机械维修第一章_现代维修理论.ppt

轮机维护与修理 主讲人 金国平 第一章现代维修理论 考试大纲 12 1 1故障概述3 1 1 1故障与故障模式的概念3 1 1 2故障分类与统计 故障规律及与维修保养的关系3 1 1 3故障的影响因素3 1 2可靠性与可维修性 可靠性 可维修性的概念 有关影响因素 一 故障与故障的分类1 故障 故障是指船舶系统 设备 机械或其零部件原有功能的丧失 它是一个广义的丧失功能或功能障碍的状态 故障是可靠性与可维修性研究的对象 是现代维修科学技术研究的内容 p 1 2 故障的分类 按故障对船舶营运的影响分类 按故障发生和演变过程的特点分类 按故障的原因分类按故障的性质分类 p 1 2 1 按故障对船舶营运的影响分类 有如下三种故障 1 船舶不停航的局部故障 因局部故障导致船机设备功能的部分丧失 不需停航修理 可在航行中进行故障处理 例如 更换主机某缸的喷油泵 2 船舶短时间停航的重大故障 例如 主机其缸发生严重的拉缸故障 停机检修或实施封缸措施 修后继续航行 对停航的时间规定为 货船不超过6h 客船不超过2h 3 船舶长时间停航的全局性故障 异常严重的故障导致船机设备的功能丧失 造成船舶丧失航行能力 需要进厂进行长时间的修理 例如 主机曲轴折断 尾轴或中间轴折断 螺旋桨损坏和船舶搁浅 船体破损等 2 按故障的发生和演变过程分类 有以下四种 1 渐进性故障 柴油机活塞环 气缸套的磨损和曲轴 轴承的磨损以及管子腐蚀穿孔等均是此类故障 2 突发性故障 例如 主机自动停车 螺旋桨桨叶折断等 3 波及性故障 或称二次故障 发电柴油机连杆螺栓脱落或断裂引起连杆 活塞 气缸套和气缸盖甚至机体的破坏 俗称连杆伸腿 4 断续性故障 设备的故障反复发生 又能自行恢复 3 按故障的原因分类 故障有以下四种 1 结构性故障 例如 柴油机气缸套上部凸缘根部因设计上受力不当和制造工艺不良引起的凸缘根部多发性裂纹 甚至缸套断裂 2 工艺性故障 例如 轴系校中安装质量不良引起的轴系振动 轴承发热或过度磨损等 3 磨损性故障 例如 由于过度磨损活塞 气缸间隙过大而产生敲缸 窜气等故障 4 管理性故障 例如 滑油长期不化验 不更换 变质滑油引起轴承合金熔化的故废 4 按故障的性质分类 故障有以下两种 1 人为故障 由于操作人员管理不良或行为过失引起的故障 这是不容忽视的故障 目前在船上它己占80 以上 成为故障的主要原因 2 自然故障 由于船舶机械工作环境变坏 使用条件恶劣 结构和材料缺陷 制造和安装不良等原因造成的故障 例如结构性 工艺性等故障 p 1 2 另外 还可按故障发生的时间分类 故障有以下三种 1 早期故障 2 使用期故障 或称随机故障 3 晚期故障 或称老化期故障 p 1 2 3 故障征兆 或称故障先兆 故障征兆是故障初期的表现形式 船机的故障征兆主要有下列两个方面的表现 1 船机性能方面有 1 功能异常 2 温度异常 3 压力异常 4 示功图异常 2 船机外观显示方面有 1 外观反常 船机运转中油 水 气等有跑 冒 滴 漏等现象 排烟异常 如冒黑烟 蓝烟或白烟等 2 消耗反常 例如 曲轴箱油位增高 3 气味反常 4 声音异常 如柴油机的敲缸声 拉缸声 增压器喘振声 螺旋桨呜音 4 故障模式的定义 是指妨碍产品完成规定任务的某种可能方式 即产品的故障或失效形式 船舶机械的故障模式有磨损 腐蚀和疲劳破坏 p 3 5 故障规律 浴盆曲线 p 3 故障率 t 是反映系统 设备 机械或零部件在某一时刻t以后的单位时间内由完好状态转向故障状态的概率 故障率 t 随时间变化的曲线称为故障率规律曲线 或称浴盆曲线 例如 往复式发动机气缸 轴承等具有 浴盆曲线 式的故障率曲线 