喷砂设备故障诊断研究及改进对策

刘鑫 高大友 何燕春 李艳 白羽

摘要：文章针对喷砂设备（CCR2000）不喷砂的故障现象进行研究，对压缩空气不达标、开门保护开关故障、备件质量不达标、喷砂通道堵塞等可能引发不喷砂故障的因素进行排查和分析；通过分析诊断，提出对关键参数实施显性化改进，使设备处于可以直观掌握的状态，便于高效判别易发故障；对设备维保管理采取预防性维修的改进措施，从而保证喷砂设备始终处于正常的运行状态。

关键词：喷砂设备；故障；维修；改进对策

中图分类号：TG1  文献标识码：A   文章编号：1674-0688（2023）04-0059-04

0 引言

設备是生产的必备条件和物质基础，目前很多企业花重金购买国外先进的生产设备，以提高生产效率和产品质量。但是，进口的生产设备零部件繁多，操作复杂，存在一定的技术壁垒，加之维保经验缺乏，使此类设备故障频繁发生。现有一台进口CCR2000去涂层设备，近半年内多次发生不喷砂故障，检查维修多次后，故障仍无法完全排除。本文以该去涂层设备为例，对设备不喷砂故障进行分析研究，提出相应的改进对策，旨在对此类设备的维保管理提供借鉴。

1 喷砂设备现状及故障排查

经了解，国内CCR2000型号的去涂层设备市场保有量低，国内缺乏厂家售后及技术支持。此设备包含电、气控制及机械等不同机构件，因此影响不喷砂故障的因素较多。喷砂去涂层的原理是将特殊的介质（一般为有机玻璃或二氧化硅的微粒）导入压缩气流，在ESD 平衡离子风的环境下，经压力系统将介质喷射到所需清除三防涂层的部位，将PCB 电路板及元器件上的三防涂层快速、有效地清除［1］。现对可能引起CCR2000去涂层设备不喷砂故障的主要原因按由简到难、由外至内的顺序进行排查和分析。

1.1 操作人员工作经验不足

喷砂岗位的3名员工在岗时间均超过3年，对设备操作及日常点检、保养熟练，工作经验丰富，设备操作及使用方法正确，并未发现违规操作和误操作的现象。设备不喷砂故障并非操作人员工作经验不足所导致，故排除此末端因素。

1.2 缺少喷砂

喷砂多次使用会出现损耗，塑料砂经反复使用后砂粒破碎变小直至变成粉末，褪漆能力变弱。通常箱式喷砂设备均配有真空除尘装置，设备产生的粉末与油漆粉末混杂，被抽入真空除尘装置中，因此箱内的塑料砂需要定期补充添加［2］。如果设备喷砂料罐缺少喷砂，无喷砂介质的情况下无砂粒喷出，易判断为设备不喷砂故障。打开设备喷砂料罐发现，料罐中喷砂并未消耗殆尽，仍有40%的料位。喷砂干净，无引起管道堵塞的粉尘、多余物，因此可排除此末端因素。

1.3 压缩空气不达标

CCR2000设备喷砂原理是将压缩空气作为动力源，将微粒介质喷出。若设备所需的压缩空气的压力及流量不满足设备要求，无法推动微粒介质，也会出现不喷砂故障。检查设备压缩空气供给，管道压力为0.8 MPa，空气流量达14 m?/h；CCR2000设备压缩空气要求为大于0.6 MPa，空气流量大于4 m?/h，可见外部压缩空气供给满足设备的需求，不喷砂故障非压缩空气不达标造成，故排除此因素。

1.4 开门保护开关故障

此台设备前期因开门保护开关故障，发生过不喷砂的现象，现再次排查是否因为开门保护开关故障导致不喷砂。使用万用表单独测量设备的开门保护开关及电路，输入电压为直流24 V。开关接近闭合，输出直流电压为24 V；开关远离断开，输出电压为0；经多次测试，开门保护开关性能正常。关闭仓门试机，不喷砂故障依旧，而此时的喷砂设备发生了新的故障现象，吹扫管路失去了吹扫功能，吹扫管口感受不到压缩空气的吹扫压力。根据设备原理及控制图（如图1所示），对设备新的故障点进行排查。

吹扫管路的压缩空气气源控制由电磁阀3的通断实现，而电磁阀3的电路是由开门保护开关和脚踏开关串联控制。开门保护开关经排查性能完好，压缩空气达标，因此需排查是否由脚踏开关引起故障，排查过程如下。

