设备故障率特点和设备维修策略

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随着科学技术的不断进步和现代化生产的飞速发展,机器设备作为决定产品生产的产量、质量和成本的重要因素,其作用越来越明显。设备在使用过程中,必然会产生不同程度的磨损、疲劳、变形或损伤,随着时间的延长,它们的技术状态会逐渐变差,使用性能下降。设备维修作为设备管理的重要环节,是延长设备寿命,保证生产正常运行,防止事故发生的重要保证。

     

设备的故障率曲线


1.1 设备故障率浴盆曲线及特点
 

通过对设备故障进行研究,发现大部分机械设备故障率曲线如图1所示。这种故障曲线常被叫做浴盆曲线。按照这种故障曲线,设备故障率随时间的变化大致分早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。


 

期对于机械产品又叫磨合期。在此期间,开始的故障率很高,但随时间的推移,故障率迅速下降。此期间发生的故障主要是设计、制造上的缺陷所致,或使用不当所造成的。进入偶发故障期,设备故障率大致处于稳定状态。在此期间,故障发生是随机的,其故障率最低,而且稳定,这是设备的正常工作期或最佳状态期。在此间发生的故障多因为设计、使用不当及维修不力产生的,可以通过提高设计质量、改进管理和维护保养使故障率降到最低。在设备使用后期,由于设备零部件的磨损、疲劳、老化、腐蚀等,故障率不断上升。因此认为如果在耗损故障期开始时进行大修,可经济而有效地降低故障率。

1.2 现代化设备的故障率曲线
    

 随着科学技术的发展,大量新技术、新材料不断涌现,特别是电子技术、自动化技术的广泛应用,设备正朝着精确化、自动化方向发展。设备的结构、各工作单元的关系和环境变得越来越复杂,这给设备维修工作带来了新问题。

人们通过研究发现一些用现代技术装备的设备,故障规律与浴盆曲线相背离。经过近30多年的研究,设备的故障率除了浴盆曲线外,还有五种情况,如图2所示。


曲线A显示了恒定的或者略增的故障率,有明显的磨损期。曲线B显示了缓慢增长的故障率,但没有明显的磨损期。曲线C显示了新设备从刚出厂的低故障率,急剧地增长到一个恒定的故障率。曲线D显示设备的故障为恒定值,出现的故障常常是偶然因素造成的。而曲线E显示设备开始有高的初期故障率,然后急剧下降到一个恒定的或者是增长极为缓慢的故障率。


 机器设备的维修方式 

 

2.1 设备维修的主要方式

(1)计划维修方式
  

计划维修作为一种预防性维修制度,我国从上世纪50年代以来,开始起在工业企业普遍推广使用,对保证设备处于良好状态取得了较好效果。
 

设备计划维修的方法有以下几种:


(a)标准维修法即强制维修法。对于那些必须严格保证安全运转的设备常采用此法。这种方法对设备的维修日期、类别和内容,预先制定具体的计划。不管设备运转中的技术状态如何,都严格按照计划规定执行。


(b)定期维修法。这种方法是根据设备的使用情况、参考有关检修周期,制定设备维修工作的计划日期和大致维修工作量。确切的工作安排,则是根据每次维修前的准备再作详细规定。


(c)检查后维修法。此法事先只规定设备的检查计划,根据检查的结果和以前的维修资料,确定维修日期和内容。

计划维修方式一方面可以及时地恢复设备的工作能力,预防可能发生的事故;另一方面,可以事先安排好设备的使用和检修时间,准备好维修所需的人、财、物等;同时也可以缩短了维修时间,提高了维修质量。


(2)设备诊断技术与状态维修
   

与传统检查相对,设备诊断技术由依靠人员的感官判断,发展到大量采用先进的科学仪器、仪表;由人工测试,发展为在设备运转中由电子仪器显示;由高级技术工人承担,发展为由于采用既科学又方便的仪器、仪表,一般设备操作者也能承担;由在停机情况下检测,发展到不停机直接检测;检测的目的,由检测劳损(磨损、腐蚀等)、预防故障发展到预测设备的自然寿命。目前,该技术已发展为系统的设备维修管理方法,可以对整套设备的单个零件、主要部件进行监测,也可以对整套设备进行全面的监测。
   

设备状态监测维修是根据设备的日常监测、定期检查、状态监测和诊断提供的信息,经统计分析处理,来判断设备的劣化程度,并在故障发生之前有计划地进行适当的维修。设备状态维修被公认为设备维修方式中效率最高的一种方式。采用设备状态维修可以及时掌握故障隐患并及时消除,从而提高设备完好率和利用率,提高设备维修工作质量和节省各种费用,提高总体效益。


