双效真空蒸发器及辅助设备的设计选择

食品工程原理课程设计说明书设计题目：姓名：班级：学号：指导教师：日期：任务书设计任务及操作条件含固形物16%（质量分率，下同）的鲜牛乳，拟经双效真空蒸发装置进行浓缩，要求成品浓度为49%，原料液温度为第一效沸点（60℃），加热蒸汽压力为450kPa(表)，冷凝器真空度为94kPa，日处理量为15吨/天，日工作时间为8小时，试设计该蒸发过程。假定采用中央循环管式蒸发器，双效并流进料，效间流动温差损失设为1K，第一效采用自然循环，传热系数为900w/(m2·k)，第二效采用强制循环，传热系数为1800w/(m2·k)，各效蒸发器中料液液面均为1m，各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出，并假设各效传热面积相等，忽略热损失。目录TOC\o"1-3"\p""\h\z\u1蒸发工艺设计计算--------------------------------------------------------11•1蒸浓液浓度计算--------------------------------------------------------11•2溶液沸点和有效温度差的确定--------------------------------------------11•2•1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失--------------------------21•2•2各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失------------------------------21•2•3由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失------------------------31•4蒸发器的传热面积和有效温度差在各效中的分布----------------------------41•5有效温差再分配--------------------------------------------------------52蒸发器工艺尺寸计算------------------------------------------------------72•1加热管的选择和管数的初步估计------------------------------------------72•1•1加热管的选择和管数的初步估计----------------------------------------72•1•2循环管的选择--------------------------------------------------------72•1•3加热室直径及加热管数目的确定----------------------------------------82•1•4分离室直径与高度的确定----------------------------------------------92•2接管尺寸的确定--------------------------------------------------------92•2•1溶液进出口---------------------------------------------------------102•2•2加热蒸气进口与二次蒸汽出口-----------------------------------------102•2•3冷凝水出口---------------------------------------------------------103蒸发装置的辅助设备-----------------------------------------------------103•1气液分离器-----------------------------------------------------------103•2蒸汽冷凝器-----------------------------------------------------------113•2•1由计算可知,进入冷凝器的二次蒸汽的体积流量可计算得到冷凝器的直径D--114工艺计算汇总表--------------------------------------------------------115工艺流程图、蒸发器设备简图及加热器的管子排列图-------------------------125•1工艺流程图-----------------------------------------------------------125•2中央循环管切面图-----------------------------------------------------126课程设计心得-----------------------------------------------------------13致谢---------------------------------------------------------------------13参考文献-----------------------------------------------------------------14 1蒸发工艺设计计算1·1蒸浓液浓度计算多效蒸发的工艺计算的主要依据是物料衡算和、热量衡算及传热速率方程。