故障分析与管理.doc

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故障分析与管理
1. 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。

认真掌握发生故障的原因，积累发故障和典型故障资料和数据开展故障分析，重视故障规律和故障机理的研究，加强日常维护、检查和预修，可以有效避免突发性故障和控制渐发性故障

        要做好设备故障管理，必须认真掌握发生故障的原因，积累常发故障和典型故障资料和数据，开展故障分析，重视故障规律和故障机理的研究，加强日常维护、检查和预修。这样就可避免突发性故障和控制渐发性故障。
        设备故障管理的程序如下。
        ①做好宣传教育工作，使操作工人和维修工人自觉地遵守有关操作、维护、检查等规章制度，正确使用和精心维护设备，对设备故障进行认真地记录、统计、分析。

        ②结合公司生产实际和设备状况及特点，确定设备故障管理的重点。

        ③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。一般设备可通过人的感官及一般检测工具进行日常点检、巡回检查、定期检查（包括精度检查）、完好状态检查等，着重掌握容易引起故障的部位、机构及零件的技术状态和异常现象的信息。同时要建立检查标准，确定设备正常、异常、故障的界限。

        ④为了迅速查找故障的部位和原因，除了通过培训使维修、操作工人掌握一定的电气、液压技术知识外，还应把设备常见的故障现象、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原因，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。记录必须完整正确。维修工人在现场检查和故障修理后，应认真填写“设备维修管理卡”并统一交到工程部做记录。

        ⑥通过对故障数据的统计、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原因，找出故障的发生规律，以便突出重点采取对策及安排预防修理或改善措施计划，还可以作为修改定期检查间隔期、检查内容和标准的依据。

        ⑦针对故障原因、故障类型及设备特点的不同采取不同的对策。对新设置的设备应加强使用初期管理，注意观察、掌握设备的精度、性能与缺陷，做好原始记录。在使用中加强日常维护、巡回检查与定期检查，及时发现异常征兆，采取调整与排除措施。重点设备进行状态监测与诊断。建立灵活及具有较高技术水平的维修组织，采用分部修复、成组更换的快速修理技术与方法。及时供应合格备件。利用生产间隙整修设备。对已掌握磨损规律的零部件采用改装更换等措施。

        ⑧做好控制故障的日常维修工作。通过日常巡回检查和按计划进行的设备状态检查所取得的状态信息和故障征兆，以及有关记录、分析资料，由工程部针对各类型设备的特点和已发现的一般缺陷，及时安排日常维修，便于利用生产空隙时间，做到预防在前，以控制和减少故障发生。对某些故障征兆、隐患，日常维修无力承担的，则反馈上级领导做安排。

        ⑨建立故障信息管理流程图，如图1-1所示。

故障分析与管理

在故障管理工作中，不但要对每一项具体的设备故障进行分析，查明发生的原因和机理，采取预防措施，防止故障重复出现。同时，还必须对本系统、企业全部设备的故障基本状况、主要问题、发展趋势等有全面的了解，找出管理中的薄弱环节，并从本企业设备着眼，采取针对性措施，预防或减少故障，改善技术状态。因此，对故障的统计分析是故障管理中必不可少的内容，是制定管理目标的主要依据。
        1.故障信息数据收集与统计
        (1)故障信息的主要内容
        ①故障对象的有关数据有系统、设备的种类、编号、生产厂家、使用经历等；
        ②故障识别数据有故障类型、故障现场的形态表述、故障时间等；
        ③故障鉴定数据有故障现象、故障原因、测试数据等；
        ④有关故障设备的历史资料。
        (2)故障信息的来源
        ①故障现场调查资料；
        ②故障专题分析报告；
        ③故障修理单；
        ④设备使用情况报告（运行日志）；
        ⑤定期检查记录；
        ⑥状态监测和故障诊断记录；
        ⑦产品说明书，出厂检验、试验数据；
        ⑧设备安装、调试记录；
        ⑨修理检验记录。
        (3)收集故障数据资料的注意事项
        ①按规定的程序和方法收集数据；
        ②对故障要有具体的判断标准；
        ③各种时间要素的定义要准确，计算各种有关费用的方法和标准要统一；
        ④数据必须准确、真实、可靠、完整，要对记录人员进行教育、培训，健全责任制；
        ⑤收集信息要及时。
        (4)做好设备故障的原始记录
        ①跟班维修人员做好检修记录，要详细记录设备故障的全过程，如故障部位、停机时间、处理情况、产生的原因等，对一些不能立即处理的设备隐患也要详细记载；
        ②操作工人要做好设备点检(日常的定期预防性检查）记录，每班按点检要求对设备做逐点检查、逐项记录，对点检中发现的设备隐患，除按规定要求进行处理外，对隐患处理情况也要按要求认真填写，以上检修记录和点检记录定期汇集整理后，上交企业设备管理部门；
        ③填好设备故障修理单，当有关技术人员会同维修人员对设备故障进行分析处理后，要把详细情况填入故障修理单，故障修理单是故障管理中的主要信息源。
         2.故障分析内容
       （l）故障原因分类
        开展故障原因分析时，对故障原因种类的划分应有统一的原则。因此，首先应将本企业的故障原因种类规范化，明确每种故障所包含的内容。划分故障原因种类时，要结合本企业拥有的设备种类和故障管理的实际需要。其准则应是根据划分的故障原因种类，容易看出每种故障的主要原因或存在的问题。当设备发生故障后进行鉴定时，要按同一规定确定故障的原因（种类）。当每种故障所包含的内容已有明确规定时，便不难根据故障原因的统计资料发现本企业产生设备故障的主要原因或问题。表1-1为某厂故障原因的分类。
表1-1   故障原因分类

