（机械设计及理论专业论文）平果铝业公司设备状态维修技术理论研究与实践.pdf

摘要 摘要 平果铝业公司“计算机集成制造系统( c i m s ) 的计算机辅助设备维修与管 理信息系统”是在广西平果铝业公司的大力协助下，由中南大学机电工程学 院设备工程研究所负责研制开发的一项研究课题。研制开发此系统是为了实 现设备状态维修、备件材料控制和维修费用控制的最优化，达到提高设备有 效利用率，减少备件库存，提高维修质量提高管理水平，降低生产成本 提高生产的安全性和可靠性。 本人主要进行了。设备状态维修、能源管理、大鲣管理、网络设计等” 子系统的开发与研制工作，本论文结合该课题的基础上对设备进行了a b c 分类，分类的目的是为了对设备进行有重点、有目的地维护。对 类设备进 行状态维修技术及其应用进行了研究。f 设备状态维修提出了设备在线监测、 故障诊断、故障趋势预报的统计模型。结合人工智能和专家系统的基本知识， 实现了主要生产设备的运行参数、检修信息的动态跟踪管理，对计算机辅助 设备动态维修进行了初步探索；计算机辅助设备大f 骘子系统设计出大修工时 优化模型、大修专家系统，使设备的大修处于科学的管理状态，减小了盲目 性，极大程度地降低了大修费用；计算机网络化可以让公司、厂领导及时准 确地掌握设备的动态信息，为指导生产、维修决策提供科学的依据。 本系统的开发在有色系统属于首创，在国内处于领先永平。( 现场运行证 明：系统运行可靠，功能齐全，易于推广，具有很强的适用性。对提高广西 平果铝业公司设备维修管理水平，提高企业的经济效益具有直接的现实意 义；为我国大中型企业、工厂计算机辅助设备维修管理的推广应用，实现设 备管理现代化进行了有益的尝试。j 关键字计算机，在线监测，故障诊断，设备状态维修，网络 英文擅要 a b s t r a c t “e q u i p m e mp a w 嚣m m m g e m e n ts y s t e mo fc o m p u t e ri n t e g r a t i o n m a n u f a c t u r es y s t e m ( c i m s ) ”w a sd e v e l o p e db yc e n t r a ls o u t hu n i v e r s 蚵o f t e c h n o l o g yw i t ht h eh e l po fg u e m g x ip i n g g u oa l u m i o mc o m p a n y 1 1 c i m s w a sa i m e da tr e a l i z a t i o no fc o n t r o lo fp l a n tm a i n t e n a n c e ，p l a n ts t a t e , a c c e s s o r y m a t e r i a la n dm a i n t e n a n c e , c o s tt om l h a n c ce f f e c t i v eu t i l i z a t i o no fp l a n t , l o w e r s t o r a g eo fa c c e s s o r i e s ，p r o m o t e dw o r k i n ge f f i c i a n c yo fm a i n t e r m n c ea n d m a n a g e m e n t , c u td o w no p e r 她c o s t s i n c r e a s ep r o d u c t i o n , i n 弱es a f e t ya n d r e f i a b i l i t yo f p l a t o a u t h o fh a s s e a r c h e da n dd e v e l o p e df o u rp a r t so ft h i sc i b i s ：p l a n ts t a t u e a n dc o n n o l 、e q m p m e mm a i | 吐蚪i a n 、a l e r 雩ys t a t i s t i cm a n a g e m e n ta n dc o m p u t e r n e t w o r k b a s e d0 1 , 1t h ep a p e r , a u t h o rh a sc l a s s e dt h ee q m p m e n t a b c c l a s s i n g t h ee q m p m e mi sa i m e da ti m p r o v i n gt h es t a t em a i n t e n c ea n dm a n a g e m e n t t h ef i r s t 垂v i r l go u tp r o b l e m sa n a l y s i sa n dp r e d i c tm o d e l ，r e a l i z i n go p e r a t i n gp l a n t s m a i n t e n