淺談西門子儀表的預(yù)測性維護(hù)

一、前言

當(dāng)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(shè)備能滿足7/24的連續(xù)可靠工作，突發(fā)的故障停機(jī)會造成極大的損失。因此，也對設(shè)備的維護(hù)提出了較高的要求，以最大程度的避免生產(chǎn)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(hù)其關(guān)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(jīng)升至 8000 多億美元，而在 2000 年更是破記錄地達(dá)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(hù)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(dāng)時差不多。

選擇錯誤和原始的維護(hù)手段和落后的維護(hù)觀念是這種無效使用維護(hù)支出的主要原因。在強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)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(jīng)驗來執(zhí)行設(shè)備維護(hù)計劃的方式已經(jīng)不能再滿足過程工業(yè)的生產(chǎn)需求了。

二、設(shè)備維護(hù)的模式

設(shè)備維護(hù)一般有三種模式：事后維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)和預(yù)測性維護(hù)。

事后維護(hù)，也有人稱之為“補救性維護(hù)”，“故障后維護(hù)”，“運轉(zhuǎn)至出現(xiàn)故障管理”，顧名思義，也就是說設(shè)備出現(xiàn)故障時對它進(jìn)行維修。這是種“不出故障就不維修”的維護(hù)方式，也是最初級最簡單也是目前在國內(nèi)被用戶采用最多的維護(hù)運行手段。采用運轉(zhuǎn)至出現(xiàn)故障管理的工廠在機(jī)器或系統(tǒng)出現(xiàn)故障之前不會在維護(hù)上花費任何資金。運轉(zhuǎn)至出現(xiàn)故障是一種反應(yīng)性的管理技術(shù)，它會在采取任何維護(hù)行動之前等待機(jī)器或設(shè)備出現(xiàn)故障。確切地說，這是一種“無維護(hù)”管理方法。它也是最為昂貴的維護(hù)管理方法，分析表明，在反應(yīng)性或事后維護(hù)模式下進(jìn)行維修的成本是有計劃或預(yù)防性維護(hù)模式下進(jìn)行的相同維護(hù)的成本的 3 倍。對維修進(jìn)行計劃安排可使工廠將維修時間和有關(guān)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(chǎn)下降等負(fù)面影響的方法。

與這種維護(hù)管理相關(guān)的主要費用是：

·高備件庫存成本；

· 高超時勞動力成本；

·機(jī)器停機(jī)時間長；

·生產(chǎn)能力低。

預(yù)防性維護(hù)(Preventive Maintenance)和預(yù)測性維護(hù)(Predictive Maintenance)都屬于事先維護(hù)。

一般地講，預(yù)防性維護(hù)可以分為三種類型：

·基于時間的維護(hù)計劃

·基于性能的維護(hù)計劃

·基于條件的維護(hù)計劃

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

基于性能的維護(hù)計劃：可根據(jù)各個設(shè)備和功能位置的測量點安裝的計數(shù)器讀數(shù)來進(jìn)行。某些設(shè)備要根據(jù)許多參數(shù)或狀態(tài)來進(jìn)行操作。這些參數(shù)或狀態(tài)信息可能由測量點提供。設(shè)備上的計數(shù)器到達(dá)一定讀數(shù)時，系統(tǒng)就進(jìn)行維護(hù)，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(hù)計劃：部分設(shè)備將通過實時狀態(tài)或操作參數(shù)如溫度等進(jìn)行控制。這些參數(shù)為實時讀數(shù)，需要實時對其進(jìn)行監(jiān)控。

所有這些預(yù)防性維護(hù)計劃的共同標(biāo)志是它們都具有計劃安排指南。所有預(yù)防性維護(hù)管理計劃都假設(shè)，設(shè)備狀況將在通常適用于該類特定機(jī)器的統(tǒng)計時間范圍內(nèi)惡化。例如，某種泵設(shè)備通常運轉(zhuǎn)12個月后就要更換其磨損部件。使用預(yù)防性維護(hù)技術(shù)，在該種泵運轉(zhuǎn)11 個月后就要使其停止運轉(zhuǎn)并進(jìn)行改制。這種方法的問題是，運轉(zhuǎn)模式以及與系統(tǒng)或裝置相關(guān)的變量會直接影響機(jī)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(jìn)行維護(hù)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(yù)防性維護(hù)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(dǎo)致產(chǎn)量降低，維修費用增加，而且也大大降低了設(shè)備的實際使用年限。事實上專家提出，導(dǎo)致很多工業(yè)設(shè)備故障的最大原因之一就是：不做嚴(yán)謹(jǐn)分析，上去就對工業(yè)設(shè)備進(jìn)行操作和維修。

預(yù)測性維護(hù)(PM),也被稱之為預(yù)知性維護(hù)或策略性維護(hù)。預(yù)測性維護(hù)集設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、故障(狀態(tài))預(yù)測、維護(hù)決策支持和維護(hù)活動于一體，足近年來新興的一種先進(jìn)維護(hù)方式。

預(yù)測性維護(hù)實際上是一種運轉(zhuǎn)狀況驅(qū)動的預(yù)防性維護(hù)程序。預(yù)測性維護(hù)不依賴于工業(yè)或工廠內(nèi)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(hù)活動，而是對運轉(zhuǎn)狀況、效率、熱量分布和其他指標(biāo)進(jìn)行直接監(jiān)視，以確定實際的平均無故障時間或?qū)⑽：Φ焦S或設(shè)施內(nèi)所有關(guān)鍵系統(tǒng)裝置運轉(zhuǎn)的效率損失。它和預(yù)防性維護(hù)相比，具有明顯的優(yōu)勢：

·克服預(yù)防性維護(hù)的盲目性，具有很強(qiáng)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(hù))時間，提高設(shè)備可靠性和可用系數(shù)，延長設(shè)備使用壽命，更好地貫徹“安全第一．預(yù)防為主”的方針。

·減少維護(hù)工作量，降低勞動強(qiáng)度，有利于減員增效，提高經(jīng)濟(jì)效益。

三、預(yù)測性維護(hù)的現(xiàn)狀

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

總體質(zhì)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(hù)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(yù)測性維護(hù)在概念的內(nèi)涵和外延上有狹義和廣義之分。

狹義的預(yù)測性維護(hù)立足于“狀態(tài)監(jiān)測”，強(qiáng)調(diào)的是“故障診斷”是指不定期或連續(xù)地對設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，根據(jù)其結(jié)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(hù)；廣義的預(yù)測性維護(hù)將狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、狀態(tài)預(yù)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(chǔ)，狀態(tài)預(yù)測是重點，維護(hù)決策得出最終的維護(hù)活動要求。是一個系統(tǒng)的過程。它將維護(hù)管理納入了預(yù)測性維護(hù)的范疇。通盤考慮整個維護(hù)過程，直至得出與維護(hù)活動相關(guān)的內(nèi)容。