交通機(jī)電設(shè)備故障診斷及維修技術(shù)研究

靳群

（廣西遠(yuǎn)長(zhǎng)公路橋梁工程有限公司 廣西南寧 530012）

目前，隨著交通行業(yè)快速發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)正發(fā)揮出十分重要的作用與現(xiàn)實(shí)意義，而機(jī)電設(shè)備的增多，其運(yùn)行故障和問(wèn)題越來(lái)越多，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成影響，所以在日常工作中，應(yīng)切實(shí)做好故障診斷，并根據(jù)診斷結(jié)果采取有效技術(shù)進(jìn)行維修處理。

1 交通機(jī)電設(shè)備主要故障

1.1 暫時(shí)性故障

該故障是指受外界環(huán)境因素持續(xù)影響后設(shè)備產(chǎn)生運(yùn)行失穩(wěn)的問(wèn)題，如果未能及時(shí)且有效的處理，將進(jìn)一步演變成固定故障，對(duì)機(jī)電系統(tǒng)正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。比如，機(jī)電設(shè)備當(dāng)中不同接口因受濕度等因素的直接影響，產(chǎn)生氧化銹蝕問(wèn)題，致使信號(hào)傳輸失穩(wěn)，引起運(yùn)行問(wèn)題。對(duì)于暫時(shí)性故障，其監(jiān)測(cè)與定位難度相對(duì)較大，在日常工作中必須全面加強(qiáng)維護(hù)。

1.2 機(jī)械故障

機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，若沒(méi)有嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行正確操作，則會(huì)產(chǎn)生不同程度的設(shè)備故障。另外，設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間閑置以后，其部分元器件還將發(fā)生變質(zhì)與老化損壞，對(duì)其使用性能造成影響，難以發(fā)揮應(yīng)有的作用和效果。

1.3 系統(tǒng)性故障

在某些設(shè)備故障產(chǎn)生以后，如果未能及時(shí)有效的處理，則故障經(jīng)過(guò)進(jìn)一步發(fā)展和演變，其性質(zhì)將產(chǎn)生變化，最終對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行造成影響。對(duì)于系統(tǒng)性故障，其診斷難度往往很大，實(shí)際的排查工作中，需要考慮眾多影響因素。

2 交通機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修重要性

在交通機(jī)電系統(tǒng)中，設(shè)備管理為重要工作，是一項(xiàng)具有復(fù)雜性和全面性的工作，在實(shí)際工作中，通過(guò)對(duì)設(shè)備管理及設(shè)備維護(hù)的有效加強(qiáng)，除了可以有效延長(zhǎng)設(shè)備實(shí)際使用壽命，還可提高設(shè)備各項(xiàng)使用性能。在當(dāng)前的交通系統(tǒng)中，機(jī)電設(shè)備及其設(shè)備十分復(fù)雜，如果在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生非預(yù)知性的設(shè)備故障，則會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行影響，當(dāng)情況較為嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失，甚至是傷亡事故。在設(shè)備管理工作中，采用故障診斷技術(shù)，可完成預(yù)知性的診斷與維修，使機(jī)電設(shè)備始終處在穩(wěn)定且高速的狀態(tài)，減少維護(hù)檢修方面的經(jīng)濟(jì)成本。從設(shè)備檢修的宏觀規(guī)律角度講，比較典型的為浴盆曲線，可分成以下三個(gè)階段：①在前期，設(shè)備故障率很高，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因往往是多個(gè)方面和層次的，如果設(shè)備中某個(gè)元器件的質(zhì)量產(chǎn)生問(wèn)題，或在設(shè)計(jì)與安裝時(shí)產(chǎn)生問(wèn)題，則都會(huì)使設(shè)備產(chǎn)生失效。②前期后，設(shè)備實(shí)際故障率將有所降低，逐漸保持在穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，即處在偶然故障期，設(shè)備故障產(chǎn)生原因包括元器件變質(zhì)老化，操作失誤和維護(hù)不當(dāng)?shù)?。③進(jìn)入損耗故障期，表現(xiàn)為故障集中產(chǎn)生，這一階段最常見(jiàn)的問(wèn)題包括設(shè)備老化與磨損。