a n c em e s s a g ei r a c e ：1 1 s e c o n dp o i n f i n 培o u tm a i n t o m e x p e r ts y s t e m a n dc a l c i i l a d n g 吐i cw o r k l o a do fm a i 删瑚柚r l ；t h ec o m p u t 盯n e t w o r kc a n i m m e d i a t e l ya n da c c u r a t e i yp r o v i d et h em e s s a g eo fa l l 由m 锄i co fo q u i p m e mf o r t h el e a d e r s ，t h e np r o v i d et h es c i e n t i f i ce v i d e n c ef o ri n t r o d u c i n gp r o d u c ta n d m a i n t e n a n c ed e c i s i o i l t h er e s e a r c ho ft h ec i m si sf a s ta p p e a r e di nc n n ca n di sa tt h el e a d i n g l e v e li nc h i n a i tw 越v e r i f i e db yp i a c t i c e ：t h es y s t e mh a st h ec h a r a c t e r so f m o v i n g c r e d i b i l i t y , f u n 商o nc o m p l e 蛾e a s i n gt o 删a r i 趵t h er e s e a r c hc a ne n h a l et h e p l a n ta n de q u i p m e n tm a i n t e n a n c ea n dm a n a g e m e n tl e v e l ，b r i n ge c o n o m i cb e n e f i t s t ot h ea n t e 俩；i ti sa l s oab e n e f i c i a l 蛾吐n gt ot h ea p p f i c a t i o no f c o m p u t e ra i d 目l p l a n tm a i n t e n a n c ea n dm a n a g e m e n ti na 衄唧d s 髑a n da c h i e v i n gp l a n t a n d e q u i p m e n tm a n a g e m e n tm o d e r n i z a t i o n k e yw o r d sc o m p u t e r , o n - l i n em o n i t o r i n g ，f a u rd i a g n o s i s ，p l a n t m a i n t e n a n c ea n dm a n a g e m e n t , n e t w o r k 第一章绪论 第一章绪论 状态维修( c o n d i t i o nb a s e dm a i n t e n a n c e ，简称c b 吣是利用监测技 术对设备的状态或性能进行监测，如其特性参数的变化表明设备已经显著 恶化，就采取相应的维修措施，这个过程就是状态维修“。 c b m 要求对设备进行各种参数测量，随时反映设备实际运行状态，测 量的超差参数可以使计算机在设备产生故障之前发出报警信息，提醒操作 和管理人员的注意，同时将故障诊断结果、维修的措施显示在计算机上。 这种维修方式的维修作用一般没有固定的间隔期，维修技术人员根 据监测的数据的变化趋势作出判断，再确定设备的维修计划。因此，设备 诊断技术的应用就十分重要。 在c b m 体制中，对每一台设备都应有一套监测或状态检查方法。检 查可以是定期的，也可以是连续的，检查手段是多种多样的，只有数据表 明必要进行维修时才安排维修。而且由于故障状态是可以预知的，维修是 周密计划和有准备的可以大大提高维修效率，减少维修停机时间。 状态维修是随着故障诊断技术的进步而发展起来的。如果检套手段 落后，设备的劣化不能及时、准确地诊断，也就无法进行有效的状态维修 了。所以状态监测和故障诊断技术的研究是我们研究状态维修的基础。 第一节状态维修的发展过程及应用 1 、状态维修的发展过程 从1 9 2 3 年到1 9 5 5 年经过3 0 年的不断实践与完善才逐渐形成原苏联的 “计划预修制”为主体的设备管理体制。 1 9 2 5 年美国提出预防维修( p r e v e n t i v em a i n t e n c e ，简称p m ) 其出发 点是改变事后维修的做法，放患于来然，减少故障和事故，减少停机损失， 提高生产效率 6 0 年代初，国外发展应用的监测、诊断技术主要是携带式的诊断仪器， 并以手工操作为主，以后又陆续发展精密诊断技术和手段，使监测和诊断 技术得到较大的发展。 