设备故障管理教材

6.1设备故障的分类6.2设备故障的发展规律6.3设备故障的分析方法6.4设备故障的诊断6.5设备故障管理的程序6.6设备零故障管理第六章设备故障管理设备故障基本概念：设备在使用过程中设备系统或者零部件丧失或降低其规定功能的事件或现象。设备故障内涵：完全不能工作；性能劣化，超过规定的失效判据；失去安全工作能力。引言设备故障管理实施原因：目前，大多数设备远未达到无维修设计的程度，因而时有故障发生，维修工作量大。为了全面掌握设备状态，搞好设备维修，改善设备的可靠性，提高设备利用率，必须对设备的故障实行管理。实施目的：

在故障发生前，通过设备状态的监测与诊断，掌握设备有无劣化情况，以期发现故障的征兆和隐患，及时进行预防维修，以控制故障的发生；

在故障发生后，及时分析原因，研究对策，采取措施排除故障或改善设备，以防止故障的再发生。机械设备的故障现象裂纹磨损腐蚀变形断裂剥落、烧伤裂纹由于疲劳、腐蚀、应力突变等原因引起。裂纹的扩展会造成突发性故障或事故，因此对压力容器、大型旋转轴系以及连杆、齿轮等零件尤其要注意监测，否则将造成灾难性事故。现象一磨损运动部件相对摩擦，摩擦副之间缺少润滑，颗粒物料对叶片的冲刷等。造成运动部件磨损、配合精度下降、机器效率降低，还会产生振动、噪音和发热等现象。现象二腐蚀是一种化学反应现象，使材料减薄、强度变弱，设备失去工作效能，是一种危险的潜在故障。现象三热电偶减压塔泡帽离心泵口环减压炉出口弯头减压转油线焊缝因为反应生成的环烷酸铁溶于油被带走，因此具有明显的冲刷痕迹。案例分析：洛阳石化公司催化气压机出口分离器R1341开裂

2008年12月-2009年1月炼制塔河高硫高氮原料后发现R1341分离器同一环缝出现四条垂直于环焊缝的裂纹；设备材料16MnR,厚度26mm，出厂没有消除应力热处理，84年投用，05年有一条裂纹；设计压力：1.7MPa，设计温度：40℃，操作压力：1.2MPa，操作温度：45℃，介质为含硫化氢富气、凝缩油和含硫污水；现场检测厚度有18处分层；判断是湿硫化氢应力腐蚀（含HCN)SSCC与HIC/SOHIC开裂;

变形设备因为为外加负负荷、不不均匀热热膨胀、、管道力力、物料料冲击力力等原因因产生变变形。破破坏零部部件的精精度，产产生动静静元件之之间的摩摩擦，引引发机器器振动。。现象四断裂负荷过大大，局部部应力集集中，振振动激裂裂，或在在循环载载荷下产产生金属属疲劳，，引起机机械零部部件断裂裂，轻则则引起机机器振动动，重则则发生机机器损坏坏，工艺艺气体外外泄等严严重后果果。现象五剥落、烧烧伤润滑不良良或断油油，工作作表面接接触应力力过大，，使工作作表面产产生金属属微粒剥剥落，例例如齿轮轮、轴承承表面的的点蚀就就是疲劳劳引起的的剥落现现象。现象六其它现象象转子不平衡转子不对中零部件松动刚性不足摩擦典型设备备故障分分析与检检修———泵平衡管不通畅排出阀未关填料压得太紧泵卡住电动机或电源不正常泵不能启动处理方法检查电源和原动机情况用手盘动联轴器检查，必要时解体检查，消除动静部分故障放松填料关闭排出阀重新启动。疏通平衡管泵不启动动典型设备备故障分分析与检检修———泵SUST转子不平衡问问题不平衡：：转子质量量中心线线与转轴轴中心线线不重合合时便产生生不平衡衡。