话题：设备故障诊断

导读

机械设备诊断技术要求机械技术人员理论素质和现场经验都有较高的水平，掌握后能大大提升企业设备管理能力。现代企业生产线规模大，设备大型化、先进化、智能化，对安全稳定、连续运行的要求更高，使用机械诊断技术能使设备事故极大地降低，运转率提高，从而达到预知维修的目的。

设备故障诊断技术

　1）可以监测设备状态，发现异常状况，防止突发故障的发生，建立维护标准，开展预防性维修和改善性维修；

　　2）较科学地确定设备修理间隔和内容；

　　3）预测零件寿命，搞好备件管理。

目的：

应用设备故障诊断技术的目的是什么

　采用设备故障诊断技术，至少可以达到以下目的：

　　⑴保证设备安全，防止突发事故；

　　⑵保证设备精度，提高产品质量；

　　⑶实施状态维修，节约维修费用；

　　⑷避免设备事故造成的环境污染；

　　⑸提高企业设备的现代化管理水平，给企业带来较大的经济效益和良好的社会效益。

新闻：

1、广西电网六氟化硫电气设备故障诊断技术取得阶段性成果

　　8月底，在自治区“千亿元产业”项目的大力扶持下，电科院完成了广西第一个六氟化硫固体分解物分析检测实验室的建设，标志着广西电网六氟化硫电气设备故障诊断技术步入了一个新台阶。

　　六氟化硫固体分解物检测实验室是该院SF6重点实验室建设的一个重要内容，主要由电感耦合等离子体质谱分析系统(ICP-MS)及相关支撑设备构成，该系统通过ICP的高温(7000K)电离特性与四级杆质谱仪的灵敏快速扫描优点相结合的新型元素和同位素分析技术，可以分析检测六氟化硫固体分解物的元素组成，从而快速诊断六氟化硫电气设备内部故障发生的部位。

　　目前，电科院已完成了ICP-MS分析检测系统的安装调试、性能验收、技术培训等工作，化学技术人员正抓紧开展实例应用研究。六氟化硫固体分解物检测实验室的建成，为六氟化硫电气设备的安全运行提供了一种全新的分析技术手段。

2、天山水泥应用故障诊断技术提高设备运转率

1 水泥机械维修管理发展趋势

    长期以来，我国水泥制造企业的设备维修，基本采用周期性计划维修和预防维修，即定期大、小修。随着新型干法水泥技术的不断发展，对水泥机械连续、安全运行提出了更高的要求，周期性计划维修逐渐不能适应大型水泥制造企业设备维修的现状。

自20世纪80年代以后，状态维修的理论逐步渗透到我国，根据设备运行状态的优劣，确定维修方式和维修时间，比传统的周期计划维修前进了一大步。状态维修特别注重预防检查、监测，既做到了预防，又避免了过剩维修；而周期计划维修所欠缺的正是这一点。

因此机械设备维修管理的发展简况分为：（1）事后维修阶段；（2）预防维修阶段；（3）可靠性管理引入维修阶段；（4）预知维修（状态维修）阶段。

随着工业化、经济全球化、信息化的发展，机械制造、自动控制、可靠性工程及管理科学出现了新的突破，国内水泥制造装备和技术也向世界先进水平的越来越接近，使现代设备的科学管理出现了新的发展趋势，主要表现几个方面：（1）设备管理信息化趋势；（2）设备维修社会化、专业化、网络化趋势；（3）可靠性工程在设备管理中的应用趋势；（4）状态监测和故障诊断技术的应用趋势；（5）从定期维修向预知维修转变的趋势。以上设备管理的新趋势是和当前新型干法水泥生产技术特点相适应的，这些新趋势带来了设备管理水平的提升。

水泥新型干法生产已经逐渐发展成为水泥生产的主导工艺线，与之配套的水泥机械设备的主要特点是集机、电、气、仪一体化于一身，要求这些水泥制造机械设备能安全、长期连续稳定地运行。新型干法生产线设备发生故障呈现的特点：（1）关联性强造成全线停车。即使是一台小型设备发生故障，就可以导致全线停车。（2）能耗增大。降低了平均生产量，越大的生产线越明显。（3）因设备大型化造成维修工程巨大，损失严重。因此事后维修、周期性维修、预防维修、可靠性维修将不再适应水泥新型干法生产的要求，预知维修即状态维修成为设备的主要维修方式，而状态监测和故障诊断技术是预知维修的前提。

2 机械故障诊断技术

    机械故障诊断技术是20世纪70年代以来，随着电子测量技术、送信号处理技术以及计算机的发展而逐渐形成的一门综合技术。机械故障诊断技术的出现，使得利用诊断手段来判定机械的技术状态已逐渐成为可能，并为提高机械运转的可靠性提供了保证，为维修决策提供了科学依据。从而得以克服可能出现的过度修理或失修的缺点。因此，机械设备诊断技术在机械运行、维修中已日益显得其重要性。

    机械故障诊断技术就是掌握设备正常状态与异常或故障之间的关系，以预测设备的未来。是指在机器运行中或基本不拆卸的情况下，掌握机器的运行状况，预测机器的可靠运行或判断机器故障的部位和原因，即人们常说的动态诊断或再现诊断。

