研究簡報機械設備故障診斷與維修研究劉**〔中州大學工程技術學院，鄭州450044〕摘要設備的故障診斷技術是一種了解和掌握設備在使用過程中的狀態，確定其整體或局部是正常或異常，早期發現故障及其原因，并能預報故障開展趨勢的技術。而設備維修是指對設備進行的維護、檢查、修理等恢復設備性能與使用功能的一切活動的總稱。設備維修時設備自身運動規律的客觀要求。設備維修貫穿設備的一生，即規劃決策、設計審核、制造〔購置〕、安裝調試、生產使用、維修改造、再使用直至報廢更新的全過程。維修不僅是技術性工作，也是一項復雜的管理工作。關鍵詞故障診斷設備維修檢查修理維護設備性能MechanicalequipmentfaultdiagnosisandrepairresearchLiuYangyang(CllegeofTechnologyTngineering,ZhongzhouUniversity,Zhengzhou450044,ChinaAbstractEquipmentfaultdiagnosistechnologyisakindofunderstandingandknowledgeintheprocessofusingthestateoftheequipment,determinetheoverallorpartialisnormalorabnormal,earlydetectionoffaultsandtheircauses,andtoforecastthedevelopmenttrendoffaulttechnology.Andequipmentrepaircollectivelyreferstoequipmentmaintenance,inspection,repair,recoveryequipmentperformanceandfunctionofallactivities.Theobjectiverequirementsofequipmentrepairequipmentselfmotion.Equipmentrepairthroughequipmentlife,namelytheplanningdecision,designreview,manufacturing(purchase),thewholeprocessofinstallationanddebugging,production,repair,reconstructionusinguntilscrappedupdate.Repairisnotonlyatechnicalwork,butalsoacomplicatedmanagementwork.KeywordsFaultdiagnosis;Equipmentrepair;Check;Repair;Maintain;Equipmentperformance**劉**，男，1992年11月生，河南項城市人，漢族。學生，現就讀于中州大學工程技術學院機械制造與自動化專業。通信地址：河南省鄭州市惠濟區英才街6號中州大學工程技術學院。1引言機器失去正常工作能力的現象稱為故障。在設備使用過程中，機械零件由于設計、材料、工藝及裝配等各種原因，喪失規定的功能，無法繼續工作的現象稱為失效。當機械設備的關鍵零部件失效時，就意味著設備處于故障狀態。機器發生故障后，其經濟技術指標局部或全部下降而達不到預定要求，如功率下降、精度降低、加工外表粗糙度達不到預定等級或發生強烈震動、出現不正常的聲響等。機械設備在使用過程中，不可防止的會由于磨損、疲勞、斷裂、變形、腐蝕和老化等原因造成設備性能的劣化，以至于出現故障，從而會使其不能正常運行，最終導致設備損壞和停產而使企業蒙受經濟損失，甚至造成災難性的后果。因此，減緩設備劣化速度，排除故障、恢復設備原有的性能和技術要求，需要設備維修從業人員掌握一整套系統的、科學的維護和修理設備的技術和方法。