交通機電設備故障診斷及維修技術研究

靳群

（廣西遠長公路橋梁工程有限公司 廣西南寧 530012）

目前，隨著交通行業快速發展，機電系統正發揮出十分重要的作用與現實意義，而機電設備的增多，其運行故障和問題越來越多，對系統運行造成影響，所以在日常工作中，應切實做好故障診斷，并根據診斷結果采取有效技術進行維修處理。

1 交通機電設備主要故障

1.1 暫時性故障

該故障是指受外界環境因素持續影響后設備產生運行失穩的問題，如果未能及時且有效的處理，將進一步演變成固定故障，對機電系統正常運行造成嚴重影響。比如，機電設備當中不同接口因受濕度等因素的直接影響，產生氧化銹蝕問題，致使信號傳輸失穩，引起運行問題。對于暫時性故障，其監測與定位難度相對較大，在日常工作中必須全面加強維護。

1.2 機械故障

機電系統運行過程中，若沒有嚴格按照相關標準對系統的設備進行正確操作，則會產生不同程度的設備故障。另外，設備在長時間閑置以后，其部分元器件還將發生變質與老化損壞，對其使用性能造成影響，難以發揮應有的作用和效果。

1.3 系統性故障

在某些設備故障產生以后，如果未能及時有效的處理，則故障經過進一步發展和演變，其性質將產生變化，最終對整個系統的運行造成影響。對于系統性故障，其診斷難度往往很大，實際的排查工作中，需要考慮眾多影響因素。

2 交通機電設備故障診斷與維修重要性

在交通機電系統中，設備管理為重要工作，是一項具有復雜性和全面性的工作，在實際工作中，通過對設備管理及設備維護的有效加強，除了可以有效延長設備實際使用壽命，還可提高設備各項使用性能。在當前的交通系統中，機電設備及其設備十分復雜，如果在運行時產生非預知性的設備故障，則會對系統運行影響，當情況較為嚴重時，還會產生經濟損失，甚至是傷亡事故。在設備管理工作中，采用故障診斷技術，可完成預知性的診斷與維修，使機電設備始終處在穩定且高速的狀態，減少維護檢修方面的經濟成本。從設備檢修的宏觀規律角度講，比較典型的為浴盆曲線，可分成以下三個階段：①在前期，設備故障率很高，出現這一現象的原因往往是多個方面和層次的，如果設備中某個元器件的質量產生問題，或在設計與安裝時產生問題，則都會使設備產生失效。②前期后，設備實際故障率將有所降低，逐漸保持在穩定運行的狀態，即處在偶然故障期，設備故障產生原因包括元器件變質老化，操作失誤和維護不當等。③進入損耗故障期，表現為故障集中產生，這一階段最常見的問題包括設備老化與磨損。

3 交通機電系統設備損耗期維修周期決策模型

因受到設備物理參數與外界影響因素的作用，設備在運行時難免會產生故障，對整套系統的實際運行造成影響，所以應切實強化診斷與維修，排除在設備中存在的潛在問題與故障，保證使用性能。建議采用預防性維修的方法，設備產生故障前，應綜合不同的技術手段與管理手段，盡可能減少或避免在設備實際運行時產生隨機故障。為確保設備的預防性維修得以順利、有序的開展，應先確定適宜的維修周期。通常情況下，維修周期要以工作量、運行時間為依據來確定，然而，不同設備處在不同的環境，易使維修條件有較大差異，所以周期的確定是有很大難度的。

3.1 修復性

修復性周期如圖1所示。

圖1 修復性周期

圖1中，T表示維修的周期，有T=T1+T2；TP表示預防維修時間；Tf表示修復時間。若在T1時間段內產生故障，則僅修復設備，無需采取更新方法，故應對T1予以充分考慮。

3.2 更新性

更新性周期如圖2所示。

圖2 更新性周期

若設備在周期外產生故障，則此時需要采取更新方法，使設備使用性能正常發揮。基于這種實際情況，需要將更新時間為起點。在實際工作中，需以設備實際情況為依據，選擇正確有效的維修方法，明確使用情況。比如，對于更新性維護，其方法統一，單個部件使用壽命難以充分體現，所以該方法主要用于壽命相對較短，且價格不高的零部件當中。