故障率规律曲线可分为三个阶段 有 1 早期故障期 或称磨合期 2 随机故障期 或称偶然故障期 3 磨损故障期 或称晚期故障期 故障率规律曲线 浴盆曲线 1 早期故障期是船机投入使用的初期 特点是 故障率较高 但随使用时间的延长而迅速下降 通过调试 磨合 修理和更换有缺陷的零件等使故障率很快降低 运转趋向稳定 p 3 2 随机故障期是在早期故障期之后磨损故障期之前的一段时间 p 3 随机故障期的特点是 p 3 1 运转趋定 故障率低 近于恒定 与使用时间关系不大 2 出现的故障为偶然因素引起的随机故障 主要是设计 制造中的潜在缺陷 操作差错 维护不良和环境因素等引起的故障 不能通过调试消除 也不能用定期更换零部件来预防 所以随机故障是难以预料的 3 随机故障期较长 是船舶机械的主要使用期 也是进行可靠性评估的时期 3 磨损故障期是在船舶机械寿命的后期出现 特点是 故障率随时间的延长而迅速升高 这是由于磨损 腐蚀 疲劳和材料老化等造成的 如果在磨损故障期开始前进行修理或更换备件 则可延长随机故障期 推迟磨损故障期 p 3 目前共有六种故障率曲线 6 故障的人为因素 船舶海损 机损等事故的原因 约80 是人为因素造成的 国际海事组织 imo 把海上事故中人为因素的作用列为重要的审议问题 1 制定出 国际安全管理规则 2 修订了 stcw 公约 海员培训 发证和值班标准国际公约 以公约的形式强制实施 减少和防止海上事故的发生 二 可靠性与可维修性 p 5 7 产品质量的好坏 一般有3个标准 1 功能 技术性能 2 可靠性 3 可维修性 1 可靠性的定义 是指产品在规定的时间 规定的条件下完成规定的功能的能力 是产品固有的特性之一 研究可靠性的意义 1 使人们很好地掌握故障机理和故障规律 2 全寿命地提高设备的可靠性和经济效益 3 解决好设备的可靠性与经济性之间的矛盾 设备的可靠性是一个综合性能 反映了设计 材料 制造和安装工艺等的质量 可以分为3个方面 1 固有可靠性 2 使用可靠性 3 环境适应性 固有可靠性是指设备在设计时所赋予的内在可靠性 使用可靠性是设备在制造 使用过程中表现出来的可靠性 使用可靠性难于达到固有可靠性 应不断提高使用可靠性 衡量可靠性的指标主要有 1 可靠度r t 和不可靠度f t 2 故障密度f t 和故障率 3 平均寿命 p 6 2 可维修性的定义 是指巳发生故障的产品 在规定的时间内通过维修使之保持或恢复到规定使用条件下完成规定功能的能力 是产品的一种固有特性 是由设计 制造等决定的 良好的可维修性 可使其便于维修 容易维修 对维修工艺和维修人员的技术水平要求不高 所需维修时间短 维修费用低 衡量可维修性的定量指标有 1 维修度 可修复度 和修复率 2 有效度 3 平均修复时间 研究可维修性的意义 1 目的是通过维修迅速而经济地保持或恢复产品的原有功能 2 良好的可维修性是船舶海上安全航行的重要保证 3 船舶的可维修性是其可靠性的必要补充 4 可维修性是船舶设备维修保障工作的基础 5 船舶的高度可维修性是实现工业化修船的必要条件 三 维修概念与维修方式 p 8 10 1 维修的定义 是对船舶机械和设备的维护与修理的统称 维护 或称技术保养 是为了保持船舶机械和设备的技术性能正常发挥所采取的技术措施 船舶修理 或称修船 是当船舶机械和设备的性能下降 状态不良或发生故障而失效时 为了保持或恢复其原有的技术性能所采取的技术措施 2 维修科学 使用阶段的维修 是船舶设备在全寿命中的使用和淘汰过程中的维修 p 13 全寿命维修 是由维修论证 可靠性与可维修性设计 可维修性检验 维护与修理 淘汰处理等部分组成 全寿命 包括 论证 设计 制造 使用和淘汰五个阶段 