3 机械故障诊断技术的内容、任务、分类

机械诊断技术内容包括两方面：一是对设备的运行进行监测；二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析和诊断。机械故障诊断技术的任务：（1）弄清引起机械劣化或故障的主要原因。（2）了解机械劣化部位及程度。（3）了解机械的性能、强度、效率等。（4）预测机械的可能性及使用寿命。

    机械故障诊断技术的分类：从诊断方式分，有功能诊断和运行诊断。功能诊断是指检测机器运行功能的正常性，其实施对象往往是新安装或刚维修好的设备或机组。运行诊断是指对正常服役的设备或机组进行运行状态的检测和诊断，检测其故障的发生和发展；从所诊断设备的状态信号分,有震动诊断、强度诊断、温度诊断、声学诊断、袋内参数诊断、光学诊断、润滑油样诊断、性能趋势诊断；从诊断的连续性来分有定期诊断和连续性诊断；从诊断的完善程度来分，有简易诊断和精密诊断。

4 水泥企业设备状态检测和故障体系

水泥企业设备状态检测和故障诊断体系一般分为三级：

（1）厂级：主要负责对第一类设备即重点设备（窑、磨、辊压机等）进行检测和诊断。由厂设备主管部门负责，并配备较为精密的诊断、检测仪器。

    （2）车间级：负责对第二类设备即主要设备（收尘器、选粉机、输送设备等），由维修车间负责，配备简易诊断、检测仪器。

    （3）班组级（工段级）：负责对第三类设备即一般小设备或辅助设备进行检测和诊断。主要通过触摸、听、观察等经验方法进行检测，同时对第一、二类设备进行监护，由维修班组和巡检人员负责。具体检测和诊断见表1。

3.石油钻井机械设备的故障分析与维护

　　作为从事石油装备制造行业的一员，我对石油钻井机械设备的应用和维护进行了认真的分析与总结。石油钻井机械设备是构成石油钻井生产的重要因素；机械设备在使用过程中，由于材料、工艺、环境条件和人为因素的影响，其零部件会逐渐地被磨损、变形、断裂、蚀损等。随着零部件磨损程度的逐渐增大，设备的技术状态将会产生劣化，不可避免地将出现各种各样的故障，设备的功能和精度降低，甚至整机丧失使用价值。保持现场机械设备经常处于良好的状态，提高利用率，延长使用寿命，是机械设备管理者追求的目标，也是企业提高经济效益的需要。

　　一石油钻井机械设备故障现象

　　机械设备常见故障有以下6种：损坏型故障：如断裂、开裂、点蚀、烧蚀、变形、拉伤、龟裂、压痕等；退化型故障：如老化、变质、剥落、异常磨损等；松脱型故障：如松动、脱落等；失调型故障：如压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉等；堵塞与渗漏型故障：如堵塞、漏水、漏气、渗油等；性能衰退或功能失效型故障：如功能失效、性能衰退、过热等。

　　造成的故障后果有下列4类： 隐蔽性故障后果：隐蔽性故障没有直接的影响，但它有可能导致严重的、经常是灾难性的多重故障后果；安全性和环境性后果：如果故障会造成人员伤亡，就具有安全性后果；如果由于故障导致企业违反了行业、地方、国家或国际的环境标准，则故障具有环境性后果；使用性后果：如果故障影响生产，就认为具有使用性后果；非使用性后果：划分到这一类里的是明显功能故障，它们既不影响安全也不影响生产，它只涉及直接维修费用。

　　二石油钻井机械设备故障的排除维修

　　对于机械设备，一要尽可能减少零部件的磨损，预防故障的产生；二要灵活运用修理方法，不断探索和研究新的维修方法。石油钻井机械设备维修，由于有配件、材料、吊装设备等的困难，要求维修人员充分发挥聪明才智来尽快解除故障。

　　在现场应急维修时，可以采取以下方法：零件修理法：采用机械加工、焊接、研磨等方法快速修复损坏的零件。例如一台输送泵，料斗的搅拌轴因磨损严重突然不能工作，配件一时又难以买来。这种情况下，可将搅拌轴拆下，采用堆焊及车床加工的方法，迅速恢复机械的作业，同时也节省了资金；零件换用或替代修理法。用完好备件替换已经损坏的配件，在大修及现场维修时均可采用。同时可以充分利用身边材料，替代机械设备已经损坏的零部件。如用普通钢板制作的垫片代替缺损的垫圈，用塑料布代替水泵中密封的石棉绳等，可临时解决应急维修的需要；零件弃置法。过已经产生故障的零部件，将管路或电路连接起来，快速恢复机械设备作业。

　　三钻井机械设备故障的主要原因

　　机械设备故障85%以上是由磨损产生的。解决零部件的磨损，除了采用优良的材料，选择先进的制造工艺、设计合理的机械结构外，最重要的一点就是保证机械的合理润滑，还需要操作人员的细心操作等。

