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一、在線狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷的定義

通俗地說(shuō)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷就是給機(jī)器看病。人不可能不生病，機(jī)器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障也是不可避免的。人生了病需要求醫(yī)就診，機(jī)器出了故障也要找“醫(yī)生”診斷病因。醫(yī)生對(duì)病人的診斷是基于體征檢查（先看體溫，再進(jìn)行驗(yàn)血、X 光、心電圖、B 超、…、甚至 CT 等）基礎(chǔ)上的分析判斷，對(duì)機(jī)器故障的診斷同樣也是基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)（先看總振動(dòng)值，再求助于頻譜、波形、軸心軌跡、趨勢(shì)圖、波德圖、全息譜圖等）基礎(chǔ)上的綜合性分析判斷。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)是指通過(guò)一定的途徑了解和掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，包括利用監(jiān)測(cè)與分析儀器（在線的或離線的），采用各種檢測(cè)、監(jiān)視、分析和判別方法，對(duì)設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)做出評(píng)估（屬于正常、還是異常），對(duì)異常狀態(tài)及時(shí)做出報(bào)警，并為進(jìn)一步進(jìn)行的故障分析、性能評(píng)估等提供信息和數(shù)據(jù)。

故障是指機(jī)械設(shè)備喪失了原來(lái)所規(guī)定的性能或狀態(tài)。通常把設(shè)備在運(yùn)行中所發(fā)生的狀態(tài)異常、缺陷、性能惡化、以及事故前期的狀態(tài)統(tǒng)統(tǒng)稱為故障，有時(shí)也把事故直接歸為故障。

而故障診斷則是根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)所獲得的信息，結(jié)合設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行參數(shù)、歷史狀況，對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行分析、預(yù)報(bào)，對(duì)已經(jīng)或正在發(fā)生的故障進(jìn)行分析、判斷，以確定故障的性質(zhì)、類別、程度、部位及趨勢(shì)，對(duì)維護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行和合理檢修提供正確的技術(shù)支持。

二、在線狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷的意義

狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的由來(lái)及發(fā)展，與十分可觀的故障損失以及設(shè)備維修費(fèi)密切相關(guān)，而狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的意義 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的意義則是有效地遏制了故障損失和設(shè)備維修費(fèi)用。具體可歸納如下幾個(gè)方面：

① 及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的早期征兆，以便采取相應(yīng)的措施，避免、減緩、減少重大事故的發(fā)生；

② 一旦發(fā)生故障，能自動(dòng)紀(jì)錄下故障過(guò)程的完整信息，以便事后進(jìn)行故障原因分析，避免再次發(fā)生同類事故；

③ 通過(guò)對(duì)設(shè)備異常運(yùn)行狀態(tài)的分析，揭示故障的原因、程度、部位，為設(shè)備的在線調(diào)理、停機(jī)檢修提供科學(xué)依據(jù)，延長(zhǎng)運(yùn)行周期，降低維修費(fèi)用；

④ 可充分地了解設(shè)備性能，為改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造與維修水平提供有力證據(jù)。

自上世紀(jì)七十年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外石化、化工、電力、鋼鐵等行業(yè)為了極大限度地提高經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)裝置向著大型化、高速化、自動(dòng)化、連續(xù)化、單系列化發(fā)展，裝置中的關(guān)鍵設(shè)備均無(wú)備機(jī)，一旦出現(xiàn)故障停機(jī)，將導(dǎo)致整個(gè)裝置停產(chǎn)，所造成的經(jīng)濟(jì)損失是十分巨大的。例如，一個(gè)年加工原油 500萬(wàn)噸的煉油廠，停產(chǎn)一天的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)二千多萬(wàn)元；一個(gè)年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸合成氨的化肥廠預(yù)知性維修比較先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)。據(jù)日本資料介紹，采用設(shè)備故障診斷技術(shù)，故障停機(jī)時(shí)間可降低 75％，每年設(shè)備維修費(fèi)可減少 25～50％。無(wú)怪國(guó)外有些專家認(rèn)為，把少量美元花費(fèi)在狀態(tài)監(jiān)測(cè)上，比把上百萬(wàn)美元花費(fèi)在因設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞而引起強(qiáng)迫停機(jī)后的檢修上更有價(jià)值。從開展此項(xiàng)工作中嘗到甜頭的國(guó)內(nèi)設(shè)備專家則說(shuō)，開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作是花小錢、省大錢，購(gòu)置監(jiān)測(cè)儀器是花了一些錢，但有效地降低了故障損失和設(shè)備維修費(fèi)，反而節(jié)省了大錢。