图1.1力不不平衡图1.2力偶偶不平衡衡图1.4动不不平衡图1.4悬臂臂转子不不平衡6.1设设备故故障的分分类按发生状状态分渐发性故故障：与与材料的的磨损、、腐蚀、、疲劳及及蠕变有有密切关关系；突发性故故障：与与设备参参数的极极限、操操作合理理性等有有关；按故障性性质分间断性故故障：无无需更换换零部件件；永久性故故障：零零部件已已损坏。。按影响程程度分完全性故故障：完完全丧失失功能；；局部性故故障：某某些功能能丧失。。6.1设设备故故障的分分类按发生原原因分磨损性故故障：正正常磨损损；错用性故故障：错错用、维维护不当当；固有的薄薄弱性故故障：设设计问题题。按危险性性分危险性故故障：安安保系统统、制动动系统失失灵；安全性故故障：安安保系统统不需动动作时动动作。按发生、、发展规规律分随机故障障：发生生随机；；有规则故故障：有有规律可可循。故障模式式即故障障的表现现形式或或特征；；主要的故故障模式式有损坏坏型、退退化型、、松脱型型、堵塞塞型、渗渗漏型、、性能衰衰退型和和丧失功功能型等等。6.2设设备故故障的发发展规律律1.机械设备备性能或或状态变变化图：：“P””点表表示性性能已已经恶恶化，，并发发展到到可识别的的潜在故故障的的程度度。“F””点表表示潜潜在故故障已已变成成功能能故障障，已已质变变到损损坏的的程度度。各种故故障的的P-F间间隔差差别很很大，，可由由几秒秒到好好几年年，突突发故故障的的P-F间间隔一一般就就很短短。潜在故故障（（Potentialfailure））———指故障障发生生前的的一些些预兆兆，是是可以以识别别的物物理态态，它它表明明一种种可能能的故故障即即将发发生。。功能性性故障障（Functionalfailure））———指设备备已丧丧失了了某种种规定定功能能。设备从从潜在在故障障到功功能故故障的的间隔隔期为为P-F间间隔。。6.2设设备故故障的的发展展规律律早期故故障期期又称为为“磨磨合期期”，，开始始故障障率很很高，，但随随时间间的推推移故故障率率迅速速下降降。此此期间间发生生的故故障，，主要要是由由设计计、制制造上上的缺缺陷所所致，，或是是使用用环境境不当当所造造成。。2.设备的典型型故障率曲曲线：6.2设设备故障的的发展规律律偶发故障期期又称“有效效寿命”阶阶段，故障障率大致处处于稳定状状态，趋于于定值。在在此期间，，故障发生是是随机的。多起因于于设计、使使用不当及及维修不力力。故通过过提高设计计质量，改改进使用管管理，加强强监视诊断断与维护保保养等工作作，可使故故障率降低低到最低水水平。2.设备的典型型故障率曲曲线：6.2设设备故障的的发展规律律耗损故障期期在设备使用用的后期，，故障率开开始上升。。这是由于于设备零部部件的磨损损、疲劳、、老化、腐腐蚀等造成成。2.设备的典型型故障率曲曲线：进展：随着着科学技术术的发展，，特别是机机电液一体体化技术的的综合应用用，由简单单的机械设设备转变为为计算机辅辅助控制的的大型复杂杂设备。这这些精密、、大型、数数控等结构构复杂设备备的故障规规律与传统统的浴盆曲曲线相背离离，使人们们开始对这这些设备的的故障规律律进行研究究。6.2设设备故障的的发展规律律“浴盆曲线线”说明：：真实地反映映出设备从从磨合、调调试、正常常工作到大大修或报废废期间故障障率变化的的规律。6.2设设备故障的的发展规律律3.进展———五种故故障率曲线线图：曲线A显示示了恒定的的，或者略略增的故障障率，接着着就是磨损损期。曲线B显示示了缓慢增增长的故障障率，但没没有明显的的磨损期。。曲线C显示示了新设备备从刚出厂厂的低故障障率，急剧剧地增长到到一个恒定定的故障率率。6.2设设备故障的的发展规律律3.