设备状态预知维修管理

1、设备状态预知维修管理设备维修方式最初是事后维修、进而发展到预防维修（PM）和计划维修（MP）,现在随着 设备诊断技术的发展，正在逐步走向设备状态预知维修。这是现代化大型企业应大力提倡 的一种维修方式。设备状态维修是以设备状态监测为基础，以设备故障分析、诊断结果为 依据，以设备预知状态为手段而日益成熟的设备维修方式。近几十年来，人们把系统论、控制论、信息论、可靠性理论摩擦磨损理论和行为科学 等与设备管理的实际相结合，产生了设备综合工程学、日本的全员管理”（TPM）等设备管 理的新理论、新模式，使设备管理从传统管理进入了现代管理；把电学、声学、热学、故 障物理理论以及应用化学等基础科学应用到设备状

2、态信息的控制上来，产生了设备状态监 测和故障诊断技术，从而把设备维修方式推进到了预知维修的阶段；把系统论、控制论与 现代优化理论应用到设备的经济、技术的综合管理上业形成了一系列设备的现代管理方法， 使人们从单凭经验进行经测和决策，进入了以定量为主和科学决策。可以预见，随着计算 机管理的深入开展，设备管理必将进入动态管理和优化型综合管理的新阶段。可以认为， 现代科技成时的广泛应用，是提高管理效率和效益取之不尽的源泉。充分利用现代科技检测手段，逐步实现设备状态预知维修管理的必要性现代科技成果和现代化设备管理理论应用的广泛性和深入程度，是衡量设备管理现代 化的主要标志和特点。设备管理较为先进的国家，

3、通常都有一批专家、学者专门从事于现 代科技成果与设备管理相结合，带动设备管理水平及时跟上现代科技迅猛发展的步伐。 ATB矿设备管理除采用预防性维护保养外，应进一步探索新的维修体制。针对系统维修管 理体制暴露出的蔽端，应用现代化设备管理和状态维修的理论和方法，对维修管理体制进 行全面研究，建立起符合ATB特点的维修管理体制。积极推行PM保养，并通过各种各种现 代化的检测手段，预知设备变化情况和对质量产生不良后果的可能性，并在事前采取对策， 确保设备完好和产生的顺利进行。使ATB矿形成一个设备现场安全预控体系，让设备现场 运行的各个环节处于受控状态。设备诊断方法介绍随着计算机技术、数字信号处理技术

4、的发展，设备诊断技术也有了很大的发展，人们 可以将传感器从机器上获得的信号和图像转化为故障信号的谱分析、数字滤波、时频分析 等方法，这样就能从图像中获取机械运行状态的信息。借助现代先进的技术手段我们可 以摆脱故障诊断靠眼看、耳听、手摸的原始落后方式。有些大型设备（电铲、钻机、重型卡车等）制造厂家在其设备中，安装了设备状态检测、 监控、记录装置，这些装置多用于对设备的发动机、电机、电气设备运行状态的检测，同 时也能将设备上其它需要监测的信号（如：温度等（通过专业性传感器接收下来。这样能随 时把设备的各种检测情况（水位、油温、轴承震动、司机的不恰当的操作行为等）实时地记 录下来，通过电脑收集起来，

5、以便在维修时参看，为维修人员提供故障信息及排除故障的 指导功能，从而采取相应的维护措施。更有甚者，能使设备状态检测信息，通过无线通讯 实时地（或通过先从设备上下载到便卸式电脑）传给企业信息中心计算机系统（据称：先 进的GPS设备调度系统就有该功能），然后由维修管理系统根据设备状态分析后，自动生成 相应的维修工作单。对于严重的故障（或故障前兆）立即把车开回车间或派人到现场修理， 对于不过分影响设备运行的状态事件，系统自动记录下来，将处理措施内容加到下次保 养工作单中处理。这样就能准确及时地实现设备状态预知维修。设备状态实时检测状置 还可以防止采矿部门及其司机因种种理由，有故障不报的行为。如果我们

