設備故障管理教材

6.1設備故障的分類6.2設備故障的發(fā)展規(guī)律6.3設備故障的分析方法6.4設備故障的診斷6.5設備故障管理的程序6.6設備零故障管理第六章設備故障管理第一頁，共六十三頁。設備故障基本概念：設備在使用過程中設備系統(tǒng)或者零部件喪失或降低其規(guī)定功能的事件或現(xiàn)象。設備故障內涵：完全不能工作；性能劣化，超過規(guī)定的失效判據(jù)；失去安全工作能力。引言第二頁，共六十三頁。設備故障管理實施原因：目前，大多數(shù)設備遠未達到無維修設計的程度，因而時有故障發(fā)生，維修工作量大。為了全面掌握設備狀態(tài)，搞好設備維修，改善設備的可靠性，提高設備利用率，必須對設備的故障實行管理。實施目的：

在故障發(fā)生前，通過設備狀態(tài)的監(jiān)測與診斷，掌握設備有無劣化情況，以期發(fā)現(xiàn)故障的征兆和隱患，及時進行預防維修，以控制故障的發(fā)生；

在故障發(fā)生后，及時分析原因，研究對策，采取措施排除故障或改善設備，以防止故障的再發(fā)生。第三頁，共六十三頁。機械設備的故障現(xiàn)象裂紋磨損腐蝕變形斷裂剝落、燒傷第四頁，共六十三頁。裂紋由于疲勞、腐蝕、應力突變等原因引起。裂紋的擴展會造成突發(fā)性故障或事故，因此對壓力容器、大型旋轉軸系以及連桿、齒輪等零件尤其要注意監(jiān)測，否則將造成災難性事故?，F(xiàn)象一第五頁，共六十三頁。磨損運動部件相對摩擦，摩擦副之間缺少潤滑，顆粒物料對葉片的沖刷等。造成運動部件磨損、配合精度下降、機器效率降低，還會產(chǎn)生振動、噪音和發(fā)熱等現(xiàn)象?，F(xiàn)象二第六頁，共六十三頁。第七頁，共六十三頁。腐蝕是一種化學反應現(xiàn)象，使材料減薄、強度變弱，設備失去工作效能，是一種危險的潛在故障?，F(xiàn)象三第八頁，共六十三頁。熱電偶減壓塔泡帽離心泵口環(huán)減壓爐出口彎頭減壓轉油線焊縫因為反應生成的環(huán)烷酸鐵溶于油被帶走，因此具有明顯的沖刷痕跡。第九頁，共六十三頁。案例分析：洛陽石化公司催化氣壓機出口分離器R1341開裂

2008年12月-2009年1月煉制塔河高硫高氮原料后發(fā)現(xiàn)R1341分離器同一環(huán)縫出現(xiàn)四條垂直于環(huán)焊縫的裂紋；設備材料16MnR,厚度26mm，出廠沒有消除應力熱處理，84年投用，05年有一條裂紋；設計壓力：1.7MPa，設計溫度：40℃，操作壓力：1.2MPa，操作溫度：45℃，介質為含硫化氫富氣、凝縮油和含硫污水；現(xiàn)場檢測厚度有18處分層；判斷是濕硫化氫應力腐蝕（含HCN)SSCC與HIC/SOHIC開裂;

第十頁，共六十三頁。變形設備因為外加負荷、不均勻熱膨脹、管道力、物料沖擊力等原因產(chǎn)生變形。破壞零部件的精度，產(chǎn)生動靜元件之間的摩擦，引發(fā)機器振動?，F(xiàn)象四第十一頁，共六十三頁。斷裂負荷過大，局部應力集中，振動激裂，或在循環(huán)載荷下產(chǎn)生金屬疲勞，引起機械零部件斷裂，輕則引起機器振動，重則發(fā)生機器損壞，工藝氣體外泄等嚴重后果?，F(xiàn)象五第十二頁，共六十三頁。剝落、燒傷潤滑不良或斷油，工作表面接觸應力過大，使工作表面產(chǎn)生金屬微粒剝落，例如齒輪、軸承表面的點蝕就是疲勞引起的剝落現(xiàn)象。現(xiàn)象六第十三頁，共六十三頁。其它現(xiàn)象轉子不平衡轉子不對中零部件松動剛性不足摩擦第十四頁，共六十三頁。典型設備故障分析與檢修——泵平衡管不通暢排出閥未關填料壓得太緊泵卡住電動機或電源不正常泵不能啟動第十五頁，共六十三頁。處理方法檢查電源和原動機情況用手盤動聯(lián)軸器檢查，必要時解體檢查，消除動靜部分故障放松填料關閉排出閥重新啟動。疏通平衡管泵不啟動典型設備故障分析與檢修——泵第十六頁，共六十三頁。SUST轉子不平衡問題不平衡：轉子質量中心線與轉軸中心線不重合時便產(chǎn)生不平衡。圖1.1力不平衡圖1.2力偶不平衡圖1.4動不平衡圖1.4懸臂轉子不平衡第十七頁，共六十三頁。6.1設備故障的分類按發(fā)生狀態(tài)分漸發(fā)性故障：與材料的磨損、腐蝕、疲勞及蠕變有密切關系；突發(fā)性故障：與設備參數(shù)的極限、操作合理性等有關；按故障性質分間斷性故障：無需更換零部件；永久性故障：零部件已損壞。按影響程度分完全性故障：完全喪失功能；局部性故障：某些功能喪失。第十八頁，共六十三頁。6.1設備故障的分類按發(fā)生原因分磨損性故障：正常磨損；錯用性故障：錯用、維護不當；固有的薄弱性故障：設計問題。按危險性分

