設備的故障及診斷分析(設備管理論文)

設備的故障及診斷分析目錄TOC\o"1-5"\h\z一、 設備故障分析 21、 故障的形成過程 2\o"CurrentDocument"2、 故障的產生原因 2\o"CurrentDocument"3、 常見的故障表現形式 3\o"CurrentDocument"4、 故障率 3\o"CurrentDocument"5、 故障特性 4二、 診斷技術分析 51、 檢測技術發(fā)展階段 5\o"CurrentDocument"2、 常用的故障檢測方法 6\o"CurrentDocument"3、 降低設備故障的措施 7\o"CurrentDocument"三、 參考文獻 8、設備故障分析1、 故障的形成過程設備故障是指設備在規(guī)定的時間內、規(guī)定的條件下喪失規(guī)定的功能的狀況。圖l中,P點表示性能已經惡化，并發(fā)展到可識別的潛在故障的程度：可能是表明金屬疲勞的一個襲紋，也可能是振動，說明即將發(fā)生軸承故障等等。F點表示潛在故障已變成功能故障，換句話說，它己質變到損壞的程度了.P—F間隔，就是從潛在故障的顯露到轉變?yōu)楣δ苄怨收系臅r間間隔。各種故障的P—F間隔差別很大，可由幾秒到好幾年，突發(fā)故障的P—F間隔就很短。較長的間隔意味著有更多的時間來預防功能性故障的發(fā)生，因而，要不斷地花費很大的精力去尋找潛在故障的物理參數，為采取新的預防技術，避免功能性故障，爭得較長的時間。P干間隰P干間隰湛在故障2、 故障的產生原因以下所列機械故障產生原因是排除設備自身的設計因素之外的其他原因。1） 零件的損壞及配合關系的變化機械設備在使用過程中，各種因素對零件發(fā)生作用，造成零件的現有尺寸、形態(tài)偏離了原始沒計性能。這其中既包括意外損傷造成，又包括老化損傷造成。此時，設備的零件與零件之間的原有配合，發(fā)生了變化，無法發(fā)揮其自身的性能,造成機械綜合工作能力的損耗。具體表現為機件配合間隙增大，剛性下降；機械的主要聯接部件發(fā)生磨損、扭曲變形;主要部件磨損和老化等。2） 設備超負荷運轉。每一臺設備都有一個設計輸出參數極限，當無視設備承載能力，超負荷運轉機械設備，使其實際輸出參數超出其設計輸出極限時，機械的負荷增加，摩擦系數增大，零部件易發(fā)熱，易損傷，造成故障。此時，機械設備的綜合工作能力反而下降。3）人為操作的失誤.由于操作人員或技術維護人員的操作失誤，也極易造成設備的損壞故障。人為因素分為無意識和有意識兩種狀態(tài),前者是潛意識中形成的一種錯誤的操作習慣或忘記操作的注意事項而造成;后者則表現為技術觀念上的錯誤，規(guī)則、知識、技藝等方面的錯誤。3、 常見的故障表現形式故障的典型模式有:異常振動、磨損、疲勞、裂紋、破裂、過度變形、腐蝕、剝離、滲漏、堵塞、松弛、熔融、蒸發(fā)、絕緣老化、異常聲響、油質劣化、材質劣化等。通常情況下，機械設備故障的表現形式主要有下面幾種。1） 性能異常。機械設備的動力性差，例如，最高轉速出現較為顯著的下降，加速性能不好；耗油量增加；振動和噪聲顯著增強;操縱不穩(wěn)定。2） 響聲異常。當設備在正常工作狀況條件下的均勻與輕微的聲響變成雜亂而沉重的聲響時，提示設備出現異常.3） 產生異味。機械設備在出現故障的時候，可能會產生一些異味，例如，非金屬摩擦材料可能會產生焦臭味，由于電氣系統(tǒng)和導線燒毀會導致焦糊味，機油泄露就會導致燒焦味，等等。4） 溫度升高。發(fā)動機、制動器、軸承等部位的溫度值超出規(guī)定范圍。如不及時發(fā)現、診斷并排除，很易引起機件燒毀事故。一般有兩種情況導致溫度升高：一是機械設備始終保持較高的負載，這種情況對于其工作并無大礙；二是機械設備的內部結構發(fā)生故障，這種情況必須立即進行診斷和排除.5） 油液滲漏。機械設備在出現故障的時候，可能會導致機油、冷卻液、潤滑油和制冷劑的滲漏和電氣系統(tǒng)的漏電等等。機械設備的油液滲漏非常容易造成機械設備的溫度升高，不利于機械設備的正常工作。6） 外觀異常。機械設備的外觀會出現縱向偏斜或橫向歪斜，這不利于其正常工作，例如：設備出現較為嚴重的振動，重心偏移，轉向不穩(wěn)和設備跑偏等。4、 故障率根據所學知識，我們知道典型故障率曲線為浴盆曲線.浴盆曲線通常用來表述設備故障率與時間的相關關系,一般有3個階段，如圖2所示。同-規(guī)定故障率；?一故障率；?