淺談西門子儀表的預測性維護

一、前言

當今的過程工業(yè)，對現(xiàn)場的可靠性要求越來越高，一般都要求儀表設備能滿足7/24的連續(xù)可靠工作，突發(fā)的故障停機會造成極大的損失。因此，也對設備的維護提出了較高的要求，以最大程度的避免生產的損失和材料的浪費。根據(jù)統(tǒng)計，在 1981 年，美國的工廠花費在維護其關鍵裝置系統(tǒng)上的成本超過了 6000 億美元。在 1991 年，這種成本已經升至 8000 多億美元，而在 2000 年更是破記錄地達到 12000 億美元。這些數(shù)據(jù)表明，這些成本的三分之一到二分之一由于采用無效的維護管理方法而被浪費掉。雖然在中國沒有這方面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，但是相信中國目前在這方面的情況和美國當時差不多。

選擇錯誤和原始的維護手段和落后的維護觀念是這種無效使用維護支出的主要原因。在強調經濟效益的今天，也有越來越多的用戶開始意識到過去那種單純依靠人的直覺和經驗來執(zhí)行設備維護計劃的方式已經不能再滿足過程工業(yè)的生產需求了。

二、設備維護的模式

設備維護一般有三種模式：事后維護、預防性維護和預測性維護。

事后維護，也有人稱之為“補救性維護”，“故障后維護”，“運轉至出現(xiàn)故障管理”，顧名思義，也就是說設備出現(xiàn)故障時對它進行維修。這是種“不出故障就不維修”的維護方式，也是最初級最簡單也是目前在國內被用戶采用最多的維護運行手段。采用運轉至出現(xiàn)故障管理的工廠在機器或系統(tǒng)出現(xiàn)故障之前不會在維護上花費任何資金。運轉至出現(xiàn)故障是一種反應性的管理技術，它會在采取任何維護行動之前等待機器或設備出現(xiàn)故障。確切地說，這是一種“無維護”管理方法。它也是最為昂貴的維護管理方法，分析表明，在反應性或事后維護模式下進行維修的成本是有計劃或預防性維護模式下進行的相同維護的成本的 3 倍。對維修進行計劃安排可使工廠將維修時間和有關的勞動力成本降到最低。它還提供了一種可減少快速交付和生產下降等負面影響的方法。

與這種維護管理相關的主要費用是：

·高備件庫存成本；

· 高超時勞動力成本；

·機器停機時間長；

·生產能力低。

預防性維護(Preventive Maintenance)和預測性維護(Predictive Maintenance)都屬于事先維護。

一般地講，預防性維護可以分為三種類型：

·基于時間的維護計劃

·基于性能的維護計劃

·基于條件的維護計劃

基于時間的維護計劃：在特定周期中執(zhí)行基于時間的維護計劃的維護，例如，每隔兩個月或每隔六個月。

基于性能的維護計劃：可根據(jù)各個設備和功能位置的測量點安裝的計數(shù)器讀數(shù)來進行。某些設備要根據(jù)許多參數(shù)或狀態(tài)來進行操作。這些參數(shù)或狀態(tài)信息可能由測量點提供。設備上的計數(shù)器到達一定讀數(shù)時，系統(tǒng)就進行維護，例如，每隔 100 個小時的運行時間，每隔 500個鑄造周期等。

基于條件的維護計劃：部分設備將通過實時狀態(tài)或操作參數(shù)如溫度等進行控制。這些參數(shù)為實時讀數(shù)，需要實時對其進行監(jiān)控。

所有這些預防性維護計劃的共同標志是它們都具有計劃安排指南。所有預防性維護管理計劃都假設，設備狀況將在通常適用于該類特定機器的統(tǒng)計時間范圍內惡化。例如，某種泵設備通常運轉12個月后就要更換其磨損部件。使用預防性維護技術，在該種泵運轉11 個月后就要使其停止運轉并進行改制。這種方法的問題是，運轉模式以及與系統(tǒng)或裝置相關的變量會直接影響機器的正常工作壽命。對于用于輸送水用于輸送磨損性泥漿的泵來說，平均無故障時間 (MTBF) 是不同的（如圖1）。如果該泵在11個月之后可能就不需要進行維護也能正常工作，那么用戶維修的勞動力和材料就被浪費掉了。采用預防性維護的第二種選擇甚至更為昂貴。同時，也有大量事實表明，頻繁拆卸和停車維修，即導致產量降低，維修費用增加，而且也大大降低了設備的實際使用年限。事實上專家提出，導致很多工業(yè)設備故障的最大原因之一就是：不做嚴謹分析，上去就對工業(yè)設備進行操作和維修。

預測性維護(PM),也被稱之為預知性維護或策略性維護。預測性維護集設備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、故障(狀態(tài))預測、維護決策支持和維護活動于一體，足近年來新興的一種先進維護方式。

預測性維護實際上是一種運轉狀況驅動的預防性維護程序。預測性維護不依賴于工業(yè)或工廠內平均壽命統(tǒng)計數(shù)據(jù)（即平均無故障時間）來計劃安排維護活動，而是對運轉狀況、效率、熱量分布和其他指標進行直接監(jiān)視，以確定實際的平均無故障時間或將危害到工廠或設施內所有關鍵系統(tǒng)裝置運轉的效率損失。它和預防性維護相比，具有明顯的優(yōu)勢：

·克服預防性維護的盲目性，具有很強的針對性。根據(jù)狀態(tài)的不同采取不同的處理方法，降低運行檢修費用。

· 減少停運(總維護)時間，提高設備可靠性和可用系數(shù)，延長設備使用壽命，更好地貫徹“安全第一．預防為主”的方針。

·減少維護工作量，降低勞動強度，有利于減員增效，提高經濟效益。

三、預測性維護的現(xiàn)狀

在過去的幾年里，隨著給予微處理器或計算機的儀器儀表的迅速發(fā)展，以及維護管理系統(tǒng)的不斷完善，尤其是先進以現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網等通訊技術的高速發(fā)展和普及，國內外各大廠家推出了各種先進的預測性維護技術。美國的FitCh博士更是在預測性維護的基本上創(chuàng)立了主動性維護的概念和理論。

總體質量管理(TQM)與lSO 9000的實施也使對PDM計劃的需求倍增。TQM與lSO 9000都有維護計劃程序的要求，以保證流程及所有組成部分都能連續(xù)發(fā)揮高性能。

預測性維護在概念的內涵和外延上有狹義和廣義之分。

狹義的預測性維護立足于“狀態(tài)監(jiān)測”，強調的是“故障診斷”是指不定期或連續(xù)地對設備進行狀態(tài)監(jiān)測，根據(jù)其結果．查明裝備有無狀態(tài)異常或故障趨勢，再適時地安排維護；廣義的預測性維護將狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、狀態(tài)預測和維修決策多位合一體，狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷是基礎，狀態(tài)預測是重點，維護決策得出最終的維護活動要求。是一個系統(tǒng)的過程。它將維護管理納入了預測性維護的范疇。通盤考慮整個維護過程，直至得出與維護活動相關的內容。