机械设备故障预测与健康管理综述

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1、兵工自动化2016-01·OrdnanceIndustryAutomation35(1)30·doi:10.7690/bgzdh.2016.01.009机械设备故障预测与健康管理综述1121孙旭升，周刚，于洋，李凤宇(1.海军工程大学核能科学与工程系，武汉430033；2.海装重庆局，重庆430000)摘要：针对事后维修和定期维修在很多领域已经不能满足维修保障要求的问题，提出一种故障预测与健康管理(prognosticsandhealthmanagement，PHM)视情维修技术。介绍PHM技术的概念和目的，阐述PHM系统的结构功能、设计步骤以及关键技术，简要比较概括了

2、15种故障预测方法的优缺点，分析了当前发展PHM技术需要解决的问题。分析结果表明：该技术对维护机械设备安全性、可靠性，节约维修保障成本有十分重要的意义。关键词：机械设备；PHM；设计步骤；关键技术；故障预测方法中图分类号：TP203文献标志码：AOverviewofPrognosticsandHealthManagementofMechanicalEquipment1121SunXusheng,ZhouGang,YuYang,LiFengyu(1.DepartmentofNuclearScience&Engineering,NavalUniversityofEngine

3、ering,Wuhan430033,China;2.BureauofChongqing,NavalArmamentDepartment,Chongqing430000,China)Abstract:Tosolvetheproblemthatbreakdownmaintenanceandperiodicmaintenancecan’tmeettheneedsofmaintenancesupportinmanyfields,aconditionbasedmaintenancetechnologycalledprognosticsandhealthmanagement(PHM

4、)isproposed.TheconceptionandsignificanceofthePHMtechnologyareintroduced.Thestructureandfunctiondivisions,designprocedureandkeytechnologiesofPHMsystemarestated.Fifteenfaultpredictionmethodsarecomparedeachother.ProblemsofdevelopingPHMtechnologyareanalyzed.Theresultsshowthatthetechnologyisi

5、mportantformechanicalequipmentstopreservesafetyandreliability,whileitisequallyimportantformaintenancecostsaving.Keywords:mechanicalequipment;PHM;designprocedure;keytechnologies;faultpredictionmethods0引言维修过于频繁，虽然保证了设备的安全性和可靠性，但会造成资源浪费；如果维修间隔过长，设备的安随着机械设备结构和功能日益复杂和自动化程全性和可靠性又难以保证，失去了预防性维修的

6、意度日益提升，使用者对设备安全性和可靠性的要求义。故障预测技术是比故障诊断技术更为先进的维越来越高，事后维修和定期维修在很多领域已经不[4-5]修保障方式，PHM技术通过采用适当的故障预能满足维修保障要求。故障预测与健康管理测方法，提升了维修保障系统在准确时间对准确部(prognosticsandhealthmanagement，PHM)技术可[6]位进行准确维修的能力。应用PHM技术对设备进以维护机械设备的安全性、可靠性，节约维修保障行维修保障可以了解以下4个问题：1)当前设备的成本。从20世纪70年代起，PHM系统逐步在工程运行状态；2)设备何时会出现故障；3)何种

7、故障中应用，其中A-7E飞机的发动机监控系统是早期[1]会出现；4)应该采取何种维修措施。PHM技术工程应用的典型案例。当前美军F-35JSF所采用的PHM系统代表了美军PHM技术所能2PHM系统设计[2-3]达到的最高水平。2.1PHM系统结构1PHM技术目的PHM的概念和框架是由维修技术以及诊断和维修技术大致经历了事后维修、定期维修和视预测技术发展而来，诊断和预测技术起源于医学领[2]域，后来逐步应用于维修领域[4]。波音公司提出的情维修3个阶段。PHM技术是利用先进传感器集成收集设备数据，结合其他有效信息，借助合适的基于逻辑分层的健