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淺談現(xiàn)代設(shè)備管理中狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)的實踐應(yīng)用
2024-02-29
樓肖杭
（杭州制氧機集團股份有限公司）
前言
對于現(xiàn)代企業(yè)來說，其在開展經(jīng)營生產(chǎn)活動過程中需要運用到大量的現(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的，事實上，高效的現(xiàn)代設(shè)備管理工作對于促進企業(yè)長遠化發(fā)展具有重要意義，通過加強現(xiàn)代設(shè)備管理工作，能夠使現(xiàn)代企業(yè)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(yè)產(chǎn)品的性價比，推動了企業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。現(xiàn)代企業(yè)在開展設(shè)備管理工作過程中，需要確保管理人員能夠?qū)υO(shè)備運行狀況進行實時檢測與精確預(yù)測，在保證設(shè)備管理費用得到有效節(jié)約的同時，限度的降低企業(yè)生產(chǎn)成本，以此提高企業(yè)經(jīng)濟效益。為此，以下主要對狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)進行簡要概述，并探討現(xiàn)在設(shè)備中狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷所需運用到的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容及其應(yīng)用指標，在此基礎(chǔ)上進一步探討狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)的未來發(fā)展方向。
一、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)淺析
1.狀態(tài)監(jiān)測
在現(xiàn)代設(shè)備運行過程中，其整個運行狀態(tài)都是通過狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)來實施全程化監(jiān)控的，可以說，狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是開展設(shè)備故障診斷過程中的一項基礎(chǔ)性工作。對于狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)而言，其能夠檢測和轉(zhuǎn)換設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生的各種信號，并分析其信號特征，同時記錄設(shè)備運行各項數(shù)據(jù)，通過分析這些數(shù)據(jù)來判斷設(shè)備的運行狀態(tài)是否發(fā)生異常。在通過狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)來實施信號檢測與轉(zhuǎn)換時，這些信號可以通過多種形式表現(xiàn)出來，例如，聲音、振動、壓力、流量或溫度等，通過這些信號表現(xiàn)形式，便可通過狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)來提取具體的信號特征，進而準確判斷出設(shè)備的運行狀態(tài)，通過狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)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(shè)備的運行狀態(tài)是否存在異常，從而幫助工作人員能夠針對設(shè)備的實際運行狀態(tài)采取對應(yīng)的應(yīng)對措施。
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)對現(xiàn)代設(shè)備的診斷分析主要包括兩個方面，分別是設(shè)備運行信號的處理和設(shè)備故障的診斷。在對設(shè)備運行信號進行分析處理過程中，需要對設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的信息進行采集，并進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)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(yīng)用計算機或不同的專用儀器，以不同方法、不同角度、不同領(lǐng)域來進行分析與處理，當(dāng)然，其分析與處理結(jié)果也是有不同差異的。隨著我國信號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，通過將系統(tǒng)監(jiān)測及診斷數(shù)據(jù)作為依據(jù)，并對比于正常的數(shù)據(jù)指標，即可對設(shè)備的運行故障進行判斷，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障以后，便可通過故障診斷技術(shù)來做出進一步診斷，由此便可對故障發(fā)生部位進行確定。
3.治理預(yù)防
在對現(xiàn)代設(shè)備進行故障診斷以后，還需要進行治理預(yù)防。通常來說，設(shè)備如果出現(xiàn)故障，便需要通過治理預(yù)防來防范故障的再次發(fā)生。針對故障的產(chǎn)生原因、故障部位、故障風(fēng)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(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)過分析以后，其結(jié)果往往有兩個，第一個結(jié)果是設(shè)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(yè)對設(shè)備運行狀態(tài)及其故障發(fā)展趨勢進行強化監(jiān)測，確保設(shè)備使用不會影響到正常生產(chǎn)。另一個結(jié)果則是設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)故障的概率較高，并會嚴重影響到正常生產(chǎn)，此時企業(yè)便需要對設(shè)備進行立即維修，以此防止故障發(fā)生。在治理預(yù)防中，可采取立即停機、監(jiān)護運行和巡回監(jiān)測這 3 種方式來開展具體工作。
二、狀態(tài)監(jiān)測工作涉及到的技術(shù)內(nèi)容探討