1 9 5 4 年，美国通用电器公司提出了“生产维修”( p r o d u c t i o n 】l i a i n t e n c e ) 的概念，强调要系统她管理设备，对关键设备采取重点维护政 策，以提高企业的综合经济效益。 6 0 年代后期，有些国家提出对设备一生进行综合管理的概念，使设备 管理进入一个新的阶段。1 9 7 0 年英国发展和完善了维修预防的思想，形成 了设备综合工程学，这是设备管理上的一次革命。1 9 7 1 年英国设备综合管 理中心主任丹尼斯口派克斯( d e n n i sp a r k e s ) 在国际设备工程学术会议上发 表了题为“设备综合工程学”( t e r o t e c h n o l o g y ) 的论文“。此后这个术语 开始得到各国的承认。1 9 7 5 年日本设备工程师协会的中岛清一写出设备 综合工程学一书，系统地介绍了设备综合工程学的基本概念及研究现状a 1 9 6 d 年出现了维修预防( 肝，m a i n t e n a n c ep r o v e n t i o n ) 的设想，第一 次提出了1 设备管理要包括设备设计阶段。只有从设计阶段考虑设备的可靠 性与维修性，才能减少维修。 7 0 年代中期，逐步向设备监测自动化方向发展，把已建立起来的各种 第一章绪论 科学计算方法予以系统化，并与锻处理机技术结合，建立自动监测系统。 7 0 年代后期国外在结合状态监测和诊断技术的基础上，发展出状态维 修，对设备的管理进行了一次科学的革新8 0 年代计算机的应用，使状态 维修达到了一个新的高潮。 2 、状态维修的应用 状态维修在国外已经普遍应用，并且向更高的管理方向发展喳】。如日 本资料报道采用状态维修技术后事故可减少7 5 ，维修费用可降低2 5 - 5 0 。英国对2 0 0 0 个国营工厂进行调查袭明，采用状态维修技术后维修费 用每年可节省3 亿英镑，而用于状态维修的费用不到l 亿英镑，净获益2 亿英镑每年。 由于国内设备落后，技术水平差，状态维修在企业应用较少，一般仍 然采用预防维修制进行维修。6 】。为此我国国务院发布的全民所有制工业 交通业企业设备管理条例中指出：“企业应当积极采用先进的设备管理方 法和维修技术，采用以设备状态监测为基础的设备维修方法，不断提高设 备管理和维修技术现代化水平”。这清楚地表明我国与先进国家在状态维修 方面的差距较大，我们必须大力开展设备状态维修技术的研究、开发、应 用。 图l i 给出了事后维修、预防维修、预测维修、状态维修在人员数量、 人员技能要求、工业可靠性、维修成本、维修经验需求和生产质量等方面 的比较应用图m 3 、 a 、 用各种 人员 数量 对人 最拄 熊耍 求 工业 可靠 性 维佳 成本 对缍 健经 验要 求 生产 质量 堆謦方式 系统， 测方式 2 第一章绪论 或以定期、定量监测方式，也可采用两者相结合的监测方式掌握设备运行 状态，建立数据库，进行定期的趋势分析、特征识别和状态分类，并结合 点检、巡回检查和日常维修的信息资料，通过多种参数不同的状态量进行 综合分析，作出维修决策c 8 1 。如图l 一2 制雌嵯 状态监涮h 兰笠量 刑引医 现场点检 逛回检查 日常维修信息 特征分析 状态类别 精密分析 综合l j 稚l 一特表螓 圈i - - 2 状态维修决策工作流程 b 、以设备诊断技术为手段的状态维修日常检查工作由维修和检查人 员负责，进行检测和控制设备的劣化趋势，及时发现异常症状。当设备的 状态已经通过简易诊断检查出有状态异常后，可提出维修决策。 c 、以寿命预测方法的状态维修在实际开展状态监测工作时，要进行 设备劣化状态趋势控制，但如何预测设备寿命，即状态异常何时发生恶化， 也就是如何来预测设备劣化极限度，以便掌握设备该在何时进行维修工作 最为合适，这是设备维修工作上的一个重要谭题。如图l - - 3 所示机器劣化 趋势管理中，要预测t c 、t 皿、t s 是多长时阃，才能控制设备何时达到劣化 极限度，以便在达到极限之前安排维修最为有效。 危险区毡 | ， 恶化区 m 注意区龟 良躯斗聿茂了 “_ 一 十e 用时闻( t 图1 - - 5 设备劣化趋势图 4 、状态维修等级 c b m ( ) ：最简易、费用最低的一种，配备简易手提式秘测仪器，由检 测人员对设备进行巡回定期检查” c b m ( i ) ：最科学、费用最多的一种，设备上配备永久性的监测系统 这些系统般可以通过计算机进行自动故障分析、预报、放障诊断的功能， 有报警装置，一般配备在关键生产线或设备部位上。 3 第一章绪论 c b m ( i i ) ：其效能、费用介于以上两种等级之间。 第二节状态维修技术的开发 将计算机应用于设备管理，对设备实现状态维修是当今发展的需要， 本论文是在完成平果铝业公司c i 惦研究的基础上完成的。 状态维修般包括：状态监测、故障诊断、设备的维修等”】。 实现设备状态维修的技术有；数字技术、诊断技术、人工智能、专家 系统等：t 1 1 其中数字技术所产生的影响在频率测量领域应用广泛，用于显 示图形的存储，为消除显示闪烁和实现诸如峰值保持、归一化和网络测量 的误差修正这样一些测量功能提供了有效手段。