設(shè)備故障的分類、故障模式及故障原因
■ 故障分析
設(shè)備在運行過程中，其內(nèi)部零件要承受力、熱、摩擦、磨損等多種作用，隨著使用時間的增長，其運行狀態(tài)不斷變化，有的性能將逐步退化，從而發(fā)生零件（元件）的失效。
這是導(dǎo)致設(shè)備故障的主要原因，因此，研究零件（元件）失效機理，識別失效模式乃是保障診斷的主要任務(wù)，也是奠定故障診斷的信息基礎(chǔ)，最終實現(xiàn)降低設(shè)備的壽命周期費用的目的；而故障分析（失效分析）則是診斷理論的主要組成部分。
■ 故障分類
故障是指設(shè)備喪失或降低其規(guī)定功能的現(xiàn)象。企業(yè)的設(shè)備是為滿足生產(chǎn)工藝要求或為完成工程項目的預(yù)期功能而配備的，設(shè)備的功能體現(xiàn)著它在生產(chǎn)活動中存在的價值和對生產(chǎn)的保證程度。
設(shè)備故障會嚴重影響企業(yè)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量，因而必須探索故障發(fā)生的規(guī)律；對故障進行管理、記錄；對故障機理進行分析，采取有效措施控制故障的發(fā)生。
在故障診斷學(xué)中，設(shè)備的狀態(tài)即設(shè)備的工況，分為故障狀態(tài)、異常狀態(tài)和正常狀態(tài)，可見故障只是設(shè)備運行狀態(tài)中的一種特殊狀態(tài)。診斷技術(shù)即是以研究故障狀態(tài)的發(fā)生、發(fā)展和消除的規(guī)律性為主要目的的學(xué)科。
(1)按故障功能喪失的分類
1)非永久性故障。在很短的期間內(nèi)，故障造成設(shè)備零部件喪失某些功能，通過修理或調(diào)整立刻就可以恢復(fù)到原來正常運行標(biāo)準(zhǔn)。
2)永久性故障。故障造成某些功能的喪失，直到某些零件被更換后其功能才能繼續(xù)維持。
(2)按故障發(fā)生速度的分類
1)漸發(fā)性故障。由于各種原因使設(shè)備參數(shù)劣化或老化，逐漸發(fā)展而產(chǎn)生的故障。其主要特點是：在給定的時間內(nèi)，發(fā)生故障的概率與設(shè)備運行的時間有關(guān)。設(shè)備的使用時間越長，發(fā)生故障的概率越高。這類故障與零件表面材料的磨損、腐蝕、疲勞及蠕變等過程有密切關(guān)系，事先都有征兆出現(xiàn)，能通過早期檢測或試驗來預(yù)測。
2)突發(fā)性故障。故障產(chǎn)生的原因是各種不利因素以及偶然的外界影響共同作用的結(jié)果。這種作用已超出了設(shè)備所能承受的限度。故障往往經(jīng)過一段使用間隔時間才發(fā)生。突發(fā)性故障的主要特征是：在給定時間內(nèi)，發(fā)生故障的概率與設(shè)備已使用時間無關(guān)。
例如，因潤滑油中斷而使零件產(chǎn)生變形和裂紋；因設(shè)備使用不當(dāng)或出現(xiàn)超載運行而引起零件折斷；因各項參數(shù)都達到極限值（載荷大，劇烈振動，溫度升高等）而引起的零件變形和斷裂。
(3)按故障的原因分類
1)磨損性故障。設(shè)備正常運行而產(chǎn)生正常的磨損，所引起的故障，即設(shè)計時預(yù)定的正常磨損過程，它反映了設(shè)備的使用壽命。
2)操作與維護不良的故障，由于超過設(shè)備本身的能力而強迫運行出現(xiàn)的故障，以及運行中維護不當(dāng)而造成的故障（此類故障一般屬于設(shè)備事故）。故障原因在于設(shè)備所承受的應(yīng)力超過設(shè)計的極限能力。
3)固有的薄弱性故障。故障原因在于設(shè)計上該環(huán)節(jié)或部件的承受能力不足，或在于制造或安裝上未達到預(yù)定的設(shè)計要求，喪失其使用性能。
此外，還可分為結(jié)構(gòu)型故障（如裂紋、磨損、腐蝕、不平衡、不對中等）和參數(shù)型故障（如流體渦動、共振、配合松緊不當(dāng)、過熱等）。當(dāng)然，人們更注意的是危險性的、突發(fā)性的、持續(xù)性的、全局性的故障，因為這些故障往往會造成災(zāi)難性的損失，也比較難于防范，所以開展設(shè)備診斷與狀態(tài)監(jiān)測尤為必要。
■ 故障模式
(1)設(shè)備的失效類型
1)運動或動力故障型，包括突然停止、失控等。
2)失效結(jié)果型，包括出軌、撞壞、墜毀、泄漏等。
(2)零部件的失效類型 零部件的失效類型，見表。
表 零部件的失效類型
■ 故障原因
無論是設(shè)備或其零部件，影響其失效的基本因素，從宏觀上看，可歸結(jié)為設(shè)計制造過程因素（原始因素）和運轉(zhuǎn)維修過程因素（工況使用因素）兩大方面，具體如下：
(1)設(shè)計因素 為了保證設(shè)備及其零部件的質(zhì)量，必須精心設(shè)計，精心施工，以保證設(shè)計不會因應(yīng)力過高，應(yīng)力集中，或是材料、配合、潤滑方式選用不當(dāng)，對使用條件、環(huán)境影響考慮不周而超過在給定條件下正常工作（不失效）的準(zhǔn)則。
(2)裝配調(diào)試因素 在零部件組裝成機器的過程中，裝配或調(diào)試不良，是導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生某種失效的重要因素。常表現(xiàn)為：
①嚙合傳動件，如齒輪、蝸桿、螺旋等嚙合間隙不合適。
②連接零件的必要“防松”不可靠，鉚焊結(jié)構(gòu)的必要探傷檢驗不良等。
③潤滑與密封裝置不良。
(3)制造（工藝）因素 盡管設(shè)計是正確的，但由于工藝制造條件無法滿足設(shè)計要求，設(shè)備發(fā)生各式各樣的故障而導(dǎo)致失效。如鍛造過程的裂紋；焊接過程的未焊透、冷熱裂紋；鑄造過程的疏松、夾渣；機械加工過程的尺寸公差和表面粗糙度不合適；熱處理工藝缺陷，如淬裂、回火脆裂、硬化表層的組織缺陷、硬度不足、硬化層過??；精加工磨削中的磨削裂紋等。
(4)材質(zhì)因素 設(shè)備其零部件所用材料不符合技術(shù)條件，材質(zhì)內(nèi)部缺陷實質(zhì)上是其內(nèi)部的應(yīng)力集中源。在外界載荷作用下材質(zhì)缺陷處呈現(xiàn)高應(yīng)力而導(dǎo)致某種失效。材質(zhì)造成的失效，可能是由于設(shè)計選材不當(dāng)；也可能是毛坯冷熱加工（特別是熱處理）工藝過程產(chǎn)生的缺陷，以及由于安裝調(diào)試不當(dāng)而造成。
(5)運行及維修的因素 首先是對運行工況參數(shù)（載荷、速度等）的監(jiān)控，看其是否符合規(guī)定要求。此外，潤滑條件也是一項重要的因素。潤滑條件通常包括：潤滑劑和潤滑方式是否選得合適，潤滑裝置以及冷卻、加熱和過濾系統(tǒng)功能是否正常。
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