您的試驗機是該修了還是該換了？

5kN、50kN、甚至600kN及以上的載荷下發(fā)生斷裂時所產(chǎn)生的能量沖擊。然而，和真的馱馬一樣，經(jīng)過數(shù)年或數(shù)十年的工作，試驗機ZUI終會變舊、磨損，不再像新機一樣可靠，性能也不可同日而語——但是，你會把它放在一邊，置之不理？或者，你會對其翻新升級，讓其保持可靠運行——可能會更勝從前？

認識系統(tǒng)組件
萬能試驗機（UTMs）已問世愈80年，ZUI常見是機電試驗系統(tǒng)。機電試驗系統(tǒng)可用于進行拉力、壓縮、撓曲（彎曲）和部件試驗，按設(shè)計可分為兩大部分：機架和控制器。

試驗機機架是系統(tǒng)機械部分的主體。承載機架一般由兩個帶有旋轉(zhuǎn)絲杠的立柱構(gòu)成，可垂直上下移動橫梁。更為堅固的系統(tǒng)配有導(dǎo)柱，以加強結(jié)構(gòu)剛度、提高對中性能。載荷傳感器（測壓元件）安裝在移動橫梁或底座上。夾頭、壓盤或其他裝置裝在載荷傳感器和底座上，構(gòu)成測試加載字符串。移動橫梁在試驗期間的行程，一般用編碼器識別。其他傳感器，例如引伸計或LVDT，也可用于測量試驗試樣或組件的實際位移。

控制器可視為是系統(tǒng)的“大腦”?？刂破髋浜掀渌浼?，例如高低溫環(huán)境箱和高溫爐，對機架和傳感器進行監(jiān)控?？刂破饕部膳c計算機聯(lián)結(jié)，按預(yù)定的試驗方法進行控制、收集數(shù)據(jù)、分析和報告。

好零件變壞時

有時，系統(tǒng)部件會出現(xiàn)故障。連續(xù)使用的關(guān)鍵部件包括功率放大器和電機。功率放大器是試驗系統(tǒng)的主要驅(qū)動裝置，能夠吸收大量功率來驅(qū)動電機。功率放大器是常用部件，使用10~15年就會出現(xiàn)故障——多數(shù)情況下，原裝供應(yīng)商無法再提供原裝產(chǎn)品。目前，試驗系統(tǒng)制造商面臨的一大問題是，OEM供應(yīng)商淘汰部件的速度越來越快，尤其是處理器芯片或顯示器之類的電子部件。在此情況下，可選擇修理或使用翻新部件，完全兼容的替代部件可能有現(xiàn)成的，或者需要經(jīng)過設(shè)計和測試以符合替換需求。盡管大多數(shù)試驗系統(tǒng)制造商都想方設(shè)法保證系統(tǒng)繼續(xù)運行，但對制造商和顧客而言，因故障時間和成本消耗等因素而使這些選擇難以付諸行動。

何時考慮翻新改良

簡單地說，翻新是對老舊試驗系統(tǒng)的升級。有時，翻新只是拆除控制器部分，換成時下先進的版本。更為常見的翻新是更換易出錯或過時的關(guān)鍵部件，例如電機或功率放大器。翻新時，其他需要考慮重要因素是，升級后，系統(tǒng)是否需要滿足當前行業(yè)標準的要求?，F(xiàn)今，大多數(shù)翻新是加裝新軟件和預(yù)置試驗方法的計算機，較大程度地實現(xiàn)試驗過程、數(shù)據(jù)分析和報告的自動化。

系統(tǒng)控制器較當前的行業(yè)標準越來越落后，或者與越來越新的配件不兼容時，多數(shù)用戶都會考慮對系統(tǒng)進行翻新。例如，20年前認為20點/秒的數(shù)據(jù)采集速率“很快”,而現(xiàn)在的系統(tǒng)，試驗數(shù)據(jù)采集高達2.5 KHz——試驗曲線輪廓清晰度更真、顯示的興越點更多、試驗結(jié)果更精確。而許多老舊的控制器與裝有ZUI新操作系統(tǒng)的計算機不兼容。

老舊的控制器可能不具備按ZUI新試驗標準進行試驗所需的處理能力和反應(yīng)時間。例如，ISO 6892-1:2009“金屬材料——拉伸試驗”和ASTM E8-15“金屬材料拉伸試驗標準試驗方法”對閉環(huán)應(yīng)變速率控制規(guī)定了限制程度較高的應(yīng)變速率和公差，老舊的控制器和軟件一般都無能為力。

