第7章設(shè)備的故障與事故

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,2013,年,7,月,12,日,河南理工大學(xué)機械學(xué)院,*,第,1,頁,第,7,章設(shè)備的故障與事故,教學(xué)內(nèi)容,7.1,設(shè)備故障分類及分析方法,7.1.1,設(shè)備的故障及分類,7.1.2,設(shè)備故障分析方法,7.2,設(shè)備事故的管理,7.2.1,設(shè)備事故的概念,7.2.2,設(shè)備事故的管理,7.2.3,設(shè)備事故典型調(diào)查程序,7.2.4,設(shè)備事故的處理,2024/11/16,教學(xué)內(nèi)容,重點與難點,設(shè)備故障分析方法,：統(tǒng)計分析分析；,分步分析法,；故障樹分析法,(,難點,),；,典型事故分析法。,設(shè)備事故典型調(diào)查。,學(xué)習(xí)目

2、標(biāo),掌握設(shè)備故障概念及其分類；,學(xué)會掌握用,統(tǒng)計分析分析、分步分析法、故障樹分析法,(,難點,),和典型事故分析法分析設(shè)備故障；,掌握各種設(shè)備事故的管理。,2024/11/16,概述：,2024/11/16,實際生產(chǎn)中，設(shè)備故障與設(shè)備的事故是客觀存在的。為了最大限度地提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，其中相當(dāng),重要的一點,就是希望把設(shè)備故障次數(shù)降低到最低限度。減少設(shè)備故障次數(shù)，提高了設(shè)備運轉(zhuǎn)率，可以提高產(chǎn)量，降低消耗，從而降低成本。研究設(shè)備故障，減少設(shè)備故障是從事設(shè)備管理與維修工作者的,一項重要任務(wù),。,7.1,設(shè)備故障分類及分析方法,2024/11/16,7.1.1,設(shè)備的故障及分類,1,、設(shè)備故障的概念

3、,在,設(shè)備管理維修術(shù)語,一書中，將故障定義為“設(shè)備喪失規(guī)定的功能”。這一概念可包括如下內(nèi)容：,(1),引起系統(tǒng)立即喪失其功能的破壞性故障：,(2),與設(shè)備性能降低有關(guān)的性能上的故障；,(3),即使設(shè)備當(dāng)時正在生產(chǎn)規(guī)定的產(chǎn)品，而當(dāng)操作者無意或蓄意使設(shè)備脫離正常的運轉(zhuǎn)時。,要明確,什么是故障、異常和事故，他們之間的關(guān)系是什么？,事故,也是一種故障，是側(cè)重安全與費用上的考慮而建立的術(shù)語，通常是指設(shè)備失去了安全的狀態(tài)或設(shè)備受到非正常損壞等。,7.1.1,設(shè)備的故障及分類,2024/11/16,2,、設(shè)備故障的分類,設(shè)備的故障按技術(shù)性原因，可分為,四大類,：即磨損性故障、腐蝕性故障、斷裂性故障及老化性故

4、障。,(1),磨損性故障：,由于運動部件磨損，在某一時刻超過極限值所引起的故障。,概念：,所謂磨損是指機械在工作過程中，互相接觸作相互運動的對偶表面，在磨擦作用下發(fā)生尺寸、形狀和表面質(zhì)量變化的現(xiàn)象。,分類：,按其形成機理又分為粘附磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損、微振磨損等四種類型。,(2),腐蝕性故障：,分類：,按腐蝕機理不同又可分化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕三類。,化學(xué)腐蝕：,金屬和周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所造成的腐蝕。反應(yīng)過程中沒有電流產(chǎn)生。,7.1.1,設(shè)備的故障及分類,2024/11/16,2,、設(shè)備故障的分類,(2),腐蝕性故障：,電化學(xué)腐蝕：,金屬與電介質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)所造成的

