机电设备管理维护、维修及故障诊断技术

机电设备管理、维护、维修及故障诊断技术前言机电设备管理是现代生产管理中的重要组成部分。现代生产管理名称未完全统一，有三种实质相同但叫法不同的说法。即:制造管理、生产管理和生产运作管理。本讲座仅就生产管理中的设备管理技术以及与之紧密关联的设备维护维修和故障诊断技术和大家作一综合的简要探讨。一.设备管理目的：了解设备管理内容、特点及任务探讨选择设备及更新设备应考虑的基本因素介绍选择设备更新周期的常用方法1-1“两个阶段”设备管理大致可分为两个历史阶段：传统和现代传统阶段：理论核心是使用过程中的维修管理；或叫事后维修期（18世纪末到19世纪初）和预防维修期（二战期间由美国开始采用预防维修，此期间到二十世纪50年代，中国从20世纪50年代开始）综合管理期--现代期：大致从1971年起至今1-2设备管理工作的任务1.搞好企业设备的综合规划、调研、平衡并制定科学合理的设备购置。分配调整、修理、改造、更新等综合计划。2.根据技术先进性和经济合理原则为企业提供最优技术设备。3.制定和推行先进的设备管理维修制度，以较低费用求得设备最佳状态，提高完好率和利用率。4.掌握设备运行的技术规律（如磨损、故障规律等）并实时监控，保证设备精度及功能满足生产工艺要求5.保证产品质量的稳定提高和安全生产，推广新技术，努力提高设备现代化水平6.用行政与经济手段相结合，降低能耗及维修支出，尽量降低设备的周期费用。7.做好技术培训和思想教育，造就高素质技术队伍8.搞好科研工作和经验交流，积极推广新技术、新材料、新工艺。9.搞好备品配件制造及外购，确保生产正常进行。10.发动全体员工参与设备管理，形成全员管理。1-3设备管理范围“设备”是有形固定资产的总称凡符合“设备”定义条件的固定资产均在管理范围内1-4设备管理的内容主要有两方面：设备物质运动形态管理设备价值运动形态管理1-4-1设备的合理购置一般应考虑：设备效率：如功效、行程、速度等。精度、性能的保持性，零件的耐用性，安全可靠性等可维修性耐用性节能性环保性成套性灵活性1-4-2正确使用和维护设备对设备运行过程进行监控、监测和维护、维修。(具体内容在第二部分讲)1-5设备的日常管理设备管理的全过程，就是设备的日常管理（从计划开始到报废全过程的管理）1-5-1构成期管理“构成期”是“使用期”的先决条件，应予重视，计划阶段的管理：调研-提出计划-计划申请-选型-报价-综合平衡后投资决策-完成构成。“使用期管理”是设备管理工作量更大的工作主要工作是：设备的安装；验收与移交；设备的租赁（有时需要）；设备的故障与故障管理；设备与公害的管理；设备的封存与保管；设备的报废管理等。二.设备的使用、维护及保养设备管理的目标就是追求设备效益的最大化，只有正确使用和精心维护才能达到目的。2-1设备正确使用的管理2.1.1选型时就要考虑设备的使用范围、技术特点和利用率，并且要注意各工序设备之间协调配套。配好设备是用好设备的先决条件。2.1.2根据设备能力安排生产计划，对压力设备不能超压使用，对受热设备不能超温使用，必须在确保安全条件下运行。2.1.3严格操作规程，严控各种指标如温度、压力、真空度、转速、流量、电流、电压、噪声、辐射等等。发现不正常要及时查明原因，排除故障，安全运行。2.1.4建立健全各级责任制从企业法人、厂长、总工程师、工程师、设备管理部门负责人、车间主任、机械员、班组长到一线生产工人，都要明确其职责，以保证设备的正确使用和安全。