计算的主要项目有：加热蒸气（生蒸气）的消耗量、各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积。计算的已知参数有：料液的流量、温度和浓度，最终完成液的浓度，加热蒸气的压强和冷凝器中的压强等。蒸发器的设计计算步骤多效蒸发的计算一般采用试算法。(1)根据工艺要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件（如加热蒸气压强及冷凝器的压强），蒸发器的形式、流程和效数。(2)根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的浓度。(3)根据经验假设蒸气通过各效的压强降相等，估算个效溶液沸点和有效总温差。(4)根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。(5)根据传热速率方程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相等，则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，重复步骤（3)至（5），直到所求得各效传热面积相等（或满足预先给出的精度要求）为止。F==3125kg/h总蒸发量:W=F（1-）=3125(1-)=2083.3kg/h并流加料蒸发中无额外蒸汽引出,可设:W2=1:1.1而W=W1+W2=2083.3kg由以上三式可得:W1=992kg/h;W2=1091.3设各效间的压强降相等，则总压强差为：X1==0.21;X2==0.421·2溶液沸点和有效温度差的确定由各效的二次蒸汽压强从手册中查得相应的二次蒸汽温度和汽化潜热列与下表中:蒸汽压力（KPa）温度(℃)汽化热(kJ/kg)一效加热蒸汽601158.762190.9一效二次蒸汽19.9602355二效加热蒸汽19.8592357二效二次蒸汽7.439.82401.6进冷凝器蒸汽738.82403.8多效蒸发中的有效传热总温度差可用下式计算：有效总温度差式中-----有效总温度差，为各效有效温度差之和，℃。-----第一效加热蒸气的温度，℃。-----冷凝器操作压强下二次蒸气的饱和温度，℃。-------总的温度差损失，为各效温度差损失之和，℃，=/+//+///式中/---由于溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失，℃，//---由于蒸发器红溶液的静压强而引起的温度差损失，℃，///----由于管道流体阻力产生压强降而引起的温度差损失，℃，1·2·1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失则f====0.24℃ｆ==0.66=0.77℃=0.24+0.77=1.011·2·2各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失某些蒸发器在操作时，器内溶液需维持一定的液位，因而蒸发器中溶液内部的压强大于液面的压强，致使溶液内部的沸点较液面处的为高，二者之差即为因溶液静压强引起的温度差损失，为简便起见，日夜内部的沸点可按液面和底层的平均压强来查取，平均压强近似按静力学方程估算：pm=p/+式中pm—蒸发器中液面和底层的平均压强，pap/—二次蒸气的压强，即液面处的压强，，pa—溶液的平均密度，-液层高度g-重力加速度，根据pm=p/+取液位高度为1米有牛乳的平均密度=1.030kg/mPm1==25.0KPaPm2=KPa对应的饱和溶液温度为:T=63.3℃;T=49.2℃;根据=式中--根据平均压强求取牛乳的沸点℃，--根据二次蒸气压强求得水的沸点℃所以1=T-T=63.3-60=3.3℃2=T-T=49.2-39.8=9.4℃=3.3+9.4=12.7℃1·2·3由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失由于管道流体阻力产生的压强降所引起的温度差损失在多效蒸发中末效以前各效的二次蒸汽流到次一效的加热室的过程中由于管道阻力使其压强降低蒸汽的饱和温度也相应降低由此引起的温度差损失即为，根据经验其值可以省略。=1+1+1=3℃根据以估算的各效二次蒸汽压强及温度差损失△，即可由下式估算溶液各效溶液的沸点t所以总的温度差损失为=++=1.01+12.7+2=15.71℃溶液的沸点ti=Ti/+0.24+3.3+1=4.54℃℃所以各效溶液沸点：t1=T1′+Δ1′=60+0.24=60.24℃t2=T2′+Δ2′=38.8+0.77=39.57℃由手册可查得601KPa饱和蒸汽压的温度为158.76℃，汽化热为2190.9KJ/kg，所℃蒸汽压力（KPa）温度(℃)汽化热(kJ/kg)一效加热蒸汽601158.762190.9一效溶液19.964.62355一效二次蒸汽19.8602357二效溶液2550.4二效加热蒸汽19.8592313.4二效二次蒸汽7.439.82401.6进冷凝器蒸汽738.82403.81·3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算第i效的焓衡算式为：有上式可求得第i效的蒸发量.