機(jī)電一體化之鐵路機(jī)電設(shè)備的故障診斷

　　鐵路機(jī)電設(shè)備在運(yùn)輸中擔(dān)負(fù)著極其重要作用,而對其可能發(fā)生的故障能夠做出快速準(zhǔn)確的判斷是其安全可靠運(yùn)營的保證,以下是小編整理的關(guān)于鐵路機(jī)電設(shè)備的故障診斷的論文，希望可以幫助機(jī)電班的同學(xué)!

　　摘要：隨著近年來科技的發(fā)展，我國在鐵路建設(shè)的方面獲取了很大的成績，在廣泛應(yīng)用的鐵路運(yùn)輸中，其中充當(dāng)著重要角色的就是鐵路機(jī)電設(shè)備，它是運(yùn)營工作能順利安全進(jìn)行的有力保證，如何對機(jī)電設(shè)備的故障進(jìn)行診斷分析，是當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：鐵路機(jī)電;機(jī)電設(shè)備;故障診斷

　　1. 引言

　　我國的鐵路事業(yè)歷經(jīng)多年發(fā)展,運(yùn)輸?shù)哪芰σ嘣谠鰪?qiáng),而鐵路的機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)可以保證鐵路系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。在日常的機(jī)電設(shè)備使用過程中,受材料、環(huán)境等各個因素影響,其零部件會遭受不同程度的老化磨損,尤其是一些關(guān)鍵性部件,萬一出現(xiàn)故障,由于維修檢修耗時長,會對鐵路路線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響。傳統(tǒng)的檢修方式不僅占用大量的時間,還會使成本上升,為了充分發(fā)揮機(jī)電設(shè)備的性能,需對其進(jìn)行動態(tài)的監(jiān)測,做到提前預(yù)防,發(fā)現(xiàn)問題及時處理以增加其使用壽命。

　　2. 機(jī)電設(shè)備故障診斷的現(xiàn)狀

　　2.1 機(jī)械的故障

　　(1) 機(jī)械故障的類型

　　以故障發(fā)生的速度進(jìn)行分類：

　�、偻话l(fā)性故障;

　�、跐u發(fā)生故障;

　�、蹚�(fù)合型故障。

　　以故障的危害程度進(jìn)行分類：

　�、俟收嫌绊懗潭阮l繁程度等級排除緊急程度;

　�、诜浅Ｒ子诎l(fā)生一級重大故障必須立即排除;

　�、圯^易發(fā)生二級重大故障須盡量快排除;

　�、芘紶枙�發(fā)生三級重大故障生產(chǎn)間歇時排除;

　�、輼O少發(fā)生四級重大故障大在中修期間進(jìn)行排除。

　　此外，還可以按照故障出現(xiàn)的情況分為未發(fā)生的潛在故障和已發(fā)生的實(shí)際故障;同樣可按照故障發(fā)生的性質(zhì)或原因分成自然故障和人為故障等�？傊�，對故障類型的研究目的是經(jīng)過分析各種故障對設(shè)備參數(shù)、功能、零部件失效形式的影響，從而在使用、設(shè)計中采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，杜絕或減少故障的發(fā)生，保證機(jī)械和人員安全。

　　(2) 機(jī)械故障發(fā)生的規(guī)律

　　機(jī)械的故障規(guī)律，從壽命特性曲線來看，也叫做“浴盆曲線”，它是用來描述機(jī)械故障時效率隨著使用的時間的一種變化關(guān)系。壽命特性曲線可以分成三個階段。第一階段稱作早期故障期，即因為保管、設(shè)計制造、運(yùn)輸安裝等原因?qū)е碌脑缙诠收�。雖然故障率高，不過易于排除。第二階段稱為正常運(yùn)轉(zhuǎn)期，也叫做隨機(jī)故障期。機(jī)器經(jīng)調(diào)整、跑和，故障率漸漸下降且趨于穩(wěn)定。在這個階段內(nèi)只存在突發(fā)性故障，故障率一般較小。這一階段可以表征機(jī)械的有效壽命。第三階段稱為耗損故障期，因零件的腐蝕、磨損、疲勞等原因?qū)е鹿收下噬仙�，這時必須對機(jī)器進(jìn)行大修，對達(dá)到壽命的零部件及時更換，強(qiáng)化維護(hù)，延長使壽命。

　　(3) 發(fā)生機(jī)械故障的原因

　　造成機(jī)械設(shè)備故障有多種多樣的原因，一般可以分為：

　　①環(huán)境因素影響;