6、能充分地将这些 在线的监测手段和离线的检验、诊断手段综合运用起来进行分析判断设备的技术状态的 动态变化，变化趋势，变化速度，我们就能做到不必对设备进行分解，不需对设备停* 或只需短暂停机）检查，即可对其技术状态作出准确的评定，进而作出是否修理，该作哪 些（针对性的）修理，何时修理最适宜的决策，打破现在的PM和MP维修方式一统天下的局面， 而再采用一些更为经济、合理、科学的设备状态预知维修制度。按太堡露天煤矿（ATB矿）主要设备为90年代较为先进的设备，这些设备上装备有完善 的监控、监测系统，例如在小松685E卡车上装有GE公司的STATEX-III,它是当今发动机 操纵、调速、燃油控制的车载装

7、置；在卡特789B卡车上装有ECM”（Electronic Control Module）电子控制模块、ARC（Automatic Retarder Control）缓行器自动控制系统、 ECAP（ Electronic Control Analyzer Programmer）电子控制分析程序装置等。如果用户还 想对设备其它信号进行收集的话，则只需加装专业性传感器，与设备上现有的控制系统连接 即可。设备上的这些检测手段无一不是为设备安全、有效、经济地运行而设计的我们在选 用（选购）设备时应考虑到装有这类监控、监测装置的设备更为安全可靠而不可以为这些装 置昂贵，就弃之不购（这类装置有的设备制造厂

8、家是将其列入选购件中的）。现在有些商品化维修管理软件，可把工作单模块连接到预知性维护软件，使得预知 性维护系统在保警时能自动产生检查工作单；其Uptimer模块功能按设定条件来监控，允许 用户和PLC（可编程逻辑控制器）连接，以便直接从设备和设施抽取状态数据，以便实现预知 维修。对于固定不动的生产线设备”（如：ATB矿选煤厂）来说，搞在线（ON-LINE）”的实时监 测，随时监控其运行状态，从而开展状态预知维护，是非常行之有效的。但是对于ATB矿的 大多数分布广、而又随时移动着的装载设备来说，搞设备的随时状态检测，并进行状态预知 维修，其难度很大。只能借用无线监控技术来实现。【特请关注】设备状

9、态预知检测手段看来与MIS没什么联系，笔者写该章节的目的就是想 引起有关人士的注意。设备状态预知维护可以说是设备管理的最高境界 因为各大设备厂家 均在自己的设备上采用高科技的设备状态检测装置（下面将列举一两个例子）。这些检测装置 随时记录下设备及重要部件的运行状况，和司机的误操作（或不适当操作）的行为；对一些 设备故障能以代码的形式显示在车载显示屏上，以及时提示操作者。目前，德兴铜矿采用带 有该技术的设备后，定期（如：每周）由设备管理技术员到各设备上，从车载检测装置中将设 备运行检测信息下载（DOWN-LOAD）到便卸式电脑中（即：PTU - PORTABLE TEST UNIT）,并用 专用

10、的统计分析软件进行分析，然后向设备主管理提交一份设备状况报告；设备主管根据 该报告发出设备维修（或报养）工作命令。但ATB矿尚没有这方面的举措。电铲诊断系统：美国哈尼施菲格（P&H）采矿设备公司生产了一种图形用户接口装置，该装置能使P&H 电铲操作者迅速检查和诊断该设备运行状况信息。此图形用户接口为一彩色图表触屏装置 该装置可使电铲操作者灵活地监测设备使用情况确定润滑系统、提升推压系统和大臂 摆动系统。碰到故障时会发出信号、做记录，并对某个故障提供诊断屏幕；同时显示提升 制动、推压制动、大臂千斤顶和设备操作方式等设备的功能情况。编程信息显示器为标出和存储事项信息可显示4条达80个字符自动上卷的