三、在線狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷的發(fā)展與現(xiàn)狀

狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)是近三十年來(lái)國(guó)內(nèi)外發(fā)展較快的一門新興學(xué)科。我國(guó)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)起源于上世紀(jì)七十年代末。那時(shí)，建國(guó)后首批從西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家成套引進(jìn)的 13 套大化肥裝置，以及隨后不久引進(jìn)的大化纖、大乙烯等裝置正處于建成后的試車、開車階段，由于某些機(jī)組事故頻發(fā)，促進(jìn)了高校及科研單位對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的理論研究和實(shí)際應(yīng)用。國(guó)外某些大公司的監(jiān)測(cè)與診斷部門也同時(shí)開展了一些服務(wù)與交流，客觀上起到了一定的推動(dòng)作用。79 年起，有些企業(yè)開始研究西方設(shè)備維修體制，從中感受到狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)知性維修的重要意義。79 年到 83 年，一些受故障損失嚴(yán)重困擾的石化企業(yè)，購(gòu)置了國(guó)外先進(jìn)的頻譜分析儀等狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀器，進(jìn)入了初步的實(shí)踐階段，1983 年，原國(guó)家經(jīng)委下達(dá)了《國(guó)營(yíng)工業(yè)交通設(shè)備管理試行條例》，明確提出：“逐步采用現(xiàn)代故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，發(fā)展以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的預(yù)知性維修體制” ，從而把故障診斷納入企業(yè)管理法規(guī)，對(duì)發(fā)展故障診斷技術(shù)具有極為重要的意義。自 1984 年起，石化企業(yè)逐步建立起以總公司、公司（總廠）、廠的三級(jí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，配置人員，購(gòu)置儀器，培訓(xùn)學(xué)習(xí)，相互交流，全面開展了狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作，整體水平得到提高。九十年代起，火力發(fā)電行業(yè)開始開展大型汽輪發(fā)電機(jī)組的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作，并且發(fā)展較為迅速。進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，在鋼鐵、煉鋁、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、空分等行業(yè)內(nèi)，伴隨著技術(shù)先進(jìn)的大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的投入使用，狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)也開始得到重視與應(yīng)用，并呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)自身的發(fā)展過(guò)程，大致可歸納為以下三個(gè)階段：

① 離線的 FFT 分析儀階段 FFT 分析儀階段

上世紀(jì)八十年代初、中期，通過(guò)磁帶記錄儀到現(xiàn)場(chǎng)記錄振動(dòng)信號(hào)，然后回實(shí)驗(yàn)室輸入 FFT（快速傅里葉變換）分析儀回放，進(jìn)行頻譜分析，只有功率譜（幅值譜）及波形，少數(shù)配置雙通道時(shí)才能看到軸心軌跡，分析方法單一，基本上只能查幅值、頻率。

② 離線或在線的計(jì)算機(jī)輔助監(jiān)測(cè)、診斷階段

上世紀(jì)八十年代末期至九十年代中期，通過(guò)計(jì)算機(jī)完成信息采集、信號(hào)分析、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、甚至給出診斷結(jié)論，有各種圖譜，分析方法多樣，更加注重幅值、頻率、相位信息的全面、綜合利用，還涌現(xiàn)出專家輔助診斷系統(tǒng)。

③ 網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)、診斷階段

上世紀(jì)九十年代末以來(lái)，充分利用企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)和 Internet 網(wǎng)絡(luò)，做到資源共享、節(jié)省投資、遠(yuǎn)程診斷，所監(jiān)測(cè)的參數(shù)不再局限于振動(dòng)、軸位移、轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步擴(kuò)展到流量、壓力、溫度等工藝過(guò)程量，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的把握更加全面、準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的專家遠(yuǎn)程診斷。

如今，在對(duì)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)以及故障原因的診斷方面，可以說(shuō)國(guó)內(nèi)外狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷產(chǎn)品（無(wú)論是在線的、還是離線的）的性能都達(dá)到了較為令人滿意的水平。然而，用戶現(xiàn)場(chǎng)人員最關(guān)心的是設(shè)備當(dāng)前故障的 ，用戶現(xiàn)場(chǎng)人員最關(guān)心的是設(shè)備當(dāng)前故障的

嚴(yán)重程度如何、今后的發(fā)展趨勢(shì)怎樣、還能否繼續(xù)運(yùn)行下去 、還能否繼續(xù)運(yùn)行下去、還能運(yùn)行多久等問(wèn)題，恰恰在對(duì)故障程度的評(píng)估上以及故障趨勢(shì)的 ，恰恰在對(duì)故障程度的評(píng)估上以及故障趨勢(shì)的預(yù)報(bào)上，各家產(chǎn)品都顯得欠缺 ，各家產(chǎn)品都顯得欠缺。因此，狀態(tài)預(yù)報(bào)是目前監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)中較為薄弱的環(huán)節(jié)。

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