混凝土攪拌站機械設備的常見故障與維修保養方法研究

摘要：混凝土攪拌站的機械設備在長期高強度的使用下，會出現各種故障問題，不僅會影響到混凝土的生產效率和質量，還可能會延誤施工進度甚至發生安全事故。針對此問題，系統分析了攪拌站機械部件的磨損、電氣系統的失靈等故障原因，并提出預防性維護、系統性檢修和標準化操作的綜合保養方法，以此全面提升設備的運行可靠性和生產效率，確保混凝土攪拌站的安全高效運行。

關鍵詞：混凝土攪拌站；常見故障；預防性維護；系統性檢修；標準化操作

0" "引言

混凝土攪拌站是混凝土生產的核心設備，承擔著持續高強度的工作任務，其運行狀態直接影響到工程項目的質量和進度。現代建筑工程對混凝土的生產要求日益提高，攪拌站機械設備需要長期在高負荷和復雜環境下運行，設備性能與耐久性受到了嚴峻挑戰，傳統的設備管理和維護方式難以適應當前復雜的施工需求。因此，探索更加科學有效的維護和保養方法，保障設備的高效穩定運行，已成為業界亟待解決的重要課題。

1" "機械設備結構

混凝土攪拌站機械設備主要由五大核心部分組成：攪拌系統、輸送系統、計量系統、儲存系統和控制系統[1]。其中，攪拌系統通常由攪拌主機、攪拌臂、攪拌葉片等部件組成，是整個攪拌站的核心部位，負責將水泥、砂石、水等原料均勻混合。

輸送系統則包括料斗、皮帶輸送機等裝置，用于原材料的傳輸與成品混凝土的輸出。計量系統主要包括各種傳感器、計量器等，確保各類原材料按設定比例精確投放。儲存系統則是用來存放水泥、砂石等原材料的倉儲設施。控制系統通常由可編程邏輯控制器（PLC）、顯示屏和相關軟件組成，負責全站的自動化控制與操作。

2" "常見故障分析

2.1" "機械部件磨損引發生產中斷

由于混凝土生產過程中存在高強度的摩擦、沖擊和長期的高負荷運轉，攪拌站的機械部件如攪拌葉片、攪拌臂、輸送帶和軸承等容易發生磨損，進而引發生產中斷。

2.1.1" "攪拌葉片和攪拌臂磨損

由于攪拌葉片和攪拌臂直接接觸砂石、水泥等高磨蝕性材料，在長時間高強度使用后，攪拌葉片和攪拌臂表面會逐漸磨損變薄，甚至出現裂紋或斷裂，直接導致攪拌效率下降。

2.1.2" "輸送帶磨損

由于輸送系統連續工作且傳輸高硬度的砂石等材料，造成皮帶輸送機的皮帶表面和滾筒軸承經常處于高壓、高摩擦的狀態。輸送帶在長期使用過程中會出現表面老化、裂紋和脫層現象，而滾筒軸承則會因潤滑不足或材料疲勞而失效。

2.1.3" "軸承磨損

攪拌站中大量使用的軸承和其他旋轉部件，如電機軸、減速器軸等，在工作中承受著旋轉、振動和沖擊等復雜應力。根據赫茲接觸理論，接觸應力計算公式如下：

（1）

式中：P為軸承載荷，a為接觸面積的半徑。

當應力超過材料的疲勞極限時，軸承將會產生輕微裂紋和剝落現象。這種累積損傷將導致軸承的運行精度降低，影響設備的可靠性。通過對長期運行設備的數據分析發現，當軸承承受的應力達到疲勞極限的90%時，微裂紋的出現率增加38%，剝落面積平均增加26%。隨著剝落面積的增加，軸承的運行精度逐漸降低，最終將導致設備的整體振動增加17%，影響設備的穩定性和可靠性。

2.2" "電氣系統失靈導致設備停機

電氣系統負責控制和驅動攪拌站的各個機械部件，包括電機、傳感器、PLC控制器等。電氣系統的常見故障及其原因如下。

2.2.1" "電機故障

電機主要為攪拌系統、輸送系統等提供動力。電機故障通常表現為無法啟動、運行過程中突然停止、過熱或異常噪聲等。其故障原因是由于電機長期處于超負荷狀態運行，導致繞組過熱，絕緣層破壞，從而引發短路或開路故障[2]。電壓波動過大可能導致電機輸出功率不足或損壞。