有些老舊的試驗機架，通用試驗接口和運轉(zhuǎn)機制與實驗室內(nèi)其他新型試驗系統(tǒng)的相同，翻新是讓其重新煥發(fā)生機比較經(jīng)濟的方法——無需購買全新的試驗機。翻新后，實驗員無需改變操作方式就可操作所有試驗系統(tǒng)——因而提高了效率、減少了對實驗員的培訓(xùn)、降低了用戶錯誤、提高了試驗結(jié)果的一致性?，F(xiàn)有的載荷傳感器、夾頭和其他配件得以保留，節(jié)省了原始投資。

翻新沒有“萬全之策”

翻新的風(fēng)險和優(yōu)勢并存。要知道，世上根本沒有對所有試驗系統(tǒng)（無論生產(chǎn)商是誰）都起效的翻新方案。

首先應(yīng)考慮翻新的內(nèi)容有什么。對于老舊的系統(tǒng)，近、中期內(nèi)有故障風(fēng)險的零件應(yīng)包含在內(nèi)，例如功率放大器。安全同樣是必須考慮的重要問題。檢查新的急停開關(guān)等安全部件，確保符合ZUI新行業(yè)標準的要求。另外，確保系統(tǒng)翻新后，現(xiàn)有的安全裝置未被禁用或拆除。例如，如果上等限位開關(guān)出現(xiàn)故障，次級或二級限位開關(guān)能夠保護系統(tǒng)的移動橫梁不至于在兩個方向上移動超限，是上等限位開關(guān)的后備。

翻新方案應(yīng)完全與原裝試驗系統(tǒng)的動態(tài)性能相匹配。換用的功率放大器或電機，電流和電壓應(yīng)大小相適。功率放大器或電機如果不夠大，性能就會欠佳；相應(yīng)地，試驗系統(tǒng)將無法達到滿載荷能力或ZUI大試驗速度，可能會因過載而過早出現(xiàn)故障。大部件能夠奏效，但這種設(shè)計缺陷意味著大材小用。

ZUI重要的是，控制系統(tǒng)必須調(diào)試得當，以便運行穩(wěn)定，性能ZUI佳，從而確保系統(tǒng)指令和反饋環(huán)路處于ZUI完美的設(shè)定。進行調(diào)整時，需要知道并輸入正確的PID控制參數(shù)（比例范圍/增益、積分增益/重置、微分增益/速率）。系統(tǒng)如果調(diào)試不當，好一點的情況是會導(dǎo)致性能欠差；但在ZUI壞的情況下，會導(dǎo)致嚴重的安全問題，包括試驗速度不準確、試驗讀數(shù)不精確，電機振動、機器不穩(wěn)、振動、橫梁突然移動、試驗極限超限、關(guān)機時機器無法及時停機等等。

當然，市場上有專門提供翻新服務(wù)的第三方機構(gòu)，但在這方面，原裝系統(tǒng)制造商只承認他們對原裝產(chǎn)品設(shè)計的ZUI佳參數(shù)以及固有的安全裝置。例如，進行翻新的第三方可能會拆除系統(tǒng)的原裝外殼或外罩，以便安裝自己新的翻新零件——沒有認識到這些拆除件實際上是射頻屏蔽構(gòu)件（用以阻擋射頻干擾的影響）。

另外，現(xiàn)有的傳感器，例如載荷傳感器和引伸計，必須具有電氣兼容性，能夠通過適配器與新的控制器相連，并且能夠利用電氣方法進行正確的校準、配平和讀數(shù)。

翻新安裝

根據(jù)ASTM E4和ISO 9513標準，由于換用了新的零件，作了修改，翻新的系統(tǒng)必須在使用前重新進行驗證。ASTM E4“試驗機力鑒定標準規(guī)程”規(guī)定，“試驗機維修后，對稱重系統(tǒng)的運行或顯示數(shù)值有影響的，應(yīng)立即進行驗證。”

