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一、设备技术状态及监测

设备从投入使用时开始，其工作状态和技术指标（即技术状态）就一直在发生变化，如果任其发展，就会产生故障，甚至造成严重后果，1986年4月27日前苏联切尔诺贝利核电站四号机组发生严重振动而造成核泄露，致使2000多人死亡，经济损失达孔亿美元，引起国际上普遍的关注。

类似这样的设备事故每年都有大量的报道，它反复提醒人们，为了避免设备事故，保障人身和设备安全，必须对设备进行监测，使人们随时掌握设备的技术状态，从而使设备维修和管理更趋科学化。

二、故障与维修

（一）故障的含义

所谓“故障”，指的是“一台装置在它应达到的功能上丧失了能力”，即机械设备运行功能的失常（Malfunction），并非纯指失效（Failure）或损坏（Breakdown）．设备一旦发生故障，往往给生产和产品质量乃至人们的生命安全造成严重的影响，为使设备保持正常运行状态，必须采用合适的方法进行维修。

（二）状态维修的概念

设备经过运行使用之后，性能将逐渐变差，为保证其正常工作，必须及时将劣化了的性能加以恢复，这就是设备维修，在设备技术发展史上，先后经历了三种维修方式。

1．事后维修

按这种维修方式工作的设备，往往没有采用有效的监测手段，通常在设备损坏之后进行修理。这种维修制度只适用于造价低的设备，并且设备事故对人身不会造成伤害、对工艺没有大的影响的情况，对于现代化的生产，由于设备向大型化、高速化、自动化等方向发展，力学性能指标越来越高，设备组成和结构越来越复杂，一旦发生事故，造成的损失是非常巨大的设备修复也很困难，要付出昂贵的修理费用。因此，这种维修方式已很少采用

2．定期预防维修

定期预防维修是设备按固定的周期进行维修，如定期地对设备进行清洁、润滑，有计划地更换配件等。这种维修方式，对保证设备安全运行，减少维修费用能起到一定的作用，但由于缺乏对设备故障规律的认识，没有有效的监测手段，检修周期基本上是凭人的经验加上某些统计资料来制定的，它很难预防许多由于随机因素引起的事故，而且会造成过剩维修。甚至由于维修不当，反而增加了故障率。

按照定期预防维修的观点，设备在新的时候或刚修理过时，其故障率是较低的，随着时间的推移，故障率会逐渐增大；当出现故障的设备数达到2％时，就应对全部设备进行修理，这会使98％的设备有剩余的寿命；但如不按期检修，在更短的时间内将又有2％的设备发生故障。

但事实并非如此。联合航空公司（United Airlines）和美国航空公司（American Airlines）对235套机械设备包括电机泵类、控制系统作了一个普查，发现只有8％的设备的故障率随时间推移按照一定的规律增加而其余92％的设备故障率近似为一常数。多数设备故障率并不随时间增加而变大，全部设备都定期进行检修是不科学的，无形中浪费了大量人力和物力，减少了设备可运行时间，这就是所谓的过剩维修。况且人们并不知道其故障是怎样随时间变化的，采用这种方式对设备进行维修，对于预防设备事故的作用是有限度的。

状态维修是一种新的维修方式。顾名思义，使用这种维修方式，需要预先掌握设备的实际技术状态，据此决定维修工作。它的基本原则是只有当测量结果表明有必要检修的时候才进行检修，也就是说，它按“需”维修（见图1-1）。将定期维修变成定期检测设备的运行状态，跟踪故障的发展过程及推算设备状态超标发生的时间，就可根据设备状态劣化的程度，在故障发生前的某个时间内做好检修准备，有针对性地、有计划地安排停工修理。如果生产条件不容许，也可有安排地让设备坚持运行到出现故障时再停下检修（当然，故障后果严重或对人身安全有重大威胁的除外）实行这种方式的维修制度，无论对减少备件库存量，缩短检修时间，提高检修质量还是对减少故障造成的人身事故，提高设备的有效利用率都是有好处的。

三、故障诊断的定义

“诊断”包括两方面内容：“诊”是对设备客观状态作检测；“断”则是确定故障的性质故障的程度、故障的部位，说明故障产生的原因，提出对策等。现在所说的设备故障诊断技术，具有两个特点。

一个特点是应用了许多现代化的监测仪器和分析诊断系统。电子技术和计算机技术的迅速发展，快速傅里叶变换算法语言的出现，使信号分析技术从硬件到软件都达到了新的水平。设备、零件的可靠性研究以及对零件失效机理的研究，为设备诊断技术的发展提供了坚实的理论基础。现在可供使用的仪器和监测系统，从便携式仪器到成套设备，直到具有人工智能的专家系统均已出现，其性能指标、功能规格正在不断更新和扩大。这些应用现代科学理论和技术制造出来的电子仪器设备，具有许多主观监测无可比拟的优点，如灵敏度高，反应速度快，信号转换方便等，计算机还具有记忆和逻辑判断能力。因此，过去靠感官无法发现的微小状态变化，现在都可准确地及时地加以测定。

另一个显著特点是它强调的是动态诊断。设备只有在运行中才能产生物理的、化学的信号，信号超过一定指标就表示发生了故障。设备停止运行，信号消失，有的故障就难以发现。

综上所述，设备故障诊断就是在设备运行中或基本不拆卸设备的情况下，监测设备运行的状态量，预测故障的部位和原因以及其对设备未来运行的影响，从而找出对策的一门技术，设备故障诊断是一门很有应用前途的技术。

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