（1）拆卸脚踏开关连接器，使用万用表测量脚踏开关控制引脚。经测试，脚踏开关正常，开门保护开关和脚踏开关性能良好的情况下，管路却无压缩空气，由图1的管路图分析可知，问题应该出在控制电磁阀通断的电路上，因此需要分段测量电磁阀控制电路输入到输出的供电情况。

（2）闭合仓门，测量开门保护开关至脚踏开关间的电路供电。多次闭合仓门测量输出电压，输出时好时坏并无规律。开门保护开关自身性能良好，但仓门闭合时控制电路的电压通断不稳定，唯一能导致此故障的原因就是开门保护开关未到达要求的感应闭合位置，开关不吸合，控制电路无法实现无通断控制。

（3）闭合仓门，观察仓门机械构件发现，闭锁开关紧固螺母松动，机械闭锁机构变形，仓门闭合间隙大，导致开门保护开关无法到达感应位置，由此可判断控制电路的输入电压不稳定是此原因造成。

（4）调整开门闭锁机构，紧固闭锁开关螺母，仓门可完全闭合，控制电路供电工作正常。踩动脚踏开关试机，电磁阀2和电磁阀3吸合，吹扫动作正常，有吹扫压缩空气，但设备依旧不喷砂。故障未排除，仍需进一步排查故障原因。

1.5 备件质量不达标

经了解，此喷砂设备此前发生过不喷砂故障，进行了多次维修，现需要排除维修更换过的备件出现损坏，再次引发不喷砂故障的可能性。检查设备近1年的维修记录，更换的备件有滤网、视窗、接地手链、开门保护开关。维修记录中的备件（滤网、视窗、接地手链）与设备不喷砂故障无关，开门保护开关与设备故障强相关，但此备件已在上述开门保护开关故障中排查。此设备维修更换所用备件质量可靠，并非由此引起的故障，故排除备件质量不达标这项因素。

1.6 缺少点检保养

通过相关人员对机械设备进行周期性检查发现，机械设备安全隐患，及时排除故障，保证机械设备正常运行。日常维修保养点检制度的主要内容是加强机械设备的运行、清洁、保养，检查和处理简单的机械故障，并做好日常点检记录工作，保障日常维修保养点检制度的正常进行［3］。点检、保养规定执行不到位，也会引起设备故障。CCR2000涂层设备编制有《CCR2000去涂层系统操作保养作业指导书》，其中规定了设备日常点检、设备月度二级保养的要求。依据设备操作保养作业指导书要求，查设备近6个月的“CCR2000去涂层系统日常点检及一级保养记录表”“CCR2000去涂层系统定期点检及二级保养记录表”发现，设备点检、保养均按要求进行，因此可排除设备不喷砂故障是由缺少点检保养造成。

1.7 喷砂通道故障

一般机械设备出现故障之后，都会产生一些特殊的声音，不同的声音代表不同部位的不同故障。维修人员应该对机械设备运行过程中产生的声音仔细听诊，具体分析机械设备出现的故障［4］。清空设备中的介质颗粒，拆解喷砂管，检查喷砂管路通畅无堵塞；复位管路连接，出砂、吹扫管路在通气的情况下无漏气声，表明管路无老化破损，连接处无泄漏。试机依旧不喷砂，由设备控制图（如图1）可知，故障点若不在出砂、吹扫管路，那么就有可能在喷砂料灌的前端。排除故障過程如下：在安静环境中，踩脚踏开关，可听到喷砂电磁阀2和吹扫电磁阀3的吸合声，电磁阀2吸合声较电磁阀3弱小（对比电磁阀1吸合声也较弱小）。此型号电磁阀为双线圈并联设计，2个线圈并联，阻值小；若电磁阀中一组线圈断路，则实测阻值大。用万用表分别测量电磁阀2、3的电阻（型号相同），喷砂电磁阀2电阻为299 Ω，吹扫气路电磁阀3电阻为144 Ω，说明电磁阀2有一组线圈断路。由此可判定，推动喷砂的压缩空气流量不足，喷砂时泄压太快，无法保证喷砂所需压力，是不喷砂的主要原因。这也说明了电磁阀2虽然有吸合动作，但是无法推动阀体行程全开，排查时发现管路中有压力，容易忽略电磁阀故障，而将排查重点放在了管路和其他方面。更换损坏的电磁阀2，踩脚踏开关，阀体运动全开，压缩空气输出正常。加入喷砂试机，出砂稳定，去除涂层质量达标，故障排除。

