在礦山生產中的應用
張登軍金川集團****二礦區機動能源科
【摘要】簡述了裝置故障診斷技術與維修方式的關係以及發展概況，故障診斷與故障診斷技術、狀態監測與狀態監測維修的基本含義；論述了狀態監測在於掌握裝置發生故障之前的異常徵兆與劣化資訊，以便事前採取針對性措施控制和防止故障的發生，從而減少故障停機時間與停機損失的意義；介紹了狀態監測維修的控制要點和狀態維修的資訊管理以及狀態監測維修的重點是選定監測裝置和週期；闡述了針對我礦裝置執行狀況應採取的措施。最後從經濟效益的角度說明進行狀態監測與故障診斷的應用前景。
【關鍵詞】裝置診斷技術；狀態監測維修；監測要點、週期；措施；效益
0 引言
隨著現代科學技術的進步與發展，裝置越來越大型化，功能越來越多，結構越來越複雜，自動化程度越來越高。隨之而來的問題是，一旦關鍵裝置發生故障，不僅裝置受損、生產線停工，造成巨大的經濟損失，而且可能危機人身安全、造成環境汙染，帶來嚴重的社會問題。因此，人們對裝置的安全、穩定、長週期、滿負荷執行的要求也越來越迫切，希望能及時了解裝置執行狀態、預防故障、杜絕事故、延長裝置執行週期、縮短維修時間，最大限度地發揮裝置的生產潛力。
這就對裝置管理提出了更高的要求，同時也是新形勢下裝置管理與裝置故障診斷領域所面臨的新的機遇和挑戰。
我礦自2023年以來，先後從國內外購置和引進了一大批生產能力大、效率高、技術先進的生產裝置，為集團公司的做大做強和快速發展起到了重大作用。這些生產裝置，無論是引進的或國產的，一次性投資很大，使用和維護要求較高，在一定程度上體現了當代的先進技術水平。如何加強對這些裝置的維護與管理，提高使用的可靠性，減少因故障停機帶來的直接和間接經濟損失，是保證生產裝置長週期穩產、增產的關鍵。
因此，開展裝置的狀態監測與故障診斷技術的應用和研究工作，應成為我礦提高裝置管理水平、推動技術進步、確保裝置安全穩定執行的主要途徑。除此之外，該技術的應用與發展，又推動了維修制度的變革，使維修方式逐步地從定期維修過渡到以狀態監測為基礎的維修，從而極大地節省維修費用，減少停機損失。其綜合效應是幫助企業增產增效，獲得最大的經濟效益。
裝置狀態監測與故障診斷技術是一門新型的邊緣學科。它所涉及的知識面廣，內容豐富多彩。進行狀態監測，需要測試分析技術、訊號處理、資訊傳輸等方面的知識；故障診斷，需要對裝置的結構特點、力學效能、製造安裝條件和執行歷史有詳情的了解，對產生故障的因素有多層次的分析能力；分析故障機理，需要具有機械振動、流體力學、結構動力學、轉子動力學和摩擦、磨損等方面的知識。
故障的防治對策需要有豐富的經驗、正確的判斷力和振動控制方面的理論知識。正在研究與發展中的人工智慧故障診斷，更需要有多方面的數學、物理知識。
1 裝置故障診斷技術與維修方式的關係
裝置維修的發展過程經歷了事後維修、預防維修（計畫維修）和狀態監測3個階段。而裝置診斷技術一直與裝置維修緊密聯絡，因此與維修的發展階段相適應，相應的維修方式有故障維修、定期維修和預知性維修（視情維修）。
(1)事後維修階段。當裝置效能、精度下降到合格水平以下或裝置的某些執行引數使用餘量已經用盡，而導致裝置在執行當中突然發生故障，才被迫停機檢查故障原因和發生部位而進行修理。這一階段的維修被稱為事後維修，即故障維修。
這種維修方式只對於結構相對簡單，修理技術不複雜，一般設有備機，停機修理不會對生產造成較大損失的裝置。故障診斷的目的就是迅速找到故障發生的部位，為機器的迅速修復提供依據。故障診斷的手段是通過對裝置的解體分析並借助以往的經驗以及一些簡單的儀器。
它的主要缺點是事後檢查，因此不能防止故障所造成的損失。