3 交通機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備損耗期維修周期決策模型

因受到設(shè)備物理參數(shù)與外界影響因素的作用，設(shè)備在運(yùn)行時(shí)難免會(huì)產(chǎn)生故障，對(duì)整套系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行造成影響，所以應(yīng)切實(shí)強(qiáng)化診斷與維修，排除在設(shè)備中存在的潛在問(wèn)題與故障，保證使用性能。建議采用預(yù)防性維修的方法，設(shè)備產(chǎn)生故障前，應(yīng)綜合不同的技術(shù)手段與管理手段，盡可能減少或避免在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生隨機(jī)故障。為確保設(shè)備的預(yù)防性維修得以順利、有序的開(kāi)展，應(yīng)先確定適宜的維修周期。通常情況下，維修周期要以工作量、運(yùn)行時(shí)間為依據(jù)來(lái)確定，然而，不同設(shè)備處在不同的環(huán)境，易使維修條件有較大差異，所以周期的確定是有很大難度的。

3.1 修復(fù)性

修復(fù)性周期如圖1所示。

圖1 修復(fù)性周期

圖1中，T表示維修的周期，有T=T1+T2；TP表示預(yù)防維修時(shí)間；Tf表示修復(fù)時(shí)間。若在T1時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生故障，則僅修復(fù)設(shè)備，無(wú)需采取更新方法，故應(yīng)對(duì)T1予以充分考慮。

3.2 更新性

更新性周期如圖2所示。

圖2 更新性周期

若設(shè)備在周期外產(chǎn)生故障，則此時(shí)需要采取更新方法，使設(shè)備使用性能正常發(fā)揮?；谶@種實(shí)際情況，需要將更新時(shí)間為起點(diǎn)。在實(shí)際工作中，需以設(shè)備實(shí)際情況為依據(jù)，選擇正確有效的維修方法，明確使用情況。比如，對(duì)于更新性維護(hù)，其方法統(tǒng)一，單個(gè)部件使用壽命難以充分體現(xiàn)，所以該方法主要用于壽命相對(duì)較短，且價(jià)格不高的零部件當(dāng)中。

4 交通機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)

4.1 振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷

機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷工作中，周期振動(dòng)與寬帶隨機(jī)振動(dòng)均為常見(jiàn)振動(dòng)形式。對(duì)于故障診斷，主要涉及以下四個(gè)方面：①狀態(tài)信息采集；②數(shù)據(jù)信息處理；③設(shè)備狀態(tài)識(shí)別；④故障診斷決策。振動(dòng)監(jiān)測(cè)中，在傳感器的支持下，將振動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析處理。根據(jù)分析處理結(jié)果，確定采樣頻率。監(jiān)測(cè)需要采用各類傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括渦流式位移傳感器與磁電式速度傳感器。實(shí)際應(yīng)用中，先做好準(zhǔn)備工作，以設(shè)備的實(shí)際狀況為依據(jù)，確定故障診斷的對(duì)象。診斷前，需要對(duì)設(shè)備各組成部分予以充分了解，明確運(yùn)行方式和特征。然后在確定了診斷對(duì)象的基礎(chǔ)上，編制科學(xué)合理的故障診斷實(shí)施方案，具體應(yīng)包含以下幾點(diǎn)：①選擇觀測(cè)點(diǎn)位，測(cè)點(diǎn)是獲取狀態(tài)信息的重要窗口，如果測(cè)點(diǎn)具體位置的選擇難以滿足實(shí)際的診斷工作要求，這會(huì)對(duì)最終診斷結(jié)果的真實(shí)性及準(zhǔn)確性造成影響。因此，所選測(cè)點(diǎn)必須具有良好的靈敏性，并且要有很強(qiáng)的操作性，可真實(shí)反映設(shè)備的實(shí)際情況。②對(duì)設(shè)備頻率和振幅進(jìn)行估算，將其作為依據(jù)選擇規(guī)格與性能相符的傳感器。③對(duì)傳感器進(jìn)行安裝調(diào)試，檢測(cè)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)以檢測(cè)結(jié)果為依據(jù)給出詳細(xì)的診斷方案，以此來(lái)掌握設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)有計(jì)劃性和針對(duì)性的采取維修措施，以免因連鎖效應(yīng)影響系統(tǒng)及設(shè)備正常運(yùn)行。

