喷砂设备故障诊断研究及改进对策

2024年3月23日发(作者：新瑞虎7报价及图片)

◇企业技术实践◇

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

（航空工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068）

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

设备是生产的必备条件和物质基础，目前很多

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

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

障，检查维修多次后，故障仍无法完全排除。本文以

CCR2000去涂层设备，近半年内多次发生不喷砂故

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。

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

气要求为大于0.6MPa，空气流量大于4m?/h，可见外

0.8MPa，空气流量达14m?/h；CCR2000设备压缩空

【作者简介】刘鑫，男，陕西咸阳人，任职于航空工业西安航空计算技术研究所，工程师，研究方向：印制电路组件三防及组件黏结；高大友，男，安

徽宿州人，航空工业西安航空计算技术研究所工程师，研究方向：计算机应用；何燕春，女，福建南平人，航空工业西安航空计算技术研究所高级

工程师，研究方向：电子工艺；李艳，女，陕西西安人，航空工业西安航空计算技术研究所高级工程师，研究方向：印制电路组件三防及组件黏结；

白羽，男，陕西西安人，航空工业西安航空计算技术研究所技师，研究方向：印制电路组件三防及组件黏结。

【引用本文】刘鑫，高大友，何燕春，等.喷砂设备故障诊断研究及改进对策［J］.企业科技与发展，2023（4）：59-61，65.

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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24V。开关接近闭

合，输出直流电压为24V；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。

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

图1设备控制图

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

前端。排除故障过程如下：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299Ω，吹扫气路电磁

阀3电阻为144Ω，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。

器通电吸合，绿灯+24V断电，红灯+24V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）。

电磁阀1

电磁阀2

2改进对策

为防止喷砂设备仓门误开，喷砂带压伤害操作

2.1开门保护灯光指示改进

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。

辅助指示灯电路

开门保护开关

继电器

绿灯

料罐

喷砂

进气

图3喷砂管道压力监测改进图

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

+24V

-24V

红灯

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

（下转第65页）

图2辅助指示灯电路

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

20234498

该技术的实际运用。

喷油嘴的使用寿命及可靠性存在的问题可以从

针阀体自身材料强度和减少喷油嘴在高温、高压恶

劣环境中的工作时长两个方面对混合喷射技术加以

改进。利用铂金或钨金等高强度、高耐热性材料制作

的针阀代替传统材料制成的针阀体，或是采用高强

度、高耐热性的材料在喷油阀表面增加一层热屏蔽

罩的方式提高针阀体自身材料的强度，从而延长喷

油嘴的使用寿命。减少喷油嘴在高温、高压恶劣环境

中的工作时长，可以在汽车相应工况下采用合理分

配两种供油方式的运行方式，选择在冷车启动、怠速

巡航及低速运行等缸内环境相对温和的运行工况下

使用缸内直喷模式，避免喷油嘴接触高温、高压环

境，同时充分发挥出缸内直喷供油技术的优势；对于

中、高速行驶等运行工况，则采用进气歧管多点喷射

的方式进行供油，减少喷油嘴在高温、高压恶劣环境

中的工作时长，同时降低歧管多点喷射壁湿的危害。

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（上接第61页）

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。

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。

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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

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