若在焓衡算式计入溶液的能缩热及蒸发器的热损失时，尚需考虑热利用系数一般溶液的蒸发，可取得0.960-△x（式中△x为溶液的浓度变化，以质量分率表示）。第i效的蒸发量的计算式为式中------第i效的加热蒸汽量，当无额外蒸汽抽出时=------第i效加热蒸气的汽化潜热------第i效二次蒸气的汽化潜热-----------原料液的比热---------水的比热，--------分别为第i效及第i-1效溶液的沸点-----------第i效的热利用系数无因次，对于加热蒸气消耗量，可列出各效焓衡算式并与式（3-2）联解而求得。第一效的焓衡量式为:W1=由相关手册查得cp0=3.89Kg.℃W=同理第二效的热衡算式为:W(a)W=0.813=联立(a),(b),(c)式,解得:W=1178.4kgW=904.9kg/hD=1365.8kg/h1·4蒸发器的传热面积和有效温度差在各效中的分布任意一效的传热速率方程为Si=式中---第i效的传热速率，W。----第i效的传热系数，W/（m2,℃）.---第i效的传热温度差，℃Si-------第i效的传热面积，m2℃℃误差为，误差很大，应调整各效的有效温度差，重复上述计算过程。1·5有效温差再分配重新分配有效温度差得，℃℃重复上述计算步骤（1）计算各效料液浓度由所求得的各效蒸发量，可求得各效料液的浓度，即X1==;X2==0.42（2）计算各效料液的温度因末效完成液浓度和二次蒸汽压力均不变，各种温度差损失可视为恒定，故末效溶液的温度仍为50.4℃，即℃则第二效加热蒸汽的温度（也即第一效二次蒸汽温度）为℃所以第一效料液的温度为t=83.88+4.54=88.42℃第一效料液的温度也可下列计算t=158.76-70.79=87.97℃说明溶液的各种温度差损失变化不大，不需重新计算，股有效总温度差不变，即℃温度差重新分配后各效温度差情况列于下表：效数第一效第二效加热蒸汽温度℃158.7683.88有效温度差(℃)70.7933.48料液温度(℃)88.4250.4（3）各效的热量衡算第一效W=（a）第二效(b)W=0.8259（c）联立(a),(b),(c)式,解得W=1148.4kg/hW=934.9kg/hD=1403kg/h与第一次结果比较，其相对误差为计算相对误差均在0.05以下，故各效蒸发量的计算结果合理。其各效溶液浓度无明显变化，不需重新计算（4）蒸发器传热面积的计算℃℃误差为，迭代计算结果合理，取平均传热面积结算结果列表效数12冷凝器加热蒸汽温度(℃)158.7683.8838.8操作压强Pi/(KPa)50077溶液沸点ti℃88.4250.4完成液浓度(%)22.4842蒸发水量WiKg/h1148.4934.9生蒸汽量DKg/h14031148.4传热面积Sim213.1413.142蒸发器工艺尺寸计算蒸发器的主要结构尺寸（以下均以第一效为计算对象）我们选取的中央循环管式蒸发器的计算方法如下。2·1加热管的选择和管数的初步估计2·1·1加热管的选择和管数的初步估计蒸发器的加热管通常选用57*3.5mm无缝钢管。加热管的长度一般为0.6—2m，但也有选用2m以上的管子。管子长度的选择应根据溶液结垢后的难以程度、溶液的起泡性和厂房的高度等因素来考虑，易结垢和易起泡沫溶液的蒸发易选用短管。根据我们的设计任务和溶液性质，我们选用以下的管子。可根据经验我们选取：L=1.1M，573.5mm可以根据加热管的规格与长度初步估计所需的管子数n’，73（根）式中S=----蒸发器的传热面积，㎡，由前面的工艺计算决定（优化后的面积）；d0----加热管外径，m；L---加热管长度，m；因加热管固定在管板上，考虑管板厚度所占据的传热面积，则计算n’时的管长应用（L—0.1）m.2·1·2循环管的选择循环管的截面积是根据使循环阻力尽量减小的原则考虑的。我们选用的中央循环管式蒸发器的循环管截面积可取加热管总截面积的40%--100%。加热管的总截面积可按n’计算。循环管内径以D1表示，则查《食品工程原理》P440的管子规格表，选择近似的标准管子，可取D1=377㎜，壁厚取9.0㎜得循环管面积S=D12==0.112㎡又有，S=0.8ndi2则；n===71根则n=71与所估计的n′=71很接近，因此循环管的规格可以确定为Φ3770.9㎜按上式计算出的后应从管规格表中选取的管径相近的标准管，只要n和n’相差不大。循环管的规格一次确定。循环管的管长与加热管相等，循环管的表面积不计入传热面积中。2·1·3加热室直径及加热管数目的确定加热室的内径取决于加热管和循环管的规格、数目及在管板撒谎能够的排列方式。加热管在管板上的排列方式有三角形排列、正方形排列、同心圆排列。根据我们的数据表加以比较我们选用三角形排列式。管心距t为相邻两管中心线之间的距离，t一般为加热管外径的1.25—1.5倍，目前在换热器设计中，管心距的数据已经标准化，只要确定管子规格，相应的管心距则是定值。我们选用的设计管心距是：加热室内镜和加热管数采用作图法，亦可采用计算的方法。以三角形排列说明计算过程。图1-6所示。一根管子在管板上按正三角形排列时所占据的管板面积（图中阴影部分面积为）：式中：a=60;t--管心距，m;当加热管数为n时，在管板上占据的中面积F式中：F--管数为n时在管板上占据的总面积，φ—管板利用系数，φ=0.7-0.9；当循环管直径为D时，则棺板的总面积为F式中：F--循环管占据管板的总面积，；2t—中央循环管与加热管之间的最小距离，m.