機械設備故障診斷及維修管理

姜海鋒

(北滿特殊鋼有限責任公司，黑龍江　齊齊哈爾　161041)

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機械設備故障診斷及維修管理

姜海鋒

(北滿特殊鋼有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾161041)

摘要:設備不僅是企業固定資產的重要組成部分，也是一個企業技術裝備水平的重要標志，是企業賴以正常生產經營和參與市場競爭的物質技術基礎。設備管理是以企業生產經營目標為依據，通過一系列的技術、經濟、組織措施，對設備的規劃、設計、制造、選型、購置、安裝、使用、維護、修理、改造、更新直至報廢的全過程進行科學的管理。設備管理的目的是要以經濟的費用取得最佳的投資效果。這就要求對企業的設備等固定資產以及其他資產進行計價評估，為使保持生產持續，我們要對備件進行合理的存貨。使設備經常處于良好技術狀態，保證產品質量和設備安全運行，促進生產的持續發展，為提高企業經濟效益和社會效益服務。本文主要對設備的管理，設備資產及備件的管理作了探討。

隨著設備技術的飛速發展，先進的設備需要先進的維修技術，更需要先進的管理模式。而我國基本采用的是前蘇聯的周期計劃維修，即定期大、小修。從理論上來講，周期計劃維修是屬于預防維修范疇，在保證設備完好、延長設備的使用壽命方面發揮了積極作用。但是，隨著現代工業技術的不斷發展，使工業機械的內涵發生了巨大變化，機械工藝性能和安全性能有了很大提高，隨之引起的設備維修也更趨合理。

自20世紀80年代以后，狀態維修的理論逐步滲透到我國。根據設備運行狀態的優劣，確定維修方式和維修時間，比傳統的周期計劃維修前進了一大步。狀態維修特別注重預防檢查、監測，既做到了預防，又避免了過剩維修;而周期計劃維修所欠缺的正是這一點。

隨著工業化、經濟全球化、信息化的發展，機械制造、自動控制、可靠性工程及管理科學出現了新的突破，使現代設備的科學管理出現了新的趨勢，把握這一趨勢，對于加強我國設備的現代化和科學化具有重要的現實意義。這一新趨勢主要表現在以下方面: (1)設備管理信息化趨勢(2)設備維修社會化、專業化、網絡化趨勢(3)可靠性工程在設備管理中的應用趨勢(4)狀態監測和故障診斷技術的應用趨勢(5)從定期維修向預知維修轉變的趨勢。以上設備管理的新趨勢是和當前社會生產的技術經濟特點相適應的，這些新趨勢帶來了設備管理水平的提升。

1　機械設備維修的理論基礎

1.1機械故障

(1)機械故障的概念機械設備喪失了規定性能的狀態，稱為機械故障。

(2)機械故障的類型

①按故障發生速度分類:漸發生故障、突發性故障、復合型故障;

②按故障后果分類功能故障、參數故障;

③按故障的危害程度分類;

另外，還可將故障出現的情況分為已發生的實際故障和未發生的潛在故障;也可以根據故障發生的原因或性質分為人為故障和自然故障等。總之，研究故障類型的目的是通過分析各種故障對設備功能、參數、零部件失效形式的影響，從而在設計，使用中采取改進措施，減少或杜絕故障發生，保證人員和機械安全。

(3)機械故障的規律

機械故障隨時間變化的規律叫機械的故障規律。用壽命特性曲線，也稱“浴盆曲線”來描述機械故障時效率隨使用時間的變化關系。壽命特性曲線分為三個階段。第一階段為早期故障期，即由于設計制造保管運輸安裝等原因造成的早期故障。其故障率較高，但容易排出。第二階段為正常運轉期，亦稱隨機故障期。機器經跑和、調整，故障率逐漸下降并趨于穩定。在該階段內僅有突發性故障，一般故障率較小。這一階段表征了機械的有效壽命。第三階段為耗損故障期，由于零件的磨損、腐蝕、疲勞等原因造成故障上升率，這時對機器進行大修，更換達到壽命的零部件，加強維護，可延長使用期。但一般大修費用可能較高，大修后的機器性能往往不如新機器。