　�、跈C(jī)械設(shè)備自身缺陷影響;

　�、蹠r間因素的影響。

　　2.2 機(jī)械零件的失效形式

　　(1) 變形失效

　　失效變形件體現(xiàn)在：不能起到規(guī)定作用;不能承受規(guī)定載荷;跟其他零件的運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生了干擾。

　　(2) 機(jī)械磨損

　　磨損又分為磨粒磨損、黏著磨損和表面疲勞磨損。機(jī)械磨損都遵循一定的規(guī)律：在機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，零件的各部位磨損不同，不過磨損的發(fā)展有著共同規(guī)律。機(jī)械的磨損過程可以分成三個階段：(1)“跑合”階段;(2)穩(wěn)定磨損階段;(3)急劇磨損階段。

　　相對于機(jī)械故障，電氣故障的特點(diǎn)略顯單一，收到環(huán)境溫度、濕度的影響，凸顯了電氣故障敏感性特點(diǎn)，此外還具有隱蔽性和突發(fā)性。

　　2.3 機(jī)電設(shè)備常見故障分類判斷

　　對于機(jī)電設(shè)備常見的故障可根據(jù)如下進(jìn)行分類。

　　(1)根據(jù)有無指示分為有無指示故障和診斷指示故障。對于多數(shù)現(xiàn)在的設(shè)備,由于其智能化,設(shè)備內(nèi)部存在監(jiān)控部件工作狀態(tài)的程序,在發(fā)生故障的時候可以自動報警, 根據(jù)提示維修人員可排除故障;對于部分故障,并沒有指示提示,這就要根據(jù)維修人員的經(jīng)驗來確定故障的來源,而后排除。

　　(2)根據(jù)部件的破壞情況分為破壞性和非破壞性故障。對于破壞性故障,如機(jī)床出現(xiàn)點(diǎn)蝕壓痕,軸承斷裂開裂等現(xiàn)象,要找到原因,在維修之后,必須盡量避免此類故障的再次出現(xiàn);對于非破壞性故障,僅僅因為設(shè)備的磨損松動、老化變形等情況,找到原因后對其進(jìn)行更換處理即可。

　　(3)設(shè)備故障還可以分為偶然性和系統(tǒng)性故障。偶然性故障則是因為某些機(jī)械結(jié)構(gòu)部件發(fā)生脫落、松動,可能出現(xiàn)滲油漏油等現(xiàn)象,對于此類故障,分析其來源比較困難,一定要反復(fù)試驗才可以確定;對于系統(tǒng)性故障,則是因為零部件使用壽命到期之后一定會出現(xiàn)的故障,對于這類故障只要定期檢修更換部件即可避免。

　　3. 機(jī)電設(shè)備的故障診斷方案

　　3.1 故障診斷注意事項

　　診斷機(jī)電設(shè)備故障方法有很多，在一般情況下，維修人員較常用的方法有故障樹分析法、自診斷法、金相檢測診斷法等，但是不管采取哪一種方法，在診斷前都一定要注意以下三大項：

　　①遵循先外后內(nèi)的原則，在維修人員進(jìn)行檢修工作時，必須細(xì)致、認(rèn)真地對所有元件做好檢查，一旦發(fā)現(xiàn)故障要及時排除。

　　②遵循先機(jī)后電的原則，就是說先對機(jī)械故障進(jìn)行檢查，再對電氣故障進(jìn)行檢查。機(jī)械結(jié)構(gòu)非常的直觀，在檢修的時候可以直接觀察設(shè)備表面的狀況，確認(rèn)是否出現(xiàn)常見的卡死、打滑、裂縫等故障，然后再檢修電氣。

　　③先干后葉，根據(jù)主次之分，先要對主要部件進(jìn)行仔細(xì)的檢修，尤其是結(jié)合部零件和接口部件，對于這兩個部件一定要重點(diǎn)檢修，然后再檢修次要部件。機(jī)電設(shè)備的故障有許多種，這給維修工作人員帶來很大挑戰(zhàn)，維修人員除了掌握熟悉必要的檢修技術(shù)，更要對故障的表象有著充分的了解，檢修的時候根據(jù)程序進(jìn)行。

　　3.2 設(shè)備故障的判斷

　　機(jī)電故障的類型非常的多，為了能夠有效診斷鐵路機(jī)電設(shè)備的故障，要將故障做好分類判斷：

　　①按照故障是否導(dǎo)致了對設(shè)備主體破壞，分為非破壞性故障與破壞性故障，在維修工作的過程中必須排除破壞性故障，堅決不能遺漏，除此之外，非破壞性故障也要重視起來，必須防止非破壞性故障逐漸變?yōu)槠茐男怨收希�一定要及時找出故障并排除。