设加热室的直径,则：=由此求得D=0.983m=983mm经过圆整取D0=980mm。所以壳体内径为980m,厚度为10.0mm.管子排列示意图如下，实际尺寸与示意图尺寸之比为10:12·1·4分离室直径与高度的确定分离室的直径与高度取决于分离室的体积，而分离室的体积又与二次蒸汽的体积流量及蒸发体积强度有关。分离室体积V的计算式为：式中V-----分离室的体积，m3;W-----某效蒸发器的二次蒸汽量，kg/h;-----某效二次蒸汽的密度，kg/m3，U-----蒸发体积强度，m3/(m3.s);即每立方米分离室体积每秒产生的二次蒸汽量。一般用允许值为U=1.1~1.5m3/(m3.s)根据由蒸发器工艺计算中得到的各效二次蒸汽量，再从蒸发体积强度U的数值范围内选取一个值，即可由上式算出分离室的体积。一般说来，各效的二次蒸汽量不相同，其密度也不相同，按上式计算得到的分离室体积也不会相同，通常末效体积最大。为方便起见，各效分离室的尺寸可取一致。分离室体积宜取其中较大者。确定了分离室的体积，其高度与直径符合V=关系，确定高度与直径应考虑一下原则：（1）分离室的高度与直径之比H/D=1~2。对于中央循环管式蒸发器，其分离室一般不能小于1.8m，以保证足够的雾沫分离高度。分离室的直径也不能太少，否则二次蒸汽流速过大，导致雾沫夹带现象严重。（2）在条件允许的情况下，分离室的直径尽量与加热室相同，这样可使结构简单制造方便。（3）高度和直径都适于施工现场的安放。现取分离室中U=1.2m3/(m3.s)；。H=1.9m，，D=1.72·2接管尺寸的确定 流体进出口的内径按下式计算式中-----流体的体积流量m3/h；U--------流体的适宜流速m/s，估算出内径后，应从管规格表格中选用相近的标准管。2·2·1溶液进出口于并流加料的三效蒸发，第一效溶液流量最大，若各效设备尺寸一致的话，根据第一效溶液流量确定接管。取流体的流速为0.8m/s；所以取ф38X2.5mm规格管。2·2·2加热蒸气进口与二次蒸汽出口各效结构尺寸一致二次蒸汽体积流量应取各效中较大者。取流体的流速为30m/s所以取ф203X6.0mm规格管。2·2·3冷凝水出口冷凝水的排出一般属于液体自然流动，接管直径应由各效加热蒸气消耗量较大者确定。取流体的流速为0.1m/s所以取ф70X3.0mm规格管。3蒸发装置的辅助设备3·1气液分离器蒸发操作时，二次蒸汽中夹带大量的液体，虽在分离室得到初步的分离，但是为了防止损失有用的产品或防止污染冷凝液，还需设置气液分离器，以使雾沫中的液体聚集并与二次蒸汽分离，故气液分离器或除沫器。其类型很多，我们选择惯性式除沫器，起工作原理是利用带有液滴的二次蒸汽在突然改变运动方向时，液滴因惯性作用而与蒸汽分离。取流体的流速为25m/s在惯性式分离器的主要尺寸可按下列关系确定：D0=D1；D1：D2：D3=1：1.5：2H=D3h=0.4~0.5D1D0--------二次蒸汽的管径，mD1--------除沫器内管的直径，mD2--------除沫器外管的直径，mD3--------除沫器外壳的直径，mH---------除沫器的总高度，mh---------除沫器内管顶部与器顶的距离，m则取相近标准管子，则D0=245D1=245mmD2=367.5mmD3=490mmH=490mmh=98mm选取二次蒸汽流出管：除雾器内管：除雾器外罩管：3·2蒸汽冷凝器蒸汽冷凝器的作用是用冷却水将二次蒸汽冷凝。当二次蒸汽为有价值的产品需要回收或会严重地污染冷却水时，应采用间壁式冷却器。当二次蒸汽为水蒸气不需要回收时，可采用直接接触式冷凝器。二次蒸汽与冷凝水直接接触进行热交换，其冷凝效果好，被广乏采用。现采用多孔板式蒸汽冷凝器：3·2·1由计算可知,进入冷凝器的二次蒸汽的体积流量可计算得到冷凝器的直径D取D=377mm4工艺计算汇总表.工艺计算汇总表效数12冷凝器加热蒸汽温度(℃)158.7683.8838.8操作压强Pi/(KPa)50077溶液沸点ti℃88.4250.4完成液浓度(%)22.4842蒸发水量WiKg/h1148.4934.9生蒸汽量DKg/h14031148.4传热面积Sim213.1413.14加热管管径(mm)循环管管径(mm)加热室内径(mm)分离室直径(mm)加热管与循环管长度(mm)φ=573.5φ=3779.0φ=98010φ=12001100溶液进出口管径(mm)加热蒸汽进口与二次蒸汽出口管径(mm)冷凝水出口管径(mm)分离室高度(mm)加热管数（根）φ=382.5φ=2036.0φ=703.01800735工艺流程图、蒸发器设备简图及加热器的管子排列图5·1工艺流程图双效蒸发牛乳浓缩工艺流程图双效蒸发牛乳浓缩工艺流程图5·2中央循环管切面图中央循环管切面图6课程设计心得经过两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋。通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用。而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个课程设计对我们的作用是非常大的。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。、在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢其他各位同学的无私帮助！