機電一體化之鐵路機電設備的故障診斷

　　鐵路機電設備在運輸中擔負著(zhù)極其重要作用,而對其可能發(fā)生的故障能夠做出快速準確的判斷是其安全可靠運營(yíng)的保證,以下是小編整理的關(guān)于鐵路機電設備的故障診斷的論文，希望可以幫助機電班的同學(xué)!

　　摘要：隨著(zhù)近年來(lái)科技的發(fā)展，我國在鐵路建設的方面獲取了很大的成績(jì)，在廣泛應用的鐵路運輸中，其中充當著(zhù)重要角色的就是鐵路機電設備，它是運營(yíng)工作能順利安全進(jìn)行的有力保證，如何對機電設備的故障進(jìn)行診斷分析，是當下的研究熱點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：鐵路機電;機電設備;故障診斷

　　1. 引言

　　我國的鐵路事業(yè)歷經(jīng)多年發(fā)展,運輸的能力亦在增強,而鐵路的機電設備正常運轉可以保證鐵路系統的正常穩定運行。在日常的機電設備使用過(guò)程中,受材料、環(huán)境等各個(gè)因素影響,其零部件會(huì )遭受不同程度的老化磨損,尤其是一些關(guān)鍵性部件,萬(wàn)一出現故障,由于維修檢修耗時(shí)長(cháng),會(huì )對鐵路路線(xiàn)的正常運轉造成影響。傳統的檢修方式不僅占用大量的時(shí)間,還會(huì )使成本上升,為了充分發(fā)揮機電設備的性能,需對其進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監測,做到提前預防,發(fā)現問(wèn)題及時(shí)處理以增加其使用壽命。

　　2. 機電設備故障診斷的現狀

　　2.1 機械的故障

　　(1) 機械故障的類(lèi)型

　　以故障發(fā)生的速度進(jìn)行分類(lèi)：

　�、偻话l(fā)性故障;

　�、跐u發(fā)生故障;

　�、蹚秃闲凸收�。

　　以故障的危害程度進(jìn)行分類(lèi)：

　�、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�(huì )發(fā)生三級重大故障生產(chǎn)間歇時(shí)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(lèi)型的研究目的是經(jīng)過(guò)分析各種故障對設備參數、功能、零部件失效形式的影響，從而在使用、設計中采取相應的改進(jìn)措施，杜絕或減少故障的發(fā)生，保證機械和人員安全。

　　(2) 機械故障發(fā)生的規律

　　機械的故障規律，從壽命特性曲線(xiàn)來(lái)看，也叫做“浴盆曲線(xiàn)”，它是用來(lái)描述機械故障時(shí)效率隨著(zhù)使用的時(shí)間的一種變化關(guān)系。壽命特性曲線(xiàn)可以分成三個(gè)階段。第一階段稱(chēng)作早期故障期，即因為保管、設計制造、運輸安裝等原因導致的早期故障。雖然故障率高，不過(guò)易于排除。第二階段稱(chēng)為正常運轉期，也叫做隨機故障期。機器經(jīng)調整、跑和，故障率漸漸下降且趨于穩定。在這個(gè)階段內只存在突發(fā)性故障，故障率一般較小。這一階段可以表征機械的有效壽命。第三階段稱(chēng)為耗損故障期，因零件的腐蝕、磨損、疲勞等原因導致故障率上升，這時(shí)必須對機器進(jìn)行大修，對達到壽命的零部件及時(shí)更換，強化維護，延長(cháng)使壽命。

　　(3) 發(fā)生機械故障的原因

　　造成機械設備故障有多種多樣的原因，一般可以分為：

　�、侪h(huán)境因素影響;

　�、跈C械設備自身缺陷影響;

　�、蹠r(shí)間因素的影響。

　　2.2 機械零件的失效形式

　　(1) 變形失效

　　失效變形件體現在：不能起到規定作用;不能承受規定載荷;跟其他零件的運轉發(fā)生了干擾。

　　(2) 機械磨損

　　磨損又分為磨粒磨損、黏著(zhù)磨損和表面疲勞磨損。機械磨損都遵循一定的規律：在機械設備運轉的時(shí)候，零件的各部位磨損不同，不過(guò)磨損的發(fā)展有著(zhù)共同規律。機械的磨損過(guò)程可以分成三個(gè)階段：(1)“跑合”階段;(2)穩定磨損階段;(3)急劇磨損階段。

　　相對于機械故障，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 機電設備常見(jiàn)故障分類(lèi)判斷

　　對于機電設備常見(jiàn)的故障可根據如下進(jìn)行分類(lèi)。

　　(1)根據有無(wú)指示分為有無(wú)指示故障和診斷指示故障。對于多數現在的設備,由于其智能化,設備內部存在監控部件工作狀態(tài)的程序,在發(fā)生故障的時(shí)候可以自動(dòng)報警, 根據提示維修人員可排除故障;對于部分故障,并沒(méi)有指示提示,這就要根據維修人員的經(jīng)驗來(lái)確定故障的來(lái)源,而后排除。

　　(2)根據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,如機床出現點(diǎn)蝕壓痕,軸承斷裂開(kāi)裂等現象,要找到原因,在維修之后,必須盡量避免此類(lèi)故障的再次出現;對于非破壞性故障,僅僅因為設備的磨損松動(dòng)、老化變形等情況,找到原因后對其進(jìn)行更換處理即可。