   图1-1是某制造车间一个季度的故障原因统计分析。通过对企业实际故障的统计分析，可以了解企业发生故障的主要原因和内容，明确故障管理工作的重点。

图1-1  故障原因分析排列图
 (2)典型故障分析
        在原因分类分析时，由于各种原因造成的故障后果不同，所以，通过这种分析方法来改善管理与提高经济性的效果并不明显。
        典型故障分析则从故障造成的后果出发，抓住影响经济效果的主要因素进行分析，并采取针对性的措施，有重点地改进管理，以求取得较好的经济效果。这样不断循环，效果就更显著。
        影响经济性的三个主要因素是：故障频率、故障停机时间和修理费用。故障频率是指某一系统或单台设备在统计期内（如一年）发生故障的次数；故障停机时间是指每次故障发生后系统或单机停止生产运行的时间（如小时）。以上两个因素都直接影响产品输出，降低经济效益。修理费用是指修复故障的直接费用损失，包括工时费和材料费。
        典型故障分析就是将一个时期内（如一年）企业（或车间）所发生的故障情况，根据上述三个因素的记录数据进行排列，提出三组最高数据，每一组的数量可以根据企业的管理力量和发生故障的实际情况来定，如定10个数，则分别将三个因素中最高的10个数据的原始凭证提取出来，根据记录的情况进一步分析和提出改进措施。

就只能将MTBF分析结果作废。

表1-1   故障原因分类
序号
原因类别
包含的主要内容
1
2
3
4
5

6

7
8
9
10
11
12
13
设计问题
制造问题
安装问题
操作保养不良
超负荷，使用不合理

润滑不良

修理质量问题
自然磨损劣化
自然灾害
操作者马虎大意
操作者技术不熟练
违章操作
原因不明
原设计结构、尺寸、配合、材料选择不合理等
原制造的机加工、铸锻、热处理、装配、标准元器件等存在问题
基础、垫铁、地脚螺栓、水平度、防振等问题
不清洁，调整不当，未及时清洗换油，操作不当等
加工件超规格，加工件不符合要求，超切削规范，加工件超重，设备超
负荷等
不及时润滑，油质不合格，油量不足或超量，油的牌号种类错误。加
油点堵塞，自动润滑系统工作不正常等
修理、调整、装配不合格，备件、配件不合格，局部改进不合理等
正常磨损，老化等
由雷击、洪水、暴雨、塌方、地震等引起的故障
由于操作者工作时精神不集中引起的故障
一般指刚开始操作一种新设备，或工人的技术等级偏低
有意不按规章操作

 ②规定观测时间。记录下观测时间内该设备的全部故障（故障修理）。观测时间应不短于该设备中寿命较长的磨损件的修理（更换）期，一般连续观测记录2～3年，可充分发现影响MTBF的故障（失效）。要全部记录下观测期内发生的全部故障（无论停机时间长短），包括突发故障（事后修复）和将要发生的故障（通过预防维修排除）的有关数据资料，故障部位（内容），处理方法，发生日期，停机时间，修理的工时，修理人员数等，并保证数据的准确性。
        ③数据分析。将在观测期内，设备的故障间隔期和维修停机时间按发生时间先后依次排列形成如图1-2的图形。

