机械设备点检技能

机械设备点检技能
实施设备点检时，除了必须事先做好制定点检标准和计划，涉及点检检查表和决定点检路线等一系列工作之外，专业点检员必须掌握一定的技能，这是体现专业点检水平的一个重要方面。

如专业点检员判断设备劣化程度准确性、修复劣化的水平，寻找设备故障点的速度和准确度，以及排除故障和恢复设备正常运行所需时间的长短等等。

而现场设备的运行情况又是千变万化，交叉复杂，因此，专业点检员必须凭籍自己所具有知识、技术、经验以及逻辑思维，在生产现场发现设备所存在的问题和切实解决这些问题。

点检员所具备的这种能力就称为点检技能。

点检技能由二方面组成。

第一，前兆技术。

所谓前兆技术，就是通过设备点检，从稳定中找出不稳定的因素；从正常运转的设备中找出异常的萌芽；发现设备的劣化，并密切跟踪劣化的发展，找出其规律；并做好设备劣化异常的早期发现和早期处理，不让其扩展为设备故障的技术。

第二，故障的快速处理技术。

这是在设备故障发生后，迅速分析和判断故障发生的部位，制定排除故障的方案并组织实施，尽快排除故障，或采用紧急应变措施，让设备恢复工作，使生产继续进行的技术。

这两方面，有关机械、电气、仪表、计算机等各专业都有各自的特点，但也有共同之处。

随着科学技术的进步，这几种专业越来越紧密地结合在一起了，机电一体化设备的大量涌现就是一个有力的例证。

机电一体化设备的投入使用，要求点检员在提高自身点检技能的同时，还要求触类旁通，扩展自己的知识面，熟悉相关专业的
一些基本技能，以求得“边缘区域前进一步”的实施点检原则能得到切实贯彻，使专业点检员在搞好专业设备点检的同时，对专业分界面两侧的设备点检搞得更好。

第一节机械点检技能概述
机械点检技能是一种了解和掌握机械设备在使用过程中的状态，确认设备整体或零部件装臵是否正常，早期发现设备劣化，探查其产生原因，正确掌握其发展的趋势，及时的修复劣化，以确保设备正常运转的技术。

这里所说的机械设备，包括各种类别机器的动态设备，还包括各种容器、管道、阀门、工业炉窑等静态设备。

点检诊断技能是一门正在不断完善和发展的技术，虽然已有不少行之有效的方法和手段，但与设备的发展水平相比，还有很大的差距。

由于设备的多样化，劣化状态的复杂化，决定了所采用的设备诊断方法的多样化，可从最简单的与运用用人的感官和经验开始，直至运用现代化的计算机自动诊断系统。

正因为这样，在进行“诊断”工作时，要注意“对症下药”，因地制宜，不能设想只用一二种方法就可以解决所有设备的诊断问题。

学习、掌握、开发设备点检技能的目的，那就是为了尽可能正确掌握设备劣化状况，避免设备故障（事故）发生，保证安全正常生产和保护环境，降低维修成本，节约能源，设备点检技能如果仅仅作为一用技术来应用，其效益的发挥收到很大的限制，一旦它和其它现代维修技术及现代维修管理制度相结合，那么它所发挥的作用将更大更多。

在这里首先要提及的，随着现代工业的发展，机械设备正向着高精度、高效率、高速、重载、大型和超小型、无需维修、节能等方向飞速发展，为了要求设备机械性能经常保持良好状态，必须重点考虑与润滑状况密切相关的机械磨损的问题。

可以讲：设备机械性能能否得以充分发挥，在很大程度上取决于润滑是否得当，这种说法并不过分。

由于这润滑在机械中所起到作用，认识不足而造成的劣化加速度和机件损伤是屡见不鲜的。

机械润滑故障在机械运转时经常出现，其主要的表现形势及产生原因见下图：
图7－1润滑故障的表现形式及其产生的原因在发生润滑故障时，开始往往看不到设备有明显的异常现象，但
是会出现一些不引人注意和不易察觉的细微迹象。