(4)機械故障發生的原因

了解故障發生的原因，為合理的維修設備延長其使用壽命，進而采取有效措施，防止故障的發生，具有重要的實際意義。

機械設備故障的原因是多種多樣的，歸納起來有: (1)機械設備自身缺陷影響(2)環境因素影響(3)時間因素影響

1.2機械零件的失效形式

1.2.1變形失效

變形失效件體現為:不能承受規定載荷;不能起到規定作用;與其他零件的運轉發生干擾。變形—在某種程度上減弱了零件規定功能，可以是塑性的或彈塑性的變形基本類型:尺寸變形或體積變形(長大或縮小)和形狀變形(如彎曲和翹曲)。(1)彈性變形失效:變形量是在彈性范圍內變化，是剛度問題。桿，柱類，軸類零件，靠摩擦力傳動的零件等彈性變形會帶來失效的問題。影響彈性變形主要因素:零件形狀、尺寸、材料的彈性模量，零件工作溫度和載荷的大小。(2)塑性變形失效:是外加應力超過零件材料的屈服極限時發生明顯的塑性變形。塑性變形影響因素:除彈性變形中所論影響因素外，還有材料缺陷，使用不當，設計有誤等，其中特別是熱處理不良更為突出。如齒輪的齒部高頻淬火，可能因溫度控制不妥造成裂紋。(3)翹曲變形失效:是一種與方向上常產生復雜規律的變形而最終形成了翹曲的外形而導致失效。

1.2.2斷裂失效

(1)斷裂分類

1)按斷裂性質分韌性斷裂:材料斷裂之前發生明顯的宏觀塑性的斷裂。脆性斷裂:指材料在斷裂之前不發生或發生很小的宏觀可見的塑性變形的斷裂。韌性－脆性斷裂:稱準脆性斷裂。是一種塑性和脆性混合的斷裂。2)按斷裂路徑分:沿晶斷裂、穿晶斷裂、混晶斷裂。

(2)斷口分析方法對金屬材料的室溫拉伸或沖擊試樣的斷口宏觀觀察，可以看到其斷口可分為纖維狀區，放射狀區及剪切唇區三個不同的區域。

1.2.3腐蝕失效

是金屬暴露于活性介質環境中而發生的一種表面損耗，是化學和電化學作用的結果。腐蝕失效有幾種基本類型: (1)均勻腐蝕(2)點腐蝕(3)晶向腐蝕。

1.2.4磨損

零件工作表面的物質，由于表面相互摩擦或介質沖刷而不斷損失的現象叫磨損。磨損是零件的主要失效形式。磨損又分為粘著磨損、磨粒磨損和表面疲勞磨損。

機械磨損的一般規律:機械設備在運轉時，零件各部位的磨損并非相同，但磨損的發展具有共同的規律。機械的磨損過程大致分為三個階段:“跑合”階段;穩定磨損階段;急劇磨損階段。防止和減少磨損的方法和途徑: (1)正確的選材是提高耐磨性的關鍵。(2)盡量保證液體潤滑，對設備進行正確、合理的潤滑，能有效減少設備零部件的磨損，延長設備使用壽命。(3)采用多種表面處理方法:如滾壓、化學表面熱處理、鍍鉻、噴涂等(4)正確進行(5)摩擦副的結構設計(6)設備正確的維護與使用對設備的壽命影響很大。

3　機械故障診斷技術

3.1機械故障診斷技術的定義

機械故障診斷技術是20世紀70年代以來，隨著電子測量技術、送信號處理技術以及計算機的發展而逐漸形成的一門綜合技術。

機械故障診斷技術是指在機器運行中或基本不拆卸的情況下，掌握機器的運行狀況，預測機器的可靠許行，或判斷機器故障的部位和原因，即人們常說的動態診斷或再現診斷。機械設備傳統的檢測方法是依靠拆檢，既費力費時，影響生產，又加速機械設備的損壞。機械故障診斷技術的出現，使得利用診斷手段來判定機械的技術狀態已逐漸成為可能，并為提高機械運轉的可靠性提供了保證，為維修決策提供了科學依據。從而得以克服可能出現的過度修理或失修的缺點，是機械及其零件即可得到充分的利用，又能得到及時的維修。因此，機械設備診斷技術在機械運行、維修中已日益顯得其重要性。

3.2機械故障診斷技術的原理、任務、分類和實施步驟

機械診斷技術的任務: (1)弄清引起機械劣化或故障的主要原因(2)了解機械劣化部位及程度(3)了解機械的性能、強度、效率等。(4)預測機械的可能性及使用壽命。機械故障診斷技術的分類:從診斷方式分，有功能診斷和運行診斷。功能診斷是指檢測機器運行功能的正常性，其實施對象往往是新安裝或剛維修好的設備或機組。運行診斷是指對正常服役的設備或機組進行運行狀態的檢測和診斷，檢測其故障的發生和發展;從所診斷設備的狀態信號分，有震動診斷、強度診斷、溫度診斷、聲學診斷、袋內參數診斷、光學診斷、潤滑油樣診斷、性能趨勢診斷;從診斷的連續性來分有定期診斷和連續性診斷;從診斷的完善程度來分，有建議診斷和精密診斷。

