设备的技术状态管理

第6章设备的技术状态管理6.1设备的技术状态管理概述6.2设备的可靠性6.3故障分析与故障管理6.4设备的点检•设备技术状态管理是指通过检查监测等手段收集、分析和处理设备技术状态变化的信息，及早发现或预测设备的功能失效和故障，适时地采取维修或更换对策，以保证设备处于良好的技术状态。•第一种是完好的技术状态，即设备性能处于正常可用的状态；•第二种是故障状态，即设备的主要性能已丧失的状态；•第三种是处于上述两者之间的状态，即设备已出现异常、缺陷，但尚未发生故障，这种状态有时称为故障前状态。6.1设备的技术状态管理概述6.1.1设备技术状态完好的标准1.设备完好设备完好是指设备处于完好的技术状态，设备完好标准总的有三条要求：1)设备性能良好。2)设备运转正常，零部件齐全，安全防护装置良好，磨损、腐蚀程度不超过规定的标准，控制系统、计量仪器仪表和润滑系统工作正常。3)原材料、燃料、润滑油、动能等消耗正常，基本无漏油、漏气(汽)、漏电现象，外表清洁整齐。6.1设备的技术状态管理概述2.设备完好率企业生产设备的技术状态完好程度以“设备完好率”指标进行考核，企业应经常进行设备完好率的专项检查。设备完好率φ的计算公式如下：设备完好率=主要设备完好台数/主要设备台数×100%。6.1设备的技术状态管理概述6.1.2技术状态管理设备的技术状态反映了设备在生产活动中的存在价值和对生产的保证程度，是设备的精度和性能的集合。在设备的使用阶段，由于工作负荷、工作条件和环境的作用，其原始技术状态会发生变化，工作能力不断耗损。也就是说，随着时间的推移，设备的技术状态总是要变坏的，通常我们称之为设备的劣化。为制止劣化的发展，人们的行动形成了一个对抗过程（反劣化过程），即维护、修理、改造的过程。6.1设备的技术状态管理概述(1)立标建立各种状态管理的原始依据，主要包括性能指标、检查标准、管理标准和评价标准。(2)保持按照设备的性能指标，开展积极的维护保养工作，以保持其原有性能，延缓劣化过程。(3)监控采取各种手段，及时获得设备技术状态变化的信息，并通过与原始指标对比分析，掌握和研究设备的异常和故障。(4)评价对获得的技术状态信息进行分析处理，针对不同的要求，对其异常状态进行定性或定量的评价，为维护或改进其技术状态的各种对策措施提供依据。(5)对策为改善设备的异常状态和补偿磨损而采取相应措施。6.1设备的技术状态管理概述6.1.3技术状态的监测状态监测是指对运转中的设备整体或局部的技术状态进行的定期检测。状态检测的目的是及时掌握设备的实际技术状态，以便对设备技术状态的劣化采取恢复措施。1.状态监测的分类状态监测从做法上分两类，即主官监测和客观监测。主观状态监测由操作者、维修人员凭感官和经验对设备技术状态进行检验和判断，其可靠性取决于人的技能和经验。客观状态监测则是利用各种工具、监测仪器和监测系统对设备进行检测，以获得技术状态的有关参数、图像等准确信息，其可靠性取决于仪器的可靠性、仪器的操作和数据处理正确与否。2.状态检测的应用6.1设备的技术状态管理概述(1)振动的监测造成设备的振动和噪声的因素较多，主要是零件加工或装配中的偏心、弯曲和材质的不平衡，以及支承轴承的磨损、损坏或齿轮磨损、疲劳剥离、齿面点蚀等，因此，根据测定的振动幅值或振动速度，就能识别和判断设备的运行状态。(2)裂纹的监测目前已广泛采用的渗透探伤、磁粉探伤、电磁感应探伤、X射线探伤和超声波探伤等无损检测技术，是利用物理的方法对零件材料的隐蔽缺陷和损伤进行探伤，同时，又不损伤零件机体。(3)润滑油的检测又称润滑油样分析法。(4)温度的监测温度异常往往是故障的前兆。(5)泄漏的监测管道损坏和泄漏不仅损耗能源，还会造成严重污染。6.1设备的技术状态管理概述(6)频闪观测仪频闪观测仪能在可调时间间隔内产生极短促的闪光，将闪光照射到转动着的机件上。(7)监测系统监测系统是多种监测手段的综合系统，能较全面地对设备实施监测。