这是通过对仪器进行微处 理器控制，使某些操作和控制任务自动完成的。网络测量常常是指配备有 s 参量测试装置的完整网络分析仪系统，但许多传输测量可用较简单的设 各来完成。 诊断技术( m a c h i n ec o n d i t i o nd i a g n o s i st e c h n i q u e 缩写为c d t ) 是- - f l 包含很多新科技内容的综合技术“。其基本原理是根据机械、电器、 电化学等各类设备运行过程中产生的各种信息，判断设备运行是否异常， 识别设备或机械是否发生故障。因而能实现设备在带负荷运行时或不撤卸 的情况下，通过状态监浏，分析判断设备运行是否异常和故障存在的位置 和原因，并对设备未来状态进行预测( 圈i 一4 示) 对 设 鲁 作 出 维 修 决 簧 圈1 - - 4 故障监测、诊断分析系统 状态维修技术的设计、开发一般应该包括状态监测和故障诊断两个基 本部分的设计、开发。状态监测是用人工或专用的仪器、工具，按照规定 的监测点进行间断或连续的监测，掌握设备运行异常的征兆和劣化程度。 通常是测定设备在运行的一个或几个特定的特征参数“”如：振动、温度、 噪声等参数，检查其状态是否正常，当特征参数小于允许值，判断设备运 行正常；倘若超过允许值，则认为设备运行异常：当其参数达到某个设定 的极限值时，就判断设备应该停机维修。故障诊断是利用被诊断的对象所 4 第一章绪论 提供的一切信息，经过分析处理获得能够用于识别设备状态的特征参数， 作出判断设备发生了什么类型的故障、引起故障的原因、故障部位、故障 性质以及解决故障的方法等状态维修的设计一般如图1 5 示。 图1 - - 5 状态维修系统 状态监测、故障诊断、人工智能等结合成一个有机的整体，对设备进 行状态维修是现代科技的发展的趋势：。 第三节本论文研究的技术路线及意义 本人在平果铝业公司c i 、( s 研制中主要进行了“设备状态与控制、能源 管理、大修管理、阿络设计等”子系统的开发与研制工作，本论文就是在 完成该课题的基础上，按照设备在企业中所起的作用不同。对设备进行了 a b c 分类，对企业中关键设备采取状态维护的管理措施。由于a 类设备在 生产中起着关键性的作用，对a 类设备中极其重要的设备实现状态维修技 术是必要的。在初步尝试了在线监测和诊断技术等知识，实现设备的动态 趋势管理的基础上，对计算机辅助设备状态维修进行了初步探索提出了 故障预报、趋势分析的统计模型，实现了生产设备的运行参数、检修信息 的动态跟踪。结合计算机的强大功能，实现了对设备进行智能化管理。本 论文研究的技术路线如图1 - 6 示。 抟照谮番存论忡中所向 的作用不同进行a b c 分 诵讨网绢了解诒善 所处状态及维护手段 对栅茸芒锋的话鲁鬻用 状志监测技术进f i 监罚 对话善 进行维嚣 对精演的靖晏拼 行故障趋势分析 对渔折靖粤 进行维修决簟 图1 - - 6 论文研究技术路线 平果铝业公司筹建于七五计划，设备先进，基础条件好。但是计算机 的应用还处于单机运行阶段，只作为日常文件输入输出的简单管理，没有 实现办公自动化、为企业的发展带来技术革新、带来更大的经济效益。为 充分发挥现代设备的使用效率，降低设备故障，节约维修费用，提高经济 效益：开发建立平果铝业公司计算机辅助设备状态维修技术，对改善我国 有色工业设备的管理现状，全面推进计算机辅助设备管理，提高设备管理 的现代化水平，具有十分重要的现实意义。 第二章设备a b c 分类标准的建立 第二章设备a b c 分类标准的建立 企业的设备很多，对所有设备不加区别地管理，是既不经济，又不科学 h 8 】。对什么样的设备采取状态维修技术管理，是进行设备分类研究的一个重 要方面。只有对企业中极其重要、关键的设备采取状态维修技术进行管理， 才能使管理科学化、降低维修成本。 一、设备分类标准的建立一台设备对企业的影响可以从不同的角度去 分析，如从对生产的影响、对环保的影响，对人身安全的影响等等因素进行 分折各个设备的重要程度各不相同。要衡量一台设备在系统中的重要程度， 可以用这样的方法：如果某台设备正常工作整个系统就正常工作当这台 设备发生故障整个系统就停止工作，则这台设备重要。反之某台设备正 常工作与否对系统能否正常工作没育影响则该台设备不重要。除此以外 还育许多中间情况。某种设备一台埕生故障不会使系统停止工怍但几台 这洋的设备同时发生故障就会使系统停止工作。这样几台这样的设备对系 统的作用就相当于一台重要设备对系统的作用。我们用重要度来衡量设备在 整个生产系统中的重要程度。按重要度从大到小将设备排序，就会发现，占 设备总数很少部分的设备占了重要度总数的绝大部分i ：”。 另外，有些设备对企业主要生产影响不大，但是一旦发生故障，对环保、 对人身安全造成很大的影响并且这样的设备投资大，在企业中所占设备总 数较少，如一套氢气生产设备。如果发生故障，可能引起绪气罐的爆炸，严 重损坏房屋、设备甚至引起人身伤亡事故。对这样的设备在运行中理所当 然地要重点控制及时发现事故隐患，将事故消灭在萌芽状态，保证设备的 安全运行。 针对以上分析，我们将设备按照对生产、环保、安全、产品质量以及其 它情况的综合影响全熏系数和固定资产原值的大小不同分为a b c 三大类 2 2 1 。