现代维修贯穿在全寿命的五个阶段 即称全寿命维修 p 13 维修科学 是以可靠性理论与可维修性理论作为重要的理论基础 3 现代预防维修 现代预防维修 是指为了防止机械设备发生故障 在故障发生前有计划地进行一系列的维修工作 现代预防维修是基于图1 2的六种故障率规律曲线 采用定时维修 视情维修和事后维修三种维修方式维修方式即产品维修时机的控制形式 维修方式 是指防止零部件 机械或系统发生故障的预防措施 4 现代预防维修方式 现代预防维修采用定时维修方式 视情维修方式和事后维修方式 1 定时维修是按照规定的时限 或期限 对机械 设备进行拆卸 检验和维修 以防止故障的发生 1 采用定时维修的机械设备应具备以下条件 a 设备的故障率曲线有明显的磨损故障期 b 设各的无故障生存期要足够大 即正常使用期较长 c 采用其他任何维修方式均不适宜的设备 2 作用 定时维修可有效地防止某些机械 设备或零部件的故障发生 对减少故障 保证船机设备可靠地运转起着重要的作用 3 缺点 首先是维修的针对性和准确性不高 有时不仅无效 甚至有害 可靠性不很高和维修工作量大 费用高 4 定时维修对设备的监控是阶段性的和不连续的 2 视情维修 或称按状态维修 是指对机械 设备不确定维修期 而是通过不断地监控设备的运转状况和定量分析其状态资料 按照实际情况来确定维修时间而进行维修 从而避免故障发生 1 采用视情维修的机械设备应具备如下条件 a 设备的故障率曲线应具有进展缓慢的磨损故障期 b 具有能够反映设备技术状态的参数 参数标准或标准图谱 c 具有视情设计的设备结构 为进行视情维修提供必要的条件 如设备上有安装传感器的孔 口等 d 视情维修是以现代化的监控手段和故障诊断技术为基础 因此需具备先进的原位无损检测装置及与电子计算机相连的终端显示装置等 2 优点 由于视情维修对设备不确定维修期 而是根据实际情况确定最佳维修时间 因此维修的针对性强 3 事后维修是在设备发生故障后才进行的维修 事后维修方式是一种非预防性的维修方式 1 采用事后维修的设备应具备的条件 a 某些复杂设备虽有故障 但其许多零部件仍保持良好的基本功能以致无法预测故障的发生 b 某些复杂设备缺乏适用的检测手段 参数和临界参数 c 某些设备不具备实施检测的条件 2 事后维修 绝非等待故障的发生 而是在设备故障发生前后均连续不断地进行状态监控 搜集和分析设备的使用 维修的资料 以便评定和改进设备的可靠性和安全性 3 事后维修适用于故障不直接危害使用安全且仍保持基本功能的设备 或采用预防维修不经济的耗损性设备 总结 1 船舶机械和设备一般应选用视情维修方式或定时维修方式 2 当其发生不危及安全的故障 即偶然性故障时采用事后维修方式 3 对于一些经过精确计算有规定使用寿命的零部件或设备仍然采用定时维修 4 大多数设备和零部件逐步采用视情维修与定时维修相结合的方式预防故障 四 船舶维修级别 p 10 船舶修理分为船厂修理和船员自修两种 而船员自修又分为营运期间的自修和厂修期间的自修 p 222 1 船舶维修级别 p 10 1 按交通部规定分为航修 小修和检修 2 按航运企业规定 分为航修 计划修理 包括检修 和事故修理 交通部对航修 小修和检修的内容 要求分别规定为 1 航修 船舶航行期间发生的零部件的过度磨损或一般性事故 当影响航行安全 而船员不能自修时 由修船厂或航修站来修理 2 小修 小修的间隔期一般客货船为12个月 远洋货船为12一18个月 如船舶技术状况良好并经验船师认可 可延长6个月 但不超过18个月 小修的目的是按规定周期结合坞内检验和年度检验对船体 主 副机等主要设备进行不拆开或少拆开的重点检验 修复过度磨损件 保证安全航行至下次计划修理 3 检修 