一、在線(xiàn)狀態(tài)檢測與故障診斷的定義

通俗地說(shuō)，狀態(tài)監測與故障診斷就是給機器看病。人不可能不生病，機器在運行過(guò)程中出現故障也是不可避免的。人生了病需要求醫就診，機器出了故障也要找“醫生”診斷病因。醫生對病人的診斷是基于體征檢查（先看體溫，再進(jìn)行驗血、X 光、心電圖、B 超、…、甚至 CT 等）基礎上的分析判斷，對機器故障的診斷同樣也是基于狀態(tài)監測（先看總振動(dòng)值，再求助于頻譜、波形、軸心軌跡、趨勢圖、波德圖、全息譜圖等）基礎上的綜合性分析判斷。

狀態(tài)監測是指通過(guò)一定的途徑了解和掌握設備的運行狀態(tài)，包括利用監測與分析儀器（在線(xiàn)的或離線(xiàn)的），采用各種檢測、監視、分析和判別方法，對設備當前的運行狀態(tài)做出評估（屬于正常、還是異常），對異常狀態(tài)及時(shí)做出報警，并為進(jìn)一步進(jìn)行的故障分析、性能評估等提供信息和數據。

故障是指機械設備喪失了原來(lái)所規定的性能或狀態(tài)。通常把設備在運行中所發(fā)生的狀態(tài)異常、缺陷、性能惡化、以及事故前期的狀態(tài)統統稱(chēng)為故障，有時(shí)也把事故直接歸為故障。

而故障診斷則是根據狀態(tài)監測所獲得的信息，結合設備的工作原理、結構特點(diǎn)、運行參數、歷史狀況，對可能發(fā)生的故障進(jìn)行分析、預報，對已經(jīng)或正在發(fā)生的故障進(jìn)行分析、判斷，以確定故障的性質(zhì)、類(lèi)別、程度、部位及趨勢，對維護設備的正常運行和合理檢修提供正確的技術(shù)支持。

二、在線(xiàn)狀態(tài)檢測與故障診斷的意義

狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)的由來(lái)及發(fā)展，與十分可觀(guān)的故障損失以及設備維修費密切相關(guān)，而狀態(tài)監測與故障診斷的意義 狀態(tài)監測與故障診斷的意義則是有效地遏制了故障損失和設備維修費用。具體可歸納如下幾個(gè)方面：

① 及時(shí)發(fā)現故障的早期征兆，以便采取相應的措施，避免、減緩、減少重大事故的發(fā)生；

② 一旦發(fā)生故障，能自動(dòng)紀錄下故障過(guò)程的完整信息，以便事后進(jìn)行故障原因分析，避免再次發(fā)生同類(lèi)事故；

③ 通過(guò)對設備異常運行狀態(tài)的分析，揭示故障的原因、程度、部位，為設備的在線(xiàn)調理、停機檢修提供科學(xué)依據，延長(cháng)運行周期，降低維修費用；

④ 可充分地了解設備性能，為改進(jìn)設計、制造與維修水平提供有力證據。

自上世紀七十年代以來(lái)，國內外石化、化工、電力、鋼鐵等行業(yè)為了極大限度地提高經(jīng)濟效益，生產(chǎn)規模不斷擴大，生產(chǎn)裝置向著(zhù)大型化、高速化、自動(dòng)化、連續化、單系列化發(fā)展，裝置中的關(guān)鍵設備均無(wú)備機，一旦出現故障停機，將導致整個(gè)裝置停產(chǎn)，所造成的經(jīng)濟損失是十分巨大的。例如，一個(gè)年加工原油 500萬(wàn)噸的煉油廠(chǎng)，停產(chǎn)一天的經(jīng)濟損失達二千多萬(wàn)元；一個(gè)年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸合成氨的化肥廠(chǎng)預知性維修比較先進(jìn)、經(jīng)濟。據日本資料介紹，采用設備故障診斷技術(shù)，故障停機時(shí)間可降低 75％，每年設備維修費可減少 25～50％。無(wú)怪國外有些專(zhuān)家認為，把少量美元花費在狀態(tài)監測上，比把上百萬(wàn)美元花費在因設備嚴重損壞而引起強迫停機后的檢修上更有價(jià)值。從開(kāi)展此項工作中嘗到甜頭的國內設備專(zhuān)家則說(shuō)，開(kāi)展狀態(tài)監測與故障診斷工作是花小錢(qián)、省大錢(qián)，購置監測儀器是花了一些錢(qián)，但有效地降低了故障損失和設備維修費，反而節省了大錢(qián)。

