三位一体故障诊断技术的应用
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摘 要：三位一体故障诊断技术，即传统诊断技术与简易诊断和精密诊断的一体化。传统诊断技术和振动图谱分析相结合，提高了故障诊断和故障严重程度的准确性和工作效率以及故障诊断的无遗漏率;简易诊断，对设备进行有效筛选，避免了不必要的时间和精力浪费，提高了工作效率和诊断的准确度;精密诊断，对筛选出的设备进行进一步的分析，进行根源性分析，从而诊断设备问题的部位和根源，从根本上解决设备问题。
关键词：三位一体故障诊断技术;传统诊断技术;简易诊断;精密诊断
1 传统诊断+振动图谱诊断
传统诊断和振动图谱诊断相结合：都能诊断的部分两者互相验证，提高了设备故障诊断和判断设备故障的严重程度的准确性，从而决定什么时候维修（是现在不用维修，还是趁检修和大修维修，还是立即停机维修），进而实现预测性维修的目的;人体感觉器官不能感受到的、难以区分的和严重程度无法判断的周期性振动故障由振动图谱诊断来判断，振动图谱难以区分的故障和非周期振动的故障，以及振动图谱部分周期振动的数据丢失的情况可通过传统诊断来诊断和验证，从而提升了工作效率和提高了设备故障诊断的无遗漏率。
传统诊断和振动图谱诊断都是对现场设备运行状况一种体现和反应，传统诊断技术是人体感觉器官能感受到的设备运行状况，而振动图谱诊断是仪器采集到的设备运行状况。传统诊断和振动图谱诊断相结合，是因为设备在出现问题的时候，不仅会伴有不同幅值和不同频率的振动，同时会产生声音、温度和振动强度的变化，这些变化有一些变化可以被人体的感觉器官感受到，并根据这些变化来判断设备出现的问题及严重程度，这种诊断方法是传统诊断。这种判断方法的优势是直观和快捷。缺点是：设备出现问题伴随的种种变化有很多是不能被人体感受到的，很多不同的变化成分交织在一块时很难区分，另外，人体感受到的这些变化是模糊的，体现不出量值的变化，对严重程度很难把握。
2 简易诊断+精密诊断
2.1 简易诊断
简易诊断的主要目的是对设备进行筛选，筛选出设备问题较严重和有特殊问题的设备，然后对这些设备做进一步的诊断，通过精密诊断查找设备问题的部位和根源，把更多的时间和精力放在该类设备上，避免了不必要的时间和精力浪费，提高了工作效率和诊断的准确度。实现了最大化诊断更多设备的同时，筛选出问题严重和有特殊问题的设备。怎么样进行有效的筛选是简易诊断要解决的问题，如何筛选，才能既筛选出这类设备，又不多筛和漏筛。分两类：一是筛选出问题严重的设备;二是筛选出有特殊问题的设备。
（1）筛选出问题严重的设备：先对设备设定振动幅值极限值，然后通过和振动幅值极限值作比较，幅值超过该振动极限值的设备，则视为是问题严重的设备。另外，即使振动幅值合格，但变化量超过振动幅值极限值的25%，都视为问题严重。振动幅值极限值的设定有两种基本的办法。第一种办法是参考已公布的国际标准的振动极限值来设置;第二种方法是根据已有的基线测试振动数据来设置或计算和推导出振动幅值极限值。另外，只要传统诊断判断设备异常的设备，都视为问题严重的设备。
（2）筛选出有特殊问题的设备：通过查看图谱振型、时域频谱有没有严重的冲击现象和有无特殊频率来确定。图谱振型：查看频谱振型是否有峰丘状和底部噪声抬升等的异常图谱，这类图谱显示的振动能量大，问题较严重，需要做进一步的分析判断;时域频谱有没有严重的冲击现象，有的时候会出现频谱图幅值不高和图谱没有异常，但是时域波形出现很严重的冲击现象，这种情况是设备局部损坏较严重导致的，譬如齿轮箱的断齿情况，须要特别的注意;频谱中出现不是特征频率（例如：轴承的外圈通过频率、内圈通过频率、滚动体通过频率和保持架故障特征频率，齿轮啮合频率和扇叶通过频率等等）及谐波和转频及倍频的频率时，这种情况有可能是设备某部件的固有频率或其它设备传过来的振动，在结合现场情况和经济利益最大化的前提下，考虑是否消除该类振动。