然而这种异常迹象却很容易发展成重大的故障。

应给予足够的注意。

为了能分辨发现这些细微的劣化，在机械作正常运转时就要十分注意测量有关的参数并记录其状态，如噪音、振动、温度、动力消耗等等。

润滑故障的一个特征是，其发生的原因很少是单一的，而往往是诸多因素共同作用的结果，因此，分析调查故障原因是，要对促使故障形成和发展的有关原因，广泛地进行研究。

此外，由于较难作出完整的理论分析，在很大程度上还只能依赖于经验，因此要求点检员必须注意经验的积累，这样才能灵活应用从实践中获得的数据。

而提高润滑技术，加强润滑管理，对显著的延长零件、设备的使用寿命，提高设备的可靠性进而把故障的发生控制到最低的水平上，都有极其重要的意义。

此外，除了从机械设备的运转方面进行点检外，定期的拆卸解体检查机器，对早期发现劣化故障也有很大效果。

（一）信息在点检技能中的作用
机械设备的点检技能的前兆技术，是利用机械设备在点检时所获得的一切有用的信息，经过分析处理，已获得最能识别机械设备状态的特征参数，并做出正确的判断结论，作为修理的依据，使故障及时处理排除。

一个高水平的点检员的高明之处就在于能抓住一切有用的信息，运用所积累的知识和经验作出恰当正确的判断。

作为一种信息技术，通常应包括三个基本环节：
1．信息的采集：
采集的关键是正确选用传感器。

人的感官也是一种特殊的传感器。

传感器的性能和质量是决定信息是否失真或遗漏的关键。

2．信息分析处理（数据处理）：
目的是把原始的杂乱的信息加以处理，以便获得最敏感最直观的特征参数，称为特征提取。

在用人的感官作传感器时，信息是在人的大脑中进行分析处理。

3．状态识别判断和预报：
根据特征参数，参照某种规范（标准），利用各种知识和经验，对设备状态加以识别，诊断并对其发展趋势进行预测、预报，为设备的检修决策提供技术数据。

（二）机械专业点检员应具备的知识
作为一名机械专业点检员，通常应具有高中文化水平，既具有相当于高中的语文及数理化基础。

在第四章中，对点检员应具备的一般条件已作了叙述。

这里，进一步叙述在使用现代化生产设备的企业中，对机械点检员在专业知识方面的要求。

机械点检员必须挖掘以下几个方面的知识：
1．机械和机械零件设计方面的知识：
以这些知识为基础，点检员可更好的熟悉和掌握对自己所负责的点检区域中设备的结构原理、设备功能、特性，以及更好地熟悉和掌握设备安装、调试和维修等有关技术。

2．材料力学及金属热处理等有关知识
这是在熟悉和掌握机械零部件工作机理，劣化机理的基础上，进
一步开展设备维修，改善等活动时所必须具备的知识。

3．熟悉和掌握机械设备在生产过程中的作用以及对产品质量的影响。

为了做到这一点，点检员必须熟悉生产工艺以及设备的操作，对重点设备进行更精心的点检维护。

4．熟悉并尽可能掌握相关专业的有关知识。

随着机电一体化设备的迅速增加，要求点检员熟悉与自己所从事技术专业相关的知识领域是十分必要的。

对机械点检员来说，应尽可能地多的了解和熟悉电气、仪表、计算机领域的基本知识和技术。

这四个方面的知识，对机械点检员来说，是应该着重学习和掌握的。

此外，机械点检员在点检活动的时间中，必须积极进取，参与设备维修，提高自己的设备维修技术，真正做到一个既有一定的理论知识，又有丰富的实践经验的，名副其实的点检员。

第二节利用人的感官检查设备的技能
机械设备在运行中都会产生一定的声响、温度、和振动。

这也是机械设备在运行时的一种特征表现。

通过检测，可发现声音的高低、音色的变化、温度的升高和振动的强弱等。

将收集到的信息数据与判断标准进行比较，就基本可以判断机械设备的劣化状况。

对重要的高精度复杂的设备，在此基础上使用仪器仪表进行进一步定量检测和数据分析，准确掌握劣化趋势，在事故发生前得到恰当的修理。

结构相对简单的机械设备的监测可以靠眼看、手摸、耳听、鼻嗅等人体感官的感觉，还可采用听音棒、检查锤、温度计等一些简单的
辅助器具。

任何一种检测方法，都是根据采集到的声响、温度或不规则的振动以机械设备正常运行时的声音、温度和振动进行比较来判断设备劣化的状况。

所以，平时在设备正常运行时，熟悉和掌握机械设备的运动状态和特征，这对鉴别设备是否正常，判断劣化程度有着非常重要的意义。

另外，为了更好地利用人体的感官检测设备，还必须注意：
1.思想准备
每日执行点检计划时，应当确定当天检查的重点项目。

因为实行突出重点内容的点检，是一种有效的做法，思想上的足够重视则是发现设备细微变化的第一步。

2．得到情报后点检
广泛地从早、晚会，生产操作人员日常点检中；三班紧急抢修班；检修有关人员等多方面获取设备状况的情报。

这样，在开展每日的点检活动时可做到心中有数，有的放矢地进行检测。

3．明确设备的检修或更换时间：
知道机械设备使用寿命，掌握设备的修理和零部件更换周期，对检测设备劣化是有利的。

点检员应该知道：哪些部位是需要重点检测的，什么时候需对设备重点点检；点检周期怎么设定等等。

这样对预见，事前处理设备劣化及故障是有帮助的。

4．正确记录，整理数据
通过人体感官的检测和系统的调查，将可以得到设备真实情况及数据进行整理分析，就能明确有关异常的变化，进而用统计方法进行
分析研究设备变化的规律，就可能预测设备工作寿命。

