设备管理-第六章

6.1设备故障的分类6.2设备故障的发展规律6.3设备故障的分析方法6.4设备故障的诊断6.5设备故障管理的程序6.6设备零故障管理第六章设备故障管理设备故障基本概念：设备在使用过程中设备系统或者零部件丧失或降低其规定功能的事件或现象。设备故障内涵：1.完全不能工作；2.性能劣化，超过规定的失效判据；3.失去安全工作能力。引言设备故障管理实施原因：目前，大多数设备远未达到无维修设计的程度，因而时有故障发生，维修工作量大。为了全面掌握设备状态，搞好设备维修，改善设备的可靠性，提高设备利用率，必须对设备的故障实行管理。实施目的：在故障发生前，通过设备状态的监测与诊断，掌握设备有无劣化情况，以期发现故障的征兆和隐患，及时进行预防维修，以控制故障的发生；在故障发生后，及时分析原因，研究对策，采取措施排除故障或改善设备，以防止故障的再发生。机械设备的故障现象裂纹磨损腐蚀变形断裂剥落、烧伤裂纹由于疲劳、腐蚀、应力突变等原因引起。裂纹的扩展会造成突发性故障或事故，因此对压力容器、大型旋转轴系以及连杆、齿轮等零件尤其要注意监测，否则将造成灾难性事故。现象一磨损运动部件相对摩擦，摩擦副之间缺少润滑，颗粒物料对叶片的冲刷等。造成运动部件磨损、配合精度下降、机器效率降低，还会产生振动、噪音和发热等现象。现象二腐蚀是一种化学反应现象，使材料减薄、强度变弱，设备失去工作效能，是一种危险的潜在故障。现象三热电偶减压塔泡帽离心泵口环减压炉出口弯头减压转油线焊缝因为反应生成的环烷酸铁溶于油被带走，因此具有明显的冲刷痕迹。案例分析：洛阳石化公司催化气压机出口分离器R1341开裂2008年12月-2009年1月炼制塔河高硫高氮原料后发现R1341分离器同一环缝出现四条垂直于环焊缝的裂纹；设备材料16MnR,厚度26mm，出厂没有消除应力热处理，84年投用，05年有一条裂纹；设计压力：1.7MPa，设计温度：40℃，操作压力：1.2MPa，操作温度：45℃，介质为含硫化氢富气、凝缩油和含硫污水；现场检测厚度有18处分层；判断是湿硫化氢应力腐蚀（含HCN)SSCC与HIC/SOHIC开裂;变形设备因为外加负荷、不均匀热膨胀、管道力、物料冲击力等原因产生变形。破坏零部件的精度，产生动静元件之间的摩擦，引发机器振动。现象四断裂负荷过大，局部应力集中，振动激裂，或在循环载荷下产生金属疲劳，引起机械零部件断裂，轻则引起机器振动，重则发生机器损坏，工艺气体外泄等严重后果。现象五剥落、烧伤润滑不良或断油，工作表面接触应力过大，使工作表面产生金属微粒剥落，例如齿轮、轴承表面的点蚀就是疲劳引起的剥落现象。现象六其它现象转子不平衡转子不对中零部件松动刚性不足摩擦典型设备故障分析与检修——泵平衡管不通畅排出阀未关填料压得太紧泵卡住电动机或电源不正常泵不能启动处理方法检查电源和原动机情况用手盘动联轴器检查，必要时解体检查，消除动静部分故障放松填料关闭排出阀重新启动。疏通平衡管泵不启动典型设备故障分析与检修——泵SUST转子不平衡问题不平衡：转子质量中心线与转轴中心线不重合时便产生不平衡。图1.1力不平衡图1.2力偶不平衡图1.4动不平衡图1.4悬臂转子不平衡6.1设备故障的分类按发生状态分渐发性故障：与材料的磨损、腐蚀、疲劳及蠕变有密切关系；突发性故障：与设备参数的极限、操作合理性等有关；按故障性质分间断性故障：无需更换零部件；永久性故障：零部件已损坏。按影响程度分完全性故障：完全丧失功能；局部性故障：某些功能丧失。6.1设备故障的分类按发生原因分磨损性故障：正常磨损；错用性故障：错用、维护不当；固有的薄弱性故障：设计问题。按危险性分危险性故障：安保系统、制动系统失灵；安全性故障：安保系统不需动作时动作。按发生、发展规律分随机故障：发生随机；有规则故障：有规律可循。故障模式即故障的表现形式或特征；主要的故障模式有损坏型、退化型、松脱型、堵塞型、渗漏型、性能衰退型和丧失功能型等。