危險性故障：安保系統(tǒng)、制動系統(tǒng)失靈；安全性故障：安保系統(tǒng)不需動作時動作。按發(fā)生、發(fā)展規(guī)律分隨機故障：發(fā)生隨機；有規(guī)則故障：有規(guī)律可循。第十九頁，共六十三頁。故障模式即故障的表現(xiàn)形式或特征；主要的故障模式有損壞型、退化型、松脫型、堵塞型、滲漏型、性能衰退型和喪失功能型等。第二十頁，共六十三頁。6.2設備故障的發(fā)展規(guī)律1.機械設備性能或狀態(tài)變化圖：“P”點表示性能已經(jīng)惡化，并發(fā)展到可識別的潛在故障的程度?！癋”點表示潛在故障已變成功能故障，已質變到損壞的程度。各種故障的P-F間隔差別很大，可由幾秒到好幾年，突發(fā)故障的P-F間隔一般就很短。潛在故障（Potentialfailure）——指故障發(fā)生前的一些預兆，是可以識別的物理態(tài)，它表明一種可能的故障即將發(fā)生。功能性故障（Functionalfailure）——指設備已喪失了某種規(guī)定功能。設備從潛在故障到功能故障的間隔期為P-F間隔。第二十一頁，共六十三頁。6.2設備故障的發(fā)展規(guī)律早期故障期又稱為“磨合期”，開始故障率很高，但隨時間的推移故障率迅速下降。此期間發(fā)生的故障，主要是由設計、制造上的缺陷所致，或是使用環(huán)境不當所造成。2.設備的典型故障率曲線：第二十二頁，共六十三頁。6.2設備故障的發(fā)展規(guī)律偶發(fā)故障期又稱“有效壽命”階段，故障率大致處于穩(wěn)定狀態(tài)，趨于定值。在此期間，故障發(fā)生是隨機的。多起因于設計、使用不當及維修不力。故通過提高設計質量，改進使用管理，加強監(jiān)視診斷與維護保養(yǎng)等工作，可使故障率降低到最低水平。2.設備的典型故障率曲線：第二十三頁，共六十三頁。6.2設備故障的發(fā)展規(guī)律耗損故障期在設備使用的后期，故障率開始上升。這是由于設備零部件的磨損、疲勞、老化、腐蝕等造成。2.設備的典型故障率曲線：第二十四頁，共六十三頁。進展：隨著科學技術的發(fā)展，特別是機電液一體化技術的綜合應用，由簡單的機械設備轉變?yōu)橛嬎銠C輔助控制的大型復雜設備。這些精密、大型、數(shù)控等結構復雜設備的故障規(guī)律與傳統(tǒng)的浴盆曲線相背離，使人們開始對這些設備的故障規(guī)律進行研究。6.2設備故障的發(fā)展規(guī)律“浴盆曲線”說明：真實地反映出設備從磨合、調試、正常工作到大修或報廢期間故障率變化的規(guī)律。第二十五頁，共六十三頁。6.2設備故障的發(fā)展規(guī)律3.進展——五種故障率曲線圖：曲線A顯示了恒定的，或者略增的故障率，接著就是磨損期。曲線B顯示了緩慢增長的故障率，但沒有明顯的磨損期。曲線C顯示了新設備從剛出廠的低故障率，急劇地增長到一個恒定的故障率。第二十六頁，共六十三頁。6.2設備故障的發(fā)展規(guī)律3.進展——五種故障率曲線圖：曲線D顯示了設備整個壽命周期內的一個恒定的故障率。曲線E顯示，開始有高的初期故障率，然后急劇地降低到一個恒定的或者是增長極為緩慢的故障率。第二十七頁，共六十三頁。研究數(shù)據(jù)：4％的設備遵循典型的浴盆曲線，2％的設備遵循曲線A，5％的設備遵循曲線B，7％的設備遵循曲線C，14％的設備遵循曲線D，不少于68％的設備遵循曲線E。結論：在設備越來越復雜的情況下，更多的設備遵循D和E所代表的模式。6.2設備故障的發(fā)展規(guī)律第二十八頁，共六十三頁。6.2設備故障的發(fā)展規(guī)律總結：故障發(fā)展規(guī)律原來認為設備使用時間越長磨損越嚴重，而會使故障率上升的觀點不一定正確。對于某種故障模式起主導作用的設備，故障率可能與使用時間有關。而對于大多數(shù)設備來說，使用時間長短對于設備可靠性的影響不大。第二十九頁，共六十三頁。6.3設備故障的分析方法對故障進行分析的原因：設備故障信息輸入計算機后，管理人員可根據(jù)工作需要，打印輸出各種表格、數(shù)據(jù)、信息，為分析、處理故障，搞好維修和可靠性、維修性研究提供依據(jù)。即為制訂管理目標的主要依據(jù)。第三十頁，共六十三頁。6.3設備故障的分析方法6.3.1故障信息數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計1.設備故障信息：設備故障的發(fā)生、發(fā)展直到排除全過程的信息；2.設備故障信息的主要內容：故障對象的相關數(shù)據(jù)：設備種類、編號、生產(chǎn)廠家、使用經(jīng)歷等；故障識別數(shù)據(jù)：故障類型、故障現(xiàn)場的形態(tài)表達、故障時間等；故障鑒定數(shù)據(jù)：故障現(xiàn)象、故障原因、故障部位、測試數(shù)據(jù)等；故障修理數(shù)據(jù)：排除故障時間、更換修復情況等；故障設備的歷史資料。第三十一頁，共六十三頁。6.3設備故障的分析方法3.設備故障信息的來源：故障現(xiàn)場調查資料故障專題分析報告故障修理單設備使用情況報告（運行日志）定期檢查記錄狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷記錄產(chǎn)品說明書、出廠檢驗、試驗數(shù)據(jù)設備安裝、調試記錄修理檢驗記錄第三十二頁，共六十三頁。4.故障信息的儲存與統(tǒng)計用計算機輔助設備故障管理子系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有功能：設備故障信息輸入故障統(tǒng)計分析查詢、顯示、打印故障設備名稱各車間或全廠（按月、季、年）故障總次數(shù)、停機總時間統(tǒng)計、打印主要設備的平均無故障工作時間MTBF、平均修理時間MTTR6.3設備故障的分析方法第三十三頁，共六十三頁。