设备的故障及诊断分析(设备管理论文)

设备的故障及诊断分析

目录

一、设备故障分析

1、故障的形成过程

设备故障是指设备在规定的时间内、规定的条件下丧失规定的功能的状况。

图l中，P点表示性能已经恶化，并发展到可识别的潜在故障的程度：可能是表明金属疲劳的一个袭纹，也可能是振动，说明即将发生轴承故障等等。F点表示潜在故障已变成功能故障，换句话说，它已质变到损坏的程度了。P—F间隔，就是从潜在故障的显露到转变为功能性故障的时间间隔。各种故障的P—F 间隔差别很大，可由几秒到好几年，突发故障的P—F间隔就很短。较长的间隔意味着有更多的时间来预防功能性故障的发生，因而，要不断地花费很大的精力去寻找潜在故障的物理参数，为采取新的预防技术，避免功能性故障，争得较长的时间。

图1

2、故障的产生原因

以下所列机械故障产生原因是排除设备自身的设计因素之外的其他原因。

1)零件的损坏及配合关系的变化

机械设备在使用过程中，各种因素对零件发生作用，造成零件的现有尺寸、形态偏离了原始没计性能。这其中既包括意外损伤造成，又包括老化损伤造成。此时，设备的零件与零件之间的原有配合，发生了变化，无法发挥其自身的性能，造成机械综合工作能力的损耗。具体表现为机件配合间隙增大，刚性下降；机械的主要联接部件发生磨损、扭曲变形；主要部件磨损和老化等。

2)设备超负荷运转。

每一台设备都有一个设计输出参数极限，当无视设备承载能力，超负荷运转机械设备，使其实际输出参数超出其设计输出极限时，机械的负荷增加，摩擦系数增大，零部件易发热，易损伤，造成故障。此时，机械设备的综合工作能力反而下降。

3)人为操作的失误。

由于操作人员或技术维护人员的操作失误，也极易造成设备的损坏故障。人为因素分为无意识和有意识两种状态，前者是潜意识中形成的一种错误的操作习惯或忘记操作的注意事项而造成；后者则表现为技术观念上的错误，规则、知识、技艺等方面的错误。

3、常见的故障表现形式

故障的典型模式有：异常振动、磨损、疲劳、裂纹、破裂、过度变形、腐蚀、剥离、渗漏、堵塞、松弛、熔融、蒸发、绝缘老化、异常声响、油质劣化、材质劣化等。

通常情况下，机械设备故障的表现形式主要有下面几种。

1)性能异常。

机械设备的动力性差，例如，最高转速出现较为显著的下降，加速性能不好；耗油量增加；振动和噪声显著增强；操纵不稳定。

2)响声异常。

当设备在正常工作状况条件下的均匀与轻微的声响变成杂乱而沉重的声响时，提示设备出现异常。

3)产生异味。

机械设备在出现故障的时候，可能会产生一些异味，例如，非金属摩擦材料

可能会产生焦臭味，由于电气系统和导线烧毁会导致焦糊味，机油泄露就会导致烧焦味，等等。

4)温度升高。

发动机、制动器、轴承等部位的温度值超出规定范围。如不及时发现、诊断并排除，很易引起机件烧毁事故。一般有两种情况导致温度升高：一是机械设备始终保持较高的负载，这种情况对于其工作并无大碍；二是机械设备的内部结构发生故障，这种情况必须立即进行诊断和排除。

5)油液渗漏。

机械设备在出现故障的时候，可能会导致机油、冷却液、润滑油和制冷剂的渗漏和电气系统的漏电等等。机械设备的油液渗漏非常容易造成机械设备的温度升高，不利于机械设备的正常工作。

6)外观异常。

机械设备的外观会出现纵向偏斜或横向歪斜，这不利于其正常工作，例如：设备出现较为严重的振动，重心偏移，转向不稳和设备跑偏等。

4、故障率

根据所学知识，我们知道典型故障率曲线为浴盆曲线。

浴盆曲线通常用来表述设备故障率与时间的相关关系，一般有 3 个阶段，如图2所示。

ⓐ—规定故障率；ⓑ—故障率；ⓒ—早期故障率；ⓓ—耗损故障期；

ⓔ—偶发故障率ⓕ有效寿命；ⓖ—时间；ⓗ—经维修故障率下降

图2

1)早期故障期

早期故障对于机械产品又称磨合期，与机械的设计和制造的缺陷及使用的环境不当有关。

早期故障发生的规律是：开始故障率很高，随着机械的使用故障率下降。

2)偶发故障期

偶发故障期又称有效寿命期。此阶段发生规律是：稳定性与随机性，稳定性即故障率趋于一个定值，且故障率是最低的。故偶发故障期也是机械设备使用的最佳状态。偶尔故障的发生原因与设计和使用不当及维修不力有关。因此，可以通过提高设计质量，加强使用管理，增加检修诊断与维护工作来降低故障率。

3)耗损故障期

随着时间的推移，设备使用的时间越久，设备零部件的磨损老化及腐蚀程度越大，设备开始进入损耗故障期，故障率开始上升。在损耗故障期刚发生时对机械设备加强维修工作，可以减少经济损失，降低故障率。

5、故障特性

机械故障是与磨损、腐蚀、疲劳、老化等机理分不开的，根据机械故障形成的一般过程，机械故障主要有以下一些特性：

1)潜在性

机械在使用中会出现各种损伤，损伤引起零部件结构参数发生变化，当损伤发展到使零部件结构参数超出允许值时，机械即出现潜在故障。由于机械设计考虑一定的安全系数，即使某些零部件的结构参数超出允许值后机械的功能输出参数仍在允许的范围内，机械并未发生功能故障。同时，通过润滑、清洁、紧固、调整等手段可以消除或减缓损伤的发展，使潜在故障得到一定程度的控制甚至消除。因此从潜在故障发展到功能故障一般具有较长的一段时闻，机械故障的潜在性可通过维护来减少功能故障的发生，从而大大延长了机械的使用寿命。

2)渐发性

由于磨损，腐蚀、疲劳、老化等过程的发生与时间关系密切，因而引起的机械故障也与时间有关。机械使用中损伤是逐步产生的，零部件的结构参数也是缓慢变化的，机械性能也是逐渐恶化的。机械使用时间越长，发生故障的概率就越大，故障发生的概率与机械运转的时间有关，由于故障的渐发性这一特性，使多数的机械故障可以预防。

3)耗损性

机械磨损、腐蚀、疲劳，老化等过程伴随着能量与质量的变化。其过程是不可逆转的。表现为机械老化程度逐步加剧，故障越来越多。随着使用时间的增加，局部故障的排除虽然能恢复机械的性能，但机械的故障率仍不断上升。同时损伤的消除也是不完全性的，维修不可能使机械的性能恢复到使用前的状态。

4)模糊性

机械使用中，由于受到各种使用及环境条件的影响，其损伤与输出参数的变化都具有一定的随机性与分散性。同时，由于材料与制造等因素的影响，机械的各种极限值，初始值也具有不同的分布，同一机械在不同的使用环境下，输出参数随时间也具有不同的分布。从而导致参数变化及故障判断标准都具有一定的分散性，使机械故障的发生与判断标准都具有一定的模糊性。

5)多样性