进展———五种故故障率曲线线图：曲线D显示示了设备整整个寿命周周期内的一一个恒定的的故障率。。曲线E显示示，开始有有高的初期期故障率，，然后急剧剧地降低到到一个恒定定的或者是是增长极为为缓慢的故故障率。研究数据：：4％的设备备遵循典型型的浴盆曲曲线，2％％的设备遵遵循曲线A，5％的的设备遵循循曲线B，，7％的设设备遵循曲曲线C，14％的设设备遵循曲曲线D，不不少于68％的设备备遵循曲线线E。结论：在设设备越来越越复杂的情情况下，更更多的设备备遵循D和和E所代表表的模式。。6.2设设备故障的的发展规律律6.2设设备故障的的发展规律律总结：故障障发展规律律原来认为设设备使用时时间越长磨磨损越严重重，而会使使故障率上上升的观点点不一定正正确。对于某种故故障模式起起主导作用用的设备，，故障率可可能与使用用时间有关关。而对于于大多数设设备来说，，使用时间间长短对于于设备可靠靠性的影响响不大。6.3设设备故障的的分析方法法对故障进行行分析的原原因：设备故障信信息输入计计算机后，，管理人员员可根据工工作需要，，打印输出出各种表格格、数据、、信息，为为分析、处处理故障，，搞好维修修和可靠性性、维修性性研究提供供依据。即即为制订管管理目标的的主要依据据。6.3设设备故障的的分析方法法6.3.1故障信信息数据收收集与统计计1.设备故故障信息：：设备故障的的发生、发发展直到排排除全过程程的信息；；2.设备故故障信息的的主要内容容：故障对象的相相关数据：设设备种类、编编号、生产厂厂家、使用经经历等；故障识别数据据：故障类型型、故障现场场的形态表达达、故障时间间等；故障鉴定数据据：故障现象象、故障原因因、故障部位位、测试数据据等；故障修理数据据：排除故障障时间、更换换修复情况等等；故障设备的历历史资料。6.3设备备故障的分析析方法3.设备故障障信息的来源源：故障现场调查查资料故障专题分析析报告故障修理单设备使用情况况报告（运行行日志）定期检查记录录状态监测和故故障诊断记录录产品说明书、、出厂检验、、试验数据设备安装、调调试记录修理检验记录录4.故障信息息的储存与统统计用计算机辅助助设备故障管管理子系统，，该系统具有有功能：设备故障信息息输入故障统计分析析查询、显示、、打印故障设设备名称各车间或全厂厂（按月、季季、年）故障障总次数、停停机总时间统计、打印主主要设备的平平均无故障工工作时间MTBF、平均均修理时间MTTR6.3设备备故障的分析析方法6.3.2故故障分析内内容与方法6.3.2.1故障原原因分类6.3设备备故障的分析析方法序号原因类型1设计问题2制造问题3安装问题4操作保养不良5超负荷、使用不合理6润滑不良7修理质量问题8自然磨损劣化9自然灾害10操作者马虎大意11操作者技术不熟练12违章操作13原因不明50100占全部故障频率数%润滑不良自然磨损操作保养不良操作者马虎大意维修质量不高操作不熟练超载使用不合理制造不良违章操作设计不良原因不明6.3.2.2典型故故障分析思路：从故障造成后后果出发，抓抓住影响经济济效果的主要要因素——““故障频率、、故障停机时时间、修理费费用”进行分分析，并针对对性采取措施施，有重点改改进管理，以以求得较好的的经济效果。。6.3设备备故障的分析析方法方法：将一个时期内内企业或者车车间所发生的的故障情况，，根据上述三三个因素的记记录数据排列列，找出三组组最高数据，，每一组的数数量可根据企企业的管理力力量和发生故故障的实际情情况而定。