(3)事后维修法
  

在设备的维修工作中,还有一种方法叫做事后维修法,或叫故障维修法,也就是坏了再修,不坏不修的方法。这种方法只适用于数量多、一般的设备。
  

2.2 不同设备维修方式的对比分析
 

计划维修方式认为设备故障率遵循浴盆曲线。要有效地实行预防性维修,必须科学制定维修计划。如果计划制订不合理,这种方法常常会造成很大的浪费。在进行预防性维修时,必须准确地找到拐点,这样才可避免过剩维修或维修范围的扩大,获得最佳的效益。但是设备的寿命周期与设备的使用环境、人员素质、维护保养等因素密切相关,科学合理地确定设备的寿命有一定难度,因此设备很难真正有效地实施计划维修。
 

传统的观念认为,设备故障的发生、发展与使用时间有直接关系,定时的计划拆修普遍使用。根据现代设备故障率曲线可知,设备故障的发生有的与设备使用时间有关,有的则与设备使用时间无关,要根据实际情况而定。同时,许多设备的故障有一定的潜伏期,可以通过现代设备诊断技术检测到,可以进行安全经济的决策维修,而预防性维修不能提高设备的可靠度。
 

设备状态维修作为一种新型的维修方式,其应用范围越来越广,越来越受到人们的重视。但是设备维修工作中还不可能完全采用这种技术。这是因为:


(1) 随着科学技术水平的发展,目前已经有很多设备可以用设备诊断技术进行维修,但作为一种新技术,它本身还处于不断发展和完善之中,并不是所有的机器设备都可以用设备诊断技术进行维修。


(2)从经济上考虑,如果所有的设备都采用状态维修方式,需要一笔很大的经济投入。这些诊断设备只在企业内部使用的话,使用率低,部分维修资源平时可能闲置,这样使得维修成本大大提高,对企业来说经济上是不合适的。


 机器设备维修策略的选择 

 

任何单位都有数量不等、型号不一的设备。有些设备复杂,有些设备简单。对大中型企业来说则设备数量大、品种多。随着企业生产技术水平的进步,所拥有的设备的种类越来越多、技术性越来越来越强。不同的设备使用的环境不同、故障率曲线不一样。如何选择设备维修策略,进行设备维修?


(1)根据设备的重要性,采取相应的维修策略。
  

一般来说,企业规模越大,设备数量越多。大、中型企业所拥有设备数量非常多。不同设备在企业生产运行过程中所起的作用是不一样的,所采用的维修方式也不一样。在制定机器设备维修策略时,首先应对设备重要程度进行分类。分类的方法很多,其中ABC分类法就是一种常用的、较好的方法。在一个单位中,A类设备数量少,所起的作用大,大约占总数的10%左右。这类设备流程工艺复杂,是企业生产过程中的关键设备。一旦这些设备发生故障,会造成重大的经济损失,对企业产生重大影响,因此要求这类设备在运行过程中,具有非常高的可靠性。这类设备应是设备维修工作的重点对象。对这些关键设备,应从维修的经济性出发选择合适维修方式。这类设备最好采用状态维修方式,变计划维修为针对性维修,实施状态维修,这样可以使维修工作量和维修费用大幅度降低,实现少投入多产出的效果。如果没有相应的诊断设备,或状态维修方式费用太高,技术经济分析的结果不合适,企业无法承受,则应采取标准维修法,也可以采用定期修理法。


(2)根据设备故障信息的统计结果,选择合适的维修方式
  

在对企业的B类和C类设备进行维修时,应根据设备故障信息,选择合适的维修方式。对这些设备来说,故障信息是决定设备维修方式的基础。通过对故障信息的分析,可以判断设备故障的类型,从而选择维修方式。设备故障信息主要包括设备的故障次数(停机频率)和故障后果(停机时间长短、经济损失等)这两方面的统计资料。
 

收集一年来(或半年、季、月)设备的停机频率(次数)和停机时间的统计资料。绘制设备停机时间和停机频率排列图表,各单位设备很多,只需列出占总数80%以上的停机时间最长及停机次数最多的设备即可。对停机时间长、频率高的设备,采用计划维修,彻底消除故障。对停机频率低,但一旦停机需要延续较长的停机时间的设备,应对造成故障停机的过程和原因进行分析,并进行状态监测,进行状态维修。对停机频率高,停机时间短的设备采取的维修策略是提高操作人员的技能水平,一般维修由他们完成即可。对停机时间短,频率低的设备采取的方式是不坏不修。

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