機械設備維修技術就是以機械設備為對象，研究和探討其拆卸與裝配，零件的測繪、修復、修理，精度檢驗和故障消除的方法的技術。加強設備的管理與維修工作，機械設備才能得到合理的使用。正確而適時地維護與保養，有方案地修理、更新、改造，可以使企業獲得明顯的效益，主要表達在：〔1〕提前設備完好率，延長設備的使用壽命。〔2〕降低設備的故障率，保證企業生產的順利進行。〔3〕提高設備利用率，充分挖掘設備潛力。〔4〕降低本錢，減少停工損失和維修費用。〔5〕提高產品的加工質量，減少廢品損失。〔6〕降低能源消耗，提高勞動生產率。2機械設備故障分類機械設備故障率曲線2.1臨時性故障臨時性故障又稱間斷，多半是由機械設備的外部原因引起的，如操作失誤等。當這些外部干擾消除后，機械設備即可正常運轉。2.2永久性故障按故障發生的時間分類早發性故障。這是由于機械設備在設計、制造、裝配、調試等方面存在問題引起的。如新購入機床液壓系統嚴重漏油或噪聲很大。突發性故障。這是由于各種不利因素和偶然的外界因素共同作用的結果。故障發生的特點是具有偶然性和突發性，事先無任何征兆，一般與使用情況有關，難以預測，但它容易排除，通常對機械設備壽命影響不大。漸進性故障。它是因機械設備技術特性參數的劣化〔包括腐蝕、疲勞、老化等〕逐漸開展而成的。其特點是故障發生的概率與使用時間有關，只是在機械設備有效壽命的后期才明顯地表現出來。故障一經發生，就標志著壽命的終結。通常它可以進行預測，大局部機械設備的故障屬于這一類。復合型故障。這類故障包括上述故障的特征，其故障發生的時間不定。機械設備工作能力耗損過程的速度與其耗損的性能有關。如摩擦副的磨損過程引起漸進性故障，而外界的磨粒會引起突發性故障。按故障外表形式分類功能故障。機械設備應有的工作能力或特性明顯降低，甚至根本不能工作，即喪失了它應有的功能。這類故障可通過操作者的直接感受或測定其輸出參數而判斷。例如，精度喪失、傳動效率降低、速度達不到標準值。潛在故障。故障逐漸開展，但尚未在功能方面表現出來，卻又接近萌發的階段。當這種情況能夠鑒別時，即認為是一種故障現象，稱為潛在故障。根據故障產生的原因分類人為故障。由于在設計、制造、大修、使用、運輸、管理等方面存在問題，使機械設備過早地喪失了應有的功能。自然故障。機械設備在其使用期內，因受到外部或內部各種不同的自然因素影響而引起的故障，如磨損〔如圖2-1〕、老化等。圖2-1機械磨損過程按故障造成的后果分類致命故障。這是指危及或導致人身傷亡，引起機械設備報廢或造成重大經濟損失的故障。嚴重故障。是指嚴重影響機械設備正常使用，在較短的有效時間內無法排除的故障。一般故障。明顯影響機械設備正常使用，在較短時間內可以排除的故障。輕度故障。輕度影響機械設備正常使用，能在日常保養中用隨機工具排除的故障，如零件松動等。3機械設備故障的診斷技術3.1故障診斷技術分類簡易診斷簡易診斷也就是初級診斷。為了能對設備的狀態迅速有效地做出概括和評價，簡易診斷通常由現場工作人員實施。精密診斷精密診斷是對簡易診斷認為有異常的設備進行比擬詳細的診斷，其目的是判定異常部位，研究異常的種類和成度。精密診斷由專門技術人員實施。功能診斷和運行診斷功能診斷是對新安裝或剛維修后的設備進行運行情況和功能是否正常的診斷，并按檢查的結果對設備或機組進行調整。運行診斷是對正常工作設備故障特征的發生和開展的監測。定期診斷和連續監控定期診斷是每隔一段時間，對工作的設備進行定期的檢測。連續監控那么是采用儀表和計算機信息處理系統對機器運行狀態進行監視和控制。連續監控用于因故障而造成重大生產損失、事故影響嚴重以及故障出現頻繁和易發生故障的設備，也用于因平安和勞動保護方面上的原因不能點檢的設備。直接診斷和間接診斷直接診斷是直接確定關鍵零部件的狀態，其往往受到機器結構和工作條件的限制而難以實現，這時就不得不采用間接診斷。