關于機械設備故障規律的探究

王強 連少鐳

【摘要】本文以機械設備故障規律為研究對象，分析了新時期機械設備故障的遵循的一般的故障曲線規律，并且依據故障曲線規律分析了預防和解決機械設備故障的相關對策，本文試圖為機械設備故障的理論研究作出相關理論貢獻。

【關鍵詞】機械設備；故障；規律；對策

1機械設備故障規律

由于運行環境、設備操作、維修保養和出廠時間等因素的不同，機械設備在運行中一般會出現不同的故障。機械故障的發生往往會有許多特定表征。這就要求設備管理人員擁有豐富的經驗及時發現這些表征并作出故障判斷，防止嚴重的機械設備事故的發生。如發動機運行時出現異常響動，管理人員需要及時評估是否會出現突發性機械設備事故，如缸蓋和曲軸等關鍵零部件被損壞。隨著現代機械設備結構和材料的升級換代，傳統機械設備的“浴盆曲線”故障規律已經無法全部適用于機械故障一般情況，需要工作人員重新總結經驗和規律，判斷機械設備運行狀態、故障表征、故障發生根源和故障潛伏期。機械設備主要有磨損、變形、斷裂、裂紋和腐蝕等故障類型。機械設備故障除了遵循一定的“浴盆曲線”規律以外，還遵循其它故障曲線規律，如穩定磨損期故障曲線規律，機械設備有恒定磨損期，故障率增長緩慢；新設備故障率曲線規律，運行一段時間后機械設備就逐漸表現出恒定的故障率；壽命周期內的故障曲線反映出機械設備總體穩定的故障率；機械設備開始由高的故障曲線規律，反映該機械設備初期故障率往往較高，但是中后期故障率穩定。一般來說，機械設備越復雜，控制要求越高，容易出現機械設備初期故障率較高的情況。一般的機械設備更多遵循初期故障較多而后期故障率穩定的規律，也有部分設備故障遵循“浴盆曲線”故障規律。一般來說，進口設備如果操作規范，維修及時，往往后期故障率很低且比較穩定，國產設備由于設備情況相對復雜，會出現多種故障率的曲線規律。這就要求設備管理人員擁有豐富的評估故障狀態的經驗。我們必須不斷研究和發現機械故障規律，確定最合理的維修和保養時間，及時預防機械設備事故的發生，降低機械設備維修成本。為此我們要依據機械故障規律采用最合理科學的故障診斷方法，如振動測試法、油液分析法等檢測方法。

2對機械設備故障的科學判斷

一般機械設備故障的確定需要工作人員對機械設備運行狀態進行科學管理和監測，依據設備運行實際，以機械設備故障標準為依據最終判斷設備故障，而機械設備故障判斷標準必須科學合理。標準既不能過松也不能過嚴。一般來說，機械設備故障判斷標準必須符合以下原則：技術是否先進；繼續使用設備是否危險；設備運行對周圍環境是否影響很大；設備修復成本是否高昂；設備參數變化的概率是否較大；設備輸出參數極限位的隨機性。

2.1規范的機械設備故障檢測制度

如何對機械設備故障進行科學的判斷呢？第一，機械設備檢測必須規范化，規范的檢查程序和制度是進行科學合理的檢測的前提，另外必須配備高級的專業機械故障檢測設備和擁有豐富經驗的高級檢測人員。只有規范的檢測制度、檢測設備和檢測人員才能保證機械設備檢測工作的高效。第二，機械設備的檢測工作往往必須由專業檢測人員進行，而檢測人員必須經過嚴格的檢測技能的培訓，保證檢測工作不會出現人為故障。第三，對機械設備的檢修必須制度化和常態化，不能因為生產任務的急迫性而刻意犧牲對機械設備的及時保養和維護，否則只能起到事倍功半的損壞設備的結果，有時甚至出現很小的機械故障導致嚴重的機械設備事故，而機械設備由于往往是相互關聯的，如果發生故障連環效應有時甚至會導致整個企業的生產出現中斷，導致企業的間接成本的上升。