-早期故障率;?-耗損故障期；?一偶發(fā)故障率①有效壽命；⑥-時間；⑥-經維修故障率下降圖21） 早期故障期早期故障對于機械產品又稱磨合期，與機械的設計和制造的缺陷及使用的環(huán)境不當有關。早期故障發(fā)生的規(guī)律是:開始故障率很高，隨著機械的使用故障率下降。2） 偶發(fā)故障期偶發(fā)故障期又稱有效壽命期。此階段發(fā)生規(guī)律是：穩(wěn)定性與隨機性，穩(wěn)定性即故障率趨于一個定值，且故障率是最低的。故偶發(fā)故障期也是機械設備使用的最佳狀態(tài)。偶爾故障的發(fā)生原因與設計和使用不當及維修不力有關。因此，可以通過提高設計質量，加強使用管理,增加檢修診斷與維護工作來降低故障率.3） 耗損故障期隨著時間的推移，設備使用的時間越久，設備零部件的磨損老化及腐蝕程度越大，設備開始進入損耗故障期，故障率開始上升.在損耗故障期剛發(fā)生時對機械設備加強維修工作，可以減少經濟損失，降低故障率。5、 故障特性機械故障是與磨損、腐蝕、疲勞、老化等機理分不開的，根據機械故障形成的一般過程，機械故障主要有以下一些特性：1）潛在性機械在使用中會出現各種損傷，損傷引起零部件結構參數發(fā)生變化，當損傷發(fā)展到使零部件結構參數超出允許值時,機械即出現潛在故障。由于機械設計考慮一定的安全系數，即使某些零部件的結構參數超出允許值后機械的功能輸出參數仍在允許的范圍內，機械并未發(fā)生功能故障。同時，通過潤滑、清潔、緊固、調整等手段可以消除或減緩損傷的發(fā)展，使?jié)撛诠收系玫揭欢ǔ潭鹊目刂粕踔料?。因此從潛在故障發(fā)展到功能故障一般具有較長的一段時聞，機械故障的潛在性可通過維護來減少功能故障的發(fā)生,從而大大延長了機械的使用壽命。2） 漸發(fā)性由于磨損，腐蝕、疲勞、老化等過程的發(fā)生與時間關系密切，因而引起的機械故障也與時間有關。機械使用中損傷是逐步產生的，零部件的結構參數也是緩慢變化的，機械性能也是逐漸惡化的。機械使用時間越長，發(fā)生故障的概率就越大，故障發(fā)生的概率與機械運轉的時間有關，由于故障的漸發(fā)性這一特性，使多數的機械故障可以預防.3） 耗損性機械磨損、腐蝕、疲勞，老化等過程伴隨著能量與質量的變化.其過程是不可逆轉的.表現為機械老化程度逐步加劇，故障越來越多.隨著使用時間的增加，局部故障的排除雖然能恢復機械的性能，但機械的故障率仍不斷上升。同時損傷的消除也是不完全性的,維修不可能使機械的性能恢復到使用前的狀態(tài)。4） 模糊性機械使用中，由于受到各種使用及環(huán)境條件的影響，其損傷與輸出參數的變化都具有一定的隨機性與分散性。同時，由于材料與制造等因素的影響，機械的各種極限值,初始值也具有不同的分布，同一機械在不同的使用環(huán)境下，輸出參數隨時間也具有不同的分布。從而導致參數變化及故障判斷標準都具有一定的分散性，使機械故障的發(fā)生與判斷標準都具有一定的模糊性。5） 多樣性機械使用中，由于磨損，腐蝕、疲勞、老化過程的同時作用，同一零部件往往存在多種故障機理，產生多種故障模式，例如軸的彎曲變形、磨損，疲勞斷裂等。這些故障木僅故障機理與表現形式不同，而且分布模型及在各級的影響程度也不同，使故障呈現出多樣性。二、診斷技術分析1、 檢測技術發(fā)展階段主要經歷了四個階段：1） 第一階段：事后維修階段：分兼修階段和專修階段,前者分工淡化，設備操作人員與設備維修人員等同；專修階段時操作與維修分工開始清晰，但總的來說都是“壞了才修，不壞不修”的設備檢測狀態(tài)。2） 第二階段:預防維修階段：強調預防性，按計劃進行，因跟進生產的過程不足，容易造成“時而維修過剩，時而維修不足〃的現象.3）第三階段:生產維修階段:開始跟蹤生產的過程，包括事后維修、預防維修、糾正維修、維修預防的維修特征，但是維修過程不能形成綜合“系統(tǒng)”。4）第四階段（現階段）：各種方式并行階段。強調設備的綜合管理和兼容并蓄。一般來說，設備故障檢測一般包括簡易診斷與精密診斷。2、 常用的故障檢測方法1） 無損檢測方法無損檢測技術也可以稱為無損探傷，它是一種綜合性診斷技術，也就是說，通過利用物質的某一物理性質由于具有缺陷而出現變化的特征，在被檢對象不被破壞的基礎上，來對其進行檢測，以檢測其中是否存在著缺陷。無損檢測技術的無損性是它最為明顯的一個優(yōu)點。