致谢首先，要感谢张老师能给我们提供一个进行实践锻炼的舞台。以前我们学过的知识只不过是纸上谈兵，而化工原理课程设计却是以门综合性课程，它不仅要求我们对食品工程原理课程设计有基础的了解，而且还要对其他相关等一系列知识能够进行综合的运用，同特别感谢张老师，在我画图的过程中给与了大量的指导和鼓励，使我的图更加完善。现在看到自己设计的流程图和设备图，心中无比充实。想起自己为画图和设计而熬过的几个不眠之夜，心中由衷地感激值得！这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！参考文献1.杨同舟.《食品工程原理》.中国农业出版社2.刘道德.《化工设备的选择与设计》.中南大学出版社.P98～P1183.贾绍义柴诚敬.《化工原理课程设计》.天津大学出版社.P72～P994.时均汪家鼎余国琮.《化学工程手册》第二版.化学工业出版社上册.第九篇蒸发.9-1～9-205.柴城敬刘国维李阿娜编.《化工原理课程设计》天津科学技术出版社.P7～P74P1867.《化工工艺设计手册》上册第一版（修订）8.吴大伟金丽梅.《食品工程原理课程设计指导书》黑龙江八一农垦大学食品学院9.阮奇黄诗煌叶长桑.多效蒸发系统油画设计目标函数的建立与求解.计算机与应用化学.200110.国家医药管理局上海医药设计院编.《化工工艺设计手册》上册第一版（修订）.化学工业出版社.P385～P391P671P687P654P633P667,

附录资料：不需要的可以自行删除全员生产维修(TPM)介绍概论TPM（TotalProductiveMaintenance）的意思就是是“全员生产维修”，这是日本人在70年代提出的，是一种全员参与的生产维修方式，其主要点就在“生产维修”及“全员参与”上。通过建立一个全系统员工参与的生产维修活动，使设备性能达到最优。什么是TPM？TPM的提出是建立在美国的生产维修体制的基础上，同时也吸收了英国设备综合工程学、中国鞍钢宪法中群众参与管理的思想。在非日本国家，由于国情不同，对TPM的理解是：利用包括操作者在内的生产维修活动，提高设备的全面性能。TPEM：TotalProductiveEquipmentManagement就是全面生产设备管理。这是一种新的维修思想，是由国际TPM协会发展出来的。它是根据非日本文化的特点制定的。使得在一个工厂里安装TPM活动更容易成功一些，和日本的TPM不同的是它的柔性更大一些，也就是说你可根据工厂设备的实际需求来决定开展TPM的内容，也可以说是一种动态的方法。TPM的特点、目标、理论基础和推行要素TPM的特点：TPM的特点就是三个“全”，即全效率、全系统和全员参加。全效率：指设备寿命周期费用评价和设备综合效率。全系统：指生产维修系统的各个方法都要包括在内。即是PM、MP、CM、BM等都要包含。全员参加：指设备的计划、使用、维修等所有部门都要参加，尤其注重的是操作者的自主小组活动。TPM的目标：TPM的目标可以概括为四个“零”，即停机为零、废品为零、事故为零、速度损失为零。停机为零：指计划外的设备停机时间为零。计划外的停机对生产造成冲击相当大，使整个生产品配发生困难，造成资源闲置等浪费。计划时间要有一个合理值，不能为了满足非计划停机为零而使计划停机时间值达到很高。废品为零：指由设备原因造成的废品为零。“完美的质量需要完善的机器”，机器是保证产品质量的关键，而人是保证机器好坏的关键。事故为零：指设备运行过程中事故为零。设备事故的危害非常大，影响生产不说，可能会造成人身伤害，严重的可能会“机毁人亡”。速度损失为零：指设备速度降低造成的产量损失为零。由于设备保养不好，设备精度降低而不能按高速度使用设备，等于降低了设备性能。TPM的理论基础：TPM的理论基础可以用下图表示：推行TPM的要素：推行TPM要从三大要素上下功夫，这三大要素是：①提高工作技能：不管是操作工，还是设备工程师，都要努力提高工作技能，没有好的工作技能，全员参与将是一句空话。②改进精神面貌：精神面貌好，才能形成好的团队，共同促进，共同提高。③改善操作环境：通过5S等活动，使操作环境良好，一方面可以提高工作兴趣及效率，另一方面可以避免一些不必要设备事故。现场整洁，物料、工具等分门别类摆放，也可使设置调整时间缩短。设备维修体制简介①事后维修----BM（BreakdownMaintenance）这是最早期的维修方式，即出了故障再修，不坏不修。②预防维修－－PM（PreventiveMaintanance）这是以检查为基础的维修，利用状态监测和故障诊断技术对设备进行预测，有针对性地对故障隐患加以排除，从而避免和减少停机损失，分定期维修和预知维修两种方式。③改善维修－－CM（CorrectiveMaintanance）改善维修是不断地利用先进的工艺方法和技术，改正设备的某些缺陷和先天不足，提高设备的先进性、可靠性及维修性，提高设备的利用率。④维修预防－－MP（MaintenancePrevention）维修预防实际就是可维修性设计，提倡在设计阶段就认真考虑设备的可靠性和维修性问题。从设计、生产上提高设备素质，从根本上防止故障和事故的发生，减少和避免维修。⑤生产维修－－PM（ProductiveMaintenance）是一种以生产为中心，为生产服务的一种维修体制。它包含了以上四种维修方式的具体内容。对不重要的设备仍然实行事后维修，对重要设备则实行预防维修，同时在修理中对设备进行改善维修，设备选型或自行开发设备时则注重设备的维修性（维修预防）。