设备故障及预防管理的基本内容

设备故障是指设备失去或降低规定功能的事件或现象，表现为设备的某些零件失去原有的精度或性能，使设备不能正常运行、技术性能降低，致使设备中断生产或效率降低而影响生产。

设备在使用过程中，由于磨擦、外力、应力及化学反应的作用，零件总会逐渐磨损和腐蚀、断裂导致因故障而停机。加强设备保养维修，及时掌握零件磨损情况，在零件进入剧烈磨损阶段前，进行修理更换，就可防止故障停机所造成的经济损失。

故障这一术语，在实际使用时常常与异常、事故等词语混淆。所谓异常，意思是指设备处于不正常状态，那么，正常状态又是一种什么状态呢？如果连判断正常的标准都没有，那么就不能给异常下定义。

 对故障来说，必须明确对象设备应该保持的规定性能是什么，以及规定的性能达到什么程度，否则，同样不能明确故障的具体内容。

 假如某对象设备的状态和所规定的性能范围不相同，则要认为该设备的异常即为故障。反之，假如对象设备的状态，在规定性能的许可水平以内，此时，即使出现异常现象，也还不能算作是故障。

总之，设备管理人员必须把设备的正常状态、规定性能范围，明确地制订出来。只有这样，才能明确异常和故障现象之间的相互关系，从而，明确什么是异常，什么是故障。如果不这样做就不能免除混乱。

事故也是一种故障，是侧重安全与费用上的考虑而建立的术语，通常是指设备失去了安全的状态或设备受到非正常损坏等。

 一、故障率

设备故障：设备在其寿命周期内，由于磨损或操作使用等方面的原因，使设备暂时丧失其规定功能的状况。

1、突发故障：

突然发生的故障。发生时间随机，较难预料，设备使用功能丧失。

 2、劣化故障：

由于设备性能的逐渐劣化所引起的故障。发生速度慢，有规律可循，局部功能丧失。

3、设备故障率：

单位时间内故障发生的比率

实践证明，可维修设备的故障率随时间的推移呈图示曲线形状，这就是著名的“浴盆曲线”。

 浴盆曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内，其可靠性的变化呈现一定的规律。如果取产品的失效率作为产品的可靠性特征值，它是以使用时间为横坐标，以失效率为纵坐标的一条曲线。因该曲线两头高，中间低，有些像浴盆，所以称为“浴盆曲线”。失效率随使用时间变化分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期和耗损失效期。

 设备维修期内的设备故障状态分三个时期：

1、初始故障期：故障率由高而低。材料缺陷、设计制造质量差、装配失误、操作不熟练等原因造成。

2、偶发故障期：故障率低且稳定，由于维护不好或操作失误造成。Z佳工作期。

3、耗损故障期：故障率急剧升高，磨损严重，有效寿命结束。

二、故障分类

设备故障按技术性原因，可分为四大类：即磨损性故障、腐蚀性故障、断裂性故障及老化性故障。

1、磨损性故障

由于运动部件磨损，在某一时刻超过极限值所引起的故障。所谓磨损是指机械在工作过程中，互相接触做相互运动的对偶表面，在摩擦作用下发生尺寸、形状和表面质量变化的现象。按其形成机理又分为粘附磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损、微振磨损等4种类型。

2、腐蚀性故障

按腐蚀机理不同又可分化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀3类。

①化学腐蚀：金属和周围介质直接发生化学反应所造成的腐蚀。反应过程中没有电流产生。

②电化学腐蚀：金属与电介质溶液发生电化学反应所造成的腐蚀。反应过程中有电流产生。

③物理腐蚀：金属与熔融盐、熔碱、液态金属相接触，使金属某一区域不断熔解，另一区域不断形成的物质转移现象，即物理腐蚀。

在实际生产中，常以金属腐蚀不同形式来分类。常见的有8种腐蚀形式，即均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、磨损性腐蚀、应力腐蚀。