(2)預防維修階段。這一階段機器裝置本身的技術複雜程度也有所提高，裝置故障或事故產生的影響顯著增加，從而出現了定期預防維修方式。預防維修立足於將故障隱患消除在發生之前。
這時維修的策略是以機械裝置的可靠性為出發點，根據裝置執行狀態實際劣化的程度來決定維修時間和維修規模，制定出最佳的維修週期。由於是以可靠性為中心的，也就不可避免地形成了一定程度的過剩維修。故障診斷的目的在於為合理的維修週期的制定提供依據，並在定期維修前檢查突發性故障，保證在出現故障之前就能排除故障。
診斷手段主要是一些簡單的狀態監測儀，多設有一定執行引數的報警值，能夠對突發故障進行**。
主要有兩個體系：一是以美國為主要代表的預防維修。是通過對企業全部裝置進行分析研究，定出需要優先安排日常點檢查和定期檢查的重要裝置。
二是計畫預防性維修。是以年、季、月、旬為週期，執行大、中、小修和檢查的維修結構計畫維修方式，制定計畫的基礎是修理複雜係數和生產方式。我礦目前就採用這種方式。
定期維修是一種以裝置執行時間為基礎的維修方式，即根據裝置的磨損規律，故障率出現規律，事先制定計畫，確定修理類別、修理間隔週期、修理內容及技術要求。其缺點十分明顯，主要有：
①各種裝置的磨損規律、劣化程度差異很大，即使同型號裝置，由於製造質量、使用條件、維護優劣等情況的差別，裝置零部件的技術狀態和使用壽命相差很多，一律按統一規定的修理週期停機大修，將造成早該修的未修（失修），不該修的也修（過剩維修），一些不到使用壽命的零件也更換下來，帶來的後果是維修量大，耗時耗費。
②大修時對裝置全部或大部分零部件進行解體檢查，這對於一些使用條件要求高、裝配精密的機械，過多地拆卸容易造**為故障。美國宇航局（nasa）經過調查後認為，70％的裝置進行定期維修不僅是無效的，而且反而有害，因為每維修一次，故障率相應公升高，故障多數發生在維修後的一周之內。日本維修人員的經驗是，定期維修後一周之內出現的故障率為60％，一月之內的故障率可達80％左右。
據美國裝置維修專家分析，有將近1/3的維修費用屬於「維修過剩」造成的浪費，原因在於：預防性定期維修的間隔週期是根據統計結果確定的，在這個週期內僅有2％的裝置可能出現故障，而98％的裝置還有剩餘的執行壽命，這種謹慎的定期大修反而增加了停機率。美國航空公司對裝置的普查結果表明，66％的裝置由於人的干預破壞了原來的良好狀態，降低了可靠性，造成故障率上公升。
③因為大修前對裝置內部有無缺陷和運動部件的磨損狀態缺乏了解，大修時需要的備品備件種類多，維修費用大。
定期維修帶來的過剩維修或失修，使維修費用在生產成本中所佔的比重很大。對於工業發達的國家來說，任何一家公司的裝置維修費用在生產成本中都是乙個可觀的數字。在日本，工業裝置的維修費用為年銷售金額的6％～10％，加上備品備件庫存成本，總維修費用高達年銷售金額的25％，美國多年的研究表明，維修費用隨著技術的發展和自動化程度的提高而增加，其增長速率比生產總成本增長的速率還要大。
(3)狀態監測階段。隨著計算機技術、訊號處理技術等的發展，裝置診斷技術出現了更科學的監測手段，而機械裝置越來越朝著大型化、高速化、精密化、系統化和高度自動化方向發展，機器故障對生產造成的影響和危害越來越嚴重。因此，裝置管理現代化的要求，使人們認識到，如果能採用一種預知維修方式，即在裝置執行時，對它的各個主要部位產生的物理、化學訊號進行狀態監測，掌握裝置的技術狀況，對將要形成或已經形成的故障進行分析診斷，判定裝置的劣化程度和部位，在故障發生前胸有成竹地制訂預知性維修計畫，確定裝置應該修理的內容和時間，這就是基於狀態監測為基礎的維修。