在當前形勢下，無損檢測技術涵蓋了射線探傷、磁力探傷、超聲探傷和滲透探傷等許多方面，其非常有利于產品制造工藝的改進、產品制造成本的降低以及機械設備的運行可靠性的提高，等等。2） 油液分析方法油液分析技術是以光譜分析和鐵譜分析為代表的，它的主要優(yōu)點就是具備較高的信息集成度。它的缺點就是僅僅對磨損類故障起作用，并且診斷周期較長，同時，通常僅僅可以在實驗室進行診斷，診斷結果非常容易受到診斷工作人員的影響。油液分析技術一般用來進行液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的故障診斷.3） 解析冗余取代硬件冗余解析冗余主要是通過構造觀測器估計出系統(tǒng)輸出，然后將它與輸出的測量值比較從中取得故障信息。該方法是以系統(tǒng)數學模型為基礎，利用觀測器、參數模型和空間方程的方法產生殘差，通過現代優(yōu)化方法和控制理論作為指導，再結合相應的閾值或法則來評估決定殘值。作為系統(tǒng)修復、重構和監(jiān)控、容錯控制的前提，這種診斷方法必須要與控制系統(tǒng)緊密結合。4） 溫度檢測方法溫度檢測技術是利用機械設備故障導致的溫度異常，由于設備的某些部位對溫度相當敏感，溫度變化也較易監(jiān)測，利用熱學傳感器檢測這種異常溫度所產生的熱信號就可以查找機件缺陷和診斷出由熱應力引起的故障。溫度檢測可分為主動式和被動式。主動式是通過人為地給被測設備注入一定熱量，然后獲取其故障信息，由于采用的熱源和測溫儀器比較昂貴，目前應用上不普遍，主要運用在航天航空工業(yè)機件的故障檢測。被動式溫度這段是通過機件自身所產生的熱量來獲取故障信息，這種方法無需外部熱源，即使普通的測溫儀器也可采用，所以適用于各種狀態(tài)下的熱故障檢測。5） 鐵譜分析技術鐵譜分析是一種借助磁力將油液中的金屬顆粒分離出來，并對這些顆粒進行分析的技術.目前鐵譜分析儀主要有兩種類型：一種是直讀鐵譜儀,一種是分析鐵譜儀.分析鐵譜主要是借助高倍顯微鏡來觀察磨損顆粒的材料（顏色不同）、尺寸、特征和數量，從而分析零件的磨損狀態(tài).分析鐵譜也是一種強烈依賴個人經驗的技術，結論的正確與否與分析者的個人經驗關系極大，這也是這項技術仍在推廣之中的原因之一。鐵譜分析方法比其它診斷方法，如振動法、性能參數法等能更加早期地預報機器的異常狀態(tài)，證明了這種方法在應用上的優(yōu)越性。因此盡管這種方法出現較晚，但發(fā)展非常迅速，應用范圍日益擴大，目前已成為機械故障診斷技術中舉足輕重的方法.6）振動診斷方法相對于機械設備故障診斷的幾種其它技術來說,振動診斷技術在機械設備故障診斷的所有技術體系中占據著非常重要的基礎地位，并發(fā)揮著主導作用。它具備下面幾個優(yōu)點：具備比較雄厚的理論基礎，具備較為完善的分析測試設備，能夠得到更加準確可靠的診斷結果，更容易進行實時診斷等等。然而，它也存在著一些缺點，也就是說，由于機械設備的振動診斷技術直接關系到信息傳感、振動測試、信號處理等許多方面，所以，這就要求機械設備診斷技術人員具備較強的綜合素質.與此同時，此種診斷技術還具備部位敏感性的特征。3、 降低設備故障的措施1） 加強設備的保養(yǎng)工作，防止誤保，杜絕漏保設備管理人員應該熟練掌握說明書規(guī)定的保養(yǎng)方法，加強與工人的交流，對保養(yǎng)工作進行突檢和抽查.工人應增強責任意識，建立完善的獎罰機制，提高工作熱情，調動工作積極性，做好保養(yǎng)工作，節(jié)約成本，確保設備正常運行，保證生產順利完成。2） 提高操作人員的技術水平，加強設備的日常檢查工作對工人的技術水平嚴格把關，要求每一個工人熟練掌握機械設備的性能和原理，并做好書面設備檢查記錄。除了把設備日常使用情況和工作量記錄好，還要做好設備的維修記錄，保養(yǎng)記錄，零部件更換記錄。在設備發(fā)生故障時，通過工作記錄便于分析故障原因.3） 提高機械維修質量和維修隊伍素質專業(yè)的維修隊伍是減少設備故障率和保證生產順利完成的重要條件。例如：對于大型機械設備,我們可以聯系廠家來提供優(yōu)良的售后服務和技術支持；對于小型機械內部修理應做到維修規(guī)范化，引進和探索新的維修工藝，杜絕浪費與延時。其次要提高機械維修人員的技術水平和責任心，必要時進行業(yè)務培訓和考核，建立一支有戰(zhàn)斗力的機械維修隊伍。4） 維修方式及選擇合理的維修方式有效的保證設備的正常運轉，提高設備使用質量。因此，