1.全面生产维护英文TotalProductiveMaintenance的缩略语，中文译名叫全面生产维护，又译为全员生产保全。是以提高设备综合效率为目标，以全系统的预防维护为过程，全体人员参与为基础的设备保养和维护管理体系。TPM强调五大要素，即：——TPM致力于设备综合效率最大化的目标；——TPM在设备一生建立彻底的预防维修体制；——TPM由各个部门共同推行；——TPM涉及每个雇员，从最高管理者到现场工人；——TPM通过动机管理，即自主的小组活动来推进。(PM)其具体含义有下面4个方面：1.以追求生产系统效率（综合效率）的极限为目标；2.从意识改变到使用各种有效的手段，构筑能防止所有灾害、不良、浪费的体系，最终构成“零”灾害、“零”不良、“零”浪费的体系；3.从生产部门开始实施，逐渐发展到开发、管理等所有部门；4.从最高领导到第一线作业者全员参与。TPM活动由“设备保全”、“质量保全”、“个别改进”、“事务改进”、“环境保全”、“人才培养”这6个方面组成，对企业进行全方位的改进。1．TPM概念从理论上讲，TPM是一种维修程序。它与TQM（全员质量管理）有以下几点相似之处：（1）要求将包括高级管理层在内的公司全体人员纳入TPM；（2）要求必须授权公司员工可以自主进行校正作业；（3）要求有一个较长的作业期限，这是因为TPM自身有一个发展过程，贯彻TPM需要约一年甚至更多的时间，而且使公司员工从思想上转变也需要时间。TPM将维修变成了企业中必不可少的和极其重要的组成部分，维修停机时间也成了工作日计划表中不可缺少的一项，而维修也不再是一项没有效益的作业。在某些情况下可将维修视为整个制造过程的组成部分，而不是简单地在流水线出现故障后进行，其目的是将应急的和计划外的维修最小化。TPM的应用在开始应用TPM之前，应首先使全体员工确信公司高级管理层也将参与TPM作业。实施TPM的第一步则是聘请或任命一位TPM协调员，由他负责培训公司全体员工TPM知识，并通过教育和说服工作，使公司员工们笃信TPM不是一个短期作业，不是只需几个月就能完成的事情，而是要在几年甚至更长时间内进行的作业。一旦TPM协调员认为公司员工已经掌握有关知识并坚信TPM能够带来利益，就可以认为第一批TPM的研究和行动团队已经形成。这些团队通常由那些能对生产中存在问题部位有直接影响的人员组成，包括操作人员、维修人员、值班主管、调度员乃至高层管理员。团队中的每个人都是这一过程的中坚力量，应鼓励它们尽其最大努力以确保每个团队成功地完成任务。通常这些团队的领导一开始应由TPM协调员担当，直到团队的其他成员对TPM过程完全熟悉为止。行动团队的职责是对问题进行准确定位，细化并启动修复作业程序。对一些团队成员来说，发现问题并启动解决方案一开始可能并不容易，这需要一个过程。尽管在其他车间工作可能有机会了解到不同的工作方法，但团队成员并不需要这样的经验。TPM作业进行的顺利与否，在于团队成员能否经常到其他合作车间，以观察对比采用TPM的方法、技术以及TPM工作。这种对比过程也是进行整体检测技术（称为水准基点）的组成部分，是TPM过程最宝贵的成果之一。在TPM中，鼓励这些团队从简单问题开始，并保存其工作过程的详细记录。这是因为团队开始工作时的成功通常会加强管理层对团队的认可。而工作程序及其结果的推广是整个TPM过程成功的要决之一。一旦团队成员完全熟悉了TPM过程，并有了一定的解决问题的经验后，就可以尝试解决一些重要的和复杂的问题。4．案例分析在一家采用TPM技术的制造公司中，TPM团队在一开始选择了一个冲床作为分析对象，对它进行了深入细致的研究和评估，经过一段较长时间的生产，建立了冲床生产使用和非生产时间的对比记录。一些团队成员发现冲床在几种十分相似状态下的工作效率却相差悬殊。这个发现使他们开始考虑如何才能提高其工作状态。随后不久他们就设计出一套先进的冲床操作程序，它包括为冲床上耗损的零部件清洁、涂漆、调整和更换等维护作业，从而使冲床处于具有世界级水平的制造状态。作为其中的一部分，他们对设备使用和维修人员的培训工作也进行了重新设计，开发了一个由操作人员负责检查的按日维护作业清单，并由工厂代理人协助完成某些阶段的工作。在对一台设备成功进行TPM后，其案例记录会表明TPM确能大幅提高产品质量，厂方会因而更加支持对下一台设备采用TPM技术，如此下去，就可以把整个生产线的状态提高到世界级水平，公司的生产率也会显著提高。由上述案例可知：TPM要求将设备的操作人员也当作设备维修中的一项要素，这就是TPM的一种创新。那种“我只负责操作”的观念在这里不再适用了。而例行的日常维修核查、少量的调整作业、润滑以及个别部件的更换工作都成了操作人员的责任。在操作人员的协助下，专业维修人员则主要负责控制设备的过度耗损和主要停机问题。甚至是在不得不聘请外部或工厂内部维修专家的情况下，操作人员也应在维修过程中扮演显著角色。TPM协调员有几种培训方式。多数与制造业相结合的大型专业组织与私人咨询部、培训组织一样均可提供有关TPM实施的信息。制造工程协会（SME）和生产率报业就是两个例子，他们都提供介绍TPM的磁带、书籍和其它相关教学资料。生产率报业还在美国境内各大城市长期举办有关TPM研讨会，同时也提供工业水准基点的指导和培训工作。5．TPM效果成功实施TPM的公司很多，其中包括许多世界驰名公司，如：福特汽车公司、柯达公司、戴纳公司和艾雷•布雷德利公司等。