设备管理-浴盆曲线

【TPM】设备管理浴盆曲线

故障随时间变化规律呈不同的分布类型，依据其分布类型来估计设备可靠性参数，采取合理的监测方法和维修方针。

1

典型故障曲线

由许多不同零部件组成的复杂系统、设备，其在整个使用寿命周期内的故障率变化情况如图所示。

由于其图形很像一个浴盆，通常称为浴盆曲线。该曲线是设备在运行寿命时间内，故障发展的规律，表现了故障率变化的三个阶段。

第一阶段为初始故障期，也称为早期故障期。它是指新设备（或大修好的设备）的安装调试过程至移交生产试用阶段。

由于设计、制造中的缺陷，零部件加工质量以及操作工人尚未全部熟练掌握等原因，致使这一阶段故障较多，问题充分暴露。随着调试、排除故障的进行，设备运转逐渐正常，故障发生率逐步下降。

第二阶段是偶发故障期。这时设备各运动件已进入正常磨损阶段，操作工人已逐步掌握了设备的性能、原理和调整的特点，故障明显减少，设备进入正常运行阶段。

在这一阶段所发生的故障，一般是由于设备维护不当、使用不当、工作条件（负荷、温度、环境等）劣化等原因，或者由于材料缺陷、控制失灵、结构不合理等设计、制造上存在的问题所致。

第三阶段是劣化故障期，也称耗损故障期。设备随着使用时间延长，各部分机件因磨损、腐蚀、疲劳、材料老化等逐渐加剧而失效，致使设备故障增多，生产效能下降，为排除故障所需时间和排除故障的难度都逐渐增加，维修费用上升。

这时应采取不同形式的检修、或进行技术改造，才能恢复生产效能。如果继续使用，就可能造成事故。

以上三个阶段对应故障分布的三种基本类型，即初期为故障递减型，偶发期为故障恒定型，耗损期为故障递增型。

三个阶段里发生的故障，凡因磨损发生的故障，称为有规律性故障。因此三个阶段对应的磨损量，也可分为磨合磨损期、缓慢磨损期和快速磨损期。

2复杂设备的故障模型

20世纪60年代，提出了以可靠性为中心的维修理论，经过大量的研究，对于复杂设备故障，除了浴盆曲线故障模型外，还存在其他五种故障模型，见图。五种故障曲线显示各种机电部件故障与时间的关系，其中故障概率呈稳定或缓慢上升D、E、F三种类型占了故障总概率的89%，其余的只占11%。Dalanik定律："可修复的复杂设备，无论故障件寿命分布类型如何，故障件修复或更新以后，设备的故障率随时间而趋于常数。"

复杂设备的故障模式多种多样，每种故障随机发生后，如果及时排除、修复或更新故障件，可使设备故障率成为常数。除了简单的磨损、疲劳及腐蚀等消耗故障外，才属于A、B、C类型故障。

根据图中不同的故障分布曲线，设备越复杂，故障率越高，随机性越大。只按某种固定监测诊断方法和维修方式，难以解决复杂的设备故障问题。

美国宇航局NASA通过研究，归纳六种设备故障概率，其中F类占68%，在整个服役期内故障概率恒定。

所谓复杂的设备是指具有多种故障模式的设备，一般的机械设备、电气和电子设备大多为复杂的设备，如电机、汽轮机、加工中心、压缩机及生产线等。这些设备的故障基本符合F类故障规律，在服役期间故障率恒定不变，但是其故障是随机发生的。

所以要强调对设备的监测和诊断，设备故障的随机性越强，越要进行检测和诊断。设备检测诊断有设备停机检测诊断和运行中的检测诊断；也有在线监测诊断和离线监测诊断。

3故障渐变过程

设备性能存在一个由开始劣化并进入潜在故障期的渐变过程，称设备从潜在故障到功能故障的间隔期为P-F间隔，如图所示。

4设备性能劣化渐变过程

设备性能劣化也是一个从量变到质变的过程，其发展进程如图所示。

5劣化原因的结构

设备性能劣化原因可能是单一因素、多因素或复合因素，其结构如图所示。