　　保证机械的合理润滑。机械设备的故障50%以上是由润滑不良引起的。由于机械设备各零部件配合的精密性，良好的润滑可以保持其正常的工作间隙和适宜的工作温度，防止灰尘等杂质进入机械内部，从而降低零件的磨损，减少机械故障。正确合理的润滑是减少机械故障的有效措施之一。为此，一是要合理使用润滑剂，根据机械结构的不同，选用不同的润滑剂类别，按照环境和季节的不同，选择合适的润滑剂牌号。不可任意替代，更不可使用伪劣产品；二是要经常检查润滑剂的数量和质量，数量不足要补充，质量不佳要及时更换。

　　细心合理地操作机械。作为机械操作人员，启动机械前均应检查冷却液及机油是否够量，不足要及时补充后再启动机械。机械启动后要进入低速预热阶段，待冷却液及机油达到规定温度后，再开始工作，严禁低温下进行超负荷运转。操作人员在机械运行中，要经常检查各种温度表的数值，发现问题及时解决后再工作。在操作机械设备时，要注意不能在超过机械所能承受的最大负荷下工作，保证机械处于较为平稳的负荷变动，防止发动机、工作装置的大起大落，降低机械的磨损，减少故障的产生。

　　四钻井机械设备管理维护应该注意的问题

　　充分利用预防维修保养手段，搞好设备的强制保养。“PMS”，即预防维修保养制度，机械设备损坏机理主要是由于能量的作用和设备零部件损坏到一定程度引起的，通过对机械设备故障特征的分析，认为只有加强对设备运行全过程进行维护和检修，才能使设备较长时期处于良好的状态。充分运用PMS系统，做好“强制保养”。现代化工业大生产的装备系统具有大型、连续、高速、复杂、自动化程度高等特点。因此，当发生非预知性故障时，会造成巨大的停机损失。若利用现代设备监测与故障诊断技术，做到预知性维护，可使设备系统实现高效、安全、可靠、低成本运行。

　　加强教育培训，努力造就一支高素质的专业技术人员队伍。首先要抓好管理人员的选配和培养，通过送出去培训、在职自学、函授等形式，提高业务素质，使之成为具有现代科学管理知识和以法管理的能力，善于在复杂条件下实施有效管理专业管理人员。其次要抓好操作人员的教育训练，要结合本单位实际，采取集中学习与分散自学相结合、定时辅导与集中测试相结合的方式，分层次地进行政治理论学习和专业技术培训，积极开展评先创优、岗位练兵和技术比武活动，多手段培养职工的爱岗敬业的精神，对于未按规定使用、维护设备的要进行严厉的处罚，同时对严格执行机械设备管理规程、工作认真负责、成绩突出的给予奖励。真正把机械设备管好、用好、维护好，确保生产的安全、高效、低耗。最后是要抓好维修队伍的建设，通过单位自培、引进中等专业人才等办法，提高国营建筑企业的维修技术力量，通过较好的维护保养作业，努力提高机械设备的活力。

　　加强配件质量和油品管理。国家实行市场经济，石油钻井机械设备的维修配件也打断了专营，进入了市场，其利弊众说不一。但有一点，由于受经济利益的影响，在配件市场上，许多鱼目混珠的配件摆上柜台，这些产品并不是不能用，只是使用寿命有限，或强度不够，造成维修工作不力，同时对设备的寿命也有影响。所以管理人员一定要加强配件质量和油品的监理工作。

　　搞好设备租赁和索赔工作。在国有体制下，石油钻井机械设备的投资，由于受所谓固定资产旧式概念的影响，基本上采用的模式为：单位购买—单位所有—单位使用。虽然各单位根据自己的实际情况，对现有设备进行一些革新，制定了一些相应的安全管理制度，克服了许多困难，狠抓了机械设备的管理，取得了一定成绩，积累了不少行之有效的经验。但是，也还存在着许多问题。特别是在目前情况下，如何积极主动地适应市场经济体制，通过创新使机械设备焕发出勃勃生机与活力。

　　作为钻井设备的维护管理者，应当树立“机械设备使用比占有更重要”的观念，使设备不断处于更加优良的状态下运行，为集团公司建设综合性国际能源公司作出积极的贡献。

4、对于通常用的玻璃机械产品的故障分析

　　玻璃机械设备在运行过程中，其内部零件要承受力、热、摩擦、磨损等多种作用，随着使用时间的增长，其运行状态不断变化，有的性能将逐步退化，从而发生零件（元件）的失效。

　　这是导致玻璃机械设备故障的主要原因，因此，研究零件（元件）失效机理，识别失效模式乃是保障诊断的主要任务，也是奠定故障诊断的信息基础，最终实现降低设备的寿命周期费用的目的；而故障分析（失效分析）则是诊断理论的主要组成部分。

　　一般故障是指玻璃机械设备丧失或降低其规定功能的现象。企业的玻璃机械设备是为满足生产工艺要求或为完成工程项目的预期功能而配备的，玻璃机械设备的功能体现着它在生产活动中存在的价值和对生产的保证程度。玻璃机械设备故障会严重影响企业产品的数量和质量，因而必须探索故障发生的规律；对故障进行管理、记录；对故障机理进行分析，采取有效措施控制故障的发生。