2 改进对策

2.1 开门保护灯光指示改进

为防止喷砂设备仓门误开，喷砂带压伤害操作人员，厂家在手套箱增加了开门保护装置。当打开手套箱时，开门保护开关断开进气电磁阀电路，喷砂系统就会被切断气源，防止喷砂伤及操作者。此种设计方法虽是有效的安全措施，但在实际应用中，随着闭门机构磨损变形，开门保护开关损坏、闭合不到位，使设备喷砂状态缺乏指示，给操作者的使用及维修带来困扰。现给喷砂设备接入“辅助指示灯电路”（如图2所示），辅助指示灯电路由红灯、绿灯及一个继电器组成，接入开门保护开关电路。

绿灯接设备继电器常闭引脚，当开仓门（开门保护开关未吸合）时，喷砂电路、气路断开，无法喷砂。绿灯亮表示不喷砂，处于安全状态，可开仓门。当关仓门（开门保护开关吸合）时，辅助指示灯电路继电器通电吸合，绿灯+24 V断电，红灯+24 V接通；喷砂电路接通，红灯亮表示设备进入喷砂状态，处于非安全状态，不可开仓门。

通过增加辅助指示灯电路，以简单低成本的改造，将设备的电路控制状态以红绿灯光的形式直观地显示，避免了实际使用过程中，仓门开关不到位、保护开关未吸合造成的虚拟故障；同时，也让操作者在使用喷砂设备时多了一道安全保障。

2.2 管路压力指示改进

如果在设备控制系统发生故障时即能第一时间发现故障点，则更容易采取适合的维修方法。因此，设备设计时需要考虑到设备操控系统的可测试性，例如在系统中加设合理的测试点，便于测试故障位置［5］。通过设备原理可知，设备喷砂动力源头为压缩空气，喷砂在压缩空气的作用下开始流动、喷出，表现为喷砂作业。分析设备自身原因导致的故障，当设备发生不喷砂故障，50%的原因是管路压力不达标造成。按照此思路，在设备料罐进气前端设置管路，安装压力表Y2，以表显的方式监控喷砂管道压力（如图3所示）。

当发生不出砂故障时，以图3为依据，通过管路压力Y2表的读数，作为故障排查的切入点。当气压达标，可判定为缺少喷砂，喷砂管堵塞；当气压欠缺，可判定为电磁阀故障、管道破损。此方法将解决不喷砂的问题简便化，使操作人员在日常使用中就可以简单快捷地找到不喷砂的故障点。

2.3 维保制度改进

当设备发生故障，使用部门目前只是将故障的机械型号、现象上报，缺乏设备日常工作状态、运行情况的统计。良好的维修检测制度，可以很好地预防渐进式故障，避免因检查不到位和配件损耗而产生的故障［6］。随着设备维保要求进一步提升，设备故障的维修思路要逐渐转变为设备故障预防。建议设备主管部门修订相关“设备管理规定”，要求设备使用部门收集本月的设备运行情况，以月报的形式反馈至设备主管部门。设备主管部门综合各个设备故障记录和设备运行状况月报，安排维修人员对设备进行定期巡检，以监测设备状态的方法维护和保养设备，使设备故障问题得以通过预防措施解决，降低维修频率，提升运行效率。

3 结语

设备发生故障后，需要根据设备故障表现形式，逐条分析和排查影响因素，找到根本的故障点。设备出现的一部分系统故障很难直观判断，可采取设备参数显性化及预防性维护等对策，提高操作人员、维修人员排查故障的准确度与效率，保证喷砂设备始终处于正常的运行状态。

4 参考文献

［1］何燕春，王超明，刘鑫，等.印制电路组件三防涂层性能及返修工艺技术［J］.航空计算技术，2018，48（5）：284-287.

［2］董文平.喷砂技术在飞机部件褪漆方面的应用［J］.山东工业技术，2016，（16）：225-226.

［3］郑玉卫.做好机械设备维护与保养的措施［J］.设备管理与维修，2016（7）：51-52.

［4］赵一婕.机械设备故障诊断技术研究［J］.科技展望，2016，26（19）：70.

［5］陈威.设备维修性的设计探讨［J］.南方农机，2018，49（20）：83，187.

［6］杨晓冬.机械设备维修及保养分析［J］.中国设备工程，2017（6）：37-38.