2.2 精密诊断
精密诊断，对通过简易诊断筛选出来的问题严重的设备和有特殊问题的设备，做进一步的分析，找出设备的问题及部位，进一步的判断设备问题的严重程度，进而开展根源性分析查找设备问题的根本原因。分析频谱图的频率和振型，结合时域波形、相位和幅值，区别判断是哪种设备问题的振动模式和设备问题的严重程度，根据需要进行振动测试和选用分析手段，查找设备问题的部位和根本原因。
精密诊断，为的是区别判断设备具体是什么问题，问题的根源是什么。设备问题的共性振动模式有：怎么样来区别判断不对中、松动、轴弯曲和不平衡;怎么样来判断滚动轴承问题严重程度;共振时，怎么样来查找共振源。设备的特殊振动模式，不同的设备类型，有自己的特征如：齿轮箱、电机、风机、泵、滑动轴承和汽轮机等，每类设备又有自己的分类，振动特征也不一样，如电机分异步电机、同步电机和直流电机，异步电机分绕线型和鼠笼型等等。
分析振动图谱时，分析频谱图，要结合时域波形和相位，从而达到判斷设备具体问题的目的。频谱图直观，通过频率可以确定设备问题的部位，可知道频率结构和各种频率成分的幅值大小，不同部件、不同设备问题常出现自己特有的频率特征，根据这些特征可分析判断设备问题性质、部位和原因，这是分析振动图谱的首要信息，通过频谱图确定思考问题的方向，有可能是什么问题。时域波形，通在时域波形中能看到一些频谱中无法看到的现象（非周期性的事件，如瞬态和脉冲不会在频谱上显示出来，像齿轮箱的断齿，频谱上是看不到的），许多设备问题状态需要根据时域波形来识别（如调制、共振、气穴、喘振和失速等）。相位：表示设备两个部位的相对运动方向，用来分析设备的振动模式，相位包括：绝对相位与相对相位。如：转子动平衡用的是绝对相位;设备振动模式判定时，用的是相位差即相对相位。同相、反相振动清晰地表明两个振动在时间和空间上的相同或相反关系。用来同一振动不同测点之间、不同部件之间的相同或相反的运动关系，确定具体是哪种振型。
根源性分析：如果只进行简单的修理，例如更换轴承，而没有找到设备故障的根本原因并采取相应措施。那么即使轴承被更换，但仍然可能会再次失效。为提高设备的可靠性，我们需要研究轴承为何会失效，从而从根本上减少今后发生同样故障的可能性，这就是根源性分析，即查找问题的根本原因。有许多故障都是由于设备的共振、松动、不平衡和不对中导致的。如果能够尽早的检测和解决这些问题，把设备问题消除在早期阶段，故障发生的可能性就会减少，从而实现预测性维修。如果查看在线检测历史数据，我们会发现故障前几个月已经出现轴承故障的信号，但最早可能是不平衡或不对中或松动或共振的信号。除非存在润滑不良的问题，否则轴承是不容易由于自身原因而发生损坏的。通常情况下它都是由于其它外力作用而导致的损坏。如果能够找出振动源，并使其振动减小，那么设备的可靠性就会得到提高。
参考文献：
[1] 杨国安.机械设备故障诊断实用技术[M].北京：中国石化出版社，2016.
[2] 施维新.汽轮发电机组振动及事故[M].北京：中国电力出版社，2017.
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