状态监测

状态监测的概念基于通过测量和分析物理变量。

状态监测追求三个目标：安全、机器效率和生产透明度。 它类似于静态组件的结构健康监测。

基于可以实时分析的传感器数据，可以实施可靠且反应非常快速的安全系统（紧急停机，“跳闸”）。 相比之下，以前的系统（例如简单的振动传感器（“地震”开关））通常精度较低，因此无助于查明损坏原因。 在线状态监测（连续状态监测）可以根据分析和存储的数据实现紧急关闭，从而对破坏因素进行后续分析。

监控机器的状况是基于状态的维护的强制性先决条件。 该策略取代了以前惯用的反应性或预防性维护。 在后者的情况下，有问题的机器会定期关闭，并检查或更换部件。 这种类型的机器维护通常意味着要更换完好无损的部件并浪费剩余的使用寿命。

但不仅是维护应该通过这样的机器监控进行优化。 使用状态监测组件，可以得出有关机器操作员或服务人员的必要部署的结论。 因此，此类系统特别适用于新系列生产的加速优化。

现代 CM 系统对传感器、测量数据采集、传输和自动测量数据处理（分析、诊断）以及工厂特定知识提出了最高要求。 然而，它也提供了xxx的成本节约潜力，因为关键机器元件的使用寿命实际上可以得到充分利用，同时可以根据生产计划安排必要的维修措施。

视情维修作为一门与力学、声学、系统论、电子学和计算机科学等学科交叉的学科正在发展。 然而，今天它已经非常准确了，特别是在监控单个组件时。 然而，在复杂系统的情况下，它变得越来越模糊，因为随着系统复杂性的增加，来自不同来源的越来越多的信号被叠加。 在这里，纯专家系统被证明是监控关键机器的xxx专业解决方案。 这些系统专为某种机器类型开发，可根据扩展阶段为人员、环境和机器提供xxx程度的保护，并xxx限度地利用组件的生命周期。

另一个缺点通常是缺乏合适的传感器来直接记录磨损或损坏区域的信号。 微系统技术可能会在未来解决这个问题，例如 ，通过薄膜技术的传感器，可以直接连接到要监测的结构上。

这一战略的挑战可见于：

• 寻找合适的测量点和传感器，
• 为感兴趣的组件的损坏找到有意义的参数（状态变量），
• 信号分析和模式识别的目标应用，
• 以及海量数据。

或者用一句话来概括：“需要在何时、何地、如何以及用什么来监控什么？”

状态监测无法检测和避免自发组件故障的情况。

另一方面，材料疲劳可以成为状态监测的主题。 通过测量负载（例如力或扭矩），可以计算某些组件在运行期间所承受的负载循环。 损伤累积假设将这些承受的载荷（例如以载荷谱的形式）与组件的承受载荷相关联。 结果是对受监控组件剩余使用寿命的统计估计，从中可以得出最佳维护周期。 优点是可以在技术裂纹和随后的疲劳失效发生之前更换组件，并且仍然可以xxx程度地利用组件的使用寿命。 另一种监测材料疲劳的方法是声发射监测。 这允许塑性变形、裂纹扩展或接触变化检测金属表面之间。 目的是在组件自发失效之前检测材料疲劳迹象。

监测剩余使用寿命或材料疲劳的替代方法是在有开裂风险的横截面上对组件进行开裂测试（例如使用染色渗透法）。 然而，如果组件是可触及的，则裂纹测试非常耗时，自然只能代表一种间歇性评估方法。

在许多工业应用中，用于疲劳监测的状态监测是最先进的。 一个例子是对轧机主驱动器的监控，由于工艺原因，通常无法设计耐用。 持续监测投资密集型驱动轴的扭矩，状态监测允许进行基于状态的维护。

关于自发故障（剧烈或疲劳断裂），必须指出的是，快速停机系统有助于避免自发故障造成的代价高昂的间接损坏。 这意味着机器会在损坏后的几毫秒内关闭。 经验表明，继续驱动有缺陷的机器的后果通常比实际的初始缺陷更广泛。 然而，在某些情况下，执行紧急停机没有意义，因为因此关闭的工厂或技术流程会给后续流程带来高风险。 在这里，迫切需要将来自监控系统的所有数据报告给负责的操作人员。 在此之后，将启动有针对性的并在必要时协调的受控停工措施，以排除对后续过程的重大损害。 必须为此类情况提供适当的应急计划或操作说明。

状态监控包括几个子步骤：

状态检测状态检测是反映生产资料（或加工过程）当前状态的机器参数的测量和记录。状态比较状态比较表示实际状态与指定参考值的比较。该参考值可以是既要保持一个目标值，又要一个不超过的极限值。 根据检查的参数，目标值要么在机器验收期间确定，要么由指定变量定义。 极限值通常由机器的制造商或用户根据经验确定。状态检测和状态比较基本上对应于根据 DIN 31051 进行的检查。诊断诊断的任务是使用状态比较的结果来定位任何故障尽早确定其原因，以便能够及时计划必要的维护措施。

状态监测系统可以根据检查顺序进行分类。 检查可以是间歇性的或连续的。

间歇性监测可以定期或可变的时间间隔进行。 这意味着状态信息当然只能在检查时记录下来。 因此可以确定长期发展，但无法检测到短期或瞬态事件。 检查间隔由制造商指定，或者必须根据您自己的测试/经验来确定。 间歇监测的一个优点是可以使用移动测量设备，与所有要监测的机器的完整计量仪器相比，这当然可以节省开支。

连续（xxx）监控系统不断地实时记录机器参数。 结果，长期趋势以及状态的突然或瞬时变化都被记录下来并完整记录下来。 此类系统的工作量——尤其是在测量数据管理方面——比间歇式系统要高得多。 这种额外的努力只有在对受监控系统的可靠性有最高要求的情况下才是合理的，例如，在发电厂的涡轮机和发电机中。 在监控加工过程时，例如，刀具破损监控，连续工作系统往往是不可避免的。

然而，间歇和连续的划分并没有说明监控系统的诊断能力。

谈到状态监测，必须区分过程监测和机器监测。