11、正文。此图形用户接口已应用在新型P&H 4100A和2800XPB电铲上。第一个接口安装在操作工 操作处，提供设备状况、控制润滑及限位开关设定方面的信息。第二个接口安装在控制室，显示了每个PLC输入和输出。利用地址改变颜色表示二进制状况，同时用整数或浮点表示模拟状况。当出现故障时，图形用户接口按打上日期的美国信息交换标准码的格式把故障记录在 硬盘上。触动故障描述符即可从显示屏上获得故障的详细说明，说明包括安全问题、故障 寻找信息、示意参考和图表。在BE电铲上也有相应动态监测系统，它可以记录设备的运行小时、故障原因代码及故 障时间、司机误操作跟踪监视。德莱赛（DRESSER ）公司卡车诊断系统介

12、绍（1）控制系统：一通过激活接触器（CONTRACTOR） P1, P2（如果安装的话），MF, GF和GFR,建立推 进电路（PROPULSION CIRCUIT）来给轮马达供电。通过为扩充范围激活接触器（CONTRACTOR） MF, GF, GFR, RP1, RP2, RP3, RP4 ,RP5,（和可选的RP6, RP7, RP8, RP9）,在轮马达电路上动态制动，连接（GRID）电阻栅 RG1和RG2,按顺序激活RP3RP9接触器。提供电流限制控制，以便特有的速率在牵引及动态减速时能得到保持。自动速度调节功能提供在下长坡时的缓速控制；提供两个超速限制控制（空驶时用高一点的限速）；

13、提供交流发电机三次谐波绕组保护和轮马达过流保护；提供必要的操作限制，如：系统故障被检测到时的卡车就熄火，一些故障或 事件将使相应的指示灯亮，所有的故障或事件均被记录下来，以便将来技术人员查询；在显示面板上用两位数字（主代码下还有子代码）给卡车操作/维护技术人员，显 示可能存在的故障和其它发生的事件；提供自动或手工自我测试来检查故障（以帮助维修人员工作）；提供包括终身（LIFETIME）、季度、月度、天统计数据在内的历史日志，并可以 用膝上电脑存取这些日志，以便在确定设备使用和维护计划时，提供一个有价值的帮助。（2）便携式测试装置（PTU）:PTU是一种专门用于检测DRESSER设备的笔记本电脑

14、（内置可充电电池；可装许多软 件包；60MB硬盘；5MB扩充内存；VGA图形兼容显示屏；自动电压调节）。该电脑中装有卡 车诊断及数据分析程序，可通过通讯电缆与设备的车载的控制柜中显示面板装置的A端 口（具有两位数字0099显示的仪器）相连接，并启动电脑进入GE OHV STATEX III系统菜 单，从而进行设备的测试与分析工作。（3）主菜单功能介绍：|GE OHV STATEX III MENU|I（GE OHV III型系统菜单）|QUIT MUNU（退出菜单）QUIT MUNU（退出菜单）TRUCK SETUP（CFG）（卡车配置）PTU TALK TO TRUCK（PTU与卡车对话）V

15、IEW PTU SAVED FILES（查阅PTUPTU TALK TO TRUCK（PTU与卡车对话）VIEW PTU SAVED FILES（查阅PTU储存文件）SELECT TRUCK SETUP（选择卡车安装配置）UPDATE CFG VERSION（更新配置版本）I LIST STAT DATA FILES CHANGE PTU PASSWORD |I（列示统计数据文件）（改变PTU密码）|II|EXIT TO PC ROOT DIRECTORY|该菜单采用上下拉式菜单。下面简要介绍该菜单上的各功能:退出菜单：当不使用该菜单时，退出GE OHV时用。PTU与卡车对话：该选择允许用户读

16、取卡车的仪表读数；测试卡车部件；收集卡车 信息；诊断可能出现的卡车系统错误。该对话分为正常操作、特种操作、特种操作（发动机停止）、PTU缩写等。其中特种操作查询PTU储存文件：该功能可以列出卡车各种储存文件的信息（用F2功能键保存的）。列示统计数据文件：该功能可以列出已存在于卡车中的统计数据文件清单。卡车配置：该功能可以查看或修改卡车配置程序的某些配置。一可用光标选择一个卡车的配置（需提供配置文件名）：列出一组DOS形式的卡车配 置文件，各文件包括文件名、卡车编号、文件建立日期及时间、相对应的GE文件名。注意: 可以按以上各项目的顺序列出各配置文件，也可以用DEL键来删除光标所在的文件。查看卡