6.2设备故障的发展规律1.机械设备性能或状态变化图：“P”点表示性能已经恶化，并发展到可识别的潜在故障的程度。“F”点表示潜在故障已变成功能故障，已质变到损坏的程度。各种故障的P-F间隔差别很大，可由几秒到好几年，突发故障的P-F间隔一般就很短。潜在故障（Potentialfailure）——指故障发生前的一些预兆，是可以识别的物理态，它表明一种可能的故障即将发生。功能性故障（Functionalfailure）——指设备已丧失了某种规定功能。设备从潜在故障到功能故障的间隔期为P-F间隔。6.2设备故障的发展规律早期故障期又称为“磨合期”，开始故障率很高，但随时间的推移故障率迅速下降。此期间发生的故障，主要是由设计、制造上的缺陷所致，或是使用环境不当所造成。2.设备的典型故障率曲线：6.2设备故障的发展规律•偶发故障期又称“有效寿命”阶段，故障率大致处于稳定状态，趋于定值。在此期间，故障发生是随机的。多起因于设计、使用不当及维修不力。故通过提高设计质量，改进使用管理，加强监视诊断与维护保养等工作，可使故障率降低到最低水平。2.设备的典型故障率曲线：6.2设备故障的发展规律耗损故障期在设备使用的后期，故障率开始上升。这是由于设备零部件的磨损、疲劳、老化、腐蚀等造成。2.设备的典型故障率曲线：进展：随着科学技术的发展，特别是机电液一体化技术的综合应用，由简单的机械设备转变为计算机辅助控制的大型复杂设备。这些精密、大型、数控等结构复杂设备的故障规律与传统的浴盆曲线相背离，使人们开始对这些设备的故障规律进行研究。6.2设备故障的发展规律“浴盆曲线”说明：真实地反映出设备从磨合、调试、正常工作到大修或报废期间故障率变化的规律。6.2设备故障的发展规律3.进展——五种故障率曲线图：曲线A显示了恒定的，或者略增的故障率，接着就是磨损期。曲线B显示了缓慢增长的故障率，但没有明显的磨损期。曲线C显示了新设备从刚出厂的低故障率，急剧地增长到一个恒定的故障率。6.2设备故障的发展规律3.进展——五种故障率曲线图：曲线D显示了设备整个寿命周期内的一个恒定的故障率。曲线E显示，开始有高的初期故障率，然后急剧地降低到一个恒定的或者是增长极为缓慢的故障率。研究数据：4％的设备遵循典型的浴盆曲线，2％的设备遵循曲线A，5％的设备遵循曲线B，7％的设备遵循曲线C，14％的设备遵循曲线D，不少于68％的设备遵循曲线E。结论：在设备越来越复杂的情况下，更多的设备遵循D和E所代表的模式。6.2设备故障的发展规律6.2设备故障的发展规律总结：故障发展规律原来认为设备使用时间越长磨损越严重，而会使故障率上升的观点不一定正确。对于某种故障模式起主导作用的设备，故障率可能与使用时间有关。而对于大多数设备来说，使用时间长短对于设备可靠性的影响不大。6.3设备故障的分析方法对故障进行分析的原因：设备故障信息输入计算机后，管理人员可根据工作需要，打印输出各种表格、数据、信息，为分析、处理故障，搞好维修和可靠性、维修性研究提供依据。即为制订管理目标的主要依据。6.3设备故障的分析方法6.3.1故障信息数据收集与统计1.设备故障信息：设备故障的发生、发展直到排除全过程的信息；2.设备故障信息的主要内容：故障对象的相关数据：设备种类、编号、生产厂家、使用经历等；故障识别数据：故障类型、故障现场的形态表达、故障时间等；故障鉴定数据：故障现象、故障原因、故障部位、测试数据等；故障修理数据：排除故障时间、更换修复情况等；故障设备的历史资料。6.3设备故障的分析方法3.设备故障信息的来源：故障现场调查资料故障专题分析报告故障修理单设备使用情况报告（运行日志）定期检查记录状态监测和故障诊断记录产品说明书、出厂检验、试验数据设备安装、调试记录修理检验记录4.