大型设备机组的使用寿命诊断系统研究

杨光

【摘 要】对某工业领域中大型设备机组的使用寿命诊断系统进行研究，能够为大型设备机组的安全运行提供保障。本文首先分析了大型设备机组使用寿命诊断系统实现的理论基础，然后给出了寿命诊断系统的设计方法，并对可能存在的问题进行了探讨。为大型设备机组使用寿命诊断系统的设计提供了准确依据。

【关键词】大型设备机组；寿命；诊断

0 引言

大型设备机组是某工业领域中的核心设备，一旦发生故障，将会引起重要的安全隐患，甚至造成巨大的经济损失，因此，对某工业领域中大型设备机组运行的稳定性要求也越来越高。但是，某工业领域中大型设备机组的运行条件比较复杂，且大型设备机组中的组成单元数量众多，如此复杂的大型设备机组在长期连续运行的过程中会逐渐老化，剩余寿命大幅降低，难以保障大型设备机组的运行安全。如果对大型设备机组中的组成单元进行盲目的维修与更换，将会无助于排除安全隐患，甚至造成巨大的浪费。因此，研究大型设备机组的使用寿命诊断系统对于保证大型设备机组的安全运行具有重要的应用价值。同时，大型设备机组中的组成单元具有结构复杂、价格昂贵、采购周期长等特点，因此，某工业中需要提前进行采购备件以保证大型设备机组的稳定运行。所以，对大型设备机组的使用寿命诊断系统进行研究又能够为备件采购计划的制定提供准确的依据。由于大型设备机组的使用寿命诊断系统有着如此重要的作用，因此，该课题拥有广阔的发展前景，受到了越来越多的关注。

本文针对某工业领域中大型设备机组的使用寿命诊断系统的设计方法进行了分析，从而为大型设备机组的使用寿命诊断系统的设计提供了理论基础。

1 大型设备机组的使用寿命诊断系统的实现方法

1.1 大型设备机组的使用寿命诊断系统的理论基础

在大型设备机组中，由于机器都是高速运转的设备，因此，可以需要引入连续损伤这一概念。利用连续损伤这一概念能够对机器在连续尺度不断退化的特征进行准确描述，因此，要对机器的机械损伤程度进行准确计算，从而估计出机器的剩余寿命。机器在连续长时间的高速运转的作用下，其内部的材料就会发生损伤，若出现微裂纹或者微空洞等，这些损伤基本都是连续分布的，因此，由损伤引起的材料和结构的性能减退程度能用损伤变量进行描述，损伤变量都是具有物理特性的变量，主要包括标量、矢量以及常量等，因此能够进行直接测量。由于机器中的金属疲劳都是各项同性的，因此，损伤程度可以表示为弹性模量的降低。在拥有相同应变疲劳的情况下，大型设备机组中组成单元的金属材料的连续损伤能够用下述公式进行计算：

根据上面阐述的方法，通过建立大型设备机组的组成单元材料损伤模型，能够为大型设备机组的使用寿命进行计算，从而为大型设备机组使用寿命的诊断系统设计提供准确的理论基础。

1.2 大型设备机组使用寿命系统的设计

系统主要包括数据采集模块、数据处理模块和寿命诊断模块这三部分构成。具体如下：

（1）运行数据采集模块的设计方法。数据采集模块在设计的过程中需要重复考虑大型设备机组运行数据的采集方法、采集周期和采集精度。运行数据主要包括α、β、r、L、Dr、rc、C2和r等参数数据。运行数据采集的方法主要有以下两种形式：①通过运行监控系统采集；②通过便捷式现场的数据采集设备进行采集。

（2）运行数据处理模块的设计方法。运行数据处理模块需要具备以下功能：①对采集到的运行数据进行滤波、模数转换等预处理，以消除干扰因素，得到准确的运行数据；②对处理过的运行数据进行特征提取，提取机械材料参数在运行过程中的特征；③对提取到的特征进行分类，确定机器材料参数的变化情况，以确定机器的运行状况。

（3）寿命诊断模块的设计方法。故障诊断能够对大型设备机组的各种运行状态下的特征参数数据进行分析和状态识别分类，从而根据大型设备机组中组件的状态变化，确定其剩余的使用寿命，对剩余寿命进行准确估计，并由此提出相应的应对措施。寿命诊断模块中的核心是专家分析系统和专家知识库等。

2 需要考虑的事项

（1）需要建立独立的大型设备机组使用寿命的诊断系统。由于大型设备机中机器的作用极为重要，因此需要对其寿命进行准确估计。独立的寿命诊断系统可以重复利用大型设备机组运行监测系统中的数据，因此减少了硬件投入和现场的施工量。对新投入或者已完成的运行系统来说尤为适合。

（2）在进行大型设备机组运行状态参数测量的过程中需要进行如下考虑：①能够准确反映机器运行状态的典型数据点；②与大型设备机组中运行监测系统中的测量点相配合，可以取长补短，既要考虑科学性又要考虑安全性；③新增加的测量点需要充分考虑大型设备机组的运行环境和安装工艺，以及安装后对大型设备机组的运行可能产生的影响。

（3）运行参数可以利用以下两种方法进行采集：①直接通过布线进行系统参数采集；②在现场利用便捷式数据采集设备进行参数采集，然后输入到寿命诊断系统。

3 结束语

对某工业中的大型设备机组使用寿命诊断系统的设计方法开展研究，具有重要的现实意义和应用价值。实现大型设备机组使用寿命的准确估计，能够减低运行成本，并为大型设备机组的运行安全提供重要保障。本文首先详细阐述了大型设备机组使用寿命诊断系统实现的理论基础，并给出了具体的设计方法，最后对设计过程中的注意事项进行了探讨，为大型设备使用寿命诊断系统的设计提供了可借鉴的方向。

【参考文献】

[1]魏舰，郑振磊，陈美英.泵站机组运行监测与故障诊断系统的设计应用[J].山东工业技术，2014（14）：119-119.

[2]杨文广，蒋东翔.大型风力机组远程智能监测与诊断系统的研究与开发[J].中国工程科学，2015（3）：24-29.

[责任编辑：汤静]