设备状态监测与故障诊断：为何重要？如何实现？

1.设备状态监测与故障诊断的意义是什么？

设备状态监测是指通过测定设备的振动、温度、超声波等特征参数，检查其运行状态是否正常的技术手段。故障诊断则是在状态监测基础上，对设备已发生或可能发生的故障进行预报、分析判断，确定故障的性质、位置、原因及发展趋势，并提出相应对策的技术过程。随着现代化工业的发展，设备能否安全可靠地以最佳状态运行，对于确保产品质量、提高企业生产能力、保障安全生产都具有十分重要的意义。电气设备一旦发生运行问题，会对整个电力系统产生严重影响，如停电、设备短路或局部损坏等，不仅严重影响人们正常生活，还会造成严重经济损失，甚至引发火灾等事故。

2.设备故障主要有哪些特点？

设备故障主要有三个方面的特点：隐形性、显性和故障区域性。许多电气设备故障没有明显外在表现，很难在常规检查中被发现，包括熔丝熔断、绝缘线内部断裂、保护装置调试不当、触头接触不良等。而有些电气故障却有明显的外部特征，可以在常规检查过程中被及时发现，包括继电器、接触器过热、冒烟，触头熔断，接头脱落，设备发出异常声音和异常震动等。许多电气设备的元件分布区域很广，当变电站发生故障时，需要对这些区域进行全面检查才能确定故障发生的确切位置，这大大增加了电气故障检修的难度。

3.常见设备故障类型有哪些？

运行温升引起的电气故障是设备故障的重要原因之一。电接触不良主要是由于电接触部分温升引起的，当温度过高时，导体表面会出现严重氧化现象，增加电阻值，造成导体及周围元件温度进一步升高，严重时可能引发触头熔焊现象。触头由弹簧压紧，在温度升高后，弹簧弹性降低，对触头压力减小，电接触稳定性明显下降，从而引发电气接触头电弧灼伤故障。

振动引起的故障在转动机械中尤为常见。振动信号分析技术是转动机械故障诊断中应用最广泛且最有效的方法。据统计，因各种原因引起的机械振动故障率达60%以上，因此很多大中型企业的重要机泵设备都配备振动信号检测仪器，进行离线或在线监测。

4.设备状态监测的主要方式有哪些？

连续监测又称在线监测，是以数据采集和计算机分析技术为手段的精密诊断，包括远程故障诊断系统。这种方式的优点是信息收集比较全面，分析手段丰富，准确性较高；缺点是设备投资较高，操作人员需要较高的理论基础。

定期监测按照确定的时间间隔进行定期检测，一般以简单小型便携式检测仪器为手段，属于简易诊断。其优点是设备简单、投资较小，操作简便易行；缺点是信息收集和分析相对简单。

故障监测以人员巡回检查为基础，依靠感官发现设备运行异常时，对设备进行测试分析，查找故障原因。由于检测仪器硬件技术的发展，目前较常用的技术手段介于精密诊断和简易诊断之间。

5.设备状态监测常用的技术手段有哪些？

振动监测技术是利用振动信号诊断故障的主要方法。振动信号包含丰富的机械运行状态信息，且信号易于拾取，便于在不影响机器运行的情况下进行监测和诊断。通过对转动设备的振动信号测试分析，可获得机体、转子或其他零件部位的振动量值、频率和相位三个要素。

温度监测技术通过检测设备温度变化来诊断故障。温度异常往往是设备故障的前兆，特别是对于电气设备和转动机械。

无损检测技术包括超声波、射线等多种方法，可以在不破坏设备的前提下检测内部缺陷。

6.现代设备故障诊断方法有哪些？

基于信号处理的故障诊断方法从信息论角度对反映设备故障的特殊信号进行分析，是现代设备故障诊断技术的特点。可以分为统计诊断、逻辑诊断、模糊诊断等。其中贝叶斯法基于概率统计推理，以概率密度函数为基础，综合设备的故障信息来描述设备的运行状态。

基于知识的故障诊断方法不需要待测对象准确的数学模型，具有智能特性。目前主要有专家系统故障诊断方法、模糊故障诊断方法、神经网络故障诊断方法、信息融合故障诊断方法等。

7.设备状态监测系统如何构成？

设备状态监测系统通常由传感器技术、数据采集与处理技术、云计算与大数据技术等部分组成。系统以动态设备相关信息为主要出发点，建立相应的网络数据库支持环境，采用人工离线录入设备基本数据与实时在线提取设备数据相结合的方法，获得有用设备数据。

8.设备维修方式有哪些发展历程？

设备维修方式经历了从事后维修、预防维修到预知维修的发展过程。
事后维修是在设备发生故障后再进行维修。
预防维修即定期维修，无论设备有无故障都按照计划进行维修。
预知维修又称状态维修，以设备诊断技术为基础，根据设备的实际运行状态进行维修决策。

进入20世纪后，特别是到了第二次世界大战期间，随着大生产的发展，生产方式发生很大变化，出现了以福特装配线为代表的流水生产方式，机器装备技术复杂程度提高，定期预防维修方式应运而生。但这种维修方式由于对设备故障发展规律缺乏认识，也没有监测故障的科学手段，其检修周期基本凭经验制定，难以预防随机因素引起的事故，也会造成过剩维修。

9.设备状态监测在工程中的应用效果如何？

在石化企业中，设备状态监测与故障诊断技术通过了解和掌握设备使用状态，对设备可能要发生的或已经发生的故障进行预报、分析、判断，确定故障性质、类别、程度、原因、部位，指出故障发生和发展的趋势及后果，提出控制故障继续发展的措施。通过采取调整、维修、治理的对策消除故障，最终使设备恢复正常状态。

10.未来设备状态监测技术的发展趋势是什么？

现代设备管理信息系统将状态监测故障诊断技术实时获取的设备状态信息和故障信息，结合现代网络技术和大型数据库技术，建立更完善的满足企业设备管理需要的系统。未来设备状态监测技术将更加注重传感器技术应用、
数据采集与处理技术应用以及云计算与大数据技术应用，实现更精准的故障预警和诊断。基于网络与状态监测的设备综合管理信息系统将先进的设备管理策略和体制、计算机网络通信技术、设备监测诊断技术、数据库技术等有机结合，为企业提供适应市场发展的综合管理解决方案。