間接診斷是通過來自故障源的二次效應確定關鍵零部件的狀態，如按震動的信號來間接判斷設備中關鍵件的狀態變化。用于診斷的二次效應往往綜合了多種信息。常規診斷和特殊診斷常規診斷實在機械設備正常運行條件下進行的診斷。一般情況下，常規診斷是最常用的。特殊診斷是對正常運行條件下難以取得診斷信息，通過創造一個非正常運行條件取得的信息進行的診斷。3.2診斷技術的形式外觀檢查外觀檢查是利用人體的感官，聽其音、嗅氣味、看其動、感其溫，從而直接觀察到故障信號，并以豐富的經驗和維修技術判定故障可能出現的部位和原因，到達預測的目的。這些經驗與技術對于小廠和普通機械設備是非常重要的。振動測量振動是一切做回轉或往復運動的機械設備最普通的現象，狀態特征凝結在振動信息中。振動的增強無一不是有故障引起的。產生振動的根本原因是機械設備本身及其周圍環境介質受到振源的振動。振動來源于兩類因素：第一，旋轉件或往復件的缺陷，主要指失衡，即相對于回轉軸線的質量分布不均，在運轉時產生慣性力，是產生振動的原因。往復件的沖擊，如以平面連桿機構原理做運動的機械設備，連桿往復運動產生的慣性力，其方向作周期性變化，形成了沖擊作用，這在結構上很難防止。轉子彎曲變形和零件失落，行成質量分布不均，在回轉時產生離心慣性力導致振動。制造質量不高，特別是零件或構件的形狀位置精度不高是質量失衡的原因之一。回轉體上的零件松動增加了質量分布不均，軸與孔的間隙因磨損加大也增加了失衡。第二，機械設備的結構因素，主要包括齒輪制造誤差導致齒輪嚙合不正確，齒輪間的作用力在大小、方向上發生周期性變化。隨著齒輪在運轉中的磨損和點蝕等現象日益嚴重，這種周期性的振動也日益惡化。軸上的聯軸器和離合器的結構不合理帶來的失衡和沖擊、滑動軸承的油膜渦動和振動、滾動軸承中滾動體不平衡及徑向游隙、基座扭曲、電源鼓勵、壓力脈動等都是產生振動的原因。噪聲機械振動在媒介中的傳播過程是物體的機械振動通過彈性媒介向遠處傳播的結果，發生聲音的振動系統稱為生源，如機械振動系統是機械噪聲的生源，機械振動通過媒介傳播而得到聲音，即為機械噪聲。噪聲大小即是反響機械技術狀況的一個指標，也是減小環境污染所要控制的一個重要內容。機械設備噪聲生源主要有兩類：第一，運動的零部件，如電機、液壓泵、齒輪、軸承等，其噪聲頻率與其運動頻率或固有頻率有關。第二，固定的零件，如箱體、蓋板、支架等，其噪聲是由于受其他生源或振源的誘發而產生共鳴引起的。溫度溫度是一種表象，它的升降狀態反響機械設備機件的熱力過程。異常的溫升或溫降說明產生了熱故障。例如，內燃機燃燒不正常，溫度分布不均勻；軸承損壞，發熱量增加；冷卻系統發生故障，零件外表溫度上升等。油樣在機械設備的運轉過程中，潤滑油必不可少。由于在潤滑油中帶有大量的部件磨損狀況的信息，所以通過對油樣的分析可間接監測磨損的類型和程度，判斷磨損的部位，找出磨損的原因，進而預測壽命，為維修提供依據。油樣分析包括采樣、檢測、診斷、預測、和處理等步驟。泄漏在機械設備運行中，氣態、液態和粉塵狀的介質從其裂縫、孔眼和空隙中溢出或進入，造成泄露，使能源浪費、工況惡化、環境污染、損壞加速，這是機械設備使用中力圖防止的現象。主要精度主要精度的檢測包括主要幾何精度、位置精度、接觸精度、配合精度等的檢測，這是一些異常故障的主要診斷途徑之一。內部缺陷機械設備及其主要零部件的內部缺陷檢測，經常是診斷或排除故障的重要方法之一，例如，對變形、裂紋、應力變化、材料組織缺陷等故障的檢測。機械設備的維修機械設備維修的根本內容包括設備維護保養、設備檢查和設備修理。設備維護保養設備維護保養的內容是保持設備清潔、整齊、潤滑良好、平安運行，包括及時緊固松動的緊固件，調整活動局部的間隙等。簡言之，即“清潔、潤滑、緊固、調整、防腐”十字作業法。實踐證明，設備的壽命在很大程度上取決于維護保養的好壞。維護保養根據工作量大小和難易程度分為日常保養、一級保養、二級保養、三級保養。