任何一台设备磨损失效随使用时间而变化,设备的典型故障曲线如图2-4所示,定性地表示出设备故障率与时间对应的关系。该曲线像盆浴断面轮廓线,也称为“盆浴曲线”。研究设备典型故障曲线,可将设备故障发生形态大致分为三个阶段。
图2-4 设备的典型故障曲线
(1)早期故障期
早期故障期也称跑合阶段。该阶段属试运行期或使用初期,故障较多,相当于常说的跑合阶段,通过跑合阶段运行并不断排除故障,故障率将不断下降,并趋向稳定。此阶段故障易查找,造成故障的原因是元器件未经筛选、制造工艺或包装运输损伤、误操作,设计质量有问题等。此阶段的时间长短与产品、系统的设计制造质量密切相关。
早期故障是影响设备可靠性的重要因素,使设备平均无故障时间减少,从设备使用总龄看,此阶段时间不长,但必须认真对待。对定型产品、批量产品,早期故障时间较短。对新设备,此阶段故障形态主要由初期故障率、持续时间和末期故障率决定。此阶段可靠度的分布密度函数,基本服从指数分布。
(2)偶发故障期
偶发故障期也称稳定阶段。此阶段是设备正常运行工作期,故障率较低,大致处于一个定值。此时间内,故障发生与时间无关,随机突发,如机械零件、电子电器元件的损坏等。设备故障是偶然因素造成,故障发生随机,与设计、制造质量等因素有关,但与操作、保养有更直接的关系。
此阶段即为设备的有效寿命,一般持续相当长的时间,可能占设备使用期的一半以上。如持续时间达不到要求,说明设备将不能达到预期经济效果。
对偶发故障的故障特点、类型统计分析,可基本掌握故障特点与位置。必须健全设备运行、故障动态和维修保养记录,连续运行的设备,做好交接班状态台账,精度检查记录,建立设备检查和生产日志等。此阶段故障少,但诊断困难。为提高设备运行效率,提高生产效益,应建立完善有效的设备管理制度。
(3)损耗故障期
损耗故障期也称磨损阶段。经过相当长的偶发故障期后,设备元件老化、部件磨损、结构强度疲劳等,故障率迅速上升,设备进入损耗故障期。对定期报废的设备或机构,此时故障率上升很快,设备使用率迅速下降,影响企业效益。
设备有形磨损和无形磨损是自然规律,要延长设备的寿命,阻止故障率上升,必须通过大修、改造、更换,才能降低故障率。
此阶段故障形态的主要参数为故障上升速度,属故障率上升型。实际上,设备使用周期中包含多个盆浴曲线,多个盆浴曲线就是多个大修理周期,直到设备寿命结束。
设备、系统故障率曲线的变化,像人的生命过程。历次大修理后设备的质量和可靠性,难以恢复到新设备出厂水平,主要是大修没有改变设备的原有设计结构,设备固有可靠度没有提高;大修只是将磨损精度下降的部分更新,没有将磨损零件全部更新;某些设备,使用单位大修技术远不如制造厂的水平,还可能缺少专业或专用装备,因此大修后可靠度有所下降。