这些公司有关TPM的报告都说明了公司实施TPM后，生产率有显著提高。尤其是柯达公司，它声称自公司采用TPM技术后，获得了500万比1600万的投入产出比。另一家制造公司则称其冲模更换时间从原来的几小时下降到了20分钟。这相当于无需购买就能使用两台甚至更多的、价值上百万美元的设备。德克萨斯州立大学声称通过研究发现，在某些领域采用TPM可以提高其生产率达80%左右。而且这些公司均声称通过TPM可以减少50%甚至更多的设备停机时间，降低备件存货量，提高按时交货率。在许多案例中它还可以大幅减少对外部采办部件、甚至整个生产线的需求.TPM是全员劳动生产率保持，目的是在各个环节上持续不断地进行改善。2.全员生产维修制度TPM(TotalProductiveMaintenance)，中文翻译为“全面生产保养”，是一种以设备为中心展开效率化改善的制造管理技术，与全面品质管理（TotalQualityManagement，TQM）、精实生产（LeanProduction）并称为世界级三大制造管理技术。TPM自1971年正式诞生于日本，在1989年之前主要的重点有五项，焦点放在设备面：设备效率化的个别改善（以管理者及技术支援者来进行6大损失的对策）；建立以作业人员为中心的5S（自主保养）体制；建立保养部门的计划保养体制；操作及保养技能的训练；建立设备初期管理的体制。在1989年之后，其重点由五项增加为八项，焦点由设备面扩增至企业整体面：设备效率化的个别改善；自主保养体制的确立；计划保养体制的确立；MP设计和初期流动管理体制的确立；建立品质保养体制；教育训练；管理间接部门的效率化；安全、卫生和环境的管理。目前TPM在世界各国各企业间都普遍在实施，对于生产效率的提升方面，也产生了实质的帮助。日本在吸收了欧美最新研究成果的基础上，结合他们自己丰富的管理经验，创建了富有特色的全员生产维修制度TPM（TotalProductiveManagement）。其主要内容是：（1）目标是使设备的总效率最高；（2）建议包括设备整个寿命周期的生产维修系统；（3）包括与设备有关的部门，如设备规划、使用、维修部门等等；（4）从最高管理部门到基层工人全体人员都参加；（5）加强思想教育，开展小组自主活动，推进生产维修。3．TPM全面生产维护【TPM的定义】先进的设备管理系统是制造型企业生产系统的最有力的支持工具之一，能够保证生产计划的如期执行以及时响应客户的市场需求，同时能够有效地降低企业的制造成本，如库存积压成本，维修维护成本及其它管理（人工、时间）成本，而且能够有效降低不良品的产生机率，从过去认为维护只是生产费用的管理提升为企业在失常竞争力的关键项目之一，最终提高企业的经济增值水平。TPM活动就是通过全员参与，并以团队工作的方式，创建并维持优良的设备管理系统，提高设备的开机率（利用率），增进安全性及高质量，从而全面提高生产系统的运作效率。【TPM的组成部分】在今日世界先进企业实施的TPM称为全面生产性维护(TotalProductiveMaintenance),有两个组成部分:-全面预防性维护与-全面预测性维护。预防性维护是基于时间和使用计划的设备维护方法，维护行动在计划的时间/或使用间隔内实施，以防止机器故障的发生。预测性维护是基于状态的设备维护方法。维护行动在有明显的信号时或采用诊断技术实施，以防故障发生。【TPM活动】TPM是一个以EVA为衡量指标的管理系统随着TPM的推广，TPM已形成一个以“价值”为基础的管理模式。GAPConsulting应用“LEAN-SIXSIGMA”帮助客户使用”EVA”方式来衡量公司管理的每一个过程，发现问题、解决问题，帮助客户提高市场份额与在市场的领先地位。应用EVA衡量的方式，同时协助客户了解改善的价值在哪里，使公司的改善重点始终围绕着为客户、股东创造最大的价值。全员参与的改善提案活动TPM的导入与推广应用需要全公司、全体员工的参与，每个人都有他的角色、职责与重要性。公司最高领导层总裁、副总裁开始，每一位高层决策领导人员首先要认识TPM的内容，清晰的向全体员工发出了明确信号，公司是认真的、全力以赴要导入TPM，让TPM成为公司文化重要的一环。每个人在TPM中都起到作用，就像足球队，每一名队员都有他明确的分工，球队才有机会在比赛中成功。在TPM导入过程中，公司的高层、中层、基层都有他不可缺少的重要性。TPM活动提倡员工的全员参与，而最具全员参与意义的活动就是员工一般改善提案活动，就是我们常说的提合理化建议活动。评价这项活动的两个指标是人均提案件数和员工提案参与率。自主保全活动自主保全分科活动是以改变企业面貌和工厂现场管理水平为主要目的的改善活动。简单地说，自主保全就是自己的工厂自己管理、自己的设备自己维护。自主保全活动能使一个环境洁净亮丽、设备完好无损、管理井然有序的优秀工厂将展现在您的面前。与此同时，员工的自主管理意识也将会获得质的飞跃。倡导创新与改善的TPMTPM是应用了“系统”的观点来提升，同时关注企业的文化、策略与执行运作。TPM活动是以追求生产系统的效率极限(损耗为零、浪费为零、事故为零、不良为零等等)为目标，并从企业经营的高处着眼开展的重要课题改善活动。在导入TPM时，着重于“价值的创造”应用TPM技巧工具来驱动生产力的提升，有不同组织、阶层之间取得调和，以便达成共同的承诺，在公司内培养一种乐于学习，乐于改变的风气，在达成目标的过程中，同时提升了个人与组织效率、效益，发展个人动态的合理的技能，为股东创造最大效益。透过TPM方案与项目的推动，人的管理能力、问题解决能力与对变化的适应能力都同步得到了提高。