域圖中的全部內容進行客觀反映以外，還可對設備運行過程中出現的各種異常工況進行直觀體現，從而幫助工作人員對設備故障進行精確的診斷，了解和掌握設備故障類型、發生部位及其嚴重程度，進而為現代設備的故障檢修工作提供重要的數據支持與量化依據。通過采集和分析設備運行過程中的電流頻譜，能夠對交流電機故障進行準確診斷，并判斷設備中是否存在高阻接頭轉子、斷條端環裂縫等問題。借助于設備運行狀態監測系統，能夠實現對設備故障的自動化診斷，可以幫助員工依據自身的工作經驗來診斷設備故障，工作人員可以通過手持紅外熱像儀或紅外線檢測儀等設備儀器，對現代設備進行非接觸式的故障診斷與狀態監測，通過這些儀器能夠對摩擦付的溫度、設備運轉介質溫度和重點軸承溫度進行分析。設備檢修人員還可通過簡易的振動監測儀來對設備的震動狀況進行定期監測，簡易振動監測儀可實時采集設備的振動數值，通過對振動數值進行匯總統計，以此獲得設備運行狀況的定論。
三、狀態監測及故障診斷技術的發展方向
1.智能化的發展方向
近年來，各種類型的傳感器也相繼被應用到狀態監測及故障診斷領域，這也促使狀態監測及故障診斷領域中涌現出了許多更加先進的新方法和新技術，比如，專家實時診斷、神經網絡診斷等。而在狀態監測及故障診斷過程中，人工智能技術的逐漸融入，使得人工智能的應用程度不斷提高，該領域也將向著智能化的方向發展。在人工智能相關理論的指導下，狀態監測及故障診斷技術也將具備更加強大的理論基礎，同時狀態監測及故障診斷技術在各種復雜系統中的應用深度將逐步提高，從而使狀態監測及故障診斷技術之間的結合變得愈發緊密，其應用效果也將變得更加明顯。
2.網絡化、實時化的發展方向
將網絡應用到故障診斷及狀態監測工作中已經到了勢在必行的階段。通過網絡化的應用，能夠使故障診斷及狀態監測技術實現對大型關鍵機組的在線實時化監測，從而確保機組在運行過程中產生的各類數據得到連續性的監測，進而保證機組能夠始終處于正常運行狀態，企業也能根據機組的實際運行狀態、檢修情況等信息，以此對設備維修計劃進行靈活的定制與調整，從而在避免嚴重故障發生的同時，使企業不會因故障中斷機組運行而遭受不必要的經濟損失。
3.綜合化、信息化的發展方向
在以往的設備管理工作中，需要由不同專業人員來對不同的生產設備進行運行狀態監測。同時，這些設備運行狀態信息也分別被存儲到不同位置。例如，企業在開展設備管理過工作中需要按照電氣專業、工藝專業及機械專業等，并根據不同專業來進行管理人員、操作人員、技術人員等工作崗位的設置，以此實現對設備運行狀態的監測與診斷。在存儲設備運行數據時也較為分散化，這也使得這些存儲數據無法得到充分的利用。通過狀態監測及故障診斷技術，能夠打造出一個高度統一化、綜合化的設備管理信息系統，以此確保這些獨立存儲的信息點得到有效串聯起來，進而使信息檢測及存儲實現集中化，有效滿足了現代設備的運行狀態檢測及故障診斷需求。可以說，通過狀態監測及故障診斷技術的應用，使得設備信息管理工作變得更加綜合化、集中化。
4.精細化、專業化的發展方向
隨著科學技術的發展，我國對科技人才的培養日益重視，這使得科技人才的分工狀況更加精細化，監測設備也將向著網絡化的方向發展，狀態監測及故障診斷的專業化程度也將不斷提升。技術的快速革新，使狀態監測及故障診斷向著區域化和行業化的方向發展，這也促使企業和設備生產商能夠與設備狀態監測建立更加緊密的連接，進而使企業能夠提供異地專家團診斷服務。而互聯網的快速普及，也使分布于不同地區的企業，能夠共同針對某些設備故障來開展實時的交流探討與知識共享。
結語
總之，在現代企業設備監控及管理過程中，對狀態監測及故障診斷技術進行運用已經成為企業未來發展的必然趨勢。而狀態監測及故障診斷技術的智能化、精細化發展，也將為企業提供更為廣闊的發展空間，使企業能夠從中獲取更多的經濟效益，全面提高企業市場競爭力。
來源：《中國設備工程》2021年第15期
（版權歸原作者或機構所有）
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