王強(qiáng) 連少鐳

【摘要】本文以機(jī)械設(shè)備故障規(guī)律為研究對象，分析了新時(shí)期機(jī)械設(shè)備故障的遵循的一般的故障曲線規(guī)律，并且依據(jù)故障曲線規(guī)律分析了預(yù)防和解決機(jī)械設(shè)備故障的相關(guān)對策，本文試圖為機(jī)械設(shè)備故障的理論研究作出相關(guān)理論貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)備；故障；規(guī)律；對策

1機(jī)械設(shè)備故障規(guī)律

由于運(yùn)行環(huán)境、設(shè)備操作、維修保養(yǎng)和出廠時(shí)間等因素的不同，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中一般會(huì)出現(xiàn)不同的故障。機(jī)械故障的發(fā)生往往會(huì)有許多特定表征。這就要求設(shè)備管理人員擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些表征并作出故障判斷，防止嚴(yán)重的機(jī)械設(shè)備事故的發(fā)生。如發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)異常響動(dòng)，管理人員需要及時(shí)評(píng)估是否會(huì)出現(xiàn)突發(fā)性機(jī)械設(shè)備事故，如缸蓋和曲軸等關(guān)鍵零部件被損壞。隨著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料的升級(jí)換代，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的“浴盆曲線”故障規(guī)律已經(jīng)無法全部適用于機(jī)械故障一般情況，需要工作人員重新總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律，判斷機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障表征、故障發(fā)生根源和故障潛伏期。機(jī)械設(shè)備主要有磨損、變形、斷裂、裂紋和腐蝕等故障類型。機(jī)械設(shè)備故障除了遵循一定的“浴盆曲線”規(guī)律以外，還遵循其它故障曲線規(guī)律，如穩(wěn)定磨損期故障曲線規(guī)律，機(jī)械設(shè)備有恒定磨損期，故障率增長緩慢；新設(shè)備故障率曲線規(guī)律，運(yùn)行一段時(shí)間后機(jī)械設(shè)備就逐漸表現(xiàn)出恒定的故障率；壽命周期內(nèi)的故障曲線反映出機(jī)械設(shè)備總體穩(wěn)定的故障率；機(jī)械設(shè)備開始由高的故障曲線規(guī)律，反映該機(jī)械設(shè)備初期故障率往往較高，但是中后期故障率穩(wěn)定。一般來說，機(jī)械設(shè)備越復(fù)雜，控制要求越高，容易出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備初期故障率較高的情況。一般的機(jī)械設(shè)備更多遵循初期故障較多而后期故障率穩(wěn)定的規(guī)律，也有部分設(shè)備故障遵循“浴盆曲線”故障規(guī)律。一般來說，進(jìn)口設(shè)備如果操作規(guī)范，維修及時(shí)，往往后期故障率很低且比較穩(wěn)定，國產(chǎn)設(shè)備由于設(shè)備情況相對復(fù)雜，會(huì)出現(xiàn)多種故障率的曲線規(guī)律。這就要求設(shè)備管理人員擁有豐富的評(píng)估故障狀態(tài)的經(jīng)驗(yàn)。我們必須不斷研究和發(fā)現(xiàn)機(jī)械故障規(guī)律，確定最合理的維修和保養(yǎng)時(shí)間，及時(shí)預(yù)防機(jī)械設(shè)備事故的發(fā)生，降低機(jī)械設(shè)備維修成本。為此我們要依據(jù)機(jī)械故障規(guī)律采用最合理科學(xué)的故障診斷方法，如振動(dòng)測試法、油液分析法等檢測方法。

2對機(jī)械設(shè)備故障的科學(xué)判斷

一般機(jī)械設(shè)備故障的確定需要工作人員對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)管理和監(jiān)測，依據(jù)設(shè)備運(yùn)行實(shí)際，以機(jī)械設(shè)備故障標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)最終判斷設(shè)備故障，而機(jī)械設(shè)備故障判斷標(biāo)準(zhǔn)必須科學(xué)合理。標(biāo)準(zhǔn)既不能過松也不能過嚴(yán)。一般來說，機(jī)械設(shè)備故障判斷標(biāo)準(zhǔn)必須符合以下原則：技術(shù)是否先進(jìn)；繼續(xù)使用設(shè)備是否危險(xiǎn)；設(shè)備運(yùn)行對周圍環(huán)境是否影響很大；設(shè)備修復(fù)成本是否高昂；設(shè)備參數(shù)變化的概率是否較大；設(shè)備輸出參數(shù)極限位的隨機(jī)性。