5、腐蝕。反應(yīng)過程中有電流產(chǎn)生。,物理腐蝕：,金屬與熔融鹽、熔堿、液態(tài)金屬相接觸，使金屬某一區(qū)域不斷熔解，另一區(qū)域不斷形成的物質(zhì)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，即物理腐蝕。,在實際生產(chǎn)中，常以金屬腐蝕不同形式來分類,。常見的有八種腐蝕形式，即均勻腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、小孔腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、磨損性腐蝕、應(yīng)力腐蝕。,7.1.1,設(shè)備的故障及分類,2024/11/16,2,、設(shè)備故障的分類,(3),斷裂性故障：,分類：,脆性斷裂、疲勞斷裂、應(yīng)力腐蝕斷裂、塑性斷裂等。,脆性斷裂：,原因有,由于材料性質(zhì)不均勻所引起；,由于加加工工藝處理不當(dāng)所引起，如在鍛、鑄、焊、磨、熱處理等工藝過程中處理不當(dāng)，就容易產(chǎn)生脆性斷裂；

6、,由于惡劣環(huán)境所引起，如溫度過低，使材料的機械性能降低，主要是指沖擊韌性降低，因此低溫容器,(,20,以下,),必須選用沖擊值大于一定值的材料，再如放射線幅射能引起材料脆化，從而引起脆性斷裂。,7.1.1,設(shè)備的故障及分類,2024/11/16,2,、設(shè)備故障的分類,(3),斷裂性故障：,疲勞斷裂,：,原因有,由于熱疲勞，如高溫疲勞等；,機械疲勞，又分彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、接觸疲勞、復(fù)合載荷疲勞等；,復(fù)雜環(huán)境下的疲勞，由于各種綜合因素共同作用所引起。,應(yīng)力腐蝕斷裂：,原因有,一個有熱應(yīng)力、焊接應(yīng)力、殘余應(yīng)力或其它外加拉應(yīng)力的設(shè)備，如果同時存在與金屬材料相匹配的腐蝕介質(zhì)，則將使材料產(chǎn)生裂紋，并以顯

7、著速度發(fā)展的一種開裂，,如不銹鋼在氯化物介質(zhì)中的開裂，黃銅在含氨介質(zhì)中的開裂，都是應(yīng)力腐蝕。,又如所謂氫脆和堿脆現(xiàn)象造成的破壞，是應(yīng)力腐蝕斷裂。,塑性斷裂：塑性斷裂是由過載斷裂和撞擊斷裂所引起。,(4),老化性故障：,上述綜合因素作用于設(shè)備，使其性能老化所引起的故障。,7.1.2,設(shè)備故障分析方法,2024/11/16,故障分析的方法一般有,統(tǒng)計分析法,、,分步分析法,、,故障樹分析法,和,典型事故分析法,等。,1,、統(tǒng)計分析法,概念：,通過統(tǒng)計某一設(shè)備或同類設(shè)備的零部件,(,如活塞、填料等,),或因某方面技術(shù)問題,(,如腐蝕、強度等,),所發(fā)生的故障，占該設(shè)備或該類設(shè)備各故障的百分比，然后分

8、析設(shè)備故障發(fā)生的主要問題所在，為修理和經(jīng)營決策提供依據(jù)的一種故障分析法，稱為,統(tǒng)計分析法,。,舉例：以腐蝕為例。,工業(yè)發(fā)達國家都很重視腐蝕故障的經(jīng)濟損失，經(jīng)統(tǒng)計每年由于腐蝕損失達國民經(jīng)濟總值的,5,。,設(shè)備故障中，其腐蝕故障約占設(shè)備故障的一半以上。,國外對腐蝕故障作了具體分析，,得出的結(jié)論是,：隨著工業(yè)的發(fā)展，腐蝕形式也發(fā)生了變化，不僅僅是壁厚減薄，或表面形成局部腐蝕，而且,主要是以裂紋、微裂紋等形式出現(xiàn)了,。,7.1.2,設(shè)備故障分析方法,2024/11/16,1,、統(tǒng)計分析法,舉例：以腐蝕為例,腐蝕形式,一般形式腐蝕,裂紋,(,應(yīng)力和疲勞腐蝕,),晶間腐蝕,局部腐蝕,點蝕,汽蝕,浸蝕,其他