在現(xiàn)代設(shè)備管理工作中，設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)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(guān)儀器的使用。在開展設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測過程中，振動分析是一種重要的監(jiān)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?qū)ΜF(xiàn)代設(shè)備運行中可能出現(xiàn)的軸不對中、齒輪箱故障、滑動軸承故障、機械松動、轉(zhuǎn)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(xiàn)出的故障特征，能夠幫助工作人員對設(shè)備故障的產(chǎn)生根源進行快速診斷。對于時域?來說，其能夠?qū)υO(shè)備處于振動狀態(tài)下具有的峭度指標以及轉(zhuǎn)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(nèi)容進行客觀反映以外，還可對設(shè)備運行過程中出現(xiàn)的各種異常工況進行直觀體現(xiàn)，從而幫助工作人員對設(shè)備故障進行精確的診斷，了解和掌握設(shè)備故障類型、發(fā)生部位及其嚴重程度，進而為現(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)。通過采集和分析設(shè)備運行過程中的電流頻譜，能夠?qū)涣麟姍C故障進行準確診斷，并判斷設(shè)備中是否存在高阻接頭轉(zhuǎn)子、斷條端環(huán)裂縫等問題。借助于設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備故障的自動化診斷，可以幫助員工依據(jù)自身的工作經(jīng)驗來診斷設(shè)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(shè)備儀器，對現(xiàn)代設(shè)備進行非接觸式的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測，通過這些儀器能夠?qū)δΣ粮兜臏囟取⒃O(shè)備運轉(zhuǎn)介質(zhì)溫度和重點軸承溫度進行分析。設(shè)備檢修人員還可通過簡易的振動監(jiān)測儀來對設(shè)備的震動狀況進行定期監(jiān)測，簡易振動監(jiān)測儀可實時采集設(shè)備的振動數(shù)值，通過對振動數(shù)值進行匯總統(tǒng)計，以此獲得設(shè)備運行狀況的定論。
三、狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)的發(fā)展方向
1.智能化的發(fā)展方向
近年來，各種類型的傳感器也相繼被應(yīng)用到狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷領(lǐng)域，這也促使狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷領(lǐng)域中涌現(xiàn)出了許多更加先進的新方法和新技術(shù)，比如，專家實時診斷、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷等。而在狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷過程中，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)測及故障診斷技術(shù)也將具備更加強大的理論基礎(chǔ)，同時狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)在各種復(fù)雜系統(tǒng)中的應(yīng)用深度將逐步提高，從而使狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(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、實時化的發(fā)展方向
將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到故障診斷及狀態(tài)監(jiān)測工作中已經(jīng)到了勢在必行的階段。通過網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用，能夠使故障診斷及狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)對大型關(guān)鍵機組的在線實時化監(jiān)測，從而確保機組在運行過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)得到連續(xù)性的監(jiān)測，進而保證機組能夠始終處于正常運行狀態(tài)，企業(yè)也能根據(jù)機組的實際運行狀態(tài)、檢修情況等信息，以此對設(shè)備維修計劃進行靈活的定制與調(diào)整，從而在避免嚴重故障發(fā)生的同時，使企業(yè)不會因故障中斷機組運行而遭受不必要的經(jīng)濟損失。
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)人員來對不同的生產(chǎn)設(shè)備進行運行狀態(tài)監(jiān)測。同時，這些設(shè)備運行狀態(tài)信息也分別被存儲到不同位置。例如，企業(yè)在開展設(shè)備管理過工作中需要按照電氣專業(yè)、工藝專業(yè)及機械專業(yè)等，并根據(jù)不同專業(yè)來進行管理人員、操作人員、技術(shù)人員等工作崗位的設(shè)置，以此實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測與診斷。在存儲設(shè)備運行數(shù)據(jù)時也較為分散化，這也使得這些存儲數(shù)據(jù)無法得到充分的利用。通過狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)，能夠打造出一個高度統(tǒng)一化、綜合化的設(shè)備管理信息系統(tǒng)，以此確保這些獨立存儲的信息點得到有效串聯(lián)起來，進而使信息檢測及存儲實現(xiàn)集中化，有效滿足了現(xiàn)代設(shè)備的運行狀態(tài)檢測及故障診斷需求。可以說，通過狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(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，我國對科技人才的培養(yǎng)日益重視，這使得科技人才的分工狀況更加精細化，監(jiān)測設(shè)備也將向著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷的專業(yè)化程度也將不斷提升。技術(shù)的快速革新，使狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷向著區(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)測建立更加緊密的連接，進而使企業(yè)能夠提供異地專家團診斷服務(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)，能夠共同針對某些設(shè)備故障來開展實時的交流探討與知識共享。
結(jié)語
總之，在現(xiàn)代企業(yè)設(shè)備監(jiān)控及管理過程中，對狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)進行運用已經(jīng)成為企業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。而狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)的智能化、精細化發(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)濟效益，全面提高企業(yè)市場競爭力。
來源：《中國設(shè)備工程》2021年第15期
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