三、在線(xiàn)狀態(tài)檢測與故障診斷的發(fā)展與現狀

狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)是近三十年來(lái)國內外發(fā)展較快的一門(mén)新興學(xué)科。我國狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)起源于上世紀七十年代末。那時(shí)，建國后首批從西方工業(yè)發(fā)達國家成套引進(jìn)的 13 套大化肥裝置，以及隨后不久引進(jìn)的大化纖、大乙烯等裝置正處于建成后的試車(chē)、開(kāi)車(chē)階段，由于某些機組事故頻發(fā)，促進(jìn)了高校及科研單位對這項技術(shù)的理論研究和實(shí)際應用。國外某些大公司的監測與診斷部門(mén)也同時(shí)開(kāi)展了一些服務(wù)與交流，客觀(guān)上起到了一定的推動(dòng)作用。79 年起，有些企業(yè)開(kāi)始研究西方設備維修體制，從中感受到狀態(tài)監測與預知性維修的重要意義。79 年到 83 年，一些受故障損失嚴重困擾的石化企業(yè)，購置了國外先進(jìn)的頻譜分析儀等狀態(tài)監測儀器，進(jìn)入了初步的實(shí)踐階段，1983 年，原國家經(jīng)委下達了《國營(yíng)工業(yè)交通設備管理試行條例》，明確提出：“逐步采用現代故障診斷和狀態(tài)監測技術(shù)，發(fā)展以狀態(tài)監測為基礎的預知性維修體制” ，從而把故障診斷納入企業(yè)管理法規，對發(fā)展故障診斷技術(shù)具有極為重要的意義。自 1984 年起，石化企業(yè)逐步建立起以總公司、公司（總廠(chǎng)）、廠(chǎng)的三級狀態(tài)監測機構，配置人員，購置儀器，培訓學(xué)習，相互交流，全面開(kāi)展了狀態(tài)監測與故障診斷工作，整體水平得到提高。九十年代起，火力發(fā)電行業(yè)開(kāi)始開(kāi)展大型汽輪發(fā)電機組的在線(xiàn)狀態(tài)監測與故障診斷工作，并且發(fā)展較為迅速。進(jìn)入本世紀以來(lái)，在鋼鐵、煉鋁、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、空分等行業(yè)內，伴隨著(zhù)技術(shù)先進(jìn)的大型轉動(dòng)設備的投入使用，狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)也開(kāi)始得到重視與應用，并呈現出上升的趨勢。

狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)自身的發(fā)展過(guò)程，大致可歸納為以下三個(gè)階段：

① 離線(xiàn)的 FFT 分析儀階段 FFT 分析儀階段

上世紀八十年代初、中期，通過(guò)磁帶記錄儀到現場(chǎng)記錄振動(dòng)信號，然后回實(shí)驗室輸入 FFT（快速傅里葉變換）分析儀回放，進(jìn)行頻譜分析，只有功率譜（幅值譜）及波形，少數配置雙通道時(shí)才能看到軸心軌跡，分析方法單一，基本上只能查幅值、頻率。

② 離線(xiàn)或在線(xiàn)的計算機輔助監測、診斷階段

上世紀八十年代末期至九十年代中期，通過(guò)計算機完成信息采集、信號分析、數據庫管理、甚至給出診斷結論，有各種圖譜，分析方法多樣，更加注重幅值、頻率、相位信息的全面、綜合利用，還涌現出專(zhuān)家輔助診斷系統。

③ 網(wǎng)絡(luò )化監測、診斷階段

上世紀九十年代末以來(lái)，充分利用企業(yè)內部局域網(wǎng)和 Internet 網(wǎng)絡(luò )，做到資源共享、節省投資、遠程診斷，所監測的參數不再局限于振動(dòng)、軸位移、轉速，進(jìn)一步擴展到流量、壓力、溫度等工藝過(guò)程量，對設備運行狀態(tài)的把握更加全面、準確，實(shí)現了真正意義上的專(zhuān)家遠程診斷。

如今，在對設備當前運行狀態(tài)的監測以及故障原因的診斷方面，可以說(shuō)國內外狀態(tài)監測與故障診斷產(chǎn)品（無(wú)論是在線(xiàn)的、還是離線(xiàn)的）的性能都達到了較為令人滿(mǎn)意的水平。然而，用戶(hù)現場(chǎng)人員最關(guān)心的是設備當前故障的 ，用戶(hù)現場(chǎng)人員最關(guān)心的是設備當前故障的

嚴重程度如何、今后的發(fā)展趨勢怎樣、還能否繼續運行下去 、還能否繼續運行下去、還能運行多久等問(wèn)題，恰恰在對故障程度的評估上以及故障趨勢的 ，恰恰在對故障程度的評估上以及故障趨勢的預報上，各家產(chǎn)品都顯得欠缺 ，各家產(chǎn)品都顯得欠缺。因此，狀態(tài)預報是目前監測診斷技術(shù)中較為薄弱的環(huán)節。

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