5．多种点检，综合分析判断
不仅可以使设备运转或停止时进行点检中获得设备劣化的资料。

在定期解体、检修装配时的点检中，也能获得大量有用的情报，将这些资料和情报加以综合分析和判断，就可以对设备的实际状态有一个全面的了解。

在点检员开展的点检活动中，利用自己的感官进行点检是常用的方法。

利用感官和简单器具对机械进行检查，除了要不断地在实践中获得和积累大量的经验之外，点检员还必须努力学习理论知识，正确地掌握测试方法，如测温、测振、测音点的决定、传感元件的安装等等。

正确的定点，正确的测试，才能获得正确的数据。

“五官”点检在点检活动中所处的地位如图7-2所示。

这种点检方法是精密点检，设备技术诊断的基础。

因此，每个点检员都应给予足够的重视，在点检实践中使五官点检的技能能获得充分的发展和提高。

三、利用机械点检诊断技能的实例
（1）旋转机械诊断
所谓旋转机械是指那些主要功能是由旋转动作来完成的机械，尤其是指机械转速较高的机械。

在生产线上设备劣化的表现形式是多种多样的，要判别、并确定什么原因而引起的劣化，有时不是一件容易的事，一些意外的获悉细小的疏忽就会造成令人费解的异常，如某个基础螺栓未拧紧就可以使机组发生异常的振动。

找出这种出现概率很小的故障症结实在是很困
难的，所以，即使在实施了计算机全面地实施控制之后，人们还是要对设备进行细致的现场观察，通过不断的实践，逐步积累经验，加强对劣化特征的研究，必要时，还得借助现代化仪器的帮助，才能较快的解决生产中设备出现的多种疑难问题。

旋转机械的劣化状况也可以通过眼看、手摸、耳听，这在很大程度上要依赖于点检人员的素质。

表7-1表示了旋转轴系统（包括旋转体）所发生的异常。

表7-1现象及其典型的振动频带实例
图7－2五官点检在点检活动中的地位
1．旋转机械中常见的劣化、故障。

旋转机械中常见的劣化、故障的表现形式，产生原因如下：（1）由机件强度不足造成断裂破坏事故，其产生的原因：①磨损或腐蚀：
由化学或机械作用下，使材料变质或造成零件尺寸减小，使零件表面层剥落。

②设计中造成零部件结构不合理、形状尺寸不当、精度不够、应力过大、在运转中负载变化应力集中、变化产生疲劳破坏。

③加工中由于工艺不合适，造成缺陷。

（2）设备的异常振动
①设备本体的不平衡；
②设备安装不对中或对使用条件考虑不周，也可能是零件加工质量不良；
③工作介质引起的振动。

往往是由于操作不当引起的；
④旋转机构本体产生自激振动。

2．旋转机械异常振动的检测
诊断旋转机械的各种各样异常的现象，通常，我们是靠感觉器官来检测，如果想对这些征兆进行定量测定，就需要利用各种测定参数(离散值)，其中也包括利用含有信息较多的振动。

下面，说明利用振动对旋转机械的劣化征兆进行定量控制的方法（简易诊断法）。

①测定参数的选定：
对于旋转机械发生的振动，有位移、速度、加速度等三种测定方法。

低频以位移或速度，中频以速度，高频以加速度的测定参数的情况居多，详见7－3。

测定点的选定：
就一般旋转机械而言，振动的测定方法有测轴振动和测轴承振动两种。

一般，对于非高速旋转体，则以测定轴承的振动为多。

由于可能发生劣化的方向不同，所以，对低频振动就必须对三个方向，即轴向、水平方向、垂直方向，都进行测量。

（对高频，一般因无方向性，通常只从一个方向进行监控较多）。

对于越接近于高速的旋转机械，就往往以只测定轴位移为主，这是因为测轴位移能较为详细地监测振动。

应注意：测定点一经确定之后，就要经常在同一点进行测定。

③测定周期的确定
确定测定周期时最重要一点是对可能产生劣化的速度进行充分的研究，对劣化发展缓慢的可采用较长的周期；对突发异变后可能立即造成故障的设备，则需要进行实时监测，而且所确定的测定周期也是基本的测定周期，一旦所测定数据出现异常变化时，测定周期就应随之缩短变化，以便确切掌握劣化发展的趋势和研究处理的方法。