17、车配置屏幕、数据曲线（CURVES）屏幕：可查看的项目有卡车编号、卡车 型号、卡车的基本信息；为描述清楚特举例如下（某卡车配置）：TRUCK ID: 830E 2200hp TRUCK_MODEL: HAULPAK 830E 240 TON5GE787FS4 WHEELMOTOR26.625: 1 GEAR RATIO40 X 57 TIRE SIZE68.4 ROLLING RADIUS5GTA26E1 ALTERNATOR3000 AMPS PROPEL CURRENT LIMIT2000 VOLTS PROPEL VARI-VOLT LIM ALTERNATOR TEMPERATURE

18、CALC3 STEPS EXTENDED RANGE18 GRIDS, FORCED AIR COOLING1390 AMPS RETARD CURRENT LIMIT240 TON41H142535 ALTERNATORVOLTS VS AMPS41H142534 TORQUE VS RPMDETROIT DIESEL ENGINE2200 GROSS HORSEPOWER2036 TRACTION HORSEPOWERDETROIT DIESEL ENGINE2200 GROSS HORSEPOWER2036 TRACTION HORSEPOWER1900 RPM FULL LOAD SP

19、EED41H141542 RETARD TORQUE VSRPM XXXXXXXXX SPEED TAPER CURVE41A253241G1 GRID EQUIPMENT LIST41A253273G4 EXTENDED RANGE EQUIPMENT LIST41H142537TORQUE VS AMPS1=17.1EXT RANGE2=14.0 PICK_UPS41H142536LOAD BOX EFFICIENCY3=10.0(mps)XXXXXXXXX POWER REFERENCE FUNCTIONMINE DOS FILENAME: CANANEA.001DETROIT DIES

20、EL DDEC CURVEOEM DOS FILENAME: X70830EA.992GE DOS FILENAME: X007011a.692 GE VERSION: 7.751一修改或查看卡车的系列号：列示出卡车及卡车上所有重要部件(发动机等)的系 列号。查看选择项：列出一些选择项，举例如下：full retart: Y = 15.5 volts, N = 19 voltsengine status: Y= 0v trip(DDEC), N = 28v trip N engine crankcase pressure sensor installedN engine coolant tem

21、perature sensor installed N engine coolant pressure sensor installed N engine oil pressure sensor installed N APS accel inhibit: Y = 28v, N = 0vtwo speed overspeed system installedmotor 1 temperature sensor installedmotor 2 temperature sensor installedAS switch overrides retart speed controlretard s

22、peed control system installedN spin/stall correction and protection activestalled wheelmotors protection active N ignore high idle sw when empty修改或查看卡车技术规范说明：举例说明如下Y : manual horsepower limit set (N=Auto) +0 : engine horsepower output adjust1900 : engine full load rpm+100 : retard current demand adj

23、ust1.0000 : motor temp meter full scale adjust 1.0000 : truck speed meter full scale adjust 1.0000 : engine tachometer full scale adjust 101 : blower pressure fault time delay 0.20 : event data collection interval (sec)0 : stat qtr start month (0=Jan 1=Feb 2=Mar)修改或查看超速(OVERSPEED)信息：举例说明如下 30.0 :emp

24、tyoverspeeddetectmph27.0 :emptyoverspeeddropoutmph28.0 :emptyspeedoverridemph20.017.020.017.018.017.0一保存一个卡车配置（需提供文件名）；一保存到哪个子目录（需提供子目录名）；选择卡车安装配置：为卡车安装或重新安装配置，为卡车选择正确的配置程序。列出一组DOS形式的卡车配置文件，各文件包括文件名、卡车编号、文件建立日期及 时间、相对应的GE文件名。注：可以按以上各项目的顺序列出各配置文件，并移动光标选 择安装卡车配置。.更新配置版本：安装最新的配置版本。改变PTU密码：该功能可以设置、修改、删除