在2 3个小修后结合特别检验 拆开必要的机器设备 对船体和全船主要设备 系统进行较全面的检查 使主要设备和系统安全运转至下次检修 事故修理 船舶在营运中如遇到不可抗拒的因素 如台风 龙卷风 或意外的碰撞 触礁所造成的海损事故 其修理情况要根据船舶损环程度和船检部门的修理意见与要求进行临时性修理 以便取得适航证书 事故修理日期如接近计划修理时 可考虑合并进行 但必须征得公司与船检部门同意 事故修理涉及索赔问题 工程项目另外单独开单据结账 2 船舶修理的原则有 p 220 221 1 船舶修理应以恢复机械 设备的原有功能为目的 并以船舶的使用年限为重要依据 2 船龄在10年以内的较小船龄的船舶 修理后应达到保持原设计性能 3 船龄在10年以上的较大船龄的船舶 修理后应达到保证营运安全和计划使用年限 船计划在特检期内退役的船舶 即老龄船舶进行维持性修理 应维持船级的最低要求 4 远洋船舶应按入级标准进行修理 5 坚持日常保养与计划修理 船员自修与厂修结合的原则 6 保证修船质量 缩短修船时间和降低修船费用 7 节省修船费用和缩短修船时间 3 修船准备 p 221 1 编制修船计划 1 修船的准备工作主要有编制修船计划 编制修理单 进行修船备件和物料的准备等工作 2 修船计划分为年度 季度 月度计划 2 修理单是列出船舶修理工程的项目 进度 范围和要求的重要修船文件 是船厂修船的依据 也是监修和验收的依据 3 编制正确和准确的修理单对节约修船经费 缩短修期和提高修船质量均有决定性作用 2 编制修理单 1 编制修理单的依据主要有 a 公司的修船原则 修理类别及有关规定 b 船舶检验机构规定的检验项目要求 c 说明书规定的检修间隔期 d 船舶在航行中各种机械和设备的运行状况 零部件的磨损与腐蚀等测度记录和损坏记录 历次修船记录和有关技术文件等均是编制修理单的重要依据 2 编制修理单的要求主要有 a 船舶修理单按坞修 甲板 轮机和电气四部分分别由相应的责任船员编制 轮机和电气的修理单由轮机员编制 大管轮汇总 轮机长审定 经机务部门上船审查核对 进行补充和修正 最后由公司批准 船厂对隐蔽工程拆验后提出拆验报告 核对后的修理单和拆验报告是船厂制定施工单 估价单和签订修船合同的依据 b 修理项目准确 内容明确 注明必要的规格 数量和技术要求 c 对要修理的机械设备 应注明其名称 制造厂 出厂日期及修理部件的名称 规格 数量和材料等 对在船上平时无法拆卸的部件或部位的检查 不能确切决定修理内容的项目 即隐蔽工程 只写 拆卸检查后决定修理内容 要求预制的零部件 包括毛坯 应在修理单上绘制草图 必要时注明 船厂派人上船说明及绘图 d 修理单上应注明修理类别 并注明船舶检验机构要求的修理工程 以便验船师监督和检验 e 修理单一式三份 其中二份上交公司机务部门 一份留船 修理单应在船舶进厂前4个月送交公司审批 p 221 4 船舶监修和验收 p 222 1 船舶进厂修理的监修分为 修船总体监修和一般工程项目的监修 1 公司机务部门派出监修代表为总体监修 2 船上大副 轮机长分别负责一般工程修理项目的监修和验收 2 监修工作的内容主要包括 1 按修理单的修船项目 范围 进度和要求施工 2 监督材料 工艺和安装质量等是否符合技术要求 3 施工中有无不安全因素可能引起火灾或其他危险 有无因船方责任引起的设备损坏 4 做好必要的修理数据和情况的记录 3 验收 1 修船质量验收人员是由船厂 船方和船级社等部门的有关人员组成的 2 验船师负责检验入级船舶的各种检验项目 3 轮机长负责单项修理工程的完工和试验的验收 4 船舶修理中的有关保修规定为 运动部件为3个月 固定件为6个月 p 223 5 船舶维修监督级别 p 