6.3.2故障分析內容與方法6.3.2.1故障原因分類6.3設備故障的分析方法序號原因類型1設計問題2制造問題3安裝問題4操作保養(yǎng)不良5超負荷、使用不合理6潤滑不良7修理質量問題8自然磨損劣化9自然災害10操作者馬虎大意11操作者技術不熟練12違章操作13原因不明50100占全部故障頻率數(shù)%潤滑不良自然磨損操作保養(yǎng)不良操作者馬虎大意維修質量不高操作不熟練超載使用不合理制造不良違章操作設計不良原因不明第三十四頁，共六十三頁。6.3.2.2典型故障分析思路：從故障造成后果出發(fā)，抓住影響經(jīng)濟效果的主要因素——“故障頻率、故障停機時間、修理費用”進行分析，并針對性采取措施，有重點改進管理，以求得較好的經(jīng)濟效果。6.3設備故障的分析方法方法：將一個時期內企業(yè)或者車間所發(fā)生的故障情況，根據(jù)上述三個因素的記錄數(shù)據(jù)排列，找出三組最高數(shù)據(jù)，每一組的數(shù)量可根據(jù)企業(yè)的管理力量和發(fā)生故障的實際情況而定。第三十五頁，共六十三頁。6.3.2.3MTBF分析法（平均無故障時間，MeanTimeBetweenFailure）記錄觀測期內發(fā)生的全部故障（無論停機時間長短），包括突發(fā)故障（事后修復）和將要發(fā)生的故障（通過預防維修排除）的有關數(shù)據(jù)資料、故障部位（內容）、處理方法、發(fā)生日期、停機時間、修理的工時、修理人員等。6.3設備故障的分析方法第三十六頁，共六十三頁?！^測期t2t1t3tn-1tnt01t02t03t0n-1t0n平均無故障時間MTBF平均修理時間MTTR6.3設備故障的分析方法6.3.2.3MTBF分析法第三十七頁，共六十三頁。說明：如果測定MTBF的分析是為了解決故障發(fā)生規(guī)律，則應把所有原因造成的故障都統(tǒng)計在內。如果測定MTBF的分析目的是求得可靠性數(shù)據(jù)，則應在故障統(tǒng)計中剔除那些非正常情況造成的故障，如明顯的超設備性能使用、人為損壞、自然災害等造成的設備故障。如果把記錄故障的工作一直延續(xù)下去，當設備進入使用后期（損耗故障期）將會出現(xiàn)故障密集現(xiàn)象，故障流的間隔時間顯著縮短。通過對多臺相同設備的故障記錄分析，就可以科學估計設備進入耗損故障期的時間。6.3設備故障的分析方法第三十八頁，共六十三頁。6.3.2.4統(tǒng)計分析法——案例第三十九頁，共六十三頁。6.3.2.4統(tǒng)計分析法通過統(tǒng)計某一設備或同類設備的零部件因某方面技術問題所發(fā)生的故障，占該設備或該類設備各種故障的百分比，然后分析設備故障發(fā)生的主要問題所在，為修理和經(jīng)營決策提供依據(jù)的一種故障分析法。6.3設備故障的分析方法第四十頁，共六十三頁。凱洛格公司合成氨停車原因分析6.3.2.5分步分析法——第四十一頁，共六十三頁。凱洛格公司合成氨停車原因分析6.3.2.5分步分析法——第四十二頁，共六十三頁。6.3.2.5分步分析法對設備故障的分析范圍從大到小，由粗到細逐步進行，最終找出故障頻率最高的設備零部件或主要故障的形成原因，并采取對策。6.3設備故障的分析方法第四十三頁，共六十三頁。6.3.2.6故障樹分析法故障樹分析法（FaultTreeAnalysis，簡稱FTA）也稱為失效樹分析法，它是一種可靠性、安全性分析和預測的方法，采用由上而下的方式，先假設系統(tǒng)發(fā)生故障，然后分析其可能的原因。6.3設備故障的分析方法故障樹分析法研究：引起整個系統(tǒng)出現(xiàn)故障這一事件的各種直接的和間接的原因（這些原因也是事件），在這些事件間建立相應的邏輯關系，從而確定系統(tǒng)出現(xiàn)故障原因的可能組合方式及其發(fā)生的概率。第四十四頁，共六十三頁。故障樹分析法的一般步驟為：（1）選擇和確定頂事件；（2）自上而下建造故障樹；（3）建立故障樹的數(shù)學模型；（4）根據(jù)故障樹對系統(tǒng)進行可靠性的定性分析；（5）根據(jù)故障樹對系統(tǒng)進行可靠性的定量計算。6.3設備故障的分析方法第四十五頁，共六十三頁。第四十六頁，共六十三頁。第四十七頁，共六十三頁。6.4設備故障的診斷一、概念：在設備運行中或在基本不拆卸的情況下，通過各種手段，掌握設備運行狀態(tài)，判定產(chǎn)生故障的部位和原因，并預測、預報設備未來的狀態(tài)。是防止事故和計劃外停機的有效手段。是設備維修的發(fā)展方向。第一種：機械系統(tǒng)偏離正常功能故障第二種：功能失效第四十八頁，共六十三頁。二、應用設備故障診斷技術的目的：采用設備故障診斷技術，至少可以達到以下目的：⑴保證設備安全，防止突發(fā)事故；⑵保證設備精度，提高產(chǎn)品質量；⑶實施狀態(tài)維修，節(jié)約維修費用；⑷避免設備事故造成的環(huán)境污染；⑸提高企業(yè)設備的現(xiàn)代化管理水平，給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。6.4設備故障的診斷第四十九頁，共六十三頁。信息采集信息的分析處理狀態(tài)識別三、故障診斷技術的基本環(huán)節(jié)：6.4設備故障的診斷第五十頁，共六十三頁。四、設備故障診斷方法：（1）振動診斷（6）性能趨向診斷（2）聲學診斷（7）強度診斷（3）溫度診斷（8）壓力診斷（4）污染物診斷（9）電參數(shù)診斷（5）光學診斷（10）表面形貌診斷6.4設備故障的診斷第五十一頁，共六十三頁。醫(yī)學健康監(jiān)測機械設備狀態(tài)監(jiān)測建立病歷檔案建立設備健康檔案望、聞、問、切聽、摸、看、聞聽心音、做心電圖振動與噪聲監(jiān)測量體溫溫度測量驗血、驗尿油液分析量血壓應力應變測量X射線、超聲檢查無損檢測技術6.4設備故障的診斷第五十二頁，共六十三頁。6.5設備故障管理的程序要做好設備故障管理，必須認真掌握發(fā)生故障的原因，積累常發(fā)故障和典型故障資料和數(shù)據(jù)，開展故障分析，重視故障規(guī)律和故障機理的研究，加強日常維護、檢查和預修。這樣就可避免突發(fā)性故障和控制漸發(fā)性故障。