其全重系数和固定资产原值参照表2 一i 的分类。 影响全重系数原值 设备名称生产安全产品质量其它 ( 万元) a 设备a ua 1 2a 1 3a 1 4 m b 设备 氆j如 b b ” m ， d 设备c 3 1c 3 2c c 斟m 3 e 设备 e 4 i e 4 2 e 4 3 e “m d f 设备 f n f ，2f 招f h m 其中综合影响全重系数某一因紊计算公式为：设全重系数计算公式 为： i 喜志，式中h 代表综合全重系数，j 表示影响全重系数的因 素有j 琐，n 表示相同的设备有n 台，m 表示有m 条生产线。下面对影响综 合全重系数各个因素进行分析。 6 第二章设备a b c 分类标准的建立 1 、对生产的影响对生产的影响有多个方面，如果该台设备一旦发生 故障，就会影响整个公司、或全厂的生产，并且没有其它设备可以替代运行， 我们设定其影响全重系数为1 6 ：或者某一台设备发生故障，影响一条生产 线的生产。而同样的生产线在该厂有3 条，则该台设备对生产影响的全重系 数约为o 3 j ；或者有n 台相同的设备同时发生故障，就会影响全公司或全厂 的生产则该台设备对生产影响的全重系数为l n x j ：或者有n 台相同的设 备同时发生故障就会影响一条生产线的生产，而同样的生产线在该厂有m 条则该台设备对生产影响的全重系数约为i n x m x j ；等等。对生产影响 的全重系数计算公式：，= l ，式中i 表示对生产影响的全重系数 n moj r l 表示相同的设备有n 台，m 表示有m 条生产线。j 表示影响全重系数有j 项因素( 以下的i 均表示影啊全重系数育j 项因紊) 。 2 、对安全的影响对安全的影啊一般根据其影响程度而划分，如果一 台设备发生故障会危急人身安全和重大的经济损失( 超过1 0 0 万元) ，则其 对安全的影响全重系数为l 尔如果仅引起重大的经济损失( 以1 0 0 万元损 失为基准) 则其对安全的影响全重系数为0 斯；如果该设备发生故障，仅 引起某条生产线的安全，造成的经济损失一般低于1 0 0 元，则该设备对安全 的影响全重系数为o o s j ：等等。 3 、对产品贡量的影响对产品质量的影响以同类设备综合影响程度 而确定如果一台设备发生故障则引起产品的报废则认为该设备对产品 质量的影响全重系数为l a ：如果相同的n 台设备同时发生故障，则影响整 个产品报废则认为该设备对产品质量的影响全重系数为u ( n x j ) ：如果相 同的n 台设备同时发生故障仅影响一条生产线上的产品报废，而且相同的 生产线有m 条，则认为该设备对产品质量的影响全重系数为1 ( n x m x j ) ： 如果一台设备发生故障影响产品质量下降8 0 ，则认为该设备对产品质量 的影响全重系数为02 j ：如果n 台设备发生故障影响产品质量下降8 0 则认为该设备对产品质量的影响全重系数为0 2 n x j ：等等。 4 、其它如对环境的影响，对其它设备的影响。如果某台设备发生故 障引起其它设备发生故障，而且造成其它设备的经济损失超过1 0 0 万元 则认为该设备对其它的影响全重系数为1 6 ：如果经济损失小于1 0 万元同 时对环保没有什么危害，则认为该设备对产品其它影响全重系数为o o s j 。 5 、固定资产原值当固定资产原值大于3 0 0 万元以上的设备才能划分 为a 类设备；大于1 0 0 万元才能划分为b 类设备，其它设备划分为c 类设 备。 a 类设备划分的标准1 a 类设备又称作关键设备。这种设备一旦发生故障就会引起整个系统停 止运转，导致经济上的重大损失，或者发生重大事故，更严重引起生命安全。 7 第二章设备a b c 分类标准的建立 经过多方面的研究和与使用者的商谈，确定a 类设备划分标准为：综合全 重系数大于0 6 5 固定资产原值大于3 0 0 万元的设备。 b 类设备划分的标准 b 类设备又称作重要设备，它们是系统的重要组成部分。b 类设备一旦 发生故障一般不会引起整个系统停止工作，但会影响系统平稳地运转。经过 多方面的研究和与使用者的商谈，确定b 类设备划分标准为：综合全重合 计系数大于03 5 固定资产原值大于5 0 万元的设备或者综合全重合计系数 小于0 3 5 ，固定资产原值大于1 5 0 万元的设备。 c 类设备划分标准 c 类设备又称作一般设备。是起辅助作用的设备。它们发生故障不会影 响系统的运转它的作用是使系统的功能更加完善。经过多方面的研究和与 使用昔的商淡确定c 类设备划分标准为：不属于a b 类设备的所有设备。 根据以上分类对几台设圣进行分类如表2 2 示。 表2 - - 2 设备的分类表 影响全重系数综台 设备名称生声安全产品质量其它全重 原值分 系数 ( 万元)类 热电厂2 # 汽轮帆 02 50 2 5o 2o i0 88 5 0 a 煤气厂1 # a 1 帆 01 2010 20 0 50 4 71 5 0b 煤气厂多功能3 # 天车 00 502 50 0 5o l0 4 51 2 5b 煤气厂4 # 水泵 0 0 50 0 50 0 50 10 2 53 5c 氧化铝厂2 # 窘科机 o 0 500 50 20 0 503 57 5c 通过分类我们发现a 类设备只占全公司( 厂) 设备总数的很少一部 分，但是所发生的作用却占相当大的程度。