11 为了保持船舶系统和设各的良好的功能和技术状态 还必须履行船级社规定的船舶保持入级的各种监督检验 以确定船舶的状态和监督 检查维修工作的效果 1 根据我国 钢质海船入级与建造规范 施行入级和保持入级的定期检验 船级社对营运船舶保持船级的监督检验有以下种类 1 年度检验 2 中间检验 3 坞内检验 4 特别检验 5 螺旋桨轴和尾管轴检验 6 锅炉和热油加热器检验 7 机械检验的其它替代检验方法有 a 循环检验 如由船东申请并经船级社同意后 机械的特别检验可由循环检验替代 b 基于计划保养系统 可用保养系统来替代规定的年度检验 中间检验和特别检验 如实行cwbt船舶维修保养体系的船舶即可申请 c 基于状态监控系统的检验 可由状态监控系统 例如 螺旋桨轴状态监控系统 柴油机滑油状态监控系统等 来替代规定的年度检验 中间检验和特别检验 2 船舶经ccs检验 证明其符合ccs的规范要求和技术规定时 ccs将根据船体和轮机的具体特点 工作条件等不同授予一个或数个附加标志 classnotations 其中轮机的附加标志有 1 船舶机械有计划保养系统 pms plannedmaintenancesystem 2 螺旋桨轴状态监控系统 scm screwshaftconditionmonitoring 3 柴油机滑油状态监控系统 ecm enginelub oilconditionmonitoring 4 轮机实行循环检验 cms continousmachinerysurveys 3 按照中国船级社的规定 对于采用状态监控系统的无键安装的螺旋桨轴 如果监控记录参数都在正常范围内 则螺旋桨轴抽出检验的间隔期可延长至不超过15年 6 船舶监造 对新造船舶的监造是为了保证新造船舶的建造质量 使之达到船舶建造合同的技术要求和船舶建造规范的要求 1 驻厂监造组 船东派遣 2 监造的主要工作任务有 1 制定船体 机电 通导等专业的具体内容 审议和核对建造规格书等 做好各种试验 2 及时向船东汇报建造进展和质量 做好监造记录和报告等 做好船员接船工作 五 船舶维修保养体系 cwbt p 214 cwbt是船舶维修保养体系的简称 是以我国传统的船舶维修管理方式为基础 吸收国外先进的管理经验形成的一种适合我国船舶情况的现代化船舶维修管理模式 1 cwbt的理论基础 主要包括以下几点 1 以现代维修理论为指导思想开展现代预防维修 根据船机设备的故障情况采用不同的维修方式 2 形成完整的现代化管理体系 实行船舶现代化管理 3 开发人力资源 使船员的资格 经验和培训符合要求 2 cwbt的维修方针是 p 214 cwbt将船上的船舶设备分为4大类 安全设备 船级设备 重要设备和非重要设备 具体分为21个主系统 系统代号为a u 如a代表空气系统 f代表淡水系统等 1 依船舶设备类别不同 采用不同的维修方式 1 对主动力设备采用定时维修 逐步向视情维修发展 2 对耐用设备 低值设备 非生产性设备和维护价格高昂而不危及安全的设备采用事后维修方式 3 船级检验项目和长期工作的设备则采用定时维修方式 2 按设备的维修内容和实施的重要性进行优选和优化 使影响运行安全的维修及时和无遗漏 3 根据信息的收集与反馈 数据的统计与分析 运用可靠性与可维修性理论来确定维修内容 维修范围和维修周期 3 开发cwbt的目的主要有 p 214 215 1 采用先进的设备管理方法和维修技术 提高设备管理与维修技术的现代化水平 2 实现船舶管理 维修保养的系统化 标准化和规范化 3 保证船舶维修工作的整体化 连续性和定量化 结合船级检验 替代换证检验 对船舶设备进行全面质量管理 4 保持船舶良好的技术状态 提高营运率 降低维修费用 