因此，有必要考慮選擇這樣的翻新供應(yīng)商：能夠圓滿完成翻新工作，微調(diào)系統(tǒng)設(shè)定，同時能夠提供所有必需的服務(wù)，包括對載荷傳感器、引伸計、位移和速度進行驗證。由于ASTM E4還規(guī)定，重新裝置的機器需要重新進行驗證，也可考慮在客戶所在地進行翻修，這樣能夠節(jié)約一些大型設(shè)備可能產(chǎn)生的往來運輸和包裝的金錢和時間成本。

大多數(shù)標準萬能試驗系統(tǒng)的翻修工作應(yīng)在一到兩天內(nèi)完成，包括對所有傳感器的驗證。

何時不考慮進行翻新

并不是每個試驗系統(tǒng)都適合進行翻新。一次翻新，不可能把現(xiàn)有系統(tǒng)的所有零件都更換掉。通常，旋轉(zhuǎn)絲杠、變速箱和離合器是較為可靠耐用的部件，不需要更換。然而，如果它們出現(xiàn)故障，更換起來費用浩大——不只是指零件成本，還指維修服務(wù)成本和停機時間。另外，機架性能的提高可能無法超越物理局限。例如，無論新控制器的電子器件多么優(yōu)良，載荷精度范圍可能永遠也無法超越原裝載荷傳感器的精度范圍。即使是專為更現(xiàn)代的試驗機架設(shè)計的新型配件，可能也需要自定義安裝，以便能夠裝入舊機架內(nèi)。

就像汽車，終有一天，與可能要更換或修理每個部件相比，整機更新會變得更便宜、更實際。

翻新還是不翻新

當然，幾乎所有老舊的試驗系統(tǒng)都可以翻新改良。問題是這種投資是否值得。先看看哪些部件需要更換或保留。再評估下保留的零件的預(yù)期壽命情況，以及如果出現(xiàn)故障，其更換件和成本情況怎樣。ZUI后想想新的配件或軟件是否易用。

大型落地機架，由于新系統(tǒng)和配件的成本因素，ZUI適合進行翻新。臺式機架可能不適合這樣直截了當?shù)刈鰶Q定，尤其是市場有新型機架可供選擇時。實驗室原先購買的是5kN的框架，如果從未進行過超過2kN的試驗，或者更喜歡占地面積較小的機器（因為實驗室空間有限），可能會覺得換用小一點的2kN的單柱試驗機更好。

認識翻新的優(yōu)點、缺點和風(fēng)險

優(yōu)點

• 可以保留大部分原始投資：機架、載荷傳感器、配件；

• 成本比購買新的試驗系統(tǒng)低；

• 可將其視為維修預(yù)算項目，而不是固定資產(chǎn)；

• 通過更換經(jīng)常故障的零件，可以延長使用壽命和可靠性；

• 能夠提高原裝試驗系統(tǒng)某些方面的性能，例如更高的數(shù)據(jù)采集速率、智能數(shù)據(jù)記錄和試驗自動化；

• 可以使用更新的軟件和配件，例如非接觸式視頻引伸計。

缺點

• 較之于新的試驗系統(tǒng)，成本節(jié)約并不明顯，尤其是小型單立柱機架或臺式機架；

• 將維修服務(wù)成本作為因素計入時，較之于新的試驗系統(tǒng)，成本節(jié)約并不明顯；

• 可能無法更換所有具有故障風(fēng)險的零件；保留的零件如果出現(xiàn)故障，更換成本過于高昂；

• 可能無法很方便地與新配件保持兼容，而是需要自定義安裝等。

風(fēng)險

• 試驗系統(tǒng)調(diào)試失當，會導(dǎo)致性能欠佳或不良，例如，橫梁行程超限、突然移動及試驗讀數(shù)不精確；

• 更換件不是專為具體的試驗機架設(shè)計的；功率放大器或電機如果不夠大，試驗系統(tǒng)無法達到原裝產(chǎn)品應(yīng)有的載荷能力或全速范圍；

• 原裝安全裝置被拆除或被禁用，例如二級限限位開關(guān)Q。

技術(shù)貼士

大型落地機架，由于新系統(tǒng)和配件的成本因素，ZUI適合進行翻新。

臺式機架可能不適合直截了當?shù)刈鰶Q定，尤其是市場有新型機架可供選擇時。

實驗室原先購買的是10kN的機架，如果從未進行過超過1kN的試驗，或者更喜歡占地面積較小的機器，那換用小一點的1kN的單立柱試驗機可能會更好。