25、PTU的密码。可输入各密码的特许应 用小时数及密码注释。在卡特789B上安装有VIMS（Vital Information Mangagment System,重要信息管理系 统），789A卡车上没有安装此类系统。康明斯发动机状态检测软件INSITETM该软件是康明斯公司用于诊断和修改发动机的分析软件，它能存储分析发动机的历史 数据，修改发动机运行的有关值。装有该软件的笔记本电脑和发动机的电气控制模块 （ECM-ELETRONIC CONTROL MODLE）连起来，就可以把发动机的运行信息下载到电脑中。当PC和发动机连接起来后，就可以得到发动机的最新信息；可以将ECM中的数据存储 起来供以后

26、查看，从而通过分析ECM数据来检测和存取发动机的信息。ECM中数据可以转换 成DOS文件，以供其它的软件使用。可以用INSITETM软件从ECM中读取数据，并修改发 动机ECM中的设置（SETTING）。当PC与ECM连接时，可以修改设置；读取数据；清理发动机 的故障数据；监视和测试一台正在运行的发动机；校准（CALIBRATE） 一个ECM等。当PC和发 动机不连接时，可以查看和打印INSITETM数据库中的历史记录；可以用该软件的求助 系统来阅读联机的系统手册信息。当建立一个JOB时，把PC与ECM连接，然后有关发动机的信息就从ECM中读出来，并 自动地输入到该JOB中，JOB号唯一地和维

27、修工作单号相对应。轮胎状况诊断管理手段检测轮胎的温度和气压，从而安装有关的维护保养工作。三.采用状态监测和诊断技术等先进方法和技术，推进设备现代化管理。利用设备监测和诊断技术，可以做以下工作：（1）将从现场收集（或自动采集）来的设备的状态监测数据输入（或传入）计算机，利用 状态监测与故障简易诊断软件即可显设备的运行状况，判断各种常见的机械故障，提出维 修建议。通过提高运行设备监测的科学性和可靠性，逐步推行以状态为基础的预知维修。 进一步加强了设备现场管理设备故障信息管理，统计各类设备上故障率，分析故障发生部位和规律，为设备维护、检修和技术改造提供可靠依据。（2）ATB矿现在一般采用指令性计划检

28、修，如果能有效地开展状态监测工作，就可以从 计划检修逐步过渡到诊断预修，通过到工艺参数变化的分析，用议器检测振动，轴承温度 和噪音，分析油样中的金属元素，判断设备量化趋势，及时安排预知检修计划，并提早核 实备件或外委件。设备状态预知的检测方法ATB矿现在采用的设备状态预知的检测方法有以下几种：（1）利用光谱分析技术，实现设备的故障的检测光谱分析技术是一种机械设备的故障诊断技术。如现在普遍采用的多元素油料分析光 谱仪，属原子发射光谱仪。它主要由外壳、偏转板、光电倍增管、积分电路、输出电路、 计算机等组成。光谱油料分析技术能实现以下故障的检测：一测量磨损金属，特别对于鉴别胶合、腐蚀等磨损比较有效。

29、一发现冷却系统的泄露。一检测油液中添加剂的损耗。一检测设备的运转情况，正确规定报废标准，从而延长机器的使用寿命。判断磨合效果，合理规定磨合规范。一正确地规定机油、液压油的换油周期。一评价结构改进，材料代用（包括润滑油）的效果。形成完整的监测系统，提高企业的管理水平。光谱分析技术能够分析出油液中的20种元素及其浓度，根据油液中出现的元素和这种 元素的来源来判断是什么性质的故障，若这种元素来自摩擦则说明这种元素是由于磨损而 产生的，而且根据各摩擦的材料就能准确判断产生磨损元素的具体位置这是其它技术所 不能做到的。光谱油液分析技术还可以根据元素浓度值的大小（元素的成份及大小）来作定 量分析，判断设备是否出现异常和故障（磨损损伤程度和设备状态）；利用光谱分析技术对 发动机磨合规律、正常磨损规律、异常磨损规律进行研