2.1規(guī)范的機(jī)械設(shè)備故障檢測制度

如何對機(jī)械設(shè)備故障進(jìn)行科學(xué)的判斷呢？第一，機(jī)械設(shè)備檢測必須規(guī)范化，規(guī)范的檢查程序和制度是進(jìn)行科學(xué)合理的檢測的前提，另外必須配備高級(jí)的專業(yè)機(jī)械故障檢測設(shè)備和擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)檢測人員。只有規(guī)范的檢測制度、檢測設(shè)備和檢測人員才能保證機(jī)械設(shè)備檢測工作的高效。第二，機(jī)械設(shè)備的檢測工作往往必須由專業(yè)檢測人員進(jìn)行，而檢測人員必須經(jīng)過嚴(yán)格的檢測技能的培訓(xùn)，保證檢測工作不會(huì)出現(xiàn)人為故障。第三，對機(jī)械設(shè)備的檢修必須制度化和常態(tài)化，不能因?yàn)樯a(chǎn)任務(wù)的急迫性而刻意犧牲對機(jī)械設(shè)備的及時(shí)保養(yǎng)和維護(hù)，否則只能起到事倍功半的損壞設(shè)備的結(jié)果，有時(shí)甚至出現(xiàn)很小的機(jī)械故障導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)械設(shè)備事故，而機(jī)械設(shè)備由于往往是相互關(guān)聯(lián)的，如果發(fā)生故障連環(huán)效應(yīng)有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)出現(xiàn)中斷，導(dǎo)致企業(yè)的間接成本的上升。

２．２科學(xué)的機(jī)械設(shè)備故障檢測法

當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障表征時(shí)，管理人員往往可以通過振動(dòng)檢測法來獲取目標(biāo)故障信號(hào)。一般的機(jī)械設(shè)備故障有超過60%是由振動(dòng)導(dǎo)致的，而振動(dòng)檢測往往能準(zhǔn)確地獲悉機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)故障數(shù)據(jù)。本文將簡要地介紹振動(dòng)監(jiān)測的基本程序。第一步，對機(jī)械設(shè)備的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部分通過振動(dòng)采集其運(yùn)動(dòng)信號(hào)；第二步，用專業(yè)的計(jì)算機(jī)故障參數(shù)分析軟件對所獲取的運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析和評(píng)估；第三部，通過智能專家診斷系統(tǒng)對機(jī)械設(shè)備故障狀態(tài)進(jìn)行總體評(píng)估，對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行高度仿真模擬，在連續(xù)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，精確分析和判斷機(jī)械設(shè)備各部分性能故障狀態(tài)。第四步，在對機(jī)械設(shè)備各個(gè)故障狀態(tài)有初步判斷以后，進(jìn)一步對機(jī)械設(shè)備實(shí)施連續(xù)監(jiān)測，判斷其劣化趨勢，最終根據(jù)劣化趨勢決定維修和保養(yǎng)策略。振動(dòng)檢測法在企業(yè)生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備的故障檢測中發(fā)揮著重要作用。例如，振動(dòng)法檢測能對發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋、噴油正時(shí)、曲軸瓦和活塞缸套等故障狀態(tài)檢測和判斷，同時(shí)振動(dòng)檢測法對齒輪、軸承和轉(zhuǎn)子等設(shè)備的檢測準(zhǔn)確度也有非常不錯(cuò)的監(jiān)測效果。振動(dòng)檢測法能采集到大量機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)，然后輸入故障模式識(shí)別軟件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)通過時(shí)域、包絡(luò)解調(diào)和倒頻譜等數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能對機(jī)械設(shè)備的具體故障進(jìn)行準(zhǔn)確分析和判斷。例如某企業(yè)在利用EMDS振動(dòng)診斷儀對高壓壓縮機(jī)組實(shí)施振動(dòng)監(jiān)測，振動(dòng)檢測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)第4級(jí)進(jìn)排氣閥有頻域和時(shí)域的異常，在經(jīng)過連續(xù)監(jiān)測以后，最終確定了更換閥片的維修方案，解決機(jī)械設(shè)備故障問題。

