機械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)研究

摘要：隨著我國工業(yè)化水平的提高，機械設(shè)備行業(yè)正經(jīng)歷著前所未有的變化，智能化、自動化、數(shù)字化等先進技術(shù)的應(yīng)用使機械設(shè)備的性能更加的優(yōu)越，生產(chǎn)效率大幅度提升，進而促進企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。機械設(shè)備在使用過程中常會出現(xiàn)故障，影響著其使用，因此，需要做好故障的診斷和維修，以降低維修成本，保證機械設(shè)備的正常運行?；诖耍瑢C械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)進行研究。通過分析機械設(shè)備的基本特征與常見故障，深入探討完善機械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)的對策，以此來為相關(guān)部門提供借鑒。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)備" 故障診斷" 維修技術(shù)" 堵漏技術(shù)

Research on Mechanical Equipment Fault Diagnosis and Maintenance Technology

QIU Yang

Jiangsu Rugao Secondary Vocational School， Nantong， Jiangsu Province， 226500 China

Abstract： With the improvement of China's industrialization level， the mechanical equipment industry is undergoing unprecedented changes. The application of advanced technologies such as intelligence， automation， and digitization has made the performance of mechanical equipment more superior， greatly improving production efficiency and promoting the improvement of enterprise economic benefits. Mechanical equipment often malfunctions during use， affecting its functionality. Therefore， it is necessary to diagnose and repair faults to reduce maintenance costs and ensure the normal operation of mechanical equipment. Based on this， research is conducted on the diagnosis and maintenance technology of mechanical equipment faults. By analyzing the basic characteristics and common faults of mechanical equipment， this paper explores in depth the countermeasures for improving the diagnosis and maintenance technology of mechanical equipment faults， in order to provide reference for relevant departments.

Key Words： Mechanical equipment; Fault diagnosis; Maintenance technology; Leak sealing technology

機械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)是確保機械設(shè)備正常運行、提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。常用的機械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)包括振動信號分析法、油液分析技術(shù)、溫度監(jiān)測技術(shù)、無損檢測技術(shù)等，這些技術(shù)都可以對故障進行快速的定位、檢測、診斷、判斷，以便相關(guān)人員識別故障的原因，并根據(jù)故障的原因進行機械設(shè)備的維修和更換，以保證機械設(shè)備運行的安全性。然而，現(xiàn)階段，很多行業(yè)在使用機械設(shè)備過程中依然面臨著機械設(shè)備頻繁故障的問題，機械設(shè)備的診斷、維修逐漸成為了企業(yè)成本支出的主要組成部分，如何采用合適的診斷和維修技術(shù)降低機械設(shè)備的故障率、降低維修成本成為了當下企業(yè)亟需解決的問題。因此，本文通過文獻綜述，結(jié)合部分案例，對機械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)進行深入分析與探討，目的是給中等專業(yè)的機械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)教學提供素材，以及為相關(guān)企業(yè)提供指導(dǎo)。

1" 機械設(shè)備的基本特征

機械設(shè)備具備結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、功能多樣性、高精度性，以及自動化與智能化等特征。（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。主要是指機械設(shè)備通常由多個部件、組件和子系統(tǒng)組成，這些部分相互關(guān)聯(lián)、相互作用，共同實現(xiàn)設(shè)備的整體功能。這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜性使機械設(shè)備在設(shè)計和制造過程中需要充分考慮各部件之間的配合和協(xié)調(diào)，以確保設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。（2）功能多樣性。機械設(shè)備的功能多種多樣，涵蓋了從簡單的物料搬運到復(fù)雜的加工制造等多個領(lǐng)域。不同的機械設(shè)備具有不同的功能特點，如切削、磨削、沖壓、鍛造、焊接、裝配等，這種功能多樣性使機械設(shè)備能夠滿足不同行業(yè)、不同生產(chǎn)流程的需求。（3）高精度性。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，機械設(shè)備對加工精度和裝配精度的要求越來越高。高精度機械設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)微米級甚至納米級的加工和裝配，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本具有重要意義。同時，高精度性也要求機械設(shè)備在設(shè)計和制造過程中采用先進的測量和檢測技術(shù)，以確保設(shè)備的精度和穩(wěn)定性。（4）自動化與智能化。隨著自動化和智能化技術(shù)的發(fā)展，越來越多的機械設(shè)備開始采用自動化和智能化技術(shù)，增強了設(shè)備的靈活性和適應(yīng)性，提高了機械設(shè)備的生產(chǎn)效率，降低了人工成本[1]。

