隨著機(jī)械設(shè)備日益向重載、高速、大型、自動化、多功能化與使用高效率化方向發(fā)展，設(shè)備的維修成本和停機(jī)損失急劇增加，因此對設(shè)備運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性的要求日益苛刻，這使眾多企業(yè)提出了以預(yù)防為主、依靠設(shè)備診斷技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測來提高設(shè)備運(yùn)行安全性和可靠性的新措施。

　　

　　1設(shè)備故障及其診斷技術(shù)概論

　　

　　1.1傳統(tǒng)的設(shè)備故障診斷技術(shù)簡介

　　

　　傳統(tǒng)的設(shè)備診斷技術(shù)立足于已發(fā)生故障的設(shè)備的診斷，通過分析設(shè)備的振動、溫升及潤滑油性質(zhì)等來尋找導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備故障的原因。實際情況是，當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)振動、溫升或異常磨損時，必然伴隨局部故障，盡管此時還沒有引起機(jī)械設(shè)備停車，但若操作者不采取任何措施，將不可避免引發(fā)事故。

　　

　　1.2設(shè)備發(fā)生故障的原因及故障分類

　　

　?。?）機(jī)械設(shè)備故障發(fā)生的原因十分復(fù)雜，一般認(rèn)為機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障的主要原因包括設(shè)備因素，如:機(jī)械的設(shè)計缺陷、零部件的質(zhì)量缺陷或潤滑油的質(zhì)量問題等，還有人為因素，如違規(guī)操作等。

　　

　?。?）機(jī)械設(shè)備故障大致可分為系統(tǒng)性故障和隨機(jī)性故障兩類。系統(tǒng)故障指設(shè)備或某些部件在運(yùn)行中不斷老化，直到出現(xiàn)故障；隨機(jī)故障多為突發(fā)性故障，無明顯征兆，很難預(yù)測。具體故障類型可歸納如下:設(shè)備老化、環(huán)境條件惡化、操作失誤。

　　

　　1.3從機(jī)械角度分析診斷設(shè)備的故障

　　

　　從機(jī)械角度分析診斷事故發(fā)生概率及原因時，主要可通過觀察機(jī)械設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、各部分溫度、輸入輸出電流和電壓等來判斷參數(shù)是否超出正常使用范圍，如果通過調(diào)節(jié)不能使參數(shù)恢復(fù)正常，則預(yù)示機(jī)械系統(tǒng)可能出現(xiàn)了故障。此外平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械若突然產(chǎn)生異常振動和噪聲，則顯示機(jī)械系統(tǒng)已發(fā)生局部故障，從機(jī)械角度觀察和排除設(shè)備隱患具有直觀性，易于實現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)指出，機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的變化往往源于機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部矛盾，由于響應(yīng)滯后，根據(jù)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的變化并不一定能夠及時判斷機(jī)械設(shè)備的故障，而很多機(jī)械故障具有潛伏期，當(dāng)出現(xiàn)噪聲、振動和溫度異常時，故障早已發(fā)生。為此，有必要對一些重要設(shè)備安裝傳感器實行設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況在線監(jiān)測，以便避免重大事故的發(fā)生。

　　

　　1.4機(jī)械設(shè)備故障維修

　　

　　針對設(shè)備的不同故障形式，可以采用不同的方法進(jìn)行設(shè)備維修。主要的維修方式包括定期維修、后維修、預(yù)知維修。定期維修即預(yù)防維修，要求在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)到規(guī)定的時間后，不論設(shè)備狀況如何，均進(jìn)行規(guī)定內(nèi)容的檢修和修理，以便消除設(shè)備隱患。該方法在煤礦綜采設(shè)備修理應(yīng)用極為普遍，它要求定期維修和更換，成本較高。后維修是在故障發(fā)生后進(jìn)行的維修，當(dāng)因未及時發(fā)現(xiàn)和處置局部故障而引發(fā)一系列故障時，則必須進(jìn)行后維修，其成本較高且影響正常生產(chǎn)。預(yù)知維修立足于運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的狀況監(jiān)測，在預(yù)知某部位可能發(fā)生故障時，通過及時進(jìn)行針對性的維修而消除故障隱患，故預(yù)知維修是最理想的維修方法。

　　

　　2油液監(jiān)測與設(shè)備故障診斷技術(shù)

　　