2.2设备维护保养设备维护范围很广，从电子到机械，几乎涵盖现代科学技术的全部，这里只就机电设备作简要讨论2.2.1设备性能劣化的三大类型（1）使用劣化：由温度、压力、破损、变形、裂纹、疲劳、冲击、脆化、介质附着、材料缺陷、操作失误等引起。（2）自然劣化：由锈蚀、变形、材料老化等造成（3）灾害劣化：由风暴、水浸、地震、雷击、爆炸、强电磁辐射等引起。2.2.2三个保养类别保养的目的是要延长设备的寿命周期，按保养工作量的大小可分为三类。（1）日常保养或称例行保养，主要内容是：清洗、润滑、紧固松动螺纹、检查零部件情况等。（2）一级保养。主要内容：普遍进行清洗、润滑、紧固、对部分零件进行拆卸清洁以及进行部分的调整（如间隙调整）。（3）二级保养：进行内部清洗、润滑、局部解体检查和调整。2.3设备的检查这里是指对设备的运行情况、工作精度及磨损程度的检查和校验。按时间间隔划分可分为“日常检查”和“定期检查”按技术功能划分可分为“机能检查”和“功能检查”2.3.1机能检查主要是查漏、防尘和耐高温、高速、高压的情况检测。2.3.2精度检查主要是对设计精度和实际加工精度进行对比检查和测定，为维修提供依据。可用设备能力系数和设备精度系数来衡量设备的综合精度，其计算公式为：（1）能力系数CmCm=T／8бmT--在设备上加工的代表零件的公差带бm--设备的标准公差Cm≥1代表设备能满足生产工艺要求，Cm＜1表示设备综合生产能力不能满足生产工艺要求。(2)设备精度指数计算公式式中T--设备精度指数Tp--精度实测值Tg--精度容许值n—测定精度项目数nTgTpT)(T值越小，设备精度就越高。国外经验：T≤0.5为设备验收条件；T≤1为大修后验收条件；T≤2表示设备可以用，但需要注意调整；2＜T＜2.5需大修；T＞3时设备需要大修或更新。2.4设备维修图一为设备有形磨损曲线，其中第Ⅱ段是正常使用期。磨损Ⅱ时间图一设备磨损程度可以参考下列公式计算ap=R/K1式中ap--设备有形磨损程度R--修复全部磨损所需维修费K1--设备重新购置价格从经济角度分析ap不应大于1设备的无形磨损亦为损失，其计算可用下式式中aj--无形磨损k0--设备原价k1--设备再生价格两相比较就可得出是修还是购。kkkkkaj010101三.设备故障及诊断简介•故障的定义•故障原因•常用故障诊断方法•设备常用状态检测传感器•数据采集与处理常用数学方法•故障举例--齿轮故障诊断分析3.1故障定义•设备故障是指“设备功能失常”。也就是设备不能达到预期的工作状态，无法满足应有的性能和功能。3.2故障原因•通常是设备的构造处于不正常状态--劣化状态人为操作不当或失误，设计制造不当造成设备固有缺陷，按自然磨损规律、失效等许多原因都可能造成设备故障3.3设备状态监测•数据处理时的常用方法设备运行中会产生各种表征其状态的物理现象，并引起相关参数的变化，为观测和监控设备提供了可能性。通常把这些参数变换成容易测量、处理和记录显示的物理量，这些物理量就称为“信号”。就可以通过对信号进行分析、处理、变换、综合、识别，对设备运行状态和故障诊断提供依据，同时也可以用于预报设备的运行状态。•3.3.1信号的预处理对所采集的信号数据，按误差理论的方法，排除粗大误差后，再对系统误差和随机误差进行分析和数学处理。通常若不存在系统误差，则设备不会有大的故障，即故障信号一般表现为系统误差。•3.3.2常用数学方法动态信号有确定信号与非确定信号之分，主要研究对象是确定信号。确定信号是可以用数学关系式、图表来描述的信号。