2" 機械設(shè)備故障診斷技術(shù)與流程

2.1" 基于感官的診斷技術(shù)

機械設(shè)備故障診斷技術(shù)中，基于感官的診斷技術(shù)包括觀、聽、模、聞，這是最傳統(tǒng)也是最直接的診斷技術(shù)。操作人員可以通過觀察設(shè)備的運行情況，檢查是否有異?，F(xiàn)象或異響；通過聽取設(shè)備運行時是否有異常聲音，初步判斷故障的可能原因；通過觸摸設(shè)備的某些部位，感受其溫度、振動等，以判斷設(shè)備是否存在過熱、振動過大等故障。在基于感官診斷技術(shù)應(yīng)用中，還需要通過“便攜式測振儀、泄露聽診儀、光纖內(nèi)窺鏡、紅外熱像儀、激光全息攝影”等現(xiàn)代的手段來延長人的感官器官，以解決傳統(tǒng)方法（依靠人的感覺和經(jīng)驗）局限性的問題。

2.2" 基于儀器設(shè)備的診斷技術(shù)

2.2.1 振動信號分析法

振動信號分析法是根據(jù)機械設(shè)備運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動信號，通過頻譜分析或時域分析等方法，提取故障特征信息，判斷設(shè)備的故障類型和位置。這種方法具有易于測取、信號信息量豐富、診斷范圍廣、診斷精度高等優(yōu)點，適用于旋轉(zhuǎn)機械、往復(fù)機械、軸承、齒輪等機械設(shè)備的故障檢測。（1）時域分析法是使用最高的診斷故障的方法，其主要將時域范圍內(nèi)的濾波進行放大，在通過相關(guān)性分析、統(tǒng)計特征計算等來對故障進行識別，并最終判斷異常的依據(jù)[2]。（2）頻譜分析是最完善且有效的一種故障診斷法，其主要是通過對比故障信號的振動頻率與原始時域信號中的震動頻率來識別設(shè)備故障。

2.2.2 油液分析技術(shù)

油液分析技術(shù)是通過對機械設(shè)備中使用的潤滑油、液壓油等進行取樣分析，檢測其理化性能、雜質(zhì)含量等，以判斷設(shè)備的磨損情況，進而判斷設(shè)備的故障狀態(tài)。這種方法只對磨屑類故障有效，并且診斷周期較長。其中，通過磨屑總數(shù)可以判斷磨損處于什么階段；通過磨屑的尺寸可以判斷磨損的嚴重程度；通過磨屑的化學成分可以判斷磨損部件、故障位置；通過磨屑的形態(tài)可以判斷磨損類型，如是疲勞磨損還是粘著磨損等。

2.2.3 溫度監(jiān)測技術(shù)

溫度監(jiān)測技術(shù)是通過接觸式或非接觸式測溫方式監(jiān)測機械設(shè)備關(guān)鍵部位的溫度變化，從而判斷設(shè)備的故障狀態(tài)。這種方法在需要連續(xù)監(jiān)測或不可觀察的部位尤為有效，適用于工業(yè)爐窯、熱力機械、電機、電器等機械設(shè)備故障的診斷。

（1）接觸式主要是利用熱平衡的原來對溫度進行測量，測量的精度比較高。但是，如果溫度過高，則不適宜采用接觸式的溫度測試方法。接觸式測溫又包括熱膨脹式測溫、熱電偶測溫、熱電阻測溫。其中：熱膨脹式測溫是利用熱脹冷縮的特點來進行測溫；熱電偶測溫是利用熱電效應(yīng)進行測溫，當形成閉合回路的熱電極材料A、B確定后，若使冷端溫度不變，則熱電勢就只是熱端溫度的單值函數(shù)，此時，通過測量熱電勢就可以測出溫度；熱電阻測溫主要是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值的特性來進行測溫，其會隨著溫度的變化而變化。