　　幾乎所有機(jī)械設(shè)備都離不開潤滑，而設(shè)備故障與潤滑失效密切相關(guān)，雖然潤滑油可能僅占設(shè)備全部運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的0.5%～1.5%，但40%以上的機(jī)械設(shè)備故障是因為潤滑油使用不當(dāng)或潤滑油質(zhì)量不合格。所以必須大力推廣應(yīng)用高性能潤滑油，以延長設(shè)備換油期，減少設(shè)備故障，節(jié)省維修費(fèi)用，提高設(shè)備使用壽命?？梢詫⒃从跐櫥偷脑O(shè)備故障歸于兩個方面:即潤滑油本身的質(zhì)量問題和潤滑油在使用過程中性能指標(biāo)變化。必須定期監(jiān)測設(shè)備用油的理化指標(biāo)和潤滑油的摩擦學(xué)性能，以便及時采取預(yù)防措施，避免不必要的損失。

 

設(shè)備診斷技術(shù)

　　

　　通過分析潤滑油性能參數(shù)的變化可以間接了解機(jī)械主要部位的工作狀態(tài)，及時準(zhǔn)確地監(jiān)測設(shè)備的工作情況。就油液監(jiān)測與診斷，其主要內(nèi)容包括潤滑油物理化學(xué)性能指標(biāo)變化、潤滑油運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)如油壓的變化、潤滑油摩擦學(xué)性能的變化。首先，油液監(jiān)測是摩擦學(xué)系統(tǒng)監(jiān)測過程，監(jiān)測內(nèi)容主要包括油品自身劣化、油品污染、金屬磨損顆粒和摩擦學(xué)等4個方面。監(jiān)測手段主要包括油品紅外光譜分析、顆粒計數(shù)、油品性能指標(biāo)和摩擦學(xué)性能測試分析等。由于大量機(jī)械設(shè)備的故障起因于潤滑不良，因此通過對油品自身劣化和污染進(jìn)行監(jiān)測，有利于及時消除設(shè)備的故障隱患，延長設(shè)備的大修周期。其次，早期油液監(jiān)測以監(jiān)測診斷設(shè)備的磨損故障為目的，其技術(shù)方法以鐵譜技術(shù)為代表，但鐵譜技術(shù)往往用于發(fā)生事故后的油液診斷。目前油液分析技術(shù)已從早期的油樣分析和磨屑逐步過渡到現(xiàn)代在線油液監(jiān)測?，F(xiàn)代在線油液監(jiān)測技術(shù)將潤滑油和機(jī)械備視作統(tǒng)一的整體，強(qiáng)調(diào)從摩擦學(xué)角度出發(fā)考察潤滑失效和設(shè)備故障。而通過分析潤滑油的理化指標(biāo)和摩擦學(xué)性能指標(biāo)可以準(zhǔn)確預(yù)測設(shè)備發(fā)生磨損故障的發(fā)展趨勢。

　　

　　從油液監(jiān)測出發(fā)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備故障診斷，能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測故障的原因及部位，更全面地監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并能利用早期預(yù)報及時發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備的故障隱患，減少損失。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，油液監(jiān)測技術(shù)已成為摩擦學(xué)監(jiān)測和故障診斷的重要技術(shù)方法。目前，國內(nèi)在油液監(jiān)測方面仍存在認(rèn)識及實踐的誤區(qū)，如將油液監(jiān)測簡單地等同于油品質(zhì)量常規(guī)檢測、用鐵譜或光譜，鐵譜聯(lián)用等單一的手段取代油液狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、忽略常規(guī)監(jiān)測和油質(zhì)分析，僅對用油量大的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測等。

　　

　　實際上油液監(jiān)測技術(shù)是一門涉及摩擦學(xué)和其他多學(xué)科交叉的綜合應(yīng)用技術(shù)，作為涵蓋設(shè)備當(dāng)前潤滑與磨損狀態(tài)的完整監(jiān)測系統(tǒng)，其核心在于根據(jù)監(jiān)測對象的結(jié)構(gòu)特征與監(jiān)測目標(biāo)，恰當(dāng)?shù)剡x用不同的監(jiān)測方法，以最經(jīng)濟(jì)的方式達(dá)到最佳的監(jiān)測效果。油液監(jiān)測十分強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)實踐和經(jīng)驗的積累，這有助于提高診斷的準(zhǔn)確性。

　　

　　目前，最先進(jìn)的工業(yè)摩擦磨損診斷方法以潤滑油診斷為基礎(chǔ)，通過對潤滑油系統(tǒng)進(jìn)行分析，進(jìn)而指導(dǎo)設(shè)備維修和保養(yǎng)。由于設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中磨損表面磨屑進(jìn)入潤滑油中，因此通過分析潤滑油的性質(zhì)可以判斷機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在某些場合，異常振動是設(shè)備故障的先兆，而對磨屑進(jìn)行分析可以獲取機(jī)械內(nèi)部的相關(guān)信息。將潤滑油物理化學(xué)測試與潤滑油中的磨屑分析相結(jié)合，有助于進(jìn)行機(jī)械診斷和預(yù)防綜合分析。而磨屑監(jiān)測利用分析磨屑形貌和組成來判斷系統(tǒng)是否鄰近或達(dá)到故障狀態(tài)。常用的磨屑檢測方法主要包括原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、X射線熒光光譜法、鐵粉記錄法以及電磁鐵和磁屑檢測方法。應(yīng)當(dāng)注意的是磨屑作為事后診斷僅能在一定程度上起故障診斷作用。