　�、谝话阍诠收习l(fā)生的時候，會出現(xiàn)兩種情況，在一種情況會有報警，提示存在故障，另一種情則沒有預(yù)示，因此，可以將故障分成有診斷指示故障和無指示故障。有診斷提示故障一般都出現(xiàn)在高級設(shè)備控制系統(tǒng)中，在這樣的系統(tǒng)中，軟件與硬件對系統(tǒng)有著實(shí)時監(jiān)控，一旦發(fā)生故障，設(shè)備就會立即發(fā)出報警的信號，維修的工作人員要在即可按照診斷手冊中提供的信息做好維修的工作。對于那些有診斷提示的故障，如果設(shè)備維修不夠徹底，也可能會引發(fā)無診斷提示故障，并且維修難度將會加大，只有對故障了如指掌的、技術(shù)高超的維修人員才可以排除這樣的故障。

　�、鄹鶕�(jù)系統(tǒng)的必然性區(qū)分，可以將故障分成系統(tǒng)性故障和偶然性故障，在滿足一定的條件下，100%會發(fā)生的故障稱為系統(tǒng)故障，對此類故障的排除必須要經(jīng)過大量的試驗， 然后再根據(jù)試驗結(jié)果來判斷加以解決。偶然性故障也叫做隨機(jī)故障，對兩者故障的確切的分析有相當(dāng)?shù)碾y度，一般情況下把故障分類細(xì)化， 可以使維修人員盡快找到故障的源頭加以處理，及時維修機(jī)電設(shè)備的故障，同時可以把隱藏的故障做到全面的排除，最大程度的消除安全隱患。

　　3.3 以動態(tài)觀點(diǎn)診斷機(jī)電設(shè)備故障

　　鐵路機(jī)電設(shè)備故障維修的人員在診斷發(fā)生的故障時， 一般都會采取直流電阻測試法， 檢查電機(jī)的使用情況從而確定是否存在故障，這樣雖然可以診斷出故障所在，但是不能預(yù)測未來有可能會出現(xiàn)的故障， 采取動態(tài)觀點(diǎn)分析法， 做阻抗測試、倍頻測試和MCA測試，可以很好地預(yù)測未來可能出現(xiàn)的故障。在轉(zhuǎn)子位置改變或是發(fā)生故障的時候，阻抗和電感會有變化，是判斷定子是否有故障的主要根據(jù)。判斷的方法是：依次設(shè)置好電流、頻率的基值，適當(dāng)再增加頻率，這個時候要認(rèn)真觀察電流的變化，倍頻電流會產(chǎn)生波動，如果波動范圍在15~20%均屬于正常的范圍。繞組阻抗的成分比較復(fù)雜，但其主要成分是電感。剩下的變化量，作為匝間短路的評判值I/F。三相交流電機(jī)的I/F 值效果非常的明顯，因此可以根據(jù)三相交流電機(jī)來診斷故障。比如，當(dāng)采取三相交流電機(jī)來測試時，若得到的結(jié)果分別為-46%，-45%，-41%，這樣可以說明交流電機(jī)相間出現(xiàn)短路現(xiàn)象，一定要修復(fù)，如果測試的結(jié)果分別為-46%，-46%，-45%，這種情況說明出現(xiàn)了不太嚴(yán)重的短路。阻抗測試：電機(jī)電路的阻抗影響因素有很多，其與電機(jī)電路由本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜有關(guān)，其由互感、阻抗、電容以及電阻構(gòu)成，在工作的時候，無論是轉(zhuǎn)子繞組的位置還是定子繞組的類型，或是匝間互感自感都會明顯改變電機(jī)電路的阻抗，因此，使用抗阻測試的方法，可以反映出轉(zhuǎn)子是否發(fā)生故障，從而達(dá)到預(yù)測是否需要維修的目的。

　　4. 結(jié)語

　　我國鐵路建設(shè)發(fā)展迅猛， 人們對機(jī)電設(shè)備安全性要求越來越高，因此，對鐵路機(jī)電設(shè)備的故障診斷十分重要。本文首先介紹了我國機(jī)電設(shè)備的故障診斷現(xiàn)狀，隨后給出了詳細(xì)的機(jī)電設(shè)備的故障診斷方案，為我國鐵路機(jī)電設(shè)備故障診斷提供了新思路，也為我國鐵路事業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

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