如热电厂a 类设备占设备总数 的2 0 ，其总的重要度约占全部设备重要度的7 0 ；而b c 类设备占全公司 ( 厂) 设备总数的很大一部分，但是所发生的作用却较小。b 类设备约占系 统中设备总数的3 0 就可能占热电厂重要程度的2 5 ；c 类设备约占设 备总数的5 0 0 其总的重要度约占全部设备重要度的5 。设备的重要度可 以按不同的目标来划分，譬如可以从设备出故障以后对生产的影响、对产品 质量的影响、对环保的影响、对安全的影响等方面给设备评分，然后按分数 的多少来评判设备的重要度。 二、设备分类的目的对设备的分类的目的是为了有效地对设备进行管 理，按照设备分类的标准对a 类设备应该严密监视加强维护；对b 类设 备要求中等程度的维护。同时对a 类设备中关键设备应该采用状态维修技 术进行管理。 a 类设备在一个厂( 公司) 总数不是很多，但是一视同仁地对待维护是 不可能的因为a 类设备按照其在公司( 厂) 所发生绡用的大小又有不同， 所以其维护标准就不一样。有的设备采用状态维修，而有的设备采用预防维 修。采用状态维修的设备是有针对性的。因为所有a 类设备采用状态监测 8 第二章设备a b c 分类标准的建立 是不经济的，状态监测的前期投入是需要大量的硬件、软件和管理人员，有 可能这些的投入超过设备因故障所引起的经济损失。所以对a 类设备采用 状态监测的依据制定如下： 如某台设备是a 类设备，且该台设备发生故障就会影响全公司整个生 产情况而且没有其它替代设备可以替换运行，我们对这样的设备应该更加 重点维护，如采用状态监测，故障诊断，故障趋势分析等手段进行重点维护。 如某台设备是a 类设备该台设备发生故障不一定影响全公司整个生 产情况，有其它替代设备可以替换运行但是该台设备发生故障会引起重大 的人身伤亡事故和经济损失，我们对这样的设备也应该更加重点维护，同样 采用状态监测，故障诊断，故障趋势分忻等手段进行重点维护。 如某台设备是a 类设备该台设备发生故障不一定影响全公司整个生 产情况有其它替代设备可以替换运行但是该台设备发生故障会引起重大 经济损失对该台设备的修复需要大量的资金和人力：同时修复该台设备的 零部件很难购买和自己制造。我们对这样的设备也应该更加重点维护，同样 采用状态监测故障诊断故障趋势分析等手段进行重点维护。 由于平果铝业公司热电厂l # 、2 # 、3 # 汽轮机组占该厂设备总数的 1 0 不到根据设备分类标准划分为a 类设备，并且一旦发生故障，立即会 引起全公司生产的停产，所以在运行中就要重点监控，有必要采用状态维修 技术进行管理。 本章小结 本章建立了a b c 设备分类标准，对设备进行了a b c 分类，分类的目 的是对不同的设备采用不同的维护管理手段对影响全公司( 厂) 生产的a 类设备，而该类设备的不具备备用或替代设备，或其维修费用、难度很大。 对这样的设备在维护中采用状态维修的技术进行管理。 9 第三章2 # 汽轮机组状态维修技术及应用研究 第三章2 # 汽轮机组状态维修技术及应用研究 设备状态维修技术是计算机设备管理科学的一个应用，在管理中设备的 运行信息和历史资料必须大量地存储在计算机中，并且运用科学的分析技术 或手段对设备的运行状态进行分析，达到趋势管理1 2 3 1 。在计算机对历史资料和 现行设备运行信息进行存储过程中，将计算机的基本知识和设备的信号采集 技术相互结合，对采集到的数据进行各种信息技术处理，才能减小计算机的 存储量又能保证存储的数据符合科学的管理【2 4 1 。为了获得设备运行的各种信 息，就必须对设备进行在线或离线监测一般应用最广泛的是在线监测技术。 设备的各种数据的采集和存储的日的是为了对设备进行故障预报和故障诊 断在对设备进行故障预报和故障诊断中要运用大量的专家系统和人工智能 的知识，才能对设备的各种故障进行精确地预报和诊断。其最终目的是对设 备进行检修应用计算机对设备进行检修，是为了对设备进行状态维修或预 知维修以最小的经济代价达到最优的管理目的。平果业公司机动处对设备 进行动态化管理的最终效果就是通过计算机信息网络系统，对全公司的设 备进行动态监视，随时地监测设备的运行状况，并且能够查询设备的历史运 行资料。如对热电厂2 # 汽轮机的动态管理：操作管理人员通过计算机，随时 地监测到2 # 汽轮机的运行趋势图，2 # 汽轮机的运行状态由计算机直接分析显 示在计算机上，显示设备是否处于良好运行状态，并预报出2 舯气轮机的大修 时间，大修所需要的备件和辅助材料，以及大修费用、工作量等。 第一节设备信息的收集 设备的信息处理是实现设备管理现代化的重要手段，在企业中，与设备 有关的数据和信息是大量存在的，其中有些关系有规律可循，有些则是随机 发生的。要对设备实现有效管理，就要求对设备运行过程中发生的纷纭复杂 的数据及关系，进行有计划有系统的处理1 2 4 l 。特别是电子计算机对信息的处理 更是企业发展的需要。所有的设备信息通过计算机处理、传递，达到数据共 享，利用。而信息的收集则是其中最重要的一环。 信息的收集有许多途径，如点检、维护、状态监测和设备前期数据的处 理等。