设备的技术状态管理

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
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。
(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。
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；
图6-6
备用冗余模型
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
2．故障概率密度
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：
dF (t ) d [1 R(t )] dR (t ) f (t ) dt dt dt
失效密度函数f(t)
O
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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
根源性分析
逐 层 深 入
根源
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5WHY实例
1 机器超负荷或保险断了
2
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
为什么机器停止了运转？
如果不 问五次为什 么，保险或 轴承可能被 换。
3
4
为什么轴磨坏了 5 没有过滤器，碎金属进来了
(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。
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
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。
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如果不 装上过滤器 问题将再次 出现。
逆推分析法
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因果图分析法
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6.3 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。
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。
图6-4 并联模型 、—元件1、2的可靠度
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
(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。
6.1 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
t,/h
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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。
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。
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
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。
图6-3 串联模型 、—元件1、2的可靠度
6.2 设备的可靠性
(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。
• 第三种是处于上述两者之间的状态，即设备已出现异常、 ห้องสมุดไป่ตู้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。
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：
R (t ) N 0 r (t ) N0
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。
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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
r (t ) F (t ) N0
显然，以下关系成立：
R(t ) F (t ) 1
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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。