1.2.3　狀態(tài)維護(hù)

狀態(tài)監(jiān)測(cè)通過監(jiān)測(cè)機(jī)械的狀態(tài)參數(shù)（如振動(dòng)、溫度等）變化，來識(shí)別一個(gè)正在產(chǎn)生的故障。狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可分為狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)（探測(cè)潛在故障的影響，如振動(dòng)特性變化、溫度變化、潤(rùn)滑油顆粒以及化學(xué)效應(yīng)等）、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)（設(shè)備制造出來的產(chǎn)品有缺陷常與設(shè)備本身的缺陷有直接關(guān)系）、主要參數(shù)檢測(cè)技術(shù)（如設(shè)備的速度、流速、壓力、功率、電流等）和基于人類感官的檢查技術(shù)（如看、聽、摸和聞）等。狀態(tài)監(jiān)測(cè)通常用于一些旋轉(zhuǎn)設(shè)備、輔助系統(tǒng)和其他機(jī)械，如壓縮機(jī)、泵、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、壓力機(jī)等。一些靜態(tài)設(shè)備，如蒸汽鍋爐、管道和熱交換器等，則常采用非破壞性實(shí)驗(yàn)技術(shù)和適用性評(píng)估進(jìn)行定期檢查。

狀態(tài)維護(hù)是一種基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的預(yù)防性維護(hù)策略，試圖在正確的時(shí)間維護(hù)正確的設(shè)備。狀態(tài)維護(hù)基于這樣一種事實(shí)：大量故障不會(huì)瞬間發(fā)生，實(shí)際上故障要發(fā)展一段時(shí)間。如果發(fā)現(xiàn)這種故障過程正在發(fā)展，就可以采取措施預(yù)防故障或避免嚴(yán)重的后果。在故障發(fā)展過程中，可以探測(cè)到故障正在發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生，該點(diǎn)稱為潛在故障點(diǎn)P，如圖1.6所示。潛在故障是一種可辨認(rèn)的實(shí)際狀態(tài)，能顯示功能故障將要發(fā)生或正在發(fā)生，例如，顯示軸承臨近故障的振動(dòng)、顯示金屬疲勞的裂紋、顯示齒輪臨近故障的齒輪箱潤(rùn)滑油中的顆粒、輪胎胎紋過度磨損等。

設(shè)備性能存在一個(gè)由開始劣化并進(jìn)入潛在故障期的漸變過程，從潛在故障到功能故障的間隔期為P-F間隔。圖1.6所示的P-F曲線揭示了故障開始、劣化到故障可被探測(cè)到潛在故障點(diǎn)P的一般過程，如果未探測(cè)到也未糾正，則性能繼續(xù)變壞，直到到達(dá)設(shè)備的功能故障點(diǎn)（F）。如果在P點(diǎn)和F點(diǎn)之間探測(cè)到潛在故障，那么可以預(yù)防功能性故障或避免故障后果。狀態(tài)維護(hù)就是檢查設(shè)備的潛在故障，以便采取措施預(yù)防故障或避免功能故障的后果。

狀態(tài)維護(hù)的檢查頻度必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于P-F間隔（故障可探測(cè)的潛在故障點(diǎn)到故障發(fā)展成為功能故障點(diǎn)之間所需的時(shí)間），否則就可能完全漏掉故障。大多數(shù)功能故障出現(xiàn)之前，有不止一個(gè)（常有幾個(gè)不同）的潛在故障，每個(gè)潛在故障都有一個(gè)不同的P-F間隔。例如，軸承功能故障之前，通過振動(dòng)分析檢查出振動(dòng)特性（P-F間隔1～9個(gè)月），通過油質(zhì)分析檢測(cè)磨粒（P-F間隔1～6個(gè)月），可聽見噪聲（P-F間隔1～4周），發(fā)熱（手摸）（P-F間隔1～5天）等。

如圖1.7所示，狀態(tài)維護(hù)技術(shù)包括數(shù)據(jù)獲取、特征提取、故障檢測(cè)、故障診斷和故障預(yù)測(cè)等內(nèi)容。數(shù)據(jù)獲取可能涉及各種類型的數(shù)據(jù)信息，如振動(dòng)、溫度、壓力、速度、電壓或電流、應(yīng)力/應(yīng)變/沖擊、位置、顆粒計(jì)數(shù)/組成等。特征提取計(jì)算包括快速傅里葉變換、小波變換、自適應(yīng)時(shí)頻分析、數(shù)據(jù)過濾/平滑、溫度/壓力比、能效等。故障檢測(cè)算法提醒用戶設(shè)備存在的潛在問題或未知失效。故障診斷算法用于隔離、識(shí)別特定組件或子系統(tǒng)的故障。故障預(yù)測(cè)算法基于歷史和當(dāng)前的運(yùn)營(yíng)概況估計(jì)設(shè)備的可用使用壽命RUL或失效概率。監(jiān)督式推理算法協(xié)調(diào)相互沖突的信息并提供以下維護(hù)建議：檢查間隔、維修、備件訂購(gòu)、設(shè)備停機(jī)等。

如圖1.8所示，狀態(tài)維護(hù)比計(jì)劃維護(hù)和主動(dòng)維護(hù)等預(yù)防性維護(hù)以及故障維護(hù)在以下方面具有一些優(yōu)勢(shì)[9]：

①系統(tǒng)可靠性高，維護(hù)成本低；

②維護(hù)操作次數(shù)的降低減小了人為錯(cuò)誤的影響。

狀態(tài)維護(hù)的缺點(diǎn)是：

①較高的安裝成本；

②不可預(yù)測(cè)的維護(hù)周期導(dǎo)致了成本分配不均；

③需要維護(hù)和檢查的部件數(shù)量多（包括狀態(tài)維護(hù)系統(tǒng)自身的安裝）。