关于机械设备故障规律的探究

王强 连少镭

【摘要】本文以机械设备故障规律为研究对象，分析了新时期机械设备故障的遵循的一般的故障曲线规律，并且依据故障曲线规律分析了预防和解决机械设备故障的相关对策，本文试图为机械设备故障的理论研究作出相关理论贡献。

【关键词】机械设备；故障；规律；对策

1机械设备故障规律

由于运行环境、设备操作、维修保养和出厂时间等因素的不同，机械设备在运行中一般会出现不同的故障。机械故障的发生往往会有许多特定表征。这就要求设备管理人员拥有丰富的经验及时发现这些表征并作出故障判断，防止严重的机械设备事故的发生。如发动机运行时出现异常响动，管理人员需要及时评估是否会出现突发性机械设备事故，如缸盖和曲轴等关键零部件被损坏。随着现代机械设备结构和材料的升级换代，传统机械设备的“浴盆曲线”故障规律已经无法全部适用于机械故障一般情况，需要工作人员重新总结经验和规律，判断机械设备运行状态、故障表征、故障发生根源和故障潜伏期。机械设备主要有磨损、变形、断裂、裂纹和腐蚀等故障类型。机械设备故障除了遵循一定的“浴盆曲线”规律以外，还遵循其它故障曲线规律，如稳定磨损期故障曲线规律，机械设备有恒定磨损期，故障率增长缓慢；新设备故障率曲线规律，运行一段时间后机械设备就逐渐表现出恒定的故障率；寿命周期内的故障曲线反映出机械设备总体稳定的故障率；机械设备开始由高的故障曲线规律，反映该机械设备初期故障率往往较高，但是中后期故障率稳定。一般来说，机械设备越复杂，控制要求越高，容易出现机械设备初期故障率较高的情况。一般的机械设备更多遵循初期故障较多而后期故障率稳定的规律，也有部分设备故障遵循“浴盆曲线”故障规律。一般来说，进口设备如果操作规范，维修及时，往往后期故障率很低且比较稳定，国产设备由于设备情况相对复杂，会出现多种故障率的曲线规律。这就要求设备管理人员拥有丰富的评估故障状态的经验。我们必须不断研究和发现机械故障规律，确定最合理的维修和保养时间，及时预防机械设备事故的发生，降低机械设备维修成本。为此我们要依据机械故障规律采用最合理科学的故障诊断方法，如振动测试法、油液分析法等检测方法。

2对机械设备故障的科学判断

一般机械设备故障的确定需要工作人员对机械设备运行状态进行科学管理和监测，依据设备运行实际，以机械设备故障标准为依据最终判断设备故障，而机械设备故障判断标准必须科学合理。标准既不能过松也不能过严。一般来说，机械设备故障判断标准必须符合以下原则：技术是否先进；继续使用设备是否危险；设备运行对周围环境是否影响很大；设备修复成本是否高昂；设备参数变化的概率是否较大；设备输出参数极限位的随机性。

2.1规范的机械设备故障检测制度

如何对机械设备故障进行科学的判断呢？第一，机械设备检测必须规范化，规范的检查程序和制度是进行科学合理的检测的前提，另外必须配备高级的专业机械故障检测设备和拥有丰富经验的高级检测人员。只有规范的检测制度、检测设备和检测人员才能保证机械设备检测工作的高效。第二，机械设备的检测工作往往必须由专业检测人员进行，而检测人员必须经过严格的检测技能的培训，保证检测工作不会出现人为故障。第三，对机械设备的检修必须制度化和常态化，不能因为生产任务的急迫性而刻意牺牲对机械设备的及时保养和维护，否则只能起到事倍功半的损坏设备的结果，有时甚至出现很小的机械故障导致严重的机械设备事故，而机械设备由于往往是相互关联的，如果发生故障连环效应有时甚至会导致整个企业的生产出现中断，导致企业的间接成本的上升。