而不同的信息有不同的信息源，且同一信息有时又来自多个信息源 如各种文件、报表、台帐和设备档案以及计算机和设备自身等。设备信息源 如囝3 1 示。 设备的信息，可以通过各种手段进行收集。如操作人员的日常维护，点 检人员的点检，设备历史记录，设备状态记录等。 l 、点检 为了准确地掌握设备运行状况及其劣化损失，及时消除隐患，保持设备 性能，在设备运行中，对影响设备正常运行的一些关键部位进行管理制度化， l o 第三章2 # 汽轮机组状态维修技术及应用研究 操作技术规范化的检查维护工作成为设备的点检。 图3 - 1 信息源圈 设备点检制度是一种先进的蹬备维护管理方法。它的指导思想是推行全 员质量管理和全面质量管理以“预知维修制”来取代“预防维修制”。 点检的工作环节一般设计为1 2 个环节，见图3 - - 2 。 图3 - 2 点捡工作环节 点检的工作方式育日常点捡、定期点检和精度检查。 对于没有建立：状态监测的设备通过点捡收集信息包括，设备的润滑 状态、润滑油质、润滑油温度、润滑油流量；设备运行异响、设备温升状况 线膨胀情况；电极的电压、电流等情况。对这些信息进行分析、判断，找出 引起这些故障的原因，作为故障诊断的依据。同时不断修改数据库中的数据 建立动态数据牵。 2 、检修 针对设备的检修，收集一些不能通过监测而设备运行又需要的数据，如 零件配合公差、磨损情况、间隙大小，设备的精度等。对于突发故障检修， 收集引起突发故障的零件破损情况，分析零件破损原因，并将这些数据输入 第三章2 # 汽轮机组状态维修技术及应用研究 计算机，作为状态维护的第一手资料进行管理。 3 、设备历史记录 设备历史记录是设备信息的一个重要源泉，如制造厂家提供的设计图纸， 使用说明书，以及操作手册等，都是设备信息的重要索取地。并且这些历史 资料是设备大修的主要依据因此，加强技术档案管理是至关重要的，建立 数据库对历史资料的保存，是设备自身的需要。如设备润滑区润滑油脂 牌号润滑油的数量，润滑点数，润滑周期等，设备制造厂家一股都提供了 可以查阅使用手册就可以得到。当然将这些资料存储在计算机上，提供共享， 是我们研究、开发的目的之一。 3 、设备状态检测 设备状态检测是获取设备信息的另一个重要途径，如收集设备运行振动 速度、轴瓦温升、线膨胀、润滑油流量、油箱温升、减速机振动等由于设 备的运行设备的一些参数会不断变化如果仍然按照历史资料作为基准， 可会使设备处于一种不良的运行状态，只有随着设备的运行，对设备的一些 参数不断修改，满足设备运行的需要。如设备在试运行期，由于摩合作用 一些参数较大，经过跑合期后，设备处于稳定运行状态，这时的参数收集比 较合理。 为了使信息的收集能够共享、开发的需要，我们建立了设备润滑基准， 设备润滑记录，设备点检作业基准，设备点检记录，设备编码表，设备基本 情况表设备检修资料表等。这些表最终形成设备技术档案的一部分。如设 备运行记录我设计如下： r e ms b y x j l z c b s q l 一设备运行记录表 r e m d r o ps e q u e n c e s d r o ps e q u e n c et _ s b y x j l z b _ j l x l h ： 一设备运行记录序列号 r e md r o pf o r e i g nk e yc o n s t r a i n t s a l t e r t a b l et _ s b r h j z c b d r o pc o n s t r a i n tt _ s b y x j l c b j l x l h f k ： 一设备运行记录从表 r e md r o pt a b l e s d r o pt a b l es b y x j l z b ： 一设备运行记录主表 d r o pt a b l et _ s b r h j z e b ： 一设备运行记录从衰 r e mc r e a t es e q u e b c e c r e a t es e q u e n c et _ s b y x j l z b j l x l h一设备运行记录序列号 w i n v a l u el s t a r tw i t h1 i n c r e m e n tb y1 n 0 c a c h e n 0 0 r d e r ： 第三章2 律汽轮机组状态维修技术及应用研究 r e i nc r e a t ea n dp o p u l a t et a b l e s c r e a t et a b l ets b y x j l z b ( ji x l hn l 瑚b e r ( 7 ) n o tn u l l s b b h c h a r ( 8 ) n o tn u l l s b a cv a r c 眦( 4 0 ) 。 g g x h v a r c h a r 2 ( 5 0 ) b m b m c h a r ( 6 ) 。 d j y b m c h a r ( 6 ) 。 r q i c h a r ( 1 0 ) z g b mc h a r ( 6 ) p r l 、r yk e y ( j i x l h ) ) ： c r e a t et i b l ets b v x l 曲 ( j l x l h n m b e r ( 7 ) n o tn u l l 。 