其維修策略是定期地對裝置的狀態進行監測，依據監測的結果決定是否對裝置進行維修，從而避免了預防維修中的過剩維修，大大降低了維修成本。診斷的手段是以訊號採集與處理為中心，多層次、多角度地利用各種資訊對裝置執行狀態進行評估，針對不同的裝置採取不同的措施。屬於正常執行狀態的裝置，可依據原先的檢測計畫進行檢測；屬於故障進行性發展的裝置，重點檢測；而個別故障嚴重發展的裝置，應及時停機進行故障診斷。
這是最經濟合理的維修方式，稱為預知性維修或狀態監測維修。
預知性維修要求不斷地測知表徵裝置狀態的引數，並且經過分析、判斷，能夠作出裝置是否發生故障以及故障型別、故障性質和故障程度的評價。它不僅要求了解裝置的現狀，還要從測得的資料中推測到裝置的技術狀態和發展趨勢，計算出最佳的維修時機。顯然，這一維修方式比定期維修方式要先進得多，因為預知維修是以裝置的實際狀態為依據，以裝置故障診斷為基礎的。
它的優點既能經常保持裝置的完好狀態，又能充分利用零部件的使用壽命，從而延長大修間隔，縮短大修時間，減少故障停機損失。
這種維修方式的優點表現在如下幾方面：
①減少突發性事故，保證裝置安全和產品質量，降低裝置維修費用；
②減少停機時間，降低停產損失；
③延長維修週期，增加產品年產量；
④採用預知性維修方式，免除過剩維修，延長了裝置和零部件使用壽命；
⑤減少購置裝置和備品備件費用，節約維修工時、備件消耗和原材料消耗。
維修方式的變革經歷了故障維修、定期維修和狀態監測維修三個階段（各階段的情況比較見表1
表 1
據日本日立公司的資料統計，將診斷技術應用到狀態監測維修工作中去，裝置利用率有明顯提高。採用裝置診斷技術，每年裝置維修費用可減少25％～50％，而故障停機時間可降低75％，經濟效益十分顯著。
工業發達國家的經驗認為，90％的裝置要求實行預知性維修，只有10％的裝置才需要定期維修，這樣做可使裝置利用率最高，維修費用最低。國內雖無統計資料，但從裝置診斷工作開展較早的石化行業來看，由於裝置的狀態監測與故障診斷工作實行了多級管理，加強了對旋轉機械的振動監測和壓力容器的安全檢測，一些大型裝置的心臟裝置——大機組，大維修週期從1年可延長到2年或3年，而故障率比裝置投產初期有明顯下降。一些企業每年從減少停機維修時間損失這一項上，可獲得數千萬元的經濟效益。
因此，國外專家認為，把少量美元花費在預防和監測技術上，比把上百萬美元化費在因為主要裝置損壞而引起強迫停機後的維修上更有價值，可見開展狀態監測維修的重要性。預防性定期維修逐步過渡到「狀態維修」已成為提高生產率的重要途徑。
狀態監測與故障診斷培訓實習報告
首先感謝公司各級領導給予我這次外出培訓學習的機會，通過短暫而又充實的培訓使得自己對於狀態監測與故障診斷有了乙個新的認識。具體報告如下 對於製造行業，裝置的正常運轉十分重要，關係著整個企業的經濟效益。然而裝置運轉到一定時候時都會發生相應的故障，對於裝置故障，最初是事後維修，但該維修體制維修成本高，停機...
機械裝置狀態監測與故障診斷
機械裝置的狀態監測與故障診斷是指利用現代科學技術和儀器，根據機械裝置 系統 結構 外部資訊引數的變化來判斷機器內部的工作狀態或機械結構的損傷狀況，確定故障的性質 程度 類別和部位，預報其發展趨勢，並研究故障產生的機理。機械裝置狀態監測與故障診斷技術是保障裝置安全執行的基本措施之一，其實質是了解和掌握...
裝置狀態監測與故障診斷管理制度
管理制度 一 為規範裝置狀態監測與故障診斷工作，切實使裝置狀態監測與故障診斷技術在開發事業部裝置管理工作中發揮作用，特制定本制度。二 裝置管理科是事業部裝置狀態監測與故障診斷的管理部門，各作業區裝置管理工程師負責現場組織實施。三 各單位所屬a類裝置是開展裝置狀態監測與故障診斷的主要工作物件。四 事業...