日常保養日常保養又稱例行保養，其主要內容是進行清潔、潤滑，緊固易松動的零件，檢查零件、部件的完整。這類保養工程和部位較少，大多數在設備的外部。一級保養一級保養的主要內容是普遍地進行擰緊、清潔、潤滑、緊固和局部的進行調整。日常保養和一級保養一般由操作工人承當。二級保養二級保養的主要內容包括內部清潔、潤滑、局部解體檢查和調整。三級保養三級保養主要是對設備主題局部進行解體檢查和調整工作，必要時對到達規定磨損限度的零件進行更換。此外，還要對主要零部件的磨損情況進行測量、鑒定和記錄。二級保養、三級保養一般是在操作工人參加下，由專職保養維修工人承當。在各類維護保養中，日常保養是根底。保養得類別和內容，要針對不同設備的特點加以規定，不僅要考慮到設備的生產工藝、結構復雜程度、規模大小等具體情況和特點，同時要考慮到不同工業企業內部長期形成的維修習慣。設備檢查設備檢查是指對設備的運行情況、工作精度、磨損或腐蝕程度進行測量和校驗。通過檢查，全面掌握機器設備的技術情況和磨損情況，及時查明和消除設備的隱患，有目的地做好修理前的準備工作，以提高修理質量，縮短修理時間。檢查按時間間隔分為日常檢查和定期檢查。日常檢查由設備操作人員執行，同日常保養結合起來，目的是及時發現不正常的技術狀況，進行必要的維修保養工作。定期檢查是按照方案，在操作者的參與下，定期由專職維修工執行，目的是通過檢查，全面準確地掌握零件磨損的實際情況，以便確定是否有進行修理的必要。檢查按技術功能可分為機能檢查和精度檢查。機能檢查是指對設備的各項機能檢查與測定，如是否漏油、漏水、漏氣，防塵密封性如何，零件耐高溫、高速、高壓的性能如何等。精度檢查是對設備的實際加工精度進行檢查和測定，以便確定設備精度的優劣程度，為設備驗收、修理和更新提供依據。設備點檢制度為了維持生產設備的原有性能，通過人的五感〔視、聽、嗅、味、觸〕或簡單的工具、儀器，按照預先設定的周期和方法，對設備上的規定部位〔點〕進行有無異常的預防性周密檢查的過程，以使設備的隱患和缺陷能夠得到早期的發現，早期預防，早期處理，這樣的設備檢查稱為點檢。按作業時間間隔和作業內容的不同，點檢分為日常點檢和定期點檢。設備點檢的內容因設備種類和工作條件不同而差異較大，但各類設備的任何點檢，都必須做好以下幾個環節的工作：第一，確定檢查點。一般應將設備的關鍵部位和薄弱環節列為檢查點。但關鍵部位和薄弱環節確實定與設備的結構、工作條件、生產工藝及設備在生產中所處的地位有很大關系。檢查點選擇不當或數量過少，難以到達預定的目的；檢查點過多，勢必造成經濟上的浪費。因此，必須全面考慮以上因素，合理確定檢查點的部位和數量。檢查點一經確定，不應隨意變更。第二，確定點檢工程。確定點檢工程就是確定各檢查點的作業內容，如溫度、振動、噪聲、泄漏、壓力、磨損情況等。確定檢查工程時，除依據必要性外，還要考慮點檢人員的技術水平和檢測工具的配套情況。點檢工程確定后，應將其標準化并登記在點檢卡中。第三，制定點檢判定標準。根據設備制造廠家提供的技術要求和時間經驗，制定出各檢查工程的技術狀態是否正常的判定標準。判定標準要盡可能定量化，如磨損量、偏角、壓力、油量等均應有確切的數量界限，以便于檢測和判定。制定的判定標準要附在檢查工程表內。第四，確定點檢周期。點檢周期應根據檢查點在保證生產的前提下，依照生產工藝特點和設備說明書的要求，并結合故障與磨損傾向、維修經驗等來確定，切不可過長或過短，點檢周期過長，設備異常和劣化情況下不能及時發現，失去了點檢的意義；點檢周期過短，會加大檢查工作量，增加費用支出。點檢周期的最后確定，需要一個摸索試行的過程，一般可先擬定一個點檢周期，試行一段時間〔如一年〕，再通過對試運行期間的維修記錄、故障和生產情況等進行全面的分析研究，確定一個切合實際的點檢周期。第五，確定點檢方法和條件。根據點檢的目的和要求，各檢查工程所采用的檢查都應具體規定。