（2）非接觸式儀表測溫又包括單色溫度和輻射溫度測溫。其中：單色溫度測溫是通過測量機械設(shè)備的輻射亮度來進行溫度的檢測；輻射溫度測溫是通過檢測被測設(shè)備入射的探測元件上的輻射能來進行溫度測溫[3]。

2.2.4 聲音分析法

聲音分析法是使用聲音傳感器或聽診器來對設(shè)備運行的聲音進行監(jiān)聽，并通過聲音特征的變化來判斷設(shè)備是否存在故障。例如：利用聲強法判斷機器各部分發(fā)射噪聲的大小和方向，或利用頻譜分析法從噪聲的頻譜中找出與機械系統(tǒng)工作特性有關(guān)的頻率分量。該方法適用于壓力容器、往復(fù)機械、軸承、齒輪等機械設(shè)備的故障診斷。

2.3" 無損檢測技術(shù)

機械設(shè)備故障診斷中常會用無損檢測技術(shù)來進行診斷，其在不破壞被檢對象的前提下，根據(jù)物質(zhì)因存在缺陷而發(fā)生變化的特點對其進行檢測，以探測其中是否有缺陷存在。這種方法具有無損性，適用于各種機械設(shè)備中關(guān)鍵零部件的故障診斷。

2.3.1 超聲波探傷法

超聲波探傷法是無損檢測技術(shù)的一種，其是根據(jù)超聲波在材料中的傳播特性，檢測材料內(nèi)部的缺陷和損傷。該方法成本低、可測厚度大、速度快、對人體無害，是目前最常用的檢測技術(shù)。

2.3.2 射線探傷法

射線探傷法主要是采用X/射線，通過射線在材料中的透射和散射，檢測材料內(nèi)部的缺陷和損傷。該方法主要用于展示體積型缺陷，適用于一切材料，但測量成本較高，對人體也有一定的損害。

2.3.3 磁粉探傷法

磁粉探傷法主要是根據(jù)磁場的作用，使鐵磁性材料表面的缺陷處產(chǎn)生磁粉堆積，從而顯示缺陷的形狀和位置。該方法使用簡便，較滲透探傷法更靈敏，能探測近表面的缺陷，但僅適用于鐵磁性材料。

2.3.4 渦流探傷法

渦流探傷法主要是利用渦流在導(dǎo)體中的感應(yīng)作用，檢測導(dǎo)體表面和近表面的缺陷。該方法對封閉在材料表面下的缺陷有較高的檢測靈敏度，屬于電學測量方法，容易實現(xiàn)自動化和計算機處理。

2.4" 其它診斷技術(shù)

機械設(shè)備故障診斷中有時也會采取故障代碼和報警系統(tǒng)分析?，F(xiàn)階段，很多機械設(shè)備都配有故障代碼和報警系統(tǒng)。當設(shè)備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會自動記錄相關(guān)的故障代碼，并發(fā)出警報。通過查閱設(shè)備的故障代碼和報警信息，可以快速定位故障的類型和位置。

很多機械設(shè)備通常配備有各種傳感器和儀表，用于監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)和參數(shù)。當設(shè)備出現(xiàn)故障時，首先需要檢查傳感器和儀表是否正常工作，以確定是否有異常信號輸出，從而幫助定位故障。

如果通過以上方法無法確定故障原因，則可能需要進行拆解和檢查關(guān)鍵部件。這包括檢查設(shè)備的機械部件、電氣部件和液壓部件等，以查找可能存在的故障點。

目前，在很多中等專業(yè)教學中，在對機械設(shè)備故障診斷教學中，這些方法都有涉及到，教師也將教學目標設(shè)置為知識目標和能力目標。其中，知識目標是掌握機械故障診斷的方法及其分類，了解故障診斷的主要工作環(huán)節(jié)和簡易診斷方法。能力目標是能夠采用合理的診斷方法對普通機械系統(tǒng)故障原因、故障部位、故障程度做出正確的判斷，能夠利用溫度診斷技術(shù)、振動診斷技術(shù)、油樣分析技術(shù)、無損檢測技術(shù)等故障診斷技術(shù)手段對機械設(shè)備故障做出最正確的診斷[4-5]。