　　

　　以蝸輪蝸桿箱潤滑油下的蝸輪磨損監(jiān)測為例，磨屑分析結(jié)果表明潤滑油的機(jī)械雜質(zhì)含量高達(dá)5%，光譜分析結(jié)果潤滑油中鐵、銅、硅嚴(yán)重超標(biāo)，鐵譜監(jiān)測顯示結(jié)果異常，拆機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)蝸輪磨損嚴(yán)重。而實際上，僅從油中雜質(zhì)含量超標(biāo)或光譜分析中的鐵等金屬元素濃度異常即可判斷拆機(jī)檢查。幾種常用的工業(yè)摩擦磨損自動監(jiān)測設(shè)備如下:自動黏度測量計，如振蕩黏度測量儀；Houillon黏度計等樣品吸入毛細(xì)管后，可自動進(jìn)行清洗、采集、記錄并完成報告，測量過程僅需5min，并可在40℃～100℃范圍內(nèi)進(jìn)行恒溫測量。傅立葉紅外光譜儀，根據(jù)新油與舊油的紅外光譜差異可以確定舊油的化學(xué)變化，并確定各種污染物成分，可用于檢測水、積炭、化學(xué)組成以及由氧化引起的潤滑油變質(zhì)。發(fā)射光譜儀主要用于測量金屬磨損、污染元素和添加劑，可以同時測定磷、硼、鋅、鎂、鐵等20多種元素，為及時準(zhǔn)確地評定潤滑油質(zhì)量、判斷潤滑油使用性能提供依據(jù)。

　　

　　3TPM培訓(xùn)公司關(guān)于油液監(jiān)測與診斷技術(shù)在煤礦的應(yīng)用

　　

　　作為煤礦企業(yè)機(jī)，械設(shè)備使用條件惡劣，機(jī)械設(shè)備損壞嚴(yán)重，影響到正常生產(chǎn)與安全，有必要建立完善的監(jiān)測體系以提高設(shè)備完好率，減少不必要的投入。特別有時監(jiān)測不到位，小事故釀成大事故，損失巨大。煤礦企業(yè)建立油液監(jiān)測體系應(yīng)做好以下3項工作:

　　

　?。?）配備品質(zhì)精良、功能齊全的各類油品檢查儀器設(shè)備，具備檢測項目多、數(shù)量大、速度快等特點(diǎn)，為快速判斷故障提供準(zhǔn)確及時的數(shù)據(jù)。硬件設(shè)施除需配備發(fā)射光譜、紅外光譜、鐵譜、顆粒計數(shù)等磨損污染顆粒監(jiān)測儀器外，還需配備黏度、閃點(diǎn)、水分、總酸值、總堿值、傾點(diǎn)、泡沫、不溶物、機(jī)械雜質(zhì)等10種常規(guī)油品檢測手段。軟件方面:第一，建立實驗室及監(jiān)測數(shù)據(jù)局域網(wǎng)，將主要設(shè)備如采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、主通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等監(jiān)測數(shù)據(jù)及油品檢測數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)電科及礦主要領(lǐng)導(dǎo)，以便相應(yīng)采取措施；第二，建立功能齊全的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和報告生成系統(tǒng)，生成各種格式的油液監(jiān)測報告；第三，建立基于專家知識的計算機(jī)智能診斷系統(tǒng)，提高判斷問題的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

　　

　?。?）應(yīng)當(dāng)具有符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，保證測試結(jié)果足夠準(zhǔn)確的檢測能力，考慮到經(jīng)濟(jì)性，以最少的檢測項目達(dá)到最佳監(jiān)測效果；對于具有國家標(biāo)準(zhǔn)以及ISO和ASTM等國際標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行檢測，以保證監(jiān)測診斷結(jié)論的合理性及公正性。

　　

　?。?）設(shè)備診斷技術(shù)應(yīng)當(dāng)建立具有豐富經(jīng)驗積累的高素質(zhì)、高水平的專家型油品監(jiān)測技術(shù)隊伍。通過與高等院校和科研院所合作，培養(yǎng)具有扎實理論基礎(chǔ)，同時具有在油液監(jiān)測和診斷實際經(jīng)驗的監(jiān)測人員，并在解決實際問題的過程中不斷發(fā)揮專業(yè)人員的技術(shù)價值。