故障信息的储存与统计用计算机辅助设备故障管理子系统，该系统具有功能：设备故障信息输入故障统计分析查询、显示、打印故障设备名称各车间或全厂（按月、季、年）故障总次数、停机总时间统计、打印主要设备的平均无故障工作时间MTBF、平均修理时间MTTR6.3设备故障的分析方法6.3.2故障分析内容与方法6.3.2.1故障原因分类6.3设备故障的分析方法序号原因类型1设计问题2制造问题3安装问题4操作保养不良5超负荷、使用不合理6润滑不良7修理质量问题8自然磨损劣化9自然灾害10操作者马虎大意11操作者技术不熟练12违章操作13原因不明50100占全部故障频率数%润滑不良自然磨损操作保养不良操作者马虎大意维修质量不高操作不熟练超载使用不合理制造不良违章操作设计不良原因不明6.3.2.2典型故障分析思路：从故障造成后果出发，抓住影响经济效果的主要因素——“故障频率、故障停机时间、修理费用”进行分析，并针对性采取措施，有重点改进管理，以求得较好的经济效果。6.3设备故障的分析方法方法：将一个时期内企业或者车间所发生的故障情况，根据上述三个因素的记录数据排列，找出三组最高数据，每一组的数量可根据企业的管理力量和发生故障的实际情况而定。6.3.2.3MTBF分析法（平均无故障时间，MeanTimeBetweenFailure）记录观测期内发生的全部故障（无论停机时间长短），包括突发故障（事后修复）和将要发生的故障（通过预防维修排除）的有关数据资料、故障部位（内容）、处理方法、发生日期、停机时间、修理的工时、修理人员等。6.3设备故障的分析方法……观测期t2t1t3tn-1tnt01t02t03t0n-1t0n平均无故障时间MTBF平均修理时间MTTRniintMTBF1/niintMTTR100/6.3设备故障的分析方法6.3.2.3MTBF分析法说明：如果测定MTBF的分析是为了解决故障发生规律，则应把所有原因造成的故障都统计在内。如果测定MTBF的分析目的是求得可靠性数据，则应在故障统计中剔除那些非正常情况造成的故障，如明显的超设备性能使用、人为损坏、自然灾害等造成的设备故障。如果把记录故障的工作一直延续下去，当设备进入使用后期（损耗故障期）将会出现故障密集现象，故障流的间隔时间显著缩短。通过对多台相同设备的故障记录分析，就可以科学估计设备进入耗损故障期的时间。6.3设备故障的分析方法6.3.2.4统计分析法——案例6.3.2.4统计分析法通过统计某一设备或同类设备的零部件因某方面技术问题所发生的故障，占该设备或该类设备各种故障的百分比，然后分析设备故障发生的主要问题所在，为修理和经营决策提供依据的一种故障分析法。6.3设备故障的分析方法凯洛格公司合成氨停车原因分析6.3.2.5分步分析法——凯洛格公司合成氨停车原因分析6.3.2.5分步分析法——6.3.2.5分步分析法对设备故障的分析范围从大到小，由粗到细逐步进行，最终找出故障频率最高的设备零部件或主要故障的形成原因，并采取对策。6.3设备故障的分析方法6.3.2.6故障树分析法•故障树分析法（FaultTreeAnalysis，简称FTA）也称为失效树分析法，它是一种可靠性、安全性分析和预测的方法，采用由上而下的方式，先假设系统发生故障，然后分析其可能的原因。6.3设备故障的分析方法•故障树分析法研究：引起整个系统出现故障这一事件的各种直接的和间接的原因（这些原因也是事件），在这些事件间建立相应的逻辑关系，从而确定系统出现故障原因的可能组合方式及其发生的概率。故障树分析法的一般步骤为：（1）选择和确定顶事件；（2）自上而下建造故障树；（3）建立故障树的数学模型；（4）根据故障树对系统进行可靠性的定性分析；（5）根据故障树对系统进行可靠性的定量计算。6.3设备故障的分析方法6.4设备故障的诊断一、概念：在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测、预报设备未来的状态。是防止事故和计划外停机的有效手段。是设备维修的发展方向。第一种：机械系统偏离正常功能故障第二种：功能失效二、应用设备故障诊断技术的目的：采用设备故障诊断技术