总之，只要持续推进TPM活动，必将为企业带来极其丰厚的回报致力于团队合作的TPMTPM重于团队的合作，而成功的团队来自有高效领导力的领导者，在TPM的框架中，应用ILE来培养领导人员的领导、沟通技巧。通过人员多技能的培养与组织合理化来创造改善机会。应用团队来推动生产力改进，形成公司内的一种气氛来产生共识与承诺，通过团队（跨功能小组）的集体研讨、学习，产生共识来消除部门之间的壁垒。5．TPM的内涵在日本，TPM被定义为“全员参与下的生产维修”。在这一前提下，TPM还涉及使生产设备效率的最大化以及包括一个广泛的、每一个管理人员积极参与的预防维修体系的建立。其核心是“维修”与“员工的参与”。在其它国家中，这样的定义产生了一些问题。对于西方国家而言，核心问题在于设备。国际TPM协会主席Hartmann所提出并经西方国家企业认可的TPM定义为：全体员工积极参与下的生产设备整体效率的持续改造。上述定义的核心在于生产设备的整体效率而非维修，在于全体员工的积极参与而不仅仅是管理人员。TPM体系不仅涉及维护和操作人员，而且还应包括诸如研发人员、采购人员及工长在内的全体员工。生产设备整体效率所带来出来的效益将通过操作人员与维护人员之间的良好合作加以实现。6．全面生产设备管理TPEM全面生产设备管理TPEM（TotalProductiveEquipmentManagement）为适应西方国家工业企业建立TPM管理模式的需要，国际TPM协会提出了“全面生产设备管理”这一新的概念（注：“全面生产设备管理”已由国际TPM协会注册）。与较为僵硬的日本TPM模式相比。TPEM系统的建立具有较大的灵活性。TPEM模式更注重现实的需求，将生产设备置于优先考虑的位置，对企业文化在企业管理中的作用也给予特别的关注。TPEM模式是一种更为实用的管理模式。借助于TPEM的方法，TPM将重新调整和改变生产设备管理的结构。以24小时连续有效运转为最高目标的设备利用率是建立良好的固定资产及设备管理系统的关键所在。对于大多数企业而言，改造生产设备管理系统可以通过以下三个阶段进行：1.现有生产设备系统的改造；2.将经改造后的设备管理系统维持在高效及高有效度的水平上；3.购置高效及高有效度的新设备。设备管理的每一阶段都包括许多步骤，这是在建立TPM体系的规划中必须加以注意的问题。对于TPEM系统来说，首先应该将设备性能及有效度维持在尽可能高的水平，这在TPM体系中是十分重要的问题。虽然必须投入大量的金钱、时间和精力才能实现这一目标，但是相对于生产率和质量的改造及成本的降低而言，这些投入还是很有意义的。充分而详尽的数据资料及周密的计划对于第一阶段目标的实现也是至关重要的。应予优先考虑的是改造生产过程，使有限的生产设备能够生产更多的产品，这也将使得早期对TPM的投入得到补偿。设备管理的第一阶段：通过对设备的改进使其达到尽可能高的效率及有效度。第一步：确定现有设备的效率及有效度;第二步：确定设备的实际状态;第三步：已实施的维修信息的采集;第四步：设备故障损失的分析;第五步：确定改进设备状态的需求及可能性;第六步：确定设备换装的需求及可能性;第七步：按计划实施改进及换装方案;第八步：检查及评估方案实施的效果.对于第一阶段前三步的实施来说，应予优先考虑的是数据的采集、处理。数据是TPM系统可行性研究的重要组成，对于管理决策和TPM项目的成败也是关键的要素。通过可行性研究得到的信息和其它数据（如现有的设备失效记录，故障登记表，修理费用，平均故障间隔期MTBF等等）可以被TPM小组用来进行生产设备故障（第四步）及设备状态改进可能性的分析（第五步）。改进方案将按照设备投入产出分析，生产状况，产品质量提升的需求，设备有效度及其它因素依其重要程度逐项予以安排。第六步的重点在于对设备换装的必要及可能性进行研究，由专业工程师组成的TPM小组将分析换装过程中可能出现的损失，换装对于设备的必要性并拟定相应的方案。第六步则是根据拟定的计划实施改进的方案，这一过程延续的时间取决于设备的状态、所确定的需求及可能性，可能长达6至18个月。由于设备的改进是一个持续的过程，因此这一进程将不断延续下去。对于TPM管理模式来说，设备状态的改进是最有效的成果，对于生产设备及其它固定资产的使用效率，产品质量，产量及成本都将产生积极的具有深远意义的影响。TPM模式的投资将通过小组的自主维修活动及与其它人员的紧密协作产生的效果得到回报。在最后一步中，生产设备状态改进的效果应通过与其改进前状态的比较而得出，在此基础上再考虑进一步的需求。生产设备管理的第二阶段是将其效率及有效度保持在最高状态，所要做的就是巩固第一阶段所取得的成果，使之不致出现反复。对于新设备也要使其在全部使用时间内保持高效状态，要达到这一目标，关键就在于良好的预防性维护，舍此之外别无良策。一个运转良好的预防维修体系是建立在以现代仪器仪表为检测手段，能够判断设备状态的预知维修之上的。将设备保持在最佳状态并不需要完全依赖复杂而昂贵的检测设备，耐心而细致的检查同样可以发现并排除设备运行中存在的各种故障隐患。设备清洁工作在维护中是一种重要的辅助手段，对于设备的高效运转及产品质量的提升来说，清洁工作都是必不可少的。与其它维护手段相比，清洁工作的作用似乎不太明显，但是在整个生产过程中产生的影响是绝不可以低估的。设备管理的第二阶段：保持生产设备的最高效率和有效度第一步：编制设备的维护目录第二步：编制设备的润滑目录第三步：编制设备的清洗目录第四步：制订设备清洗、润