4.2 噪聲監(jiān)測(cè)和故障診斷

通過(guò)對(duì)噪聲實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)的合理應(yīng)用，可對(duì)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備實(shí)際狀態(tài)給出準(zhǔn)確判斷。設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中必然會(huì)產(chǎn)生噪聲，將其作為信息主要來(lái)源對(duì)設(shè)備實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行分析診斷。應(yīng)用噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)時(shí)，必須了解設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生噪聲的基本原理。噪聲監(jiān)測(cè)工作中，需要用到傳聲器與聲級(jí)計(jì)。在確定適宜的噪聲識(shí)別手段后，以設(shè)備實(shí)際情況為依據(jù)，確定噪聲源，然后通過(guò)對(duì)噪聲的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)檢測(cè)出設(shè)備的故障。實(shí)踐表明，噪聲監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)合理可行、切實(shí)有效的故障診斷技術(shù)，值得在實(shí)際工作中大范圍推廣應(yīng)用。

4.3 溫度監(jiān)測(cè)和故障診斷

溫度是對(duì)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)衡量的重要參數(shù)和指標(biāo)，溫度除了可以直觀表現(xiàn)設(shè)備實(shí)際冷熱程度，還能表現(xiàn)出分子運(yùn)動(dòng)實(shí)際動(dòng)能。目前，在設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)方面，主要采用兩種方法，即接觸式溫度監(jiān)測(cè)和非接觸式溫度監(jiān)測(cè)，是現(xiàn)階段最為常見(jiàn)的設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)之一。該監(jiān)測(cè)方法應(yīng)配置紅外探測(cè)裝置，采集診斷對(duì)象發(fā)出的信號(hào)，再以監(jiān)測(cè)結(jié)果為依據(jù)，繪制溫度場(chǎng)圖像，這一圖像具備良好分辨率，可將表面溫度表現(xiàn)為可視化的數(shù)據(jù)圖像，為設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷提供參考。

4.4 機(jī)械零件修復(fù)

不同零件因其磨損情況與程度不相同，所以其修復(fù)層厚度也不盡相同。鍍鉻的修復(fù)層厚度在0.1～0.3mm范圍內(nèi)；鍍鐵的修復(fù)層厚度在0.1～5.0mm范圍內(nèi)；噴涂的修復(fù)層厚度在0.2～3.0mm范圍內(nèi)；噴焊的修復(fù)層厚度在0.5～5.0mm范圍內(nèi)；振動(dòng)堆焊的修復(fù)層厚度在1.0～2.5mm范圍內(nèi)。

修復(fù)零件上損壞的部位時(shí)，應(yīng)對(duì)其整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，尤其是損壞的部位和與之鄰近部位的結(jié)構(gòu)。如果零件對(duì)精度有很高的要求，在修復(fù)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮工藝可能造成的變形問(wèn)題。不同的工藝方法有不同的成本、周期和性能，在選擇時(shí)應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟(jì)性。

便面修復(fù)過(guò)程中，除了應(yīng)考慮修復(fù)的方法，還應(yīng)避免對(duì)不修復(fù)部位的材料及精度造成影響；充分考慮某些修復(fù)工藝可能產(chǎn)生零件變形；零件修復(fù)過(guò)程中，先進(jìn)行定位基準(zhǔn)；對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的零件進(jìn)行修復(fù)時(shí)，應(yīng)安排平衡工序。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在交通機(jī)電系統(tǒng)中，設(shè)備類型復(fù)雜多樣，如果在運(yùn)行中產(chǎn)生故障，這會(huì)直接影響系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行。所以應(yīng)在日常工作中加強(qiáng)故障診斷，嚴(yán)格遵循相應(yīng)的基本原則確定適宜的維修周期，然后采用診斷技術(shù)來(lái)編制合理有效的診斷方案，明確設(shè)備所處實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)備故障，并及時(shí)對(duì)其處理，使設(shè)備始終處在正常運(yùn)行狀態(tài)。