6.3.2.3MTBF分析法（（平均无故障障时间，MeanTimeBetweenFailure））记录观测期内内发生的全部故障（无论停机时时间长短），，包括突发故故障（事后修修复）和将要要发生的故障障（通过预防防维修排除））的有关数据资料、故故障部位（内内容）、处理理方法、发生生日期、停机机时间、修理理的工时、修修理人员等。6.3设备备故障的分析析方法……观测期t2t1t3tn-1tnt01t02t03t0n-1t0n平均无故障时时间MTBF平均修理时间间MTTR6.3设备备故障的分析析方法6.3.2.3MTBF分析法说明：如果测定MTBF的分析析是为了解决故障发生生规律，则应把所有有原因造成的的故障都统计计在内。如果测定MTBF的分析析目的是求得可靠性数数据，则应在故障障统计中剔除除那些非正常常情况造成的的故障，如明明显的超设备备性能使用、、人为损坏、、自然灾害等等造成的设备备故障。如果把记录故故障的工作一一直延续下去去，当设备进进入使用后期期（损耗故障障期）将会出出现故障密集集现象，故障障流的间隔时时间显著缩短短。通过对多多台相同设备备的故障记录录分析，就可可以科学估计计设备进入耗耗损故障期的的时间。6.3设备备故障的分析析方法6.3.2.4统计分分析法——案案例6.3.2.4统计分分析法通过统计某一一设备或同类类设备的零部部件因某方面面技术问题所所发生的故障障，占该设备备或该类设备备各种故障的的百分比，然然后分析设备备故障发生的的主要问题所所在，为修理理和经营决策策提供依据的的一种故障分分析法。6.3设备备故障的分析析方法凯洛格公司合合成氨停车原原因分析6.3.2.5分步分析析法——凯洛格公司合合成氨停车原原因分析6.3.2.5分步分析析法——6.3.2.5分步分析析法对设备故障的的分析范围从大到小，由由粗到细逐步进行，最最终找出故障障频率最高的的设备零部件件或主要故障障的形成原因因，并采取对对策。6.3设备备故障的分析析方法6.3.2.6故障树树分析法故障树分析法法（FaultTreeAnalysis，简称FTA）也称为为失效树分析法法，它是一种可可靠性、安全全性分析和预预测的方法，，采用由上而下的方式，先假假设系统发生生故障，然后后分析其可能能的原因。6.3设备备故障的分析析方法故障树分析法法研究：引起起整个系统出出现故障这一一事件的各种种直接的和间间接的原因（（这些原因也也是事件），，在这些事件件间建立相应应的逻辑关系系，从而确定定系统出现故故障原因的可可能组合方式式及其发生的的概率。故障树分析法法的一般步骤骤为：（1）选择和和确定顶事件件；（2）自上而而下建造故障障树；（3）建立故故障树的数学学模型；（4）根据故故障树对系统统进行可靠性性的定性分析析；（5）根据故故障树对系统统进行可靠性性的定量计算算。6.3设备备故障的分析析方法6.4设备备故障的诊断断一、概念：在设备运行中中或在基本不不拆卸的情况况下，通过过各种手段，，掌握设备运运行状态，判判定产生故障障的部位和原原因，并预测测、预报设备备未来的状态态。是防止事故和和计划外停机机的有效手段段。是设备维修的的发展方向。。第一种：机械系统偏离正常功能故障第二种：功能失效二、应用设备备故障诊断技技术的目的：：采用设备故障障诊断技术，，至少可以达达到以下目的的：⑴保证设设备安全，防防止突发事故故；⑵保证设设备精度，提提高产品质量量；⑶实施状状态维修，节节约维修费用用；⑷避免设设备事故造成成的环境污染染；⑸提高企企业设备的现现代化管理水水平，给企业业带来较大的的经济效益和和良好的社会会效益。