设备故障率分析资料

设备故障率和设备维修策略

摘要：论述了设备故障率曲线及特点，分析了几种设备维修模式和优缺点，提出对重点关键设备的维修应采用标准维修或状态维修的方式，而其它设备应根据设备故障信息统计的结果，采用相应的方式。

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。

1 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。

早期故障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[1]，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。

通过对民用飞机的故障进行统计调查发现，4%的设备遵循典型的浴盆曲线，2%的设备遵循曲线A，5%的设备遵循曲线B，7%的设备遵循曲线C，14%的设备遵循曲线D，不少于68%的设备遵循曲线E。一般来说，在实际运行中，设备的故障率应该是图2所示的五种曲线中的一种或几种的合成(浴盆曲线可以看作曲线A、D和E的合成)，其故障率可能与民用飞机的故障率不完全相同。但是，设备故障率取决于设备的复杂性，设备越复杂，其故障曲线越是接近于曲线D和E。

2 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。

3 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[2]

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。

石化工业拥有大量机器设备，是安全生产的基础。对它们的运行质量要求很高，每年用于维修费用支出也很大。和一般的机器设备维修策略比较，既有其共性，也有它的特殊性，本文提出的原理和观点，同样也基本适合于石化工业，当然需根据本行业的特点，进一步深化细化，才能制定出一套符合石化工业的机器维修策略。