設備故障管理的程序如下：①做好宣傳教育工作，使操作人員和維修人員自覺地遵守有關操作、維護、檢查等規(guī)章制度，正確使用和精心維護設備，對設備故障進行認真地記錄、統(tǒng)計、分析。②結合本企業(yè)生產(chǎn)實際和設備狀況及特點，確定設備故障管理的重點。第五十三頁，共六十三頁。③采用監(jiān)測儀器和診斷技術對重點設備進行有計劃的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)故障的征兆和劣化的信息。6.5設備故障管理的程序④為了迅速查找故障的部位和原因，除了通過培訓使維修、操作人員掌握一定的電氣、液壓技術知識外，還應把設備常見的故障現(xiàn)象、分析步驟、排除方法匯編成故障查找邏輯程序圖表，以便在故障發(fā)生后能迅速找出故障部位與原因，及時進行故障排除和修復。⑤完善故障記錄制度。

⑥及時進行故障的統(tǒng)計與分析。第五十四頁，共六十三頁。⑦針對故障原因、故障類型及設備特點的不同采取不同的對策。對新設置的設備應加強使用初期管理：注意觀察、掌握設備的精度、性能與缺陷，做好原始記錄。重點設備進行狀態(tài)監(jiān)測與診斷：建立靈活機動的具有較高技術水平的維修組織，采用分部修復、成組更換的快速修理技術與方法。及時供應合格備件。利用生產(chǎn)間隙整修設備。對已掌握磨損規(guī)律的零部件采用改裝更換等措施。⑧做好控制故障的日常維修工作。⑨建立故障信息管理流程圖。6.5設備故障管理的程序第五十五頁，共六十三頁。6.6.1邁向零故障的出發(fā)點它要求全員參與(從主管到操作者、維護者)、全過程體現(xiàn)(設備一生管理各個階段);實現(xiàn)設備零故障管理的過程,也是完善企業(yè)文化的過程。6.6設備零故障管理實現(xiàn)設備零故障管理,必須建立新的設備管理理念和新的心智模式,最重要的如:(1)傳統(tǒng)理念認為“設備故障是肯定要發(fā)生的”;新理念認