3、断裂性故障

可分脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、塑性断裂等。

①脆性断裂

可由于材料性质不均匀引起；或由于加工工艺处理不当所引起（如在锻、铸、焊、磨、热处理等工艺过程中处理不当，就容易产生脆性断裂）；也可由于恶劣环境所引起；如温度过低，使材料的机械性能降低，主要是指冲击韧性降低，因此低温容器（-20℃以下）必须选用冲击值大于一定值的材料。再如放射线辐射也能引起材料脆化，从而引起脆性断裂。

②疲劳断裂

由于热疲劳（如高温疲劳等）、机械疲劳（又分为弯曲疲劳、扭转疲劳、接触疲劳、复合载荷疲劳等）以及复杂环境下的疲劳等各种综合因素共同作用所引起的断裂。

③应力腐蚀断裂

一个有热应力、焊接应力、残余应力或其他外加拉应力的设备，如果同时存在与金属材料相匹配的腐蚀介质，则将使材料产生裂纹，并以显著速度发展的一种开裂。如不锈钢在氯化物介质中的开裂，黄铜在含氨介质中的开裂，都是应力腐蚀断裂。又如所谓氢脆和碱脆现象造成的破坏，也是应力腐蚀断裂。

④塑性断裂

塑性断裂是由过载断裂和撞击断裂所引起。

4、老化性故障

上述综合因素作用于设备，使其性能老化所引起的故障。

三、阶段

设备故障，简单地说是一台装置（或其零部件）丧失了它应达到的功能。随着时间的变化，任何设备从投入使用到退役，其故障发生的变化过程大致分三个阶段：早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。

1、早期故障期，亦称磨合期，该时期的故障率通常是由于设计、制造及装配等问题引起的。随运行时间的增加，各机件逐渐进入Z佳配合状态，故障率也逐渐降至Z低值。

2、偶发故障或随机故障期的故障是由于使用不当、操作疏忽、润滑不良、维护欠佳、材料隐患、工艺缺陷等偶然原因所致，没有一种特定的失效机理主导作用，因而故障是随机的。

3、机械长期使用后，零部件因磨损、疲劳，其强度和配合质量迅速下降而引起的，其损坏属于老化性质。

 四、征兆

（一）设备在性能方面的故障征兆

1、功能异常

①指设备的工作状况突然出现不正常现象，这是Z常见的故障症状。

②设备启动困难、启动慢，甚至不能启动。

③设备突然自动停机。

④设备在运转过程中功率不足、速率降低、生产效率降低。

⑤设备运转过程中突然紧急制动失灵、失效等。

这种故障的征兆比较明显，所以容易察觉。

 2、过热高温

①一种原因是冷却系统有问题，是缺冷却液或冷却泵不工作。

②如果是齿轮、轴承等部位过热，多半是因为缺润滑油所导致。

③油、水温度过高或过低。

设备过热现象有时可以通过仪表板、警示灯直接反映出来，但有时需要进行温度点检才能检查出来。

3、油、气消耗过量

润滑油、冷却水消耗过多，表明设备有些部位技术状况恶化，有出现故障的可能。

 4、压缩气体的压力不正常等。

5、润滑油出现异常

①润滑油变质较正常时间要快，可能与温度过高等有关系。

②润滑油中金属颗粒较多，一般与轴承等摩擦量有关，可能需要更换轴承等磨损件。

6、电学效应

电阻、导电性、绝缘强度和电位等变化。

（二）设备在外观方面的故障征兆

1、异常响声、异常振动

①设备在运转过程中出现的非正常声响，是设备故障的“报警器”。

②设备运转过程中振动剧烈。

2、跑冒滴漏

①设备的润滑油、齿轮油、动力转向系油液、制动液等出现渗漏。

②压缩空气等出现渗漏现象，有时可以明显地听到漏气的声音。

③循环冷却水等渗漏。

3、有特殊气味

①电动机过热、润滑油窜缸燃烧时，会发散发出一种特殊的气味。

②电路短路、搭铁导线等绝缘材料烧毁时会有焦煳味。

③橡胶等材料发出烧焦味。

以上各种故障先兆是提供给操作人员和维修人员的故障信息，帮助他们及早发现事故先兆，以防患于未然。

设备故障管理的目的是在故障发生前通过设备状况的监测与诊断，把握设备有无劣化情况，以期发现故障的征兆和隐患，及时进行防备维修，以控制故障的发生；在故障发生后，及时分析理由，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。