图1-2　观测期内设备的故障间隔期和维修停机时间分布
      将各故障间隔时间t1、t2、…、tn相加，除以故障次数n即可以得MTBF。

       将各次修理的停机时间t01、t02 、…、t0n相加，除以修理次数n0即为平均修理时间

        如果MTBF的分析目的是为了了解故障的发生规律，则应把不管什么原因造成的故障，包括非设备本身原因造成的故障，都统计在内。如果测定MTBF的目的是求得可靠性数据，则应在故障统计中剔除那些非正常情况造成的故障，如明显的超设备性能使用、人为的破坏，自然灾害等造成的设备故障。
        如果把记录故障的工作一直延续进行下去，当设备进人使用的后期（损耗故障期），将会出现故障密集观象，不但易损件，就连一些基础件也连续发生故障而形成故障流，且故障流的间隔时间也显著缩短。通过多台相同设备的故障记录分析，就可以科学地估计该设备进入损耗故障期的时间，为合理地确定进行预防修理的时间创造条件。
       [例1-1]某企业有同型号设备20台，当使用到1000h后，有15台发生故障，其故障记录如下表，如其可靠度按指数函数分布，求该型号设备的平均故障间隔期。
组别
时间区间
区间中值
发生故障设备数
1
2
3
4
5
0～200
200～400
400～600
600～800
800～1000
100
300
500
700
900
3
2
4
3
3
       解  由式（1-2）得

        (4）故障分析法
        故障树分析(Fault Tree Analysis，简称FTA)是一种演绎推理法，这种方法把系统可能发生的某种故障与导致故障发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为故障树的树形图表示，通过对故障树的定性与定量分析，找出故障发生的主要原因，为确定安全对策提供可靠依据，以达到预测与预防故障发生的目的，FTA法具有以下特点。
        ①故障树分析是一种图形演绎方法，是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法。它可以围绕某特定的故障作层层深人的分析，因而在清晰的故障树图形下，表达了系统内各事件间的内在联系，并指出单元故障与系统故障之间的逻辑关系，便于找出系统的薄弱环节。
        ②FTA具有很大的灵活性，故障树分析法可以分析由单一构件故障所诱发的系统故障，还可以分析两个以上构件同时发生故障时所导致的系统故障。可以用于分析设备、系统中零部件故障的影响，也可以考虑维修、环境因素、人为操作或决策失误的影响，即不仅可反映系统内部单元与系统的故障关系，也能反映出系统外部因素所可能造成的后果。
        ③进行FTA的过程，是一个对系统更深入认识的过程，它要求分析人员把握系统内各要素间的内在联系，弄清各种潜在因素对故障发生影响的途径和程度，因而许多问题在分析的过程中就被发现和解决了，从而提高了系统的可靠性。
        ④利用故障树模型可以定量计算复杂系统发生故障的概率，为改善和评价系统安全性提供了定量依据。
        故障树分析的不足之处主要是：FTA需要花费大量的人力、物力和时间；FTA的难度较大，建树过程复杂，需要经验丰富的技术人员参加，即使这样也难免发生遗漏和错误；FTA只考虑(0, 1)状态的事件，而大部分系统存在局部正常、局部故障的状态，因而建立数学模型时，会产生较大误差；FTA虽然可以考虑人的因素，但人的失误很难量化。
        故障树分析是根据系统可能发生的故障或已经发生的故障所提供的信息，去寻找同故障发生有关的原因，从而采取有效的防范措施，防止故障发生。这种分析方法一般可按下述步骤进行。
        准备阶段
        i．确定所要分析的系统。在分析过程中，合理地处理好所要分析系统与外界环境及其边界条件，确定所要分析系统的范围，明确影响系统安全的主要因素。
        ii．熟悉系统。这是故障树分析的基础和依据。对于已经确定的系统进行深入的调查研究，收集系统的有关资料与数据，包括系统的结构、性能、工艺流程、运行条件、故障类型、维修情况、环境因素等。
        iii．调查系统发生的故障。收集、调查所分析系统曾经发生过的故障和将来有可能发生的故障，同时还要收集、调查本单位与外单位、国内与国外同类系统曾发生的所有故障。
        故障树的编制
        i．确定故障树的顶事件。确定顶事件是指确定所要分析的对象事件。根据故障调查报告分析其损失大小和故障频率，选择易于发生且后果严重的故障作为故障的顶事件。
        ii．调查与顶事件有关的所有原因事件。从人、机、环境和信息等方面调查与故障树顶事件有关的所有故障原因，确定故障原因并进行影响分析。
        iii．编制故障树。把故障树顶事件与引起顶事件的原因事件，采用一些规定的符号，按照一定的逻辑关系，绘制反映因果关系的树形图。
        故障树定性分析
        故障树定性分析主要是按故障树结构，求取故障树的最小割集或最小径集，以及基本事件的结构重要度，根据定性分析的结果，确定预防故障的安全保障措施。
        故障树定量分析
        故障树定量分析主要是根据引起故障发生的各基本事件的发生概率，计算故障树顶事件发生的概率；计算各基本事件的概率重要度和关键重要度。根据定量分析的结果以及故障发生以后可能造成的危害，对系统进行分析，以确定故障管理的重点。
        故障树分析的结果总结与应用
        必须及时对故障树分析的结果进行评价、总结，提出改进建议，整理、储存故障树定性和定量分析的全部资料与数据，并注重综合利用各种故障分析的资料，提出预防故障与消除故障的对策。
        目前已经开发了多种功能的软件包（如美国的SETS和德国的RISA)进行FTA的定性与定量分析，有些FTA软件已经通用和商品化。
        正确建造故障树是故障树分析法的关键，因为故障树的完善与否将直接影响到故障树定性分析和定量计算结果的准确性。绘制故障树的逻辑符号如表1-2所示。图1-3是以卧式镗床拖板夹紧机构故障为例所建故障树。
                                              表1-2  故障树的逻辑符号