（反之为不确定信号）确定信号又分为连续信号和离散信号两大类。任意时刻都存在都可以给出确定函数值的信号为连续信号，如：正弦、直流、阶跃、锯齿波、矩形脉冲，截断信号等等。离散信号又称时域离散信号或时间序列，是在考察的时间段内不连续的瞬时给出函数值。•数字信号是离散信号，而离散信号不一定是数字信号。对于连续信号特别是周期信号最常采用的方法是频谱分析，对周期函数常采用幅值谱、相位谱、功率谱等技术，其基本的数学手段是傅立叶变换对离散信号的处理大多用方差分析和相关分析手段处理。3.4设备故障状态常用的识别方法•信息比较诊断法：将采样与事先建好的数据库中的数值进行比较，超限为故障•参数变化诊断法：在阈值以下时，设备运转不明显，一旦超过阈值，则发生异常。如振动故障，会表现为噪声及振幅加大。•模拟实验诊断法：对不太明白故障发生原因的设备如高速、高压的涡轮机、离心式压缩机等可采用模拟方式找问题•函数诊断法：当故障征兆与故障原因之间存在直接或间接函数关系时，通过对设备运行参数进行计算就可预测或识别设备是否存在故障。•故障树分析诊断法：这是一种由果到因的倒推分析过程，应用较广。(图二为某故障树的局部)•图二•模糊诊断法•神经网络诊断法3.5设备故障诊断常用传感器•选用传感器时，要对其灵敏度、准确度、线性范围、稳定性、效率响应特性等有明确的要求，必须满足其测量需要•最常用的有：压电式加速度传感器、磁电式速度传感器、电涡流式位移传感器、复合式振动传感器等，此外，还有温度传感器，压力传感器等。3.6齿轮故障分析•齿轮的常见故障有四种类型，即：齿面磨损、齿面胶合和擦伤、齿面接触疲劳和弯曲疲劳与折断•3.6.1齿轮故障原因原因较多，但主要有五：（1）制造误差--偏心齿距误差和齿形误差；（2）装配不良--轴不平行引起劣化；（3）润滑不良--导致过热、胶合等故障；（4）超载--特别是工作负荷不平稳时（如矿石破碎机）引起过载折断（5）操作不当--如长期超载超速等均可损伤齿轮•3.6.2齿轮的振动测量与简单诊断（1）测点选择：对各测点作出标记，保证每次测量部位不变；尽可能按垂直、轴向、沿水平三个方向测量。（2）测量参数--测振动的参数：低频时用位移传感器测振动位移；中频段用速度传感器测速度；高频段则用加速度传感器测加速度。（3）测振动周期。•简易诊断方法：（1）绝对值判定法--用振幅值作直接评价。频率在1KHz以下按速度判断；1KHz以上按加速度判断。（2）相对值判定法--将测值与平常正常工作时比较。通常测值为常值1.6～2倍时要引起注意；2.56～4倍时则表示危险。结束语设备管理技术是一个十分复杂而又重要的系统工程。机电设备的机电一体化和功能集成化更使得管理技术必须现代化。机电产品日益先进，其技术几乎涵盖了全部的自然科学，所以，要求管理人员在“技术技能”和“行为技能”方面都能做好。“技术技能”是指专业技术和管理技术两个方面。管理者应具备有关的专业技术知识，特别是工艺知识，要懂得生产运作过程的组织，懂计划和控制等，才能管好设备。“行为技能”则主要是强调团队精神，发挥全员能力。日本在20世纪五、六十年代就已经研究和实施了以最大限度消除无效劳动和浪费的“准时化生产方式”（JustInTimeJIT），实现了“零库存”和“零废品”的先进生产方式，美国也在1990年提出了“精益生产”的现代生产方式，以安全、有序、干净为准则，极大的发挥了人在生产中的主导作用。我国相对滞后，所以必须发展和重视现代生产管理和设备管理。谢谢大家！！