為“設備故障是人為造成的,因此,只要通過人的努力,設備故障是完全可以避免的”。(2)傳統(tǒng)理念認為“人是會犯錯誤的”;新理念認為“人能夠避免錯誤”。(3)設備可以終生不大修,而以小修、項修代替大修。第五十六頁，共六十三頁。6.6.2將故障的潛在缺陷暴露出來

名詞——潛在缺陷：我們在產(chǎn)生故障之前沒有注意到故障的種子缺陷。這樣，我們沒加注意的故障的種子就叫做潛在缺陷。6.6設備零故障管理潛在缺陷包括：

1)物理的潛在缺陷—眼睛看不到，故而愈加重視。

(1)未分析、未檢查，尚不了解的內部缺陷。

(2)安裝位置很差，看不見的缺陷。

(3)灰塵、污垢等看不見的缺陷。常指灰塵、污垢、磨損、偏斜、疏松、泄漏、腐蝕、變形、傷痕、裂紋、溫度、振動、聲音等異常。其中有許多缺陷，人們都以為不予處理也無妨礙，或者認為這些缺陷較為輕微，無所謂。

2)心理上的潛在缺陷—保全人員或操作人員的意識或技能不足，故而發(fā)現(xiàn)了存在的缺陷。第五十七頁，共六十三頁。6.6設備零故障管理方法——根據(jù)零故障的原則，就是將這些“潛在缺陷”明顯化（在未產(chǎn)生故障之前加以重視）。這樣，在這些缺陷形成故障