④判断标准的确定
判断标准共有下述三种，采用哪三种，则需要按照对象设备的具体情况而定。

绝对判断标准：在同一部位（主要在轴承上）测定的值与“判断标准”相比较，判断的结果为良好/注意/不良。

相对判断标准：对同一部位定期测定，按时间的先后进行比较，将正常情况的值，定为初始值，根据实测值达到的倍数进行判断。

类比判断标准：有数台机型相同的机械时，按相同的条件将它们进行测定，对测定数据进行相互比较后，再做出判断。

（二）滚动轴承的诊断
旋转机械时机械故障诊断的重点，据统计旋转机械的故障有30％是由轴承引起的，它的好坏对机器的工作状况影响很大。

轴承的缺陷会导致机器产生异常振动和噪声，甚至会引起设备的损坏，在精密机械中轴承要求则更高。

1．滚动轴承的主要劣化形式和点检
滚动轴承在运转过程中可由于各种原因引起破坏，如装配不当，润滑不良，水分或异物侵入、腐蚀（点蚀）和过载等都可能使轴承过早损坏。

即使上述情况都正常，经过一段时间运转，轴承也会出现疲劳剥落和磨损而影响正常的运转。

滚动轴承的点检着重于振动噪声和温度的检查。

检测时要注意测试点的选取，检测点应尽量靠近被测轴承的承载区，并应尽量减少中间环节；检测点离轴承外圈的距离越短、越直接越好。

正确的检测位
臵如图7－4所示。

因为能引起轴承的劣化的原因很多，所以点检其劣化就需综合有关方面的情报，在进行综合分析后才能做出诊断，滚动轴承劣化的表现形式和点检方法如表7－2所示。

表7－2 滚动轴承的主要劣化形式和点检方法
注◎为主要微兆，○为伴随征兆
图7－4探测位臵的选择及对灵敏度的影响2．滚动轴承劣化点检(含精密点检)的常用方法
（1）最原始的轴承劣化诊断是听音棒接触轴承，靠听觉来判断有无劣化。

为了提高检测灵敏度可采用电子听诊器。

训练有素的点检员能觉察到轴承的疲劳剥落，还能分辨出损伤的部位。

这种方法受主观因素的影响较大。

（2）用振动位移、速度或加速度的均方根值或峰值来判断轴承有关劣化。

这可以减少对设备点检人员经验的依赖，但仍然难发现早期故障。

（3）用振动脉冲仪（Shock Pulse Meter）检测轴承损伤，长期监测轴承运转。

［1996年瑞典SKF公司发明MEPA-10A SPM-42A］
（4）用机器检测仪（Machine Checker）可分别在低频、中频、高频段检测轴承的异常。

［1976新日铁研制MCV-021A］
（5）油膜检查仪，利用超声波或高频电流对轴承的润滑状态进行监视，可探测油膜是否破裂。

这样可间接测定金属间是否产生直接接触而增加磨损。

（6）1976～1983年日本精工（NSK）相继研制了轴承监视仪NB-1～NB-4型和用1KHz～15 KHz范围的轴承振动信号测量其RMS值和峰值来检测轴承的故障，由于去掉了低频干扰，灵敏度有所提高。

随着对滚动轴承的动力学、运动学的深入研究，对于轴承振动信号中的频率成份和轴承零件的几何尺寸及缺陷类型之间的关系有了较清楚的了解，加之快速傅立叶变化技术的发展，开创了用频域分析法多种信号进行处理的技术，来检测和诊断轴承的劣化。