9、,%,31,23.4,10.2,7.4,15.7,1.1,0.5,8.5,表,7,1,美國杜邦公司統(tǒng)計資料,腐蝕形式,%,腐蝕形式,%,腐蝕形式,%,腐蝕形式,%,應(yīng)力腐蝕,45.6,均勻腐蝕,8.5,疲勞腐蝕,8.5,其他,8.0,點蝕,21.8,晶間腐蝕,4.9,氫蝕,3.0,表,7,2,日本三菱化工機械公司,10,間的統(tǒng)計資料,腐蝕形式,1963-1968,年,/%,1969-1973,年,/%,腐蝕形式,1963-1968,年,/%,1969-1973,年,/%,均勻腐蝕,22,21,應(yīng)力和疲勞腐蝕,48,51,局部腐蝕,22,22,脆性破壞,/,其他,3/,5,6/,5,表,7,3,

10、日本揮發(fā)油株式會社,10,間的統(tǒng)計資料,7.1.2,設(shè)備故障分析方法,2024/11/16,2,、分步分析法,-,舉例,分步分析法是對設(shè)備故障的分析范圍由大到小、由粗到細逐步進行，最終必將找出故障頻率最高的設(shè)備零部件或主要故障的形成原因，并采取對策。這對大型化、連續(xù)化的現(xiàn)代工業(yè)，準(zhǔn)確地分析故障的主要原因和傾向，是很有幫助的。表,7,4,為美國凱洛格公司對合成氨廠停車原因的分步分析。,表,7,4,第一步：統(tǒng)計停車及停車次數(shù),年份,69-70,年（,22,個廠）,71-72,年（,27,個廠）,73-74,年（,30,個廠）,75-76,年（,30,個廠）,平均停車天數(shù),50,45.5,49,50

11、,平均停車次數(shù),9.5,8.5,10.5,11,事故分類,/,年份,69-70,年（,22,個廠）,71-72,年（,27,個廠）,73-74,年（,30,個廠）,75-76,年（,30,個廠）,儀表事故,1,2,1.5,1.5,電器事故,1,0.5,1,1,主要設(shè)備事故,5.5,5,6,6,大修,1,0.5,0.5,0.5,其他,5,0.5,1.5,2,總數(shù),13.5,8.5,10.5,11,表,7,5,第二步：分析停車原因,/,（次,/,年）,可見,：每兩次停車中,就有一次是,主要設(shè)備,的事故引起的。,7.1.2,設(shè)備故障分析方法,2024/11/16,2,、分步分析法,-,舉例,主要設(shè)備

12、名稱,69-70,年（,22,個廠）,71-72,年（,27,個廠）,73-74,年（,30,個廠）,75-76,年（,30,個廠）,廢熱鍋爐,22,10,-,8,爐管、上升管和集氣管,19,17,19,13,合成氣壓縮機,13,16,16,25,換熱器,10,9,8,11,輸氣總管,6,-,6,7,對流段盤管,5,-,-,-,合成塔,-,8,-,-,管道，閥門和法蘭,-,-,5,11,空壓機,-,11,9,-,表,7,6,第三步：分析停車次數(shù)最多的主要設(shè)備事故,/,（,%,）,7.1.2,設(shè)備故障分析方法,2024/11/16,2,、分步分析法,-,舉例,由表分析,7,6,可算出：,(1,)

