机械设备的各零部件之间刚性连接,故障具有传导性、蔓延性,如果发现的不及时,容易造成小故障引发大故障,原发性故障衍生成为继发性故障。例如,减速机轴承内圈滚道发生点蚀,早期发现不仅维修费用低,停机造成的成本损失也较低。故障晚期,轴承点蚀扩散到轴、齿轮及前后级上的动力装置和执行装置,由此引发的维修成本是一般企业不能承受的。由于机械设备的性能衰减是一个缓慢变化的过程,性能状况不佳时常常表现为状态参数的超调,而不会造成突然停机,为基于状态的故障诊断技术提供了可能。
状态监测与故障诊断技术,通过监测设备运行参数,分析设备当前的状态,预测出设备的剩余寿命,以视情维修的方式,提高设备维修维护的精确化程度,防止过度维修或欠维修现象发生。有利于提高生产系统的效率、质量、成本、服务和环境等几方面的目标[3]。

(1)效率
水泥行业属于大宗商品制造业,产品附加值偏低,提高设备的台时台效对企业至关重要。设备三率(完好率、停机率、故障率)水平代表设备的稳定运行时间,是衡量经营状况的重要指标。
(2)质量
对于流程性生产,开机阶段和停机阶段设备不能空运行,在这种情况下生产的产品性状不稳定。监测与诊断技术能减少停机次数、稳定设备状态、提高产品质量。
(3)成本
采用在线监测系统能够使设备维持在稳定的运行状态下,提高产出率,降低单位产品成本。此外,设备故障早期发现,破损零部件简易、更换成本低、订货周期短,造成的经济损失少。

(4)服务
对于设备供应商而言,采用状态监测技术可以预测出设备的剩余寿命,有助于做好备品备件生产和实施售后服务应急计划。
(5)环境
水泥工业“十二五”规划中明确规定,单位工业增加值二氧化碳排放量降低17%,氮氧化物排放总量降低10%,二氧化硫排放总量降低8%。设备运行状态不佳的情况下,消耗的能源以及排放的废弃物远远超过正常情况。采用状态监测技术,能够降低对环境的破坏。
综上所述,设备在线监测的意义是减少生产线故障临停次数和累计停机时间,实现设备巡检、维护的智能化,保证设备良好的运行状态,从而保证产品质量,提高生产效率,降低生产成本,减少能耗和排放,提高企业的综合竞争力,是制造业实现可持续发展的重要课题。
按故障发生、发展的进程分类

1、 突发性故障 出现故障前无明显征兆,难以靠早期试验或测试来预测。这类故障发生时间很短暂,一般带有破坏性,如转子的断裂,人员误操作引起设备的损毁等属于这一类故障;2、 渐发性故障 设备在使用过程中某些零部件因疲劳、腐蚀、磨损等使性能逐渐下降,最终超出所允许值而发生的故障。这类故障占有相当大的比重,具有一定的规律性,能通过早期状态监测和故障预备来预防。
按故障发生的事情分类
1、 早期故障 这种故障的产生可能是设计加工或材料上的缺陷,在设备投入运行初期暴露出来。或者是有些零部件如齿轮对及其他摩擦副需经过一段时期的“跑合”使工作情况逐渐改善。这种早期故障经过暴露,处理,完善后,故障率开始下降。关于早期故障的预知性维修,建议使用智能点检仪;
2、 试用期故障 这是产品有些寿命期内发生的故障,这种故障是由于载荷即外因,运行条件等和系统特性即内因,零部件故障,结构损伤等,无法预知的偶然因素引起的。设备大部分的时间处于这种工作状态。这时的故障率基本上是恒定的。对这个时期的故障进行监视与诊断具有重要意义的;
3、 后期故障也称为耗散期故障 它往往发生在设备的后期,由于设备长期使用,甚至超过设备的使用寿命后,因设备的零部件逐渐磨损,疲劳,老化等原因使系统功能退化,最好可能导致系统发生突发性的,危险性的,全局性的故障。这期间设备故障率是上升趋势,通过监测,诊断,发现失效零部件后应及时更换,以避免发生事故。