要做好设备故障管理，必须认真把握发生故障的原因，积累常发故障和典型故障资料和数据，开展故障分析，正视故障规律和故障机理的研究，增强日常维护、搜检和预修。这样就可避免突发性故障和控制渐发性故障。

五、故障管理的程序

1、宣传教育

使操作员工和维修员工自觉地遵守相关操作、维护、搜检等规章制度，正确行使和精心维护设备，对设备故障进行认真地记录、统计、分析。

2、结合实际

结合本企业生产实际和设备状态及特点，确定设备故障管理的重点。

3、有计划的监测

采用监测仪器和诊断技术对重点设备进行有计划的监测，及时发现故障的征兆和劣化的信息。

平常设备可通过人的感官及平常检测工具进行日常点检、巡回搜检、定期搜检（包括精度搜检）、无缺状况搜检等，偏重把握轻易引起故障的部位、机构及零件的技术状况和异常问题的信息。同时要制定搜检标准，确定设备正常、异常、故障的界限。

4、故障检验方式

为了迅速查找故障的部位和理由，除了通过培训使维修、操作员工把握一定的电气、液压技术知识外，还应把设备常见的故障征兆、分析步骤、排除方法汇编成故障查找逻辑程序图表，以便在故障发生后能迅速找出故障部位与理由，及时进行故障排除和修复。

 5、完善故障记录制度

故障记录是实现故障管理的基础资料，又是进行故障分析、处理的原始依据。记录必须完备正确。维修员工在现场搜检和故障补缀后，应按照“?备故障补缀单”的内容认真填写，车间机械员（技师）与动力员按月统计分析报送设备动力管理部门。

6、及时进行故障的统计与分析

车间设备机械员（技师）、动力员除日常把握故障情况外，应按月汇集“故障补缀单”和维修记录。通过对故障数据的统计、收拾整理、分析，计算出各类设备的故障频率、平均故障间隔期，分析单台设备的故障动态和重点故障理由，找出故障的发生规律，以便突出重点采取对策，将故障信息收拾整理分析资料反馈到计划部门，以便安排防备补缀或改善措施计划，还可以作为修改定期搜检间隔期、搜检内容和标准的依据。

根据统计收拾整理的资料，可以绘出统计分析图表，例如单台设备故障动态统计分析表是维修班组对故障及其他进行目视管理的有效方法，既便于管理人员和维修员工及时把握各类型设备发生故障的情况，又能在确定维修对策时有明确目标。

7、针对故障采取不同策略

针对故障理由、故障类型及设备特点的不同，采取不同的对策。对新设置的设备应增强行使初期管理，注意视察、把握设备的精度、性能与缺陷，做好原始记录。在行使中增强日常维护、巡回搜检与定期搜检，及时发现异常征兆，采取调整与排除措施。

重点设备进行状况监测与诊断。成立具有较高技术水平的维修团队，采用分部修复、成组替换的快速补缀技术与方法。及时供给合格备件，使用生产间隙整修设备，对已把握磨损规律的零部件采用改装替换等措施。

8、做好控制故障的日常维修工作

通过区域维修员工的日常巡回搜检和按计划进行的设备状况搜检所取得的状况信息和故障征兆，以及相关记录、分析资料，由车间设备机械员（技师）针对各类型设备的特点和已发现的平常缺陷，及时安排日常维修，做到防备在前，以控制和削减故障发生。对某些故障征兆、隐患，日常维修无力承担的，则反馈给计划部门另行安排。

（金烨钢铁集团）