提高企业的经济效益 5 建立船舶技术资料库和维修档案 实现计算机管理 6 可以克服因管理人员的频繁调动 业务素质的差异等而造成船舶设备维护管理的脱节 4 船舶维修保养体系 cwbt 将维修工作划分为4种类型和8个维修级别 p 216 217 1 4种维修类型为 1 常规检查 2 主要部件保养 3 解体拆修检查 4 特别检验 循环检验要求的维修工作 2 8种维修级别为 a b c d e f g h 3 现行的船舶维修保养体系 1 常规检查工作分为 a 日 b 周 c 月 三个级别 2 工作卡上只设 d 季 e 半年 f 1年 g 2年 h 4年 3 对主要部件维护保养工作划分为 d 季度 e 半年 两个级别 4 对拆修工作划分为 f 1年 g 2年 两个级别 5 针对特检或循检要求 把维修工作划分为h 4年 一个级别 六 维修工作内容 p 12 船舶维修是船舶正常航行的重要技术保障工作 在具体的船舶维修工作中 通常采取保养 监控 巡视 检测 拆修和更换等技术措施 1 保养 1 定义 保养是指为了保持船舶机械和设各的技术性能正常发挥而采取的技术措施 2 保养工作包括表面清洗 擦拭 通风 充气 添加油液和润滑剂等工作 3 保养工作的适用性准则是 消耗性材料的补充必须能降低产品性能的变化率 2 监控 1 定义 监控是指操作人员正常使用设备时 通过监控每天日常使用的仪表或定期检查有关的仪表来对设备的技术状态进行监督和控制 2 监控的目的是 操作人员通过监控 发现潜在的故障 防止功能故障 从而保证设备的正常工作 3 监控的适用性准则是 产品的功能退化是可以探测的 并且有一个可以定义的潜在故障状态 产品由潜在故障发展到功能故障必须要经历一定的时间 监控工作必须是操作人员的正常职责的组成部分 3 检测 查 1 定义 检测是对设备的有关部位的状态或某些定量参数按计划进行检查 从而发现存在的缺陷 以便及时地修复 2 分类 检查按其目的 作用的不同可以分为使用检查和功能检查两类 1 使用检查 a 定义 是指按计划对产品进行定性的检查或观察 b 其目的 发现产品的隐蔽性故障 保证产品规定的可用性 防止多重故障的发生 c 其适用性准则 产品的使用状态良好与否必须能够较容易地确定 2 功能检查 测 a 定义 是指按计划对产品的某些参数进行定量检测 b 其目的 发现隐蔽的潜在故障 防止功能故障 c 其适用性准则 产品的功能退化必须是可以探测的 有一个可以定义的潜在故障状态阶段 产品由潜在故障发展到功能故障必须经历一定的时间 4 定期拆修 1 定义 是指产品使用到规定的时间 然后进行拆卸修理使产品恢复到规定的使用性能 2 其适用性准则 产品必须有一个可鉴别的耗损期 产品工作到该耗损期尚具有较大的可靠度 产品必须有可能恢复到规定的状态 1 定义 是指产品在使用到规定的时间后予以报废 通过更换同类新产品以恢复其使用性能 2 其适用性准则 产品必须有可鉴别的耗损期 产品工作到该耗损期尚存较大可靠度 5 定期更换 1 定义 是指操作人员在正常使用设备时 通过定时的 频率较高的监控有关仪表和检查有关部位的状态等方法来发现存在的潜在故障或功能故障 并且及时纠正 处理存在的问题 2 其目的是 通过巡视可以预防设备故障的紧急出现 可以防止和减少紧急停车 巡视是预防故障发生的重要手段 是状态监测的简单形式 6 巡视 3 其适用性准则 机器设备必须有某些特征参数 例如 温度 压力 振动等 可被用来探明设备的工作状态正常与否 操作人员要有一定的经验和较强的工作责任感 7 总结 确定维修工作类型的有效性需要从安全性 任务性和经济性等诸方面来进行综合评价 1 就安全性而言 指通过该维修工作类型可以将故障或多重故障的危险降低到可以接受的水