设备故障的发生发展规律

1、设备故障的发生发展规律设备故障的发生发展过程都有其客观规律，研究故障规律对制定维修对策，以至建立更加科学的维修体制 都是十分有利的。设备在使用过程中，其性能或状态随着使用时间的推移而逐步下降，呈现如图1-1所示 之曲线。很多故障发生前会有一些预兆，这就是所谓潜在故障，其可识别的物理参数表明一种功能性故障 即将发生，功能性故障表明设备丧失了规定的性能标准。图1-1中“P ”点表示性能巳经变化，并发展到可识别潜在故障的程度：这可能是表明金属疲劳的一个裂纹； 可能是振动，说明即将会发生轴承故障；可能是一个过热点，表明炉体耐火材料的损坏；可能是一个轮胎 的轮面过多的磨损等。“F”表示潜在故障巳变成功能

2、故障，即它巳质变到损坏的程度。P-F间隔，就是从潜 在故障的显露到转变为功能性故障的时间间隔，各种故障的P-F间隔差别很大，可由几秒到好几年，突发 故障的P-F间隔就很短。较长的间隔意味着有更多的时间来预防功能性故障的发生，因而要不断地花费很 大的精力去寻找潜在故障的物理参数，为采取新的预防技术，避免功能性故障，争得较长的时间。设备故障率随时间推移的变化规律称为设备的典型故障率曲线，如图1-2浴盆曲线所示。该曲线表明设 备的故障率随时间的变化大致分三个阶段：早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。故障的三种基本类型 如图1-3所示。（1）早期故障期是指设备安装调试过程至移交生产试用阶段。造成早期故

3、障的原因主要是由设计、制造上的缺陷，包装、 运输中的损伤，安装不到位、使用工人操作不习惯或尚未全部熟练掌握其性能等原因所造成的。设备处于 早期故障期，故障率开始很高，通过跑合运行和故障排除，故障率逐渐降低并趋于稳定。此段时间的长短， 随产品、系统的设计与制造质量而异。早期故障率是影响设备可靠性的一个重要因素，会使设备的平均无故障工作时间减少。从设备的总役龄 来看，这段时间不长，但必须认真对待，否则影响新设备效能的正常发挥，对资金回收不利。对于巳定型 的成批生产的设备和熟练的操作人员来说，早期故障期较短。对新设备来说，此阶段的故障形态主要由三个参数所决定，即期初故障率，持续时间和期末故障率。这

4、一阶段的故障率是下降型，即随着时间的推移故障率是逐渐下降的，可靠度的分布函数大体服从超指数分 布或a1时的威布尔分布，如图1-3中I所示。（2）偶发故障期经过第一阶段的调试、试用后，设备的各部分机件进人正常磨损阶段，操作人员逐步掌握了设备的性能、 原理和机构调整的特点。设备进入偶发故障期。在此期间故障率大致处于稳定状态，趋于定值。在此期间， 故障的发生是随机的。在偶发故障期内，设备的故障率最低，而且稳定。因而可以说，这是设备的最佳状 态期或称正常工作期。这个区段称为有效寿命。偶发故障期的故障，一般是由于设备使用不当与维修不力，工作条件（负荷、环境等）变化，或者由于 材料缺陷、控制失灵、结构不合

5、理等设计、制造上存在的问题所致。故通过提高设计质量、改进使用管理、 加强监视诊断与维护保养等工作，可使故障率降低到最低。对于偶发期故障，一般需要进行统计分析。为此，必须健全设备运行、故障动态和维修保养的记录，建 立设备检查与生产日志等制度，对故障进行登记与分析。此阶段的故障形态的重要参数是故障率和持续时间，这一阶段是故障率恒定型，可靠度分布密度函数大 体上服从负指数分布或a=1的威布尔分布，如图1-3中II所示。（3）耗损故障期由于设备随着使用时间的延长，各零部件因磨损、疲劳、老化、腐蚀逐步加剧而丧失机能，使设备故障 率逐渐上升。这说明设备的一些零部件巳到了使用寿命期，应采用不同的维修方式来阻

6、止故障率的上升， 延长设备的使用寿命，如在拐点P即耗损故障期开始处进行大修，可经济而有效地降低故障率。如果继续 使用，就可能造成设备事故。通常，根据设备的耗损故障情况和维修能力，制定一条允许故障率的界限线，以控制实际故障率不超过 此范围。此阶段的故障形态的主要参数为故障上升速度，这一阶段属于故障率上升型，如图1-3中田所示。这一 阶段可靠度分布密度函数，大体上遵从正态分布或a1时的威布尔分布。根据正态分布的特征，在某一时 间上会出现极大值，故障的分散程度由方差来表示，其值愈小，故障愈集中，维修时间预测愈准确。设备故障率曲线变化的三个阶段，真实地反映出设备从磨合、调试、正常工作到大修或报废故障率

7、变化 的规律，加强设备的日常管理与维护保养，可以延长偶发故障期。准确地找出拐点，可避免过剩修理或修 理范围扩大，以获得最佳的投资效益。随着科学技术的不断发展，数控设备、加工中心等现代化设备不断出现，其故障规律与传统的浴盆曲线 有所改变，人们开始对这些设备的故障规律进行研究。美国民航进行了 30年的研究发现，除典型的浴盆曲 线外，还有五种故障率曲线，如图1-4所示。曲线A显示了恒定的或者略增的故障率，接着就是耗损期。曲线B显示了缓慢增长的故障率，但没有明显的耗损期。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显示了设备整个寿命周期内的一个恒定的故障率。曲线E显示，开始 有高的初期故障率，然后急剧地降低到一个恒定的或者是增长极为缓慢的故障率。综上所述，传统的修理周期结构必须随科技的发展、不同的设备结构特点进行改