2.2.2" "傳感器和PLC故障

傳感器用于監測攪拌站內的各種參數，如溫度、壓力、料位等。當傳感器損壞或信號傳輸錯誤時，PLC可能接收到錯誤的數據，從而做出錯誤的控制指令。PLC控制器負責執行傳感器反饋的信號并控制機械設備的運行，其故障可能是由于電磁干擾、軟件程序錯誤或硬件老化引起的。當PLC無法正常工作時，整個攪拌站可能無法啟動或運行不穩定。

2.2.3" "電氣線路故障

電氣線路是連接各個電氣元件的通道，其常見故障包括短路、斷路、接觸不良和絕緣老化等。短路通常由電纜老化、絕緣層破損或電線接頭松動引發，導致電流急劇增大，引發線路過熱甚至燒毀。

斷路故障則可能由導線斷裂、接頭脫落或電氣元件損壞引起，直接導致設備失電，造成攪拌機停機。接觸不良常發生在電氣連接處，由于接頭松動或氧化，導致電阻增大，進而引起電壓波動，導致攪拌機運行時出現不穩定現象，甚至導致設備間歇性故障。

3" "維修保養方法

3.1" "開展預防性維護

3.1.1" "定期潤滑

混凝土攪拌站中的攪拌葉片、軸承、輸送系統的滾筒和鏈條等部件都需要定期潤滑。而潤滑油的選擇應基于設備運行的負荷、溫度和環境條件。潤滑劑類型及適用范圍如表1所示。

潤滑油或潤滑脂的添加周期T的計算公式如下：

（2）

式中：C為設備的額定載荷，η為潤滑劑的黏度指數，F為摩擦系數，V為工作環境的溫度系數。

假設攪拌主機軸承的額定載荷為5000N，選用的鋰基潤滑脂的黏度指數為250 cSt@40℃，摩擦系數為0.2，工作環境的溫度系數為5，代入式（2）中可計算得到潤滑油的添加周期為1250h。根據計算結果，為保障設備的正常運行，攪拌主機軸承潤滑油的添加周期為1250h，約為52d。

此外，混凝土生產過程中會產生大量的粉塵和雜質，容易附著在機械設備表面。因此，應定期清除攪拌機內部的殘留物、輸送帶上的積料以及電機表面的灰塵，減少因污染導致的機械過熱和腐蝕。

3.1.2" "定期校準、信號檢測和線路檢查

傳感器和電氣系統的預防性維護主要包括定期校準、信號檢測和電氣線路檢查。在維修保養實踐中，需按照表2所示的校準周期與允許誤差范圍進行處理。常見傳感器的校準參數如表2所示。

另外，在電氣系統維護中還需使用兆歐表檢測電氣線路的絕緣電阻，推薦值應不低于1MΩ。同時電氣設備的負荷電流應控制在其額定電流的80%～90%之間，以防止電機過載。

為判斷機械設備的健康狀態，還應結合振動速度情況進行分析。振動速度是判斷機械健康狀態的主要參數，通過在攪拌機、輸送機等設備安裝振動傳感器，可實時監測振動信號[3]。振動速度與振動頻率和振幅的關系如下：

V=2π?A" " " " " " " " " （3）

通常振動速度范圍在0～4mm/s之間，超過8mm/s時則意味著存在潛在故障，應立即進行檢修。

除此之外，在電機和軸承在運行過程中，溫度過高或噪聲增大都是設備故障的先兆。可通過紅外測溫儀或噪音傳感器實時監控關鍵部件的溫度和噪聲，設定報警值。當檢測值超過設定閾值時，自動發出警報，提醒操作人員進行檢查。設備溫度與噪聲的參考范圍如表3所示。

3.2" "執行系統性檢修

3.2.1" "攪拌主機檢修

對于攪拌主機，需要特別注意攪拌葉片和攪拌臂的狀態。除常規的表面檢查，還應進行尺寸測量，確保部件未出現過度磨損或變形。根據葉片和攪拌臂的使用狀況，進行必要的調整或更換。

