设备故障诊断检测的核心内容是在设备运行中或基本上不拆卸的情况下,采用适当的监测方法,掌握设备的运行状态,预测设备的可靠性,判断设备故障的部位和原因,即通过状态监测进行动态诊断或在线诊断。如果没有切实可行的监测方法,就不可能做出正确的诊断。故障诊断技术的成败取决于状态监测方法能否正确反映机械的实际运行状态。
(1)状态监测的目的
对设备进行状态监测的目的有4点:
①保证设备的运行状态符合设计要求。例如,监测温度可以防止轴承烧伤,监测位置可以警告旋转零件与静止零件已临近接触等。
②预报运行状态的变化或恶化,防止设备出现故障和引起代价极大的继发性损伤。监测本身不能制止故障,但能发出还处于局部、初级阶段的故障警报。显然,校正或更换有故障零件所需费用和时间要比修复已造成重大损失的故障所需费用和时间少得多。
③能准确描述设备的运行状态,从而决定维护和大修周期和内容,减少不必要的维修,防止本来运行良好的设备由于拆卸而增加重新装配可能造成的误差。
④警告某些危害比较大、特别是对人和设备造成危险的故障已经临近,及时发出警报,并采取紧急措施,防止重大事故的发生。
(2)诊断对象的确定
由于进行状态监测所做出的贡献不是直接反映在产值的增加上,因此确定哪些设备需要进行状态监测必须加以综合考虑。需要进行状态监测的设备应是大型的、关键性的、无备品的设备,这些设备的故障或意外停机会对生产和安全造成巨大损伤。国外认为在大型、关键性设备上安装监测系统的费用为停产1年所造成经济损失的1/1000,在经济上是合算的。另一种是有备品的关键性设备,但意外故障的代价是高的,会危及生产,但不会立即中断生产。这种设备使用状态监测系统可能不如上述设备合算,但还是必要的。对难以检查或检查时有危险的运行中而无人照管的设备如风机、压缩机等,配备监测系统常常证明是合算的。
(3)诊断参数的选择
进行状态监测,对机械进行准确而快速的诊断,首先要选择能反映机械运行状态的信息参数,经过测量,与设计要求的正常值、极限值进行比较,才能确定设备的运行状态是否正常。这种信息参数称为诊断参数,它是指为达到诊断目的而确定的定量特征值,是对设备诊断有用的参数,能反映设备的实际运行状态。故障诊断的置信程度与诊断参数、测量精度和误差以及评价标准有密切的关系。选择诊断参数时应遵循以下原则:
①诊断参数的多能性。参数的多能性是指它能全面地表征诊断对象的能力。机械的一种故障可能引起很多状态参数的变化,如机械振动可以引起频率、位移量、加速度等参数的变化,可以从这些诊断参数中优化出包含最多诊断信息、具有多能性的诊断参数。
②诊断参数的灵敏性。诊断参数随着故障发展的变化应比其他参数的变化更明显,这样就易于识别已出现的故障。③诊断参数的单值性。随着故障的发展,诊断参数的变化应是单值递增或递减,即诊断参数值与故障的严重程度有确定的关系。否则,就不可能正确判断故障的发展趋势。
④诊断参数的稳定性。在相同测试条件下,所测得的诊断参数值的重复性要好。
⑤诊断参数应有一定的物理意义,能用数字表示,即可以量化,如温度、压力等。
(4)诊断周期
诊断周期是诊断工作贯穿在机械的整个寿命周期。根据机械运行状态可分为正常运行诊断、修理前和修理后诊断,状态监测是指正常运行期的在线诊断。确定诊断周期时,可根据以往经验,取两次故障之间的平均运行时间作为测量周期。一般可在此运行周期内抽查5~6次。一旦发现诊断参数有变化的征兆,就应缩短测量周期,甚至进行时时预测。对于劣化速度发展比较缓慢的过程,可以采用较长的诊断周期,既便于进行诊断,又考虑经济效益。