2.5" 故障診斷的流程

首先，故障檢測，采集信號，發(fā)現(xiàn)機械設(shè)備的異常狀態(tài)。其次，根據(jù)檢測到的異常狀態(tài)，利用專業(yè)的知識、經(jīng)驗和技術(shù)手段來進行故障診斷（信號處理，提取故障特征），確定故障的類型、位置和原因，對故障的性質(zhì)、嚴重程度和影響范圍進行評估，對故障進行判斷（狀態(tài)識別），以便制訂合理的維修方案。最后，對故障進行定位（診斷決策）。準確確定故障在機械設(shè)備中的具體位置，為維修工作提供精確的指導(dǎo)。

3" 機械設(shè)備維修技術(shù)

在對機械設(shè)備檢測過程中，提取征兆，對設(shè)備狀態(tài)進行檢測。如果檢測參數(shù)正常，則會繼續(xù)對機械設(shè)備進行定期的檢測；如果檢測參數(shù)異常，則需要對故障診斷原因與趨勢進行分析，并做出最后的維修決策。

（1）原位搶修技術(shù)是機械設(shè)備維修中一種常用的維修技術(shù)。其又包括堵漏技術(shù)（當設(shè)備出現(xiàn)裂縫和細孔時，可以固化內(nèi)部零件，防止泄漏）、結(jié)構(gòu)切片修復(fù)技術(shù)（防止設(shè)備薄壁破洞，對設(shè)備進行保護）、貼體封存技術(shù)（防止設(shè)備表層被腐蝕物質(zhì)破壞）、耐磨修補技術(shù)（對設(shè)備磨損進行修補，恢復(fù)設(shè)備性能）等，應(yīng)根據(jù)故障的原因，采取合適的維修技術(shù)。

（2）狀態(tài)維修也是機械設(shè)備維修中一種常用的維修方法。它利用維修人員的感官能力和經(jīng)驗，觀察設(shè)備的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)異常特征，并選擇合適的檢測和維修手段進行維修。

在中等專業(yè)機械設(shè)備診斷教學中，會教授學生典型零部件的結(jié)構(gòu)與維修技術(shù)標準、機械設(shè)備的一般維修過程的內(nèi)容和步驟、機械零件失效與對策等知識，還會將機械設(shè)備維修流程、零件失效形式分析與對策、零件維修更換原則作為教學的重點和難點進行教學。

維修的原則即安全第一，要選診斷后維修，要使用合適的工具和設(shè)備，要保持維修現(xiàn)場的情結(jié)和整齊。

維修的步驟即詢問與檢查、故障排查、維修與測試。維修過程中，維修人員要熟悉維修流程、機械設(shè)備相關(guān)的技術(shù)知識和標準等，做好維修記錄，制訂合理的維修保養(yǎng)計劃，以保證維修工作順利進行。

4" 結(jié)語

綜上所述，機械設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)的研究和發(fā)展對制造業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。通過不斷更新和完善故障診斷與維修技術(shù)，可以提高機械設(shè)備的運行效率、降低維修成本、延長設(shè)備壽命和提升安全性。未來，隨著人工智能、機器學習等技術(shù)的手段，故障診斷會更加的精準，也會實現(xiàn)維修流程的自動化，實現(xiàn)在線診斷和快速的維修，促使機械設(shè)備行業(yè)繼續(xù)保持蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，為全球經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展作出更大貢獻。

參考文獻

[1]陳東鋒.冶金機械設(shè)備故障診斷技術(shù)分析：評《冶金機械設(shè)備故障診斷與維修》[J].中國有色冶金，2023，52（2）：164.

[2]李薇.礦山機械設(shè)備維修的故障診斷技術(shù)[J].科技與創(chuàng)新，2022（19）：148-150.

[3]張方澤.礦山機械設(shè)備維修中的故障診斷技術(shù)[J].設(shè)備管理與維修，2020（24）：143-145.

[4]徐曉瑞. 煤礦綜采設(shè)備系統(tǒng)預(yù)防性維護決策研究[D]. 太原：太原理工大學， 2023.

[5]喬佳偉. 礦井主排水離心泵健康狀態(tài)智能評估方法研究[D]. 太原：太原理工大學， 2023.