4　機械設備故障維修

設備修理前的技術準備機電設備大修前的準備工作很多，大多是技術性很強的工作，其完善程度和準確性、及時性都會直接影響大修進度計劃、修理質量和經濟效益。設備修理前的技術準備，包括設備修理的預檢和預檢的準備、修理圖樣資料的準備、各種修理工藝的制定及修理工檢具的制造和供應。各企業的設備維修組織和管理分工有所不同，但設備大修前的技術準備工作內容及程序大致相同。

4.1預檢

為了全面深入了解設備技術狀態劣化的具體情況，在大修前安排的停機檢查，通常稱為預檢。預檢工作由主修技術人員負責，設備使用單位的機械人員和維修工人參加，并共同承擔。預檢工作量由設備的復雜程度、劣化程度決定，設備越復雜，劣化程度越嚴重，預檢工作量就越大，預檢時間也越長。預檢既可驗證事先預測的設備劣化部位及程度，又可發現事先未預測到的問題，從而全面深入了解設備的實際技術狀態，并結合已經掌握的設備技術狀態劣化規律，作為制定修理方案的依據。從預檢結束至設備解體大修開始之間的時間間隔不宜過長，否則可能在此期間設備技術狀態加速劣化，致使預檢的準確性降低，給大修施工帶來困難。

4.2編制大修理技術文件

通過預檢和分析確定修理方案后，必須以大修理技術文件的形式做好修理前的技術準備。機電設備大修理技術文件有修理技術任務書、修換件明細表、材料明細表、修理工藝和修理質量標準等。這些技術文件是編制修理作業計劃，準備備品、配件、材料，校算修理工時與成本，指導修理作業以及檢查和驗收修理質量的依據，它的正確性和先進性是衡量企業設備維修技術水平的重要標志之一。

4.3設備修理前的物質準備

設備修理前的物質準備是一項非常重要的工作，是搞好維修工作的物質條件。實際工作中經常由于備品配件供應不上而影響修理工作的正常進行，延長修理停歇時間，造成“窩工”現象，使生產受到損失。因此，必須加強設備修理前的物質準備工作。主修技術人員在編制好修換件明細表和材料明細表后，應及時將明細表交給備件、材料管理人員。備件、材料管理人員在核對庫存后提出訂貨。主修技術人員在制定好修理工藝后，應及時把專用工、檢具明細表和圖樣交給工具管理人員。工具管理人員經校對庫存后，把所需用的庫存專用工、檢具，送有關部門鑒定，按鑒定結果，如需修理提請有關部門安排修理，同時要對新的專用的工、檢具，提出訂貨。

關鍵詞:設備管理;維修管理;維修理念;設備應用

Mechanical Equipment Malfunction Diagnosis and Repair Management

Jiang Haifeng
(Dongbei Special Steel Group Beiman Special steel，Qiqihar Heilongjiang 161041 China)

Abstract:Equipment is not only the important constituent of enterprises＇fixed asset，and also an important symbol of the level of technical equipment of enterprises，which is the material and technical basis that the enterprise rely on in the respect of normal production and operation and participating in market competition.Equipment management is the scientific management of the whole process in which there are planning，design，manufacture，selection，purchase，installation，use，maintenance，repair，alteration，update to scrap of the equipment with taking enterprise production and management goal as the basis，through a series of technical，economic and organizational measures.Purpose of equipment management is to obtain the best effect by means of economic cost investment.This requires evaluating the fixed assets and other ones of the enterprise＇s equipment，to keep production to continue，and also we must make reasonable inventory of spare parts.Making equipment often in good technical condition，ensuring the quality of products and the safe running of the equipment，and promoting the sustainable development of production can improve the enterprise economic benefit and make social benefit service better.This paper discusses mainly the equipment management，and the management of equipment assets and spare parts.

KeyWords:equipment management; maintenance management; maintenance concept; equipment application

作者簡介:姜海鋒(1977－)，男，現任北滿特鋼軋鋼主任工程師，冶金機械工程師。

收稿日期:2015－01－22