自20世纪中期以来,设备故障诊断技术逐渐发展成为一门相对完整的学科。60年代其应用还主要集中在核电、航天等尖端工业;70年代就发展至冶金、石化、发电、船舶等工业部门;80年代至今发展至各个领域。1967年美国宇航局倡导成立了美国机械故障预防小组;英国在相同时期,以R.A.Collacott为首成立UK Mechanical Health Monitor Center,从事故障诊断技术的研究和应用;与此同时,瑞典、挪威、丹麦、日本等国也在发展相应的诊断技术,如瑞典的轴承监测、挪威的传播诊断、丹麦和日本的相关诊断仪器等。很早之前轴承故障诊断是用听棒,依靠听觉来判断。现在这种方法依然在用,但是有一部分已经变成了电子听诊器,比如使用电子听诊器来检查、判断轴承的疲劳损伤。经过长久训练的工人可以凭自己的经验来判断有没有发生疲劳剥落,如果刚刚发生了疲劳剥落,这些工人甚至可以分辨剥落的位置。但是影响个人判断的因素很多,而且可靠性也比较差。继听棒、电子听诊器之后,在滚动轴承的状态监测与故障诊断工作中又引入了各种测振仪,用振动位移、速度和加速度的均方根值或峰值来判断轴承有无故障,这样减少了监测人员对经验的依赖性,提高了监测诊断的准确性,但依然很难在故障初期就及时做出诊断。1966年,瑞典的一家公司在对轴承故障机理研究的基础上发明了用冲击脉冲仪(Shock Pulse Meter)来检测轴承损伤,这个发现使滚动轴承的故障诊断水平提高很多。此后,几十家公司前后安装了大批传感器,用这些传感器来长时间的监测轴承的运转情况,在飞机上也不例外。1976年,日本一家公司研究出了MCV系列的机器检测仪(Machine Checker),这个仪器不管是在低频、中频还是高频段,都可以检测到轴承的信号异常。与此同时,油膜检查仪也被利用来检测故障,利用高频电流或者超声波对轴承的正常状态进行监测,查明油膜是否破裂,有没有发生金属之间的直接接触。在1976-1983年,日本另一家公司(NSK)研制出了NB系列轴承监测仪,它是利用1~15kHz内的轴承振动信号,来测量轴承的峰值和RMA值,以此来看轴承有没有故障。因为没有了低频干扰,这样灵敏度就提高了不少。在这些系列的监测仪中,有些仪器仪表还有自动停机、报警的功能。随着对滚动轴承的动力学、运动学的了解,对轴承振动信号中的频率成分和轴承零件的大小以及缺陷种类的关系有了更深一步的了解,再加上快速傅里叶变换技术的发展,有了新的领域,即用频域分析的方法来检测跟判断轴承的故障。其中最具有代表性研究就有对钢球共振频率的研究,对轴承圈自由共振频率的研究,对滚动轴承振动和缺陷、尺寸不均匀及磨损之间关系的研究。1969年,H. L. Balderston根据滚动轴承的运动分析,分析出了滚动轴承的滚动体在里面跟外面滚道上的通过频率和滚动体及保持架的旋转频率的计算公式。现在市场上用来诊断轴承故障的信号分析仪有很多种,美国恩泰克公司研究出的的“波尖能量”法跟一些相关仪器,对故障的诊断效果非常好。其他还有很多技术用来对轴承监测它的状态以及判断它的故障,比如频率细化技术、倒频谱技术、包络线分析技术等等。滤波技术是用来对信号进行预处理的,它也有好多种。比如自适应滤波、相干滤波等,就使得诊断的灵敏度非常高。60253
我国自80年代中期开始故障诊断的研究。从整体上看,目前属于跟随发展研究,但在一些领域也取得了一些丰硕的成果,并已形成高校、研究所及工厂的梯队式研究、开发和应用层次。国内高校每年都有许多相关论文发表。从故障诊断技术的发展趋势看,由简单的状态监测向故障的诊断和预测方向发展。随着现代化管理向系统工程的发展,诊断技术由单参数测量到多参数测量,由同步到不同步,由静态到动态,由平均值、极值到过渡过程和平稳过程的瞬时值,由离线到在线,由事后分析到提前预测,由人工诊断到自动诊断等[3]。