记者:目前故障诊断技术的基本原理或技术依据是什么?
唐德尧:故障诊断技术就是应用传感技术和信号处理技术,提取设备运转状态的物理信息,通过安装在计算机系统中的故障诊断专家系统分析处理这些信息,了解设备故障所在及其程度,随后及时发出警报提醒维修,从而避免事故、提高效益。
故障诊断实质上就是对设备运行的物理信息进行采集、分析、推理诊断、发出警报、提出对策的全过程。
记者:您提出的实时故障诊断技术有怎样的应用特点?
唐德尧:为了避免设备故障引发事故,许多生产领域都采用定期停产检测、维修的方法处理设备故障,但这种方式费时、费力、费钱。此外,现代高速、高效运行的设备,其故障可能是突发性的,引发的后果也可能是灾难性的。因此,我们提出要发展在线的设备故障诊断技术。如果能够通过实时检测、诊断设备运转情况,对故障进行远期、中期、短期的预警并采取相应的维修对策,就能在有效防止故障引发事故的同时节省资源。
在线、实时故障诊断能够在设备正常运转的情况下提取现场信息,能够承受真实的而不是模拟的运行环境,能够在第一时间发现问题,能够从容地安排检修计划,具有很多的应用优点。这就是我们提出要在运载设备检测中发展“共振解调自动诊断专家系统”的出发点,它要求能够“即装即用”,而不能沿用以往的“学习型专家系统”,做事后诸葛亮。否则,故障诊断就不能实现“主动”。
记者:您提出的共振解调技术和现有的振动检测技术有怎样的区别?
唐德尧:振动检测是机械故障领域应用较早的技术之一,传统振动检测技术是通过振动传感器提取被检测对象的振动信号,通过频域和时域的分析,从中提取异常信息而达到检测的目的。但是,在运载设备运行环境之中,机器存在各种各样的振动,有的振动虽然比较大,但并无不良影响,而齿轮、轴承等部件故障所产生的振动往往被背景振动的噪音所掩盖,因此,直接通过振动信号进行故障诊断的精确度很难提高。
我们发展的共振解调技术在传统振动检测技术的基础上,融入了声学、声发射、应变、应力检测技术,特别是提出了经过实践检验的新诊断方法和理论,从而拓宽了它对工业设备故障诊断的服务领域。发展的共振解调技术能够精确地区分常规振动和故障冲击:它对常规振动不敏感,对微小的故障冲击则能够敏锐地捕捉。同时,它还能有效地采集到伴生冲击的故障信息,便于人们根据面临的特殊对象发展新技术,用来分析、诊断故障的内容、程度、部位,进而得出更准确的诊断结论。
因此,这项技术是一门基础研究和工程应用相结合的综合技术。我们的基础研究的创新点是提出了适合于轨道交通运载设备的旋转机械故障诊断系统技术,适合于检测转向架若干部件故障的、基于广义共振的非旋转机械故障诊断技术,超谐振声学非接触检测诊断技术,全数字转速/相位跟踪采样技术等,并在上述基础上构建了以共振解调信息的主动诊断、多物理量综合诊断、多因素联合诊断和系列准则及判据等为特征的故障自动诊断专家系统。
记者:您是如何把故障诊断理论和铁路故障监测的应用实际结合起来的?
唐德尧:使用共振解调技术来检测、诊断铁路机车、客车走行部的故障,是以我们在前人的共振解调变换技术的基础上提出的多个同类故障归类诊断准则、信号定常性准则及一系列的诊断分析判据为基础,形成主动诊断、多因素联合诊断、多物理量综合诊断方法论及转速/相位跟踪采样理论的构成故障特征谱数学模型,并结合为满足铁路机车、客车走行部轴承、齿轮、踏面故障诊断的特殊需求而提出的其他方法,最终构成故障自动诊断专家系统而实现的。
另外,我们针对若干特殊需求,拓展了共振解调技术。在研制“铁路车辆走行部超谐振声学非接触共振解调诊断系统”时,我们提出了超谐振声学共振解调受感技术。当铁路车辆通过安装在轨道旁的传感器阵列时,系统将非接触地接收车辆运行时轴承故障、踏面擦伤剥离冲击轨道的超声发射信息,并进行声学共振解调,通过转速/相位跟踪采样技术分离列车各车厢相应部件的信息,实现非接触式故障信息的跟踪、动态采集与诊断,从而建立了铁路车辆通过式非接触共振解调诊断系统。我们还通过对机车电器故障现象及特征的研究,提出了基于电器电路运行逻辑与维修经验的电器故障自动诊断与在线检修帮助方法论,设计了在线故障检修帮助系统。
记者:您对科技成果产业化有怎样的理解和经验?
唐德尧:任何技术理论,只有转化为产品,才能真正地服务社会、推动社会进步;任何科技产品的价值,只能在实际应用中去检测。这一点已经成为了科研工作者的共识。
多年来,我也一直在思考如何将科技转化为生产力的问题。20年前,我们提出了“用科技开创市场、用科技引导市场”的技术经济理念,我本人也在自己的工作中努力去实现这一点。目前,我国建立的市场经济体制,为科技转化为生产力奠定了基础。
从我自己的经验来看,科技成果产业化,一要和企业联合,建立良好的产业化运作机制;二要和市场、客户联合,让产业化成果在应用中不断完善。这是一个“认识—实践—再认识—再实践”的循环过程。如果真能做到这一点,徐滨士、高金吉等人提出的“科技成果工程化、产业化、社会化”的奋斗目标也就不难实现了。