4 交通機電系統設備故障診斷與維修技術

4.1 振動監測和故障診斷

機電系統設備監測和故障診斷工作中，周期振動與寬帶隨機振動均為常見振動形式。對于故障診斷，主要涉及以下四個方面：①狀態信息采集；②數據信息處理；③設備狀態識別；④故障診斷決策。振動監測中，在傳感器的支持下，將振動信號和轉速信號等轉換成電信號，再由計算機對其進行分析處理。根據分析處理結果，確定采樣頻率。監測需要采用各類傳感器來實現，包括渦流式位移傳感器與磁電式速度傳感器。實際應用中，先做好準備工作，以設備的實際狀況為依據，確定故障診斷的對象。診斷前，需要對設備各組成部分予以充分了解，明確運行方式和特征。然后在確定了診斷對象的基礎上，編制科學合理的故障診斷實施方案，具體應包含以下幾點：①選擇觀測點位，測點是獲取狀態信息的重要窗口，如果測點具體位置的選擇難以滿足實際的診斷工作要求，這會對最終診斷結果的真實性及準確性造成影響。因此，所選測點必須具有良好的靈敏性，并且要有很強的操作性，可真實反映設備的實際情況。②對設備頻率和振幅進行估算，將其作為依據選擇規格與性能相符的傳感器。③對傳感器進行安裝調試，檢測設備實際運行狀態，同時以檢測結果為依據給出詳細的診斷方案，以此來掌握設備實際運行狀態，同時有計劃性和針對性的采取維修措施，以免因連鎖效應影響系統及設備正常運行。

4.2 噪聲監測和故障診斷

通過對噪聲實時監測技術的合理應用，可對機電系統設備實際狀態給出準確判斷。設備實際運行中必然會產生噪聲，將其作為信息主要來源對設備實際工作狀態進行分析診斷。應用噪聲監測技術時，必須了解設備運行時產生噪聲的基本原理。噪聲監測工作中，需要用到傳聲器與聲級計。在確定適宜的噪聲識別手段后，以設備實際情況為依據，確定噪聲源，然后通過對噪聲的實時監測來檢測出設備的故障。實踐表明，噪聲監測是一項合理可行、切實有效的故障診斷技術，值得在實際工作中大范圍推廣應用。

4.3 溫度監測和故障診斷

溫度是對機電系統設備實際運行狀態進行動態衡量的重要參數和指標，溫度除了可以直觀表現設備實際冷熱程度，還能表現出分子運動實際動能。目前，在設備的溫度監測方面，主要采用兩種方法，即接觸式溫度監測和非接觸式溫度監測，是現階段最為常見的設備監測技術之一。該監測方法應配置紅外探測裝置，采集診斷對象發出的信號，再以監測結果為依據，繪制溫度場圖像，這一圖像具備良好分辨率，可將表面溫度表現為可視化的數據圖像，為設備實際運行狀態的準確判斷提供參考。

4.4 機械零件修復

不同零件因其磨損情況與程度不相同，所以其修復層厚度也不盡相同。鍍鉻的修復層厚度在0.1～0.3mm范圍內；鍍鐵的修復層厚度在0.1～5.0mm范圍內；噴涂的修復層厚度在0.2～3.0mm范圍內；噴焊的修復層厚度在0.5～5.0mm范圍內；振動堆焊的修復層厚度在1.0～2.5mm范圍內。

修復零件上損壞的部位時，應對其整體結構進行綜合分析，尤其是損壞的部位和與之鄰近部位的結構。如果零件對精度有很高的要求，在修復過程中，應充分考慮工藝可能造成的變形問題。不同的工藝方法有不同的成本、周期和性能，在選擇時應充分考慮其經濟性。

便面修復過程中，除了應考慮修復的方法，還應避免對不修復部位的材料及精度造成影響；充分考慮某些修復工藝可能產生零件變形；零件修復過程中，先進行定位基準；對運動速度較高的零件進行修復時，應安排平衡工序。

5 結束語

綜上所述，在交通機電系統中，設備類型復雜多樣，如果在運行中產生故障，這會直接影響系統實際運行。所以應在日常工作中加強故障診斷，嚴格遵循相應的基本原則確定適宜的維修周期，然后采用診斷技術來編制合理有效的診斷方案，明確設備所處實際運行狀態，在第一時間發現潛在的設備故障，并及時對其處理，使設備始終處在正常運行狀態。