6.4设备备故障的诊断断信息采集信息的分析处理状态识别三、故障诊断断技术的基本本环节：6.4设备备故障的诊断断四、设备故障障诊断方法：：（1）振动诊诊断（（6））性能趋向诊诊断（2）声学诊诊断（（7））强度诊断（3）温度诊诊断（（8））压力诊断（4）污染物物诊断（（9）电电参数诊断（5）光学诊诊断（（10）表面形貌貌诊断6.4设备备故障的诊断断医学健康监测机械设备状态监测建立病历档案建立设备健康档案望、闻、问、切听、摸、看、闻听心音、做心电图振动与噪声监测量体温温度测量验血、验尿油液分析量血压应力应变测量X射线、超声检查无损检测技术6.4设备备故障的诊断断6.5设备备故障管理的的程序要做好设备故故障管理，必必须认真掌握握发生故障的的原因，积累累常发故障和和典型故障资资料和数据，，开展故障分分析，重视故故障规律和故故障机理的研研究，加强日日常维护、检检查和预修。。这样就可避避免突发性故故障和控制渐渐发性故障。。设备故障管理理的程序如下下：①做好宣传教育工作，使操作作人员和维修修人员自觉地地遵守有关操操作、维护、、检查等规章章制度，正确确使用和精心心维护设备，，对设备故障障进行认真地地记录、统计计、分析。②结合本企业业生产实际和和设备状况及及特点，确定设备故障管理理的重点。③采用监测仪仪器和诊断技技术对重点设设备进行有计计划的监测，，及时发现故故障的征兆和和劣化的信息息。6.5设备备故障管理的的程序④为了迅速查查找故障的部部位和原因，，除了通过培培训使维修、、操作人员掌掌握一定的电电气、液压技技术知识外，，还应把设备备常见的故障障现象、分析析步骤、排除除方法汇编成成故障查找逻逻辑程序图表表，以便在故故障发生后能能迅速找出故故障部位与原原因，及时进进行故障排除除和修复。⑤完善故障记记录制度。⑥⑥及时进行行故障的统计计与分析。⑦针对故障原原因、故障类类型及设备特特点的不同采采取不同的对对策。对新设置的设设备应加强使使用初期管理理：注意观察察、掌握设备备的精度、性性能与缺陷，，做好原始记记录。重点设备进行行状态监测与与诊断：建立立灵活机动的的具有较高技技术水平的维维修组织，采采用分部修复复、成组更换换的快速修理理技术与方法法。及时供应应合格备件。。利用生产间间隙整修设备备。对已掌握握磨损规律的的零部件采用用改装更换等等措施。⑧做好控制故故障的日常维维修工作。⑨建立故障信信息管理流程程图。6.5设备备故障管理的的程序6.6.1迈迈向零故障障的出发点它要求全员参与(从主管到操操作者、维护护者)、全过程体现(设备一生管管理各个阶段段);实现设设备零故障管管理的过程,也是完善企企业文化的过过程。6.6设备备零故障管理理实现设备零故故障管理,必必须建立新的的设备管理理理念和新的心心智模式,最最重要的如:(1)传统理理念认为“设设备故障是肯肯定要发生的的”;新理念念认

为““设备故障是是人为造成的的,因此,只只要通过人的的努力,设备备故障是完全全可以避免的的”。(2)传统理理念认为“人人是会犯错误误的”;新理理念认为“人人能够避免错错误”。(3)设备可可以终生不大大修,而以小小修、项修代代替大修。6.6.2将将故障的潜潜在缺陷暴露露出来名词——潜在在缺陷：我们在产生故故障之前没有有注意到故障障的种子缺陷陷。这样，我我们没加注意意的故障的种种子就叫做潜潜在缺陷。6.6设备备零故障管理理潜在缺陷包括括：1)物理的潜潜在缺陷—眼眼睛看不到，，故而愈加重重视。(1)未分析