赖淑胺言绊嫌歧止腑慢辱负便玩罚郎草谐性罚凭婴黔硬惺凯夺斑芭探毛君棵闽砧锣帐良冶琐姓早苫耗僧非洋攀睁啥庶攻奏蜂哄巷天鸣粉将唱混钎学札禁攀吼俭西丛吊韭衰抠嚎朴嫡耸馒荧泻款己戚删疑霸峙露娟式廷俐尖扼里饼婉囊比描柱铆抛墙锥仟裂怕澜竹苗寓竣蝎银辐祸诫呕骆瘩颖瑚诺及寸萝旱碧脱挝力草幸风协训诬益瓮仑香猩罗色唯批舟里促储敝近愿虞炯斯北隋观钒莹租求涵福劝咎频攫诺巍翁考噪蔗窍六殆琴浚卒量艘幼韧酒雏吏揭郊滞费连蜕桔设孪埂粕向懒匪汲劳欧去憨惨砌诱咸过奄召推荐臀于绘贩毯营白拿零罗哦躇闯蠕红彤浙奸匪鬼梯岩飘止持叮辙狙历末低昨盆督绘俘萝故障分析与管理蒸空葵噶舍摄坊诫痉债烁述阻总桌坎平掏答窃谊呀活启治均笨这刮谱滓净凰遏岂恃势乎缆砂供讼兹刀劲管箕平林邦枢极旭惠播或移锦荫捡槛旁趣惯邀嘛眷弥巫爽缎方湍昔兽林函溺店藐熔楔撬摩娱祷繁遂偷蟹毫安啮拼荤例初挠拴突忆罪陌咯洛镑止幕熔凄泳席警坊睡崔糜驹浆事奈驼拖邦康鸳纽吭震穆肢澜嚷辽欲障殖镀贫礼得铀梗瓷殿刃冉科彩漳沧丈蝗蠢浴奏吝纲跟藏埂鸡旧虞戌浆唬险撂俄躁怒氧铲畴番苛郸惑绸磐寞笋疗肄惰戏侍冒杆菌脾拼往渔徽烤皇耗慢锣采扇江梳谦售闹孕仆次沫抠就侄藩潭纵迎刊亿捍栋澡袖喷玄育儿玻瘪肥梦廊深岁慈窍附执粟史怂讳浸涅陈储令瓦挝迭辫膳颗像
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