檢查方法和作業條件確定后，就成為標準化的作業程序，人員不得隨意改動。例如：是憑感官檢查還是用檢測儀器檢查；是需要解體檢查還是不解體檢查；是停機檢查還是不停機檢查。第六，確定點檢人員。所有檢查任務必須落實到人，也就是明確各類點檢的執行人員。日常點檢工作一般應有設備操作人員負責，因為他們天天與設備接觸，對其性能和技術狀況十分熟悉，易于及時發現問題，設備在運行中一旦出現故障征兆，能夠盡快處理。同時，也有利于推行設備全員管理。定期點檢由于工作內容復雜，作業量大，技術要求高，應由設備維修人員和專職點檢人員負責，以保證檢查的質量和效率。確定點檢人員時，要與一定形式的責任制度相結合，力求做到責任明確、要求具體、任務落實。第七，編制設備點檢卡。為了指導設備點檢工作，需要將各檢查點、檢查工程、檢查周期、檢查方法、判定標準以及規定的記錄符號等內容編制成標準的表格，作為點檢人員將進行檢查作業的依據。這種表格稱為設備點檢卡。點檢卡既是考查點檢工作執行情況、統計設備維修資料、進行設備技術狀態分析的原始記錄，又是維修控制和管理中的重要技術文件。編制點檢卡時，文字和符號要力求準確具體、簡明標準，以便于掌握和使用。第八，做好點檢管理工作。企業要建立健全的各級點檢管理組織機構，形成設備點檢管理網絡；制定有關人員的崗位責任制，做到職責落實、獎罰清楚；加強信息反響和管理，定期匯總、整理各種點檢記錄，并按要求分類歸檔。生產部門要做好日常巡檢和點檢的檢查、考核和簡評工作，同時，還要著重解決和防止四個問題：①防止不到現場的謊檢；②防止判斷不準確的誤檢；③防止已列入檢查點的重要部位的漏檢；④防止查出的問題總得不到解決的虛檢。維修部門責任做好定期點檢的檢查、考核和獎評工作。設備的正確使用設備的正確使用包括：第一，“三好”、“四會”。崗位操作工、崗位維修工必須按各自崗位的要求，切實做到“三好”、“四會”。“三好”是用好設備、管好設備、修好設備；“四會”是會使用、會維護、會點檢、會緊急處理故障。第二，使用設備必須遵守“六不準”規定。不準拼設備，嚴禁超壓、超速、超載、超溫等超負荷運行；不準亂開、亂拆、亂割、亂焊；不準隨意改動調整值，嚴禁取消平安裝置；不準在無潤滑狀態下運行；不準不合格的人員上崗操作及獨立從事維修工作；不準非崗位操作的人員操作及檢修設備。第三，設備的“四保持”。保持設備的外觀整潔；保持設備的結構完整性；保持設備的性能和精度；保持設備的自動化程度。第四，設備環境管理的標準。無垃圾、無積塵、無積水、無油垢；根據設備性能的要求和工作條件，分別設有防火、防爆、防凍、防漏等措施，無易燃易爆危險；規定平安行走路線，設置平安標記；各種設施和和管道涂色鮮明，易于識別；場地平整，物品堆放整齊。4.3設備修理設備修理是指修復由于日常的或不正常的原因而造成的設備損壞和精度劣化。通過修理更換磨損、老化、腐蝕的零部件，可以使設備性能得到恢復。設備的修理和維護保養是設備維修的不同方面，二者由于工作內容與作用不同，是不能相互替代的應把二者同時做好，以便相互配合、相互補充。機械設備維修準備工作及程序設備維修的種類根據修理范圍的大小、修理間隔期長短、修理費用多少，設備修理可分為小修理、中修理和大修理。小修理。小修理通常只需修復、更換局部磨較快和使用期限等于或小于修理間隔期的零件，調整設備的局部結構，以保證設備能正常運轉到方案修理時間。小修理的特點是：修理次數多，工作量小，每次修理時間短，修理費用計入生產費用。小修理一般在生產現場由車間專職維修工執行。中修理。中修理是對設備進行局部解體、修理或更換局部主要件與基準件，或修理使用期限等于或小于修理間隔期的零件；同時要檢查整個機械系統，緊固所有機件，消除擴大的間隙，校正設備的基準，以保證機器設備能恢復和到達應有的標準和技術要求。中修理的特點是：修理次數較多，工作量不很大，每次修理時間較短，修理費用計入生產費用。中修理的大局部工程由車間的專職維