　　(3)設備故障還可以分為偶然性和系統性故障。偶然性故障則是因為某些機械結構部件發(fā)生脫落、松動(dòng),可能出現滲油漏油等現象,對于此類(lèi)故障,分析其來(lái)源比較困難,一定要反復試驗才可以確定;對于系統性故障,則是因為零部件使用壽命到期之后一定會(huì )出現的故障,對于這類(lèi)故障只要定期檢修更換部件即可避免。

　　3. 機電設備的故障診斷方案

　　3.1 故障診斷注意事項

　　診斷機電設備故障方法有很多，在一般情況下，維修人員較常用的方法有故障樹(shù)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：

　�、僮裱�先外后內的原則，在維修人員進(jìn)行檢修工作時(shí)，必須細致、認真地對所有元件做好檢查，一旦發(fā)現故障要及時(shí)排除。

　�、谧裱�先機后電的原則，就是說(shuō)先對機械故障進(jìn)行檢查，再對電氣故障進(jìn)行檢查。機械結構非常的直觀(guān)，在檢修的時(shí)候可以直接觀(guān)察設備表面的狀況，確認是否出現常見(jiàn)的卡死、打滑、裂縫等故障，然后再檢修電氣。

　�、巯雀珊笕~，根據主次之分，先要對主要部件進(jìn)行仔細的檢修，尤其是結合部零件和接口部件，對于這兩個(gè)部件一定要重點(diǎn)檢修，然后再檢修次要部件。機電設備的故障有許多種，這給維修工作人員帶來(lái)很大挑戰，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(zhù)充分的了解，檢修的時(shí)候根據程序進(jìn)行。

　　3.2 設備故障的判斷

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

　�、侔凑展收鲜欠駥е铝藢υO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(guò)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(lái)，必須防止非破壞性故障逐漸變?yōu)槠茐男怨收�，一定要及時(shí)找出故障并排除。

　�、谝话阍诠收习l(fā)生的時(shí)候，會(huì )出現兩種情況，在一種情況會(huì )有報警，提示存在故障，另一種情則沒(méi)有預示，因此，可以將故障分成有診斷指示故障和無(wú)指示故障。有診斷提示故障一般都出現在高級設備控制系統中，在這樣的系統中，軟件與硬件對系統有著(zhù)實(shí)時(shí)監控，一旦發(fā)生故障，設備就會(huì )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，如果設備維修不夠徹底，也可能會(huì )引發(fā)無(wú)診斷提示故障，并且維修難度將會(huì )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�系統的必然性區分，可以將故障分成系統性故障和偶然性故障，在滿(mǎn)足一定的條件下，100%會(huì )發(fā)生的故障稱(chēng)為系統故障，對此類(lèi)故障的排除必須要經(jīng)過(guò)大量的試驗， 然后再根據試驗結果來(lái)判斷加以解決。偶然性故障也叫做隨機故障，對兩者故障的確切的分析有相當的難度，一般情況下把故障分類(lèi)細化， 可以使維修人員盡快找到故障的源頭加以處理，及時(shí)維修機電設備的故障，同時(shí)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(dòng)態(tài)觀(guān)點(diǎn)診斷機電設備故障

　　鐵路機電設備故障維修的人員在診斷發(fā)生的故障時(shí)， 一般都會(huì )采取直流電阻測試法， 檢查電機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，但是不能預測未來(lái)有可能會(huì )出現的故障， 采取動(dòng)態(tài)觀(guān)點(diǎn)分析法， 做阻抗測試、倍頻測試和MCA測試，可以很好地預測未來(lái)可能出現的故障。在轉子位置改變或是發(fā)生故障的時(shí)候，阻抗和電感會(huì )有變化，是判斷定子是否有故障的主要根據。判斷的方法是：依次設置好電流、頻率的基值，適當再增加頻率，這個(gè)時(shí)候要認真觀(guān)察電流的變化，倍頻電流會(huì )產(chǎn)生波動(dòng)，如果波動(dòng)范圍在15~20%均屬于正常的范圍。繞組阻抗的成分比較復雜，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。三相交流電機的I/F 值效果非常的明顯，因此可以根據三相交流電機來(lái)診斷故障。比如，當采取三相交流電機來(lái)測試時(shí)，若得到的結果分別為-46%，-45%，-41%，這樣可以說(shuō)明交流電機相間出現短路現象，一定要修復，如果測試的結果分別為-46%，-46%，-45%，這種情況說(shuō)明出現了不太嚴重的短路。阻抗測試：電機電路的阻抗影響因素有很多，其與電機電路由本身結構復雜有關(guān)，其由互感、阻抗、電容以及電阻構成，在工作的時(shí)候，無(wú)論是轉子繞組的位置還是定子繞組的類(lèi)型，或是匝間互感自感都會(huì )明顯改變電機電路的阻抗，因此，使用抗阻測試的方法，可以反映出轉子是否發(fā)生故障，從而達到預測是否需要維修的目的。

　　4. 結語(yǔ)

　　我國鐵路建設發(fā)展迅猛， 人們對機電設備安全性要求越來(lái)越高，因此，對鐵路機電設備的故障診斷十分重要。本文首先介紹了我國機電設備的故障診斷現狀，隨后給出了詳細的機電設備的故障診斷方案，為我國鐵路機電設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。

　　參考文獻：

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