13、,合成氣壓縮機停車次數(shù)所占比例較高，在,1975,1976,年的統(tǒng)計中，高達,25,。這是因為離心式合成氣壓縮機的運行條件苛刻，轉(zhuǎn)速高、壓力高、功率大、系統(tǒng)復(fù)雜。因振動較大，引起壓縮機止推環(huán)、葉片、壓縮機密封部件及增速機軸承損壞等故障出現(xiàn)。,(2),上升管和集氣管的泄漏占較大的百分比,(13,19,),。,(3),管道、法蘭和閥門的故障占,5,11,，也比較高。,(4),結(jié)論：通過以上分析，發(fā)生故障的主要部位就比較清楚了，因而可以采取不同對策，來處理各種類型的故障。,7.1.2,設(shè)備故障分析方法,2024/11/16,3,、故障樹分析法,(1),故障樹分析法的,產(chǎn)生與特點,從系統(tǒng)的角度來說，故

14、障既有因設(shè)備中具體部件,(,硬件,),的缺陷和性能惡化所引起的，,也有因軟件，如自控裝置中的程序錯誤等引起的。,此外，還有因為操作人員操作不當(dāng)或不經(jīng)心而引起的損壞故障。,60,年代初，隨著載人宇航飛行，洲際導(dǎo)彈的發(fā)射，以及原子能、核電站的應(yīng)用等尖端和軍事科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，都需要對一些極為復(fù)雜的系統(tǒng)，做出有效的可靠性與安全性評價；故障樹分析法就是在這種情況下產(chǎn)生的。,故障樹的由來：,故障樹分析法簡稱,FTA,(FailuteTreeAnalysis),是,1961,年為評定美國導(dǎo)彈操縱系統(tǒng)可靠性及安全情況，由美國貝爾電話研究室的華特先生首先提出的。其后，在航空和航天器的設(shè)計、維修，原子反應(yīng)堆、大型

15、設(shè)備以及大型電子計算機系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，故障樹分析法雖還處在不斷完善的發(fā)展階段，但其應(yīng)用范圍正在不斷擴大，是一種很有前途的故障分析法。,7.1.2,設(shè)備故障分析方法,2024/11/16,3,、故障樹分析法,故障樹分析法的,產(chǎn)生與特點,-,特點：,它是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它從系統(tǒng)開始，通過由邏輯符號繪制出的一個逐漸展開成樹狀的分枝圖，來分析故障事件,(,又稱頂端事件,),發(fā)生的概率，同時也可以用來分析零件、部件或子系統(tǒng)故障對系統(tǒng)故障的影響，其中包括人為因素和環(huán)境條件等在內(nèi)。,它對系統(tǒng)故障不但可以作定性的而且還可以作定量的分析；不僅可以分析由單一構(gòu)件所

16、引起的系統(tǒng)故障，而且也可以分析多個構(gòu)件不同模式故障而產(chǎn)生的系統(tǒng)故障情況。,因為故障樹分析法使用的是一個,邏輯圖,，因此，不論是設(shè)計人員或是使用和維修人員都容易掌握和運用，并且由它可派生出其他專門用途的“樹”。例如，可以繪制出專用于研究維修問題的維修樹，用于研究經(jīng)濟效益及方案比較的決策樹等等。,由于故障樹是一種邏輯門所構(gòu)成的邏輯圖，因此適合于用電子計算機來計算；而且對于復(fù)雜系統(tǒng)的故障樹的構(gòu)成和分析，也只有在應(yīng)用計算機的條件下才能實現(xiàn)。,7.1.2,設(shè)備故障分析方法,2024/11/16,3,、故障樹分析法,故障樹分析法的,產(chǎn)生與特點,-,缺點：,其中主要是構(gòu)造故障樹的多余量相當(dāng)繁重，難度也較大，對分析人員的要求也較高，因而,限制了,它的推廣和普及。,在構(gòu)造故障樹時要運用邏輯運算，在其未被一般分析人員充分掌握的情況下，很,容易發(fā)生錯誤和失察,。例如，很有可能把重大影響系統(tǒng)故障的事件漏掉；,同時，由于每個分析人員所取的研究范圍各有不同，其所得結(jié)論的,可信性也就有所不同,。,7.1.2,設(shè)備故障分析方法,2024/11/16,3,、故障樹分析法,(2),故障樹的構(gòu)成和頂端事件的選取,頂端事件的