２．２科學的機械設備故障檢測法

當機械設備出現故障表征時，管理人員往往可以通過振動檢測法來獲取目標故障信號。一般的機械設備故障有超過60%是由振動導致的，而振動檢測往往能準確地獲悉機械設備的振動故障數據。本文將簡要地介紹振動監測的基本程序。第一步，對機械設備的各個運動部分通過振動采集其運動信號；第二步，用專業的計算機故障參數分析軟件對所獲取的運動信號進行分析和評估；第三部，通過智能專家診斷系統對機械設備故障狀態進行總體評估，對機械設備的運行狀態進行高度仿真模擬，在連續監測的基礎上，精確分析和判斷機械設備各部分性能故障狀態。第四步，在對機械設備各個故障狀態有初步判斷以后，進一步對機械設備實施連續監測，判斷其劣化趨勢，最終根據劣化趨勢決定維修和保養策略。振動檢測法在企業生產線上的關鍵設備的故障檢測中發揮著重要作用。例如，振動法檢測能對發動機的缸蓋、噴油正時、曲軸瓦和活塞缸套等故障狀態檢測和判斷，同時振動檢測法對齒輪、軸承和轉子等設備的檢測準確度也有非常不錯的監測效果。振動檢測法能采集到大量機械設備的運動信號數據，然后輸入故障模式識別軟件系統，軟件系統通過時域、包絡解調和倒頻譜等數據分析技術，能對機械設備的具體故障進行準確分析和判斷。例如某企業在利用EMDS振動診斷儀對高壓壓縮機組實施振動監測，振動檢測數據分析發現第4級進排氣閥有頻域和時域的異常，在經過連續監測以后，最終確定了更換閥片的維修方案，解決機械設備故障問題。

２．３機械設備故障的維修的誤區

很多維修管理人員容易對機械設備故障的維修誤區，以潤滑油為例，許多管理人員往往一味采取定期更換機械潤滑油的保養策略，但是潤滑油的更換有一定的要求，潤滑油的油質必須經過化驗分析，依據化驗結果符合換油要求才能換油。機械設備關于潤滑油的保養還存在以下誤區。第一，加潤滑油的量憑個人感覺，導致設備處于少潤滑油的狀態。第二，加潤滑油的保養效果要比比少加潤滑油好，這樣容易造成老機器出現油質惡化的情況，出現潤滑油油質變差，導致活塞環積碳和漏氣故障，最終降低運行功率。有時候往往還會導致嚴重的活塞環卡塞故障，引發活塞報廢的嚴重機械設備事故。正確的做法應該是必須對目標機器的潤滑油進行了油質化驗，如鐵譜分析化驗法，才能覺得是否更換潤滑油和潤滑油的加入量多少。鐵譜分析化驗法可以分析出潤滑油的下列指標。金屬磨損顆粒、污染物磨粒濃度、顆粒大小及外形特征。通過磨粒形成機理可以分析出機器的金屬表面損壞情況。其次，油液分析還需要相關的潤滑檔案提供潤滑數據作支撐。依據潤換檔案制定合理的機械設備監測目標、計劃和合適的采樣頻率等。在鐵譜分析化驗結果的基礎上判斷出機械設備潤滑的變化趨勢，在對潤滑檔案的工況分析基礎上，通過智能軟件分析系統對油品及機器磨損狀態進行正確評估，最后確定合理的換油周期和換油量。總而言之，只有通過科學的檢測方法，依據實時的機械設備監測數據、智能故障判斷分析軟件的判斷，在連續監測的基礎上，才能確定機械設備最優維修時間點和維修方案。

３結語

現代機械設備朝著大型化、精密化和系統化的方向發展。新時期要求我們必須能保障機械設備高效正常運行，及時控制并處理機械故障，促進企業的高效生產。機械設備主要有定期和預防兩種維修方式，但兩種維修方式易出現過維修和欠維修的問題，需要我們進一步研究故障規律并改進維修辦法。如傳統維修方式易出現錯過最優維修時間、停工檢修時間過長、施工維修設備短缺等問題。面對新時期企業精益化生產需求，我們必須研究機械故障規律，對故障采用智能化和預知性維修方式，對于不同的故障選擇最佳的監測診斷方式，評估運行狀態、判斷最優維修時間，最終實現維修的“雙優運行”。

【參考文獻】

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［責任編輯：薛俊歌］