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一、在線狀態(tài)檢測與故障診斷的定義

通俗地說，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷就是給機器看病。人不可能不生病，機器在運行過程中出現(xiàn)故障也是不可避免的。人生了病需要求醫(yī)就診，機器出了故障也要找“醫(yī)生”診斷病因。醫(yī)生對病人的診斷是基于體征檢查（先看體溫，再進行驗血、X 光、心電圖、B 超、…、甚至 CT 等）基礎(chǔ)上的分析判斷，對機器故障的診斷同樣也是基于狀態(tài)監(jiān)測（先看總振動值，再求助于頻譜、波形、軸心軌跡、趨勢圖、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)測是指通過一定的途徑了解和掌握設(shè)備的運行狀態(tài)，包括利用監(jiān)測與分析儀器（在線的或離線的），采用各種檢測、監(jiān)視、分析和判別方法，對設(shè)備當前的運行狀態(tài)做出評估（屬于正常、還是異常），對異常狀態(tài)及時做出報警，并為進一步進行的故障分析、性能評估等提供信息和數(shù)據(jù)。

故障是指機械設(shè)備喪失了原來所規(guī)定的性能或狀態(tài)。通常把設(shè)備在運行中所發(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)測所獲得的信息，結(jié)合設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、運行參數(shù)、歷史狀況，對可能發(fā)生的故障進行分析、預報，對已經(jīng)或正在發(fā)生的故障進行分析、判斷，以確定故障的性質(zhì)、類別、程度、部位及趨勢，對維護設(shè)備的正常運行和合理檢修提供正確的技術(shù)支持。

二、在線狀態(tài)檢測與故障診斷的意義

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

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

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

③ 通過對設(shè)備異常運行狀態(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、停機檢修提供科學依據(jù)，延長運行周期，降低維修費用；

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

自上世紀七十年代以來，國內(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)濟效益，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，生產(chǎn)裝置向著大型化、高速化、自動化、連續(xù)化、單系列化發(fā)展，裝置中的關(guān)鍵設(shè)備均無備機，一旦出現(xiàn)故障停機，將導致整個裝置停產(chǎn)，所造成的經(jīng)濟損失是十分巨大的。例如，一個年加工原油 500萬噸的煉油廠，停產(chǎn)一天的經(jīng)濟損失達二千多萬元；一個年產(chǎn) 30 萬噸合成氨的化肥廠預知性維修比較先進、經(jīng)濟。據(jù)日本資料介紹，采用設(shè)備故障診斷技術(shù)，故障停機時間可降低 75％，每年設(shè)備維修費可減少 25～50％。無怪國外有些專家認為，把少量美元花費在狀態(tài)監(jiān)測上，比把上百萬美元花費在因設(shè)備嚴重損壞而引起強迫停機后的檢修上更有價值。從開展此項工作中嘗到甜頭的國內(nèi)設(shè)備專家則說，開展狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作是花小錢、省大錢，購置監(jiān)測儀器是花了一些錢，但有效地降低了故障損失和設(shè)備維修費，反而節(jié)省了大錢。

三、在線狀態(tài)檢測與故障診斷的發(fā)展與現(xiàn)狀

狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)是近三十年來國內(nèi)外發(fā)展較快的一門新興學科。我國狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)起源于上世紀七十年代末。那時，建國后首批從西方工業(yè)發(fā)達國家成套引進的 13 套大化肥裝置，以及隨后不久引進的大化纖、大乙烯等裝置正處于建成后的試車、開車階段，由于某些機組事故頻發(fā)，促進了高校及科研單位對這項技術(shù)的理論研究和實際應用。國外某些大公司的監(jiān)測與診斷部門也同時開展了一些服務與交流，客觀上起到了一定的推動作用。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)測與預知性維修的重要意義。79 年到 83 年，一些受故障損失嚴重困擾的石化企業(yè)，購置了國外先進的頻譜分析儀等狀態(tài)監(jiān)測儀器，進入了初步的實踐階段，1983 年，原國家經(jīng)委下達了《國營工業(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)測技術(shù)，發(fā)展以狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的預知性維修體制” ，從而把故障診斷納入企業(yè)管理法規(guī)，對發(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）、廠的三級狀態(tài)監(jiān)測機構(gòu)，配置人員，購置儀器，培訓學習，相互交流，全面開展了狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作，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)電機組的在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作，并且發(fā)展較為迅速。進入本世紀以來，在鋼鐵、煉鋁、水力發(fā)電、風力發(fā)電、空分等行業(yè)內(nèi)，伴隨著技術(shù)先進的大型轉(zhuǎn)動設(shè)備的投入使用，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)也開始得到重視與應用，并呈現(xiàn)出上升的趨勢。

狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)自身的發(fā)展過程，大致可歸納為以下三個階段：

① 離線的 FFT 分析儀階段 FFT 分析儀階段

上世紀八十年代初、中期，通過磁帶記錄儀到現(xiàn)場記錄振動信號，然后回實驗室輸入 FFT（快速傅里葉變換）分析儀回放，進行頻譜分析，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 離線或在線的計算機輔助監(jiān)測、診斷階段

上世紀八十年代末期至九十年代中期，通過計算機完成信息采集、信號分析、數(shù)據(jù)庫管理、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、診斷階段

上世紀九十年代末以來，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、遠程診斷，所監(jiān)測的參數(shù)不再局限于振動、軸位移、轉(zhuǎn)速，進一步擴展到流量、壓力、溫度等工藝過程量，對設(shè)備運行狀態(tài)的把握更加全面、準確，實現(xiàn)了真正意義上的專家遠程診斷。

如今，在對設(shè)備當前運行狀態(tài)的監(jiān)測以及故障原因的診斷方面，可以說國內(nèi)外狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷產(chǎn)品（無論是在線的、還是離線的）的性能都達到了較為令人滿意的水平。然而，用戶現(xiàn)場人員最關(guān)心的是設(shè)備當前故障的 ，用戶現(xiàn)場人員最關(guān)心的是設(shè)備當前故障的

嚴重程度如何、今后的發(fā)展趨勢怎樣、還能否繼續(xù)運行下去 、還能否繼續(xù)運行下去、還能運行多久等問題，恰恰在對故障程度的評估上以及故障趨勢的 ，恰恰在對故障程度的評估上以及故障趨勢的預報上，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)預報是目前監(jiān)測診斷技術(shù)中較為薄弱的環(huán)節(jié)。

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