j xl hn u m b e r ( 4 ) n o tn u l l ， g z b w v a r c h a r 2 ( 1 0 0 ) ， s h d s n u m b e r ( 4 ) s h c dv a r c h a r 2 ( 1 0 0 ) j j s s n l 3 m b e r ( 8 。4 ) ， g z x z v a r c h a r 2 ( 1 6 ) h z g z v a r c h a r 2 ( 1 0 0 ) z g z q c 毗r ( 2 2 ) b j j s n l m b e r ( 2 ) ， q t s hv a r c h r 2 ( 1 0 0 ) ， b zv a r c 姒r 2 ( 3 0 0 ) 。 p r i l t a r yk e y ( j l x l h r h x l h ) ) ： 一设备运行记录主表 一序列号 一设备编号 设备名称 规格型号 一部门编码 操作人员编码 一投用时间 一负责人编码 一设备运行记录从表 一序列号 一序号 一故障部位 一损坏部位数 一损坏程度 一造成经济损失 一故障性质 一何种故障 一故障时间 一报警否 一其它损坏 一备注 r e ma d df o r e i g nk e yc o n s t r a i n t s a l t e rt a b l et _ s b y x j l c b a d dc o n s t i u i n tt s b y x j i c b j l x l h f k f o r e i g nk e y ( j l x l h ) r e f e r e n c e st _ s b y x j l z b ( j l x l h ) o nd e l e t ec a s c a d e ： r e m t h ee n d 按照以上设计，我们将设备运行记录存储在数据库，计算机自动地提取 数据对设备进行分折，同时方便使用者的查询；对比润滑基准操作人员 将润滑的数据输入设备润滑记录，计算机自动对润滑情况进行分析，提示操 作人员怎样对设备进行维护。 对收集到的信息进行归纳、统计、分析，找出设备运行状态与检测到的 运行参数两者之问的联系。由统计得到的数据分析设备的运行状态达到设 备动态趋势化管理。 第三章2 # 汽轮机组状态维謦技术及应用研究 第二节对2 捍汽轮机组调查分析 由于热电厂l # 、2 # 、3 # 汽轮机是a 类设备，且是全公司重要的电力生 产装置，一旦发生故障将影响全公司的生产正常进行，所以对其进行了在线 监测的建设。 l 、现系统建设情况 针对热电厂2 4 汽轮机发电机组在线监测系统调查发现的情况如下： 根据机组在运行过程中轴承座的振动、轴瓦的温度、轴向位移、胀差、 绝对膨胀、相对膨胀、进蒸汽压力、温度、流量、工业抽汽压力、流量、凝 汽器真空度、汽轮机左右法兰、螺栓温度等信号来监测机组的状态。通过传 感器、变送器把这些一次信号变换为与其成线性关系的电信号并转换成数字 量传给二次监视仪表系统显示或指示机组运行状态参数实现一级报警、 二级报警或联锁保护停虮同时将数据送计算机( 与机组相连的单机) 按要 求进行处理、显示、存储。 系统主要由传感器子系统、b e n t l y 二次仪表予系统、数据采集子系统和 f o x b o r oi as 子系统组成，系统原理图如图3 - 3 所示系统分为三个层次： 第一层次由传感器( 如电涡流传感器、热电偶、热电阻、线性差动传感器、 热膨胀传感器等) 、变送器( 如智能型压力变送器、智能型差压变送器等) 、振 动信号并行采集卡、工艺信号采集卡、转速信号采集卡、联锁开关量信号采 集卡和相应的信号切换、调理电路组成。利用振动、工艺参数等信号在线获 取汽轮机发电机组的运行状态 第二层次由m o d i c o n p l c 系统实时监测各种快变信号( 如振动) 、缓变信 号( 如温度、压力) 以及开关量信号的状态，当报警参数超过设定的门槛值 时实现异常工矿报警或联锁停机保护。 第三层次由f o x b o r oa w 5 1 应用处理机构成。一方面可显示整个生产工艺 流程监控画面( 包括流程中各测点的数据显示及报警显示) 等，另一方面实 现对机组的分布式控制。 2 、现系统存在的问题 由于系统建设、开发时间较早，受当时科技水平和资金等原因的限制， 系统自运行以来，在某些方面不能满足现场的要求，存在一些不足，主要表现 在： 目前在线监测系统只实现了对有关监控参数的一级报警、二级报警、联 锁停机和控制，生产工艺流程中测点的数据显示和报警显示以及绘制和打印 生产报表( 如表3 - - 2 所示) ，没有充分利用系统现有的数据资源。而在生产 中，往往又需要查询( 不能通过计算机查询) 过去某一阶段或自运行以来整 个机组的技术状态( 如某些监控参数的趋势分析图表、汽轮机停机惰 市一譬釜螺噼一ln一 第三章2 # 汽轮机组状态维修技术及应用研究 ( 1 ) 走曲线和启动曲线) 和故障劣化发展趋势，以便结合机组的实际情 况调节生产和