２．２科学的机械设备故障检测法

当机械设备出现故障表征时，管理人员往往可以通过振动检测法来获取目标故障信号。一般的机械设备故障有超过60%是由振动导致的，而振动检测往往能准确地获悉机械设备的振动故障数据。本文将简要地介绍振动监测的基本程序。第一步，对机械设备的各个运动部分通过振动采集其运动信号；第二步，用专业的计算机故障参数分析软件对所获取的运动信号进行分析和评估；第三部，通过智能专家诊断系统对机械设备故障状态进行总体评估，对机械设备的运行状态进行高度仿真模拟，在连续监测的基础上，精确分析和判断机械设备各部分性能故障状态。第四步，在对机械设备各个故障状态有初步判断以后，进一步对机械设备实施连续监测，判断其劣化趋势，最终根据劣化趋势决定维修和保养策略。振动检测法在企业生产线上的关键设备的故障检测中发挥着重要作用。例如，振动法检测能对发动机的缸盖、喷油正时、曲轴瓦和活塞缸套等故障状态检测和判断，同时振动检测法对齿轮、轴承和转子等设备的检测准确度也有非常不错的监测效果。振动检测法能采集到大量机械设备的运动信号数据，然后输入故障模式识别软件系统，软件系统通过时域、包络解调和倒频谱等数据分析技术，能对机械设备的具体故障进行准确分析和判断。例如某企业在利用EMDS振动诊断仪对高压压缩机组实施振动监测，振动检测数据分析发现第4级进排气阀有频域和时域的异常，在经过连续监测以后，最终确定了更换阀片的维修方案，解决机械设备故障问题。

２．３机械设备故障的维修的误区

很多维修管理人员容易对机械设备故障的维修误区，以润滑油为例，许多管理人员往往一味采取定期更换机械润滑油的保养策略，但是润滑油的更换有一定的要求，润滑油的油质必须经过化验分析，依据化验结果符合换油要求才能换油。机械设备关于润滑油的保养还存在以下误区。第一，加润滑油的量凭个人感觉，导致设备处于少润滑油的状态。第二，加润滑油的保养效果要比比少加润滑油好，这样容易造成老机器出现油质恶化的情况，出现润滑油油质变差，导致活塞环积碳和漏气故障，最终降低运行功率。有时候往往还会导致严重的活塞环卡塞故障，引发活塞报废的严重机械设备事故。正确的做法应该是必须对目标机器的润滑油进行了油质化验，如铁谱分析化验法，才能觉得是否更换润滑油和润滑油的加入量多少。铁谱分析化验法可以分析出润滑油的下列指标。金属磨损颗粒、污染物磨粒浓度、颗粒大小及外形特征。通过磨粒形成机理可以分析出机器的金属表面损坏情况。其次，油液分析还需要相关的润滑档案提供润滑数据作支撑。依据润换档案制定合理的机械设备监测目标、计划和合适的采样频率等。在铁谱分析化验结果的基础上判断出机械设备润滑的变化趋势，在对润滑档案的工况分析基础上，通过智能软件分析系统对油品及机器磨损状态进行正确评估，最后确定合理的换油周期和换油量。总而言之，只有通过科学的检测方法，依据实时的机械设备监测数据、智能故障判断分析软件的判断，在连续监测的基础上，才能确定机械设备最优维修时间点和维修方案。

３结语

现代机械设备朝着大型化、精密化和系统化的方向发展。新时期要求我们必须能保障机械设备高效正常运行，及时控制并处理机械故障，促进企业的高效生产。机械设备主要有定期和预防两种维修方式，但两种维修方式易出现过维修和欠维修的问题，需要我们进一步研究故障规律并改进维修办法。如传统维修方式易出现错过最优维修时间、停工检修时间过长、施工维修设备短缺等问题。面对新时期企业精益化生产需求，我们必须研究机械故障规律，对故障采用智能化和预知性维修方式，对于不同的故障选择最佳的监测诊断方式，评估运行状态、判断最优维修时间，最终实现维修的“双优运行”。

【參考文献】

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［２］邓力，马登武，吴明辉．基于健康状态监测与预测的装备维修决策方案[J]．计算机测量与控制，2013(11)．

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［责任编辑：薛俊歌］