6.2设备的可靠性6.2.1可靠性基本概念可靠性的简单定义是：系统、设备或元件在规定的条件下和规定的时间内，正常地完成预定功能的能力。此定义包含了四个要素：对象、规定条件、预定的时间和良好的性能。6.2.2可靠性的数量指标1.可靠度、不可靠度、故障密度函数及故障率1)可靠度是系统、设备、部件或零件在规定条件下和规定的时间内，能正常工作的概率，用R(t)表示。2)不可靠度又称失效概率，是系统或零件在规定的条件下和规定的时间内，不能完成预定工作的概率，用F(t)表示。3)将F(t)对时间微分得可靠度及可靠度函数•可靠度及可靠度函数产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率称为可靠度。依定义可知，可靠度函数R(t)为：2019/10/41200)()(NtrNtR式中N0—t=0时，在规定条件下进行工作的产品数；r(t)—在0到t时刻的工作时间内，产品的累计故障数。累积故障分布函数•累积故障概率产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定功能的概率称为累积故障概率（又叫不可靠度）。依定义可知，产品的累积故障概率是时间的函数，即2019/10/4130)()(NtrtF显然，以下关系成立：1)()(tFtR[1()]dRtdt2019/10/414故障概率密度是累积故障概率对时间的导数，记作f(t)。它表示产品寿命落在包含的单位时间内的概率，即产品在单位时间内失效的概率。可表示为：()()dFtftdt2．故障概率密度失效密度函数f(t)Ot,/h()dRtdt6.2设备的可靠性4)故障率为工作到某一时间的系统、设备、零部件等，尚未发生故障的可靠度R(t)，在下一个单位时间内可能发生故障的条件概率，即图6-1设备的典型故障曲线6.2设备的可靠性2.有效度A可修复系统设备或零部件两次相邻故障间的工作时间的平均值称为平均故障间隔期，记为MTRF。设备发生故障后，进行维修所需要的平均时间，称为平均修复时间，记为MTTR。则有效度，或称有效利用率A为图6-2设备费、维修费与可靠度6.2设备的可靠性6.2.3可靠性模型当设备或系统是由多个零部件或子系统组成时，根据零部件或子系统的连接方式不同，设备或系统的可靠性模型有以下几种。(1)串联模型设备或系统中零部件的失效互相独立，如果某一零部件发生故障，就会引起整个系统失效。图6-3串联模型—元件1、2的可靠度6.2设备的可靠性图6-4并联模型—元件1、2的可靠度(2)并联模型若设备或系统由若干零部件或子系统构成，只要有一个零部件或子系统在发挥其功能，设备或整个系统就能维持其功能，或者说即使某一个零部件或子系统发生故障，设备或整个系统仍能维持正常功能而不失效，这种结构形式称为并联模型，如图6-4所示。6.2设备的可靠性(3)串并联模型把串联模型与并联模型结合起来布置(连接)形成串联、并联模型，称为串并联模型，如图6-5所示。图6-5串并联模型—元件1、2、3的可靠度6.2设备的可靠性图6-6备用冗余模型(4)备用冗余模型在设备或系统构成中，把同功能部件或子系统重复配置以备用，当其中一个部件发生故障时，用备用的替代以继续维持功能，这就是备用冗余。6.3故障分析与故障管理6.3.1故障的分类故障可以从各种角度、不同观点进行分类。(1)按故障的性质分类可分为间断性故障；永久性故障。(2)按故障与时间的关系和有无发展过程分类可分为突发性故障；渐发性故障。(3)按故障程度分类可分为破坏性故障；渐衰失效性故障。(4)按故障原因分类可分为磨损性故障；错用性故障；固有薄弱性故障。(5)按故障危险性分类可分为危险性故障；安全性故障。(6)按故障的发生、发展规律分类可分为随机故障；有规则故障。6.3.2故障分析6.3故障分析与故障管理故障分析是故障管理的重要内容，其目的是为了探索故障发生的原因与机理，判断故障发生的概率与后果，预防与消除故障，以提高设备的可靠性与安全性。1.故障分析的基本程序和方法6.3故障分析与故障管理故障分析的基本程序和方法如图6⁃7所示。