工程机械远程故障诊断及维护系统构架

摘　要：本文介绍了工程机械行业的特点，详细阐述了设备故障诊断技术，进而结合设备故障诊断技术及计算机网络技术提出了基于集成媒体“看门狗”式的机电一体化产品的工程机械远程故障诊断及维护系统的构架。对工地上机械设备故障迅速诊断、尽快修复，保证施工正常进行具有十分重要的意义。
　　关键词：工程机械　远程故障诊断与维护
　　近年来，随着国民经济的高速发展，一些高等级交通枢纽成了必要的建设项目，由此，对土木工程的施工工期，施工进度，施工质量等提出了更高的要求。对于那些工程量大，工期紧，工程质量要求十分严格的工程项目，必然要用现代化程度很高的施工机械设备来完成。从某种意义上讲，施工机械对工程施工起着决定性的作用。然而，由于施工机械多系露天作业，受风雨、日晒、大气、粉尘影响和侵蚀，工作环境十分恶劣，故障频繁；加之，施工生产的特性决定了它们工作在各工地上，分散性大，流动性强，给故障的及时排除带来了很大困难。尤其近年来随着施工规模日益庞大，现代的机械设备也日趋大型化、连续化、机电一体化，其性能与复杂程度不断提高，对设备故障的诊断也更为复杂。靠传统的填写值班日志、靠参数越限报警等人工或半自动化的方法来维护机械设备既落后，又不客观，虽然可以有类似黑匣子之类的自动数据记录器，但也只能做事后分析。而且这种陈旧的设备维护模式，无论是数据的可靠性或实时性，还是设备的维护质量均无法满足要求，导致施工机械在施工过程中停机多，检修时间长，严重影响到工程的进度和质量。所以，为了保持处于异地的施工设备良好的技术状态，将异地的信息技术协调起来进行实时诊断和维护是很必要的，建立远程故障诊断及维护系统是解决问题的很好的方法。
　　远程故障诊断技术就是通过设备故障诊断技术与计算机网络技术相结合，在施工机械设备上建立状态监测点，采集设备状态数据；而在技术力量较强的科研单位建立诊断中心，对设备运行进行分析诊断的一项新技术。远程故障诊断与维护的实现可以使机械设备的故障诊断更加灵活方便，也能实现资源共享。
　　1　工程机械故障诊断及维护技术的行业特点
　　工程机械故障诊断及维护技术作为一个新兴而特殊的行业，随着现代维修理论、相关基础学科理论和各种检查技术、工艺手段的不断发展而发展和完善。它有三个主要特点：
　　（1）目的明确
　　诊断的目的就是要确定机械运行状况、检查故障部位、分析故障产生的原因和制定经济有效的维修方案。
　　（2）交叉性强
　　诊断及维修涉及摩擦学、材料学、力学、化学等多种学科；包括机械制造、金属结构、液压、电气和制动化等相关专业；需采用焊接、铸造、车、钳、锻、镀等多种工艺手段；要掌握维修理论，机构学及经营管理等多方面知识。
　　（3）工作环境恶劣，实践性强
　　一切诊断方法和维修技术都必须以机械的实际状况为基础，处理结果很快得到实践验证。
　　2　故障诊断技术
　　设备故障诊断技术包括故障检测与故障诊断，通常合在一体统称为故障检测和诊断（FDD）。
　　2.1　故障机理
　　通常我们说设备工作正常是指它具备应有的功能，没有任何缺陷，或虽有缺陷但仍在容限范围内。异常是缺陷有了进一步发展，使设备状态发生变化，性能恶化，但仍能维持工作。故障则是缺陷发展到使设备性能和功能都有所丧失的程度。
　　设备的异常或故障是在设备运行中通过其状态信号（即二次效应）变化反映出的。由于监测与故障是在设备不停机的情况下进行的，因此必然以状态信号为依据。二次效应就是设备在运行中出现的各种物理的、化学的现象，如振动、噪声、温升、油耗、变形、功耗、磨损、气味等，这些都是一种设备运行所固有的。监测与诊断就是要快速、准确地提取设备运行时二次效应所反映的特征。
　　2.2　故障诊断过程
　　2.2.1　状态监测
　　主要是测取与设备运行有关的状态信号。状态信号是故障信息的唯一载体，也是诊断的唯一依据。因此在状态监测中及时、准确地获取状态信号是十分重要的。
　　状态信号的获取主要是依靠传感器或其它监测手段进行故障信号的检测。检测中主要有以下几个过程：
　　（1）信号测取：主要是通过电量的或传感器组成的探测头直接感知被测对象参数的变化；
　　（2）中间变换：主要完成由探测头取得的信号的变换和传输；
　　（3）数据采集：就是把中间变换的连续信号进行离散化过程。数据是诊断的基础，能否采集到足够长的客观反映设备运行状态的信息，是诊断成败的关键。
　　2.2.2　特征提取
　　就是从状态信号中提取与设备故障有关的特征信息。
　　2.2.３　故障诊断
　　故障诊断就是根据所提取的特征判别状态有无异常，并根据此信息和其它补充测试的辅助信息寻找故障源。
　　2.2.４　决策
　　根据设备故障特征状态，预测故障发展趋势，并根据故障性质和趋势，做出决策，干预其工作过程（包括控制、调整、维修等）。故障诊断基本过程如图1所示：
　　2.3　诊断原理
　　设备诊断是