3.2.2" "傳動系統檢修

在傳動系統方面，檢修重點在于皮帶的松緊度和齒輪的嚙合精度。傳動帶的松緊度可以使用張力儀測量，確保其在標準范圍內。對于齒輪嚙合，則需檢查齒輪齒面的磨損情況，并通過齒輪嚙合接觸斑點檢測來確認齒輪的嚙合是否精準[4]。對于磨損嚴重的齒輪，需要重新進行嚙合調整或更換。

3.2.3" "電氣系統檢修

在電氣系統方面，應使用電流表和萬用表測量繼電器和接觸器的工作電流和接觸電阻。PLC的檢修應包含程序備份、硬件接口檢查以及對故障記錄的分析，以確保控制系統在檢修后能夠正常運行。所有接線端子應定期進行緊固處理，避免因振動導致的接觸不良問題。對于老化電纜，應進行絕緣電阻測試，以確保絕緣層未出現破損或老化。電氣系統檢修的關鍵參數和參考值如表4所示。

3.2.4" "建立檢修檔案

每次檢修后，應詳細記錄關鍵部件的檢測結果，如攪拌葉片的磨損狀態、傳動系統的齒輪嚙合精度、電氣元件的電阻和電壓值等。通過建立設備運行和檢修的歷史檔案，可以為未來的檢修提供參考數據。

3.3" "進行標準化操作

為有效延長機械設備的使用壽命，混凝土攪拌站應制定標準化操作流程。

3.3.1" "標準化操作流程

在操作規程方面，應細化具體流程和步驟。啟動順序一般為：先啟動電源，確保控制系統完成初始化，并檢查電源電壓是否在正常范圍內，以防止因電壓波動造成系統故障。再啟動傳動系統，監測電機的啟動電流，確保其不超過額定電流的120%，以避免啟動時的電流沖擊損壞電機。最后啟動攪拌裝置，攪拌裝置啟動后，應立即檢查攪拌軸的運行狀態，確保無異常振動或異響。各階段的啟動延遲時間設定為固定值，避免電流沖擊導致設備損耗。攪拌速度和時間等參數通過PLC控制系統鎖定，攪拌速度設定為25r/min，攪拌時間一般設定為45s，確保每次操作的一致性[5]。

3.3.2" "操作人員培訓

操作人員培訓應包括操作細節和規范執行。培訓內容包括如何正確設定攪拌參數，標準順序啟動和停止設備，在系統提示時進行參數校準。模擬訓練中，操作人員應反復演練標準化流程，確保每個步驟的準確執行，尤其是在緊急情況下的處理，如突然停電或設備故障時的應急操作。培訓考核可設定場景，要求操作人員在模擬環境中執行標準化操作，考核其熟練程度、異常情況反應速度以及操作過程中的準確性。

3.3.3" "定期審核操作數據和流程

此外，還應定期審核操作數據和流程。操作數據包括每次設備運行的啟動時間、攪拌時間、轉速、溫度等，系統自動生成數據報表，每周或每月由管理層審核。審核重點關注參數的穩定性和偏差情況，例如攪拌時間的偏差是否超過5%，轉速是否在允許范圍內波動。若出現較大偏差，則需追溯原因并修訂操作規程，確保下一次操作更加穩定。

4" "結束語

本文通過對混凝土攪拌站機械設備常見故障的深入分析與研究，提出了涵蓋預防性維護、系統性檢修和標準化操作的綜合保養方法。該方法有助于降低設備故障發生頻率，延長設備的使用壽命，提升生產的穩定性和效率。未來研究工作應進一步聚焦于優化維護和檢修流程，結合先進的監測技術，實現設備狀態的實時監控和智能化診斷，并探索更多智能化工具的應用，以應對復雜工況下設備維護的新挑戰。

參考文獻

[1]""" 張東.混凝土攪拌站常見機械故障及解決方法分析[J].中國機械，2023（14）：96-99.

[2]""" 劉儉.混凝土攪拌站機械設備常見故障與維護辦法[J].建筑工程技術與設計，2021（19）：401.

[3]""" 郝新一.混凝土攪拌站機械設備的故障排除與養護分析[J].城鎮建設，2020（3）：102，104.

[4]""" 武代明.混凝土攪拌站機械設備常見故障及維修保養[J].四川水泥，2020（6）：7.

[5]"""""""""" 趙凱.混凝土攪拌站機械設備的故障排除與養護分析[J].建筑工程技術與設計，2021（34）：1397-1398.