２．３機(jī)械設(shè)備故障的維修的誤區(qū)

很多維修管理人員容易對機(jī)械設(shè)備故障的維修誤區(qū)，以潤滑油為例，許多管理人員往往一味采取定期更換機(jī)械潤滑油的保養(yǎng)策略，但是潤滑油的更換有一定的要求，潤滑油的油質(zhì)必須經(jīng)過化驗(yàn)分析，依據(jù)化驗(yàn)結(jié)果符合換油要求才能換油。機(jī)械設(shè)備關(guān)于潤滑油的保養(yǎng)還存在以下誤區(qū)。第一，加潤滑油的量憑個(gè)人感覺，導(dǎo)致設(shè)備處于少潤滑油的狀態(tài)。第二，加潤滑油的保養(yǎng)效果要比比少加潤滑油好，這樣容易造成老機(jī)器出現(xiàn)油質(zhì)惡化的情況，出現(xiàn)潤滑油油質(zhì)變差，導(dǎo)致活塞環(huán)積碳和漏氣故障，最終降低運(yùn)行功率。有時(shí)候往往還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的活塞環(huán)卡塞故障，引發(fā)活塞報(bào)廢的嚴(yán)重機(jī)械設(shè)備事故。正確的做法應(yīng)該是必須對目標(biāo)機(jī)器的潤滑油進(jìn)行了油質(zhì)化驗(yàn)，如鐵譜分析化驗(yàn)法，才能覺得是否更換潤滑油和潤滑油的加入量多少。鐵譜分析化驗(yàn)法可以分析出潤滑油的下列指標(biāo)。金屬磨損顆粒、污染物磨粒濃度、顆粒大小及外形特征。通過磨粒形成機(jī)理可以分析出機(jī)器的金屬表面損壞情況。其次，油液分析還需要相關(guān)的潤滑檔案提供潤滑數(shù)據(jù)作支撐。依據(jù)潤換檔案制定合理的機(jī)械設(shè)備監(jiān)測目標(biāo)、計(jì)劃和合適的采樣頻率等。在鐵譜分析化驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上判斷出機(jī)械設(shè)備潤滑的變化趨勢，在對潤滑檔案的工況分析基礎(chǔ)上，通過智能軟件分析系統(tǒng)對油品及機(jī)器磨損狀態(tài)進(jìn)行正確評(píng)估，最后確定合理的換油周期和換油量?？偠灾?，只有通過科學(xué)的檢測方法，依據(jù)實(shí)時(shí)的機(jī)械設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)、智能故障判斷分析軟件的判斷，在連續(xù)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，才能確定機(jī)械設(shè)備最優(yōu)維修時(shí)間點(diǎn)和維修方案。

３結(jié)語

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備朝著大型化、精密化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展。新時(shí)期要求我們必須能保障機(jī)械設(shè)備高效正常運(yùn)行，及時(shí)控制并處理機(jī)械故障，促進(jìn)企業(yè)的高效生產(chǎn)。機(jī)械設(shè)備主要有定期和預(yù)防兩種維修方式，但兩種維修方式易出現(xiàn)過維修和欠維修的問題，需要我們進(jìn)一步研究故障規(guī)律并改進(jìn)維修辦法。如傳統(tǒng)維修方式易出現(xiàn)錯(cuò)過最優(yōu)維修時(shí)間、停工檢修時(shí)間過長、施工維修設(shè)備短缺等問題。面對新時(shí)期企業(yè)精益化生產(chǎn)需求，我們必須研究機(jī)械故障規(guī)律，對故障采用智能化和預(yù)知性維修方式，對于不同的故障選擇最佳的監(jiān)測診斷方式，評(píng)估運(yùn)行狀態(tài)、判斷最優(yōu)維修時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)維修的“雙優(yōu)運(yùn)行”。

【參考文獻(xiàn)】

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［責(zé)任編輯：薛俊歌］