除了用振动信号检测轴承外，还发展了其它技术，如油污染分析法（光谱测定法、磁性磁屑探测法和铁谱分析法等）、声发射法、声响诊断和电阻法等。

（三）滑动轴承诊断
滑动轴承主要是由轴承体、轴瓦、或轴套组成。

滑动轴承的工作性能。

主要决定于加工与装配精度。

滑动轴承最理想的情况是在液体摩擦的条件下工作。

因为轴与轴承的运转工作表面之间由润滑油层所隔开，使轴与轴承的工作表面几
乎没有磨损。

因此。

理想的工作期限，应该是十分长久的。

但是由于机器在运转的工作过程中，经常需要停止和开动，使速度发生变化。

另外，机器在工作的过程中还会发生振动和载荷变动及其承受冲击载荷等情况。

这些都将破坏液体摩擦条件而引起磨损。

滑动轴承因磨损而不能正常工作，一般表现为两种基本形式：一种是由于轴承配合间隙的增加；另一种是轴承的几何形状发生变化。

对运转中的滑动轴承的点检，其基本方式方法可参照对滚动轴承的点检，另外对滑动轴承还要加强润滑油方面的点检。

仔细观察给油状况、油量、油压、油色及油质等。

1．关于点检测定滑动轴承劣化征兆的方法如表7－4所示。

2，滑动轴承劣化原因分析
现将滑动轴承的劣化或故障的共同原因进行分类整理并给予说明。

然而，产生劣化或故障的原因是复杂的，而且其表现形式和产生原因之间也不一定都能一一对应。

点检员还需不断通过对实际经验的分析总结，来进一步提高判定能力。

（1）局部端面接触
对滑动轴承的运转和维护来讲，一端接触是万恶之源。

这主要是由于轴承或轴颈的加工精度、装配精度、轴的刚度不足（弹性变形）、热变形等原因所造成的。

因轴承的承载面积相应减小，产生局部过载，以致过载处油膜厚度过小，导致金属之间的直接接触，摩擦增大，出现过热、发生异常磨损，轴瓦在超载和金属摩擦的双重作用之下产生疲劳裂纹与剥落，加快了轴承劣化的速度和故障的发生。

提高轴承压面积的利用率、设法减小变形。

提高加工精度、选用易磨合的轴瓦材料，以及提高接触精度等等，这些都是有效防止轴承一端接触的措施。

（2）异常磨损
异常磨损是指由于某些预料不到或超越常识的原因，使磨损率超过实用限度的磨损。

因为有预料不到的大量尘埃或异物的侵入，因某种原因造成供油量不足；由于加工不良和材料刚性不足而造成的轴承孔和轴颈的失圆，以及装配不良；由于润滑油的变质，可能产生酸性物质，从而造成腐蚀磨损等等；这一切都是造成滑动轴承磨损的原因。

（3）胶粘
因为润滑油膜变薄而产生固体摩擦，从而发现轻微磨损，随着磨损加剧，摩擦增大，导致磨损也增加，进而发生温度升高使润滑油粘度降低，反过来进一步导致油膜厚度减小，又加剧摩擦与磨损。

这样重复的恶性循环，使异常磨损急剧地发展为胶粘。

供油不足、装配不良（局部接触）、低速重载摆动等都会使油膜厚度减小。

此外，异物尘埃混入、轴表面粗糙过大，油粘度不够，高温环境运转等无疑都是产生胶粘的原因。

（4）微动磨损
微动磨损使由微小行程（几微米至几毫米）的往复摩擦所造成的异常磨损。

这种磨损现象往往带有氧化等化学反应，所以也叫微动腐蚀磨损这种磨损，现象一般具有磨粒磨损的性质。

滑动轴承在长期使
用中，由于配合面发生松弛而可能作微量往复运动，往往产生微动磨损。

原装在轴承座内的，附有轴承合金层的薄壁轴承由于过盈配合松弛，以及开式轴承配面的变形等都会发生微动磨损。

一旦微动磨损发生，轴承表面将变形，并因背面传热不好而有过热的危险。

预防微动磨损的根本措施是完全抑制微量滑动。

在材料选择、精加工、润滑剂选择、表面处理等方面采取一定的措施也能获得一些效果。

（5）劳裂纹和剥落
这种现象是由于滑动轴承工作时所产生的各种应力重复作用所引起的一种表面疲劳现象。

轴承合金经过长期使用后，往往会因这种疲劳发生剥落。

（热裂是由于热应力的重复作用而引起的疲劳），发生剥落的原因如下：
①重复应力
剥落和疲劳开裂的发生，几乎都是由变载荷或旋转载荷造成的。

在重复应力作用下，必须注意由轴承摩擦，特别是边界摩擦所引起的切向力，当这个切向力和法向力组合起来重复作用在轴承表面上时，最容易产生疲劳裂纹。

改善润滑条件，以减少切向力和接触应力，可以有效地防止剥落。

②与衬背的结合（浇注、压配）
和衬背结合不好（结合牢度差）的轴承合金，在重复载荷的作用下，结合面会过早分离，容易引起表面开裂，进而造成脱壳，此外，存在缩孔、夹渣、组织不均匀等类似的缺陷会增加表面疲劳开裂和脱。