在故障分析的初期，要对故障实物（现场）和故障发生时的情况，进行详细的调查和鉴定，还要尽可能详细地从使用者和制造厂收集有关故障的历史资料，通过对故障的外观检查鉴定，找出故障的特征，查出各种可能引起故障的影响因素。在判断阶段，要根据初步的研究结果，提出需要进一步开展的研究工作，以缩小故障产生的可能原因和范围。在研究阶段，要用不同的方法仔细地研究故障实物，测定材料参数，重新估算故障的负载。研究阶段应找出故障的类型及产生的原因，提出预防的措施。故障分析常用的研究方法如图6⁃8所示。02:29逐层深入根源根源性分析02:29为什么机器停止了运转？机器超负荷或保险断了为什么会超负荷？轴承润滑不够为什么轴承润滑不够润滑油机工作不充分为什么它工作不充分？润滑油机的轴磨坏了在咔哒咔哒响为什么轴磨坏了没有过滤器，碎金属进来了12345如果不问五次为什么，保险或轴承可能被换。如果不装上过滤器问题将再次出现。5WHY实例逆推分析法02:2902:29因果图分析法02:296.3故障分析与故障管理图6-7故障分析的基本程序和方法6.3故障分析与故障管理图6-8故障分析常用的研究方法2.故障产生的原因6.3故障分析与故障管理从宏观上看，无论是设备或其零部件，影响其失效的基本因素都可归纳为设计、制造过程因素（原始因素）和运转、维修过程因素（使用因素）两大方面。(1)设计因素应力过高；应力集中；材料、配合、润滑方式选用不当；对使用条件、环境影响考虑不周等。(2)装配调试因素表现为啮合传动件如齿轮、蜗杆、螺旋等啮合间隙不合适；连接零件的必要防松措施不可靠；铆、焊结构的必要探伤检验不良；润滑与密封装置不良等。(3)制造(工艺)因素如毛坯加工缺陷(铸、锻、焊、热处理、压力加工等缺陷)；切削加工缺陷等。(4)材料因素设计选材不当；毛坯加工工艺过程中产生的材料缺陷等。6.3故障分析与故障管理(5)运转和维修的因素包括运转工况参数的异常和维修制度的不完善。6.3.3故障管理设备故障管理是设备状态管理的重要组成部分，是维修管理的基础。开展故障管理的目的在于早期发现故障征兆，及时进行预防维修。1)做好宣传教育工作，调动全员参加故障管理工作。2)从基础工作抓起，紧密结合生产要求和设备现状，确定设备故障管理的重点。3)做好设备的故障记录，填好原始凭证，以保证信息及时、准确。4)进行故障的统计、整理和分析。6.3故障分析与故障管理5)采用监测仪器和诊断技术，对重点设备的重点部位进行有计划的监督，以发现故障发生前的征兆和信息。6)针对故障发生的原因、类型，不同设备的特点采取不同的对策，建立适合本厂的设备维修管理制度。7)建立故障查找逻辑程序。6.4设备的点检6.4.1设备点检的分类按照点检的周期和业务范围，点检分为日常点检、定期点检和专项点检。(1)日常点检设备日常点检是由设备操作工人和维修工人每日执行的例行维护作业。6.4设备的点检表6-2卧式车床日点检表6.4设备的点检表6-3桥式起重机周点检作业卡6.4设备的点检表6-3桥式起重机周点检作业卡(2)定期点检定期点检由维修人员(或专职点检员)凭感官和专用检测工具，定期对设备的技术状态进行全面检查和测定。6.4设备的点检(3)专项点检一般由专职维修人员(含工程技术人员)针对某些特定的项目，如设备的精度、某项或某些功能参数等进行定期或不定期检查测定，目的是为了了解设备的技术性能、专业性能，通常要使用专用工具和专业仪器设备。6.4.2点检的主要工作虽然设备点检的内容因设备种类和工作条件的不同而差别较大，但设备的点检都必须认真做好以下几个环节的工作：1)确定检查点。2)确定点检项目。3)制定点检的判定标准。4)确定检查周期。5)确定点检的方法和条件。6.4设备的点检6)确定检查人员。7)编制点检表。8)做好点检记录和分析。9)做好点检的管理工作，形成一个严密的设备点检管理网。10)做好点检人员的培训工作。思考题1.什么是设备的可靠性？它包含哪些要素？2.应当从哪些方面着手提高设备有效利用率？3.有