故障特性曲線在港口設(shè)備運(yùn)維中的應(yīng)用研究

［關(guān)鍵詞］故障特性；磨損；維修現(xiàn)場；壽命周期

［中圖分類號］U691.5［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A［文章編號］2095–6487（2024）11–0135–03

1背景

1.1設(shè)備壽命周期

根據(jù)故障特性曲線，港口大型機(jī)械設(shè)備整個壽命周期大致分為3 個階段，各階段設(shè)備所發(fā)生的故障其表現(xiàn)特性曲線不同，這3 個階段分別為設(shè)備初期使用階段、偶發(fā)故障階段、磨損故障期階段。港機(jī)設(shè)備可根據(jù)這一特性曲線分析出設(shè)備磨損規(guī)律，制訂設(shè)備在各階段維修對策，更好地對港機(jī)設(shè)備進(jìn)行管理，力求最大限度地延長港機(jī)的使用壽命，降低港口生產(chǎn)維修成本。

1.2港口設(shè)備現(xiàn)實(shí)情況

港口設(shè)備數(shù)量多、種類雜，而且大多數(shù)應(yīng)用在各條生產(chǎn)裝卸作業(yè)線上。設(shè)備使用是否合理，維護(hù)保養(yǎng)、檢測和修理是否得當(dāng)，直接影響港口企業(yè)的裝卸數(shù)量。設(shè)備在使用過程中必然造成磨損。這是設(shè)備自身運(yùn)轉(zhuǎn)的客觀規(guī)律，而如果設(shè)備使用不當(dāng)或?qū)υO(shè)備保養(yǎng)不及時，將使設(shè)備產(chǎn)生劇烈的物質(zhì)磨損，縮短設(shè)備壽命周期，甚至導(dǎo)致設(shè)備的完全損壞，還有可能使設(shè)備過早報廢。機(jī)械設(shè)備的磨損與產(chǎn)生的故障是非常復(fù)雜的關(guān)系，因此學(xué)習(xí)和研究如何對設(shè)備進(jìn)行使用、保養(yǎng)、檢測和修理是設(shè)備管理工作的中心內(nèi)容。

1.3設(shè)備磨損故障規(guī)律

在設(shè)備的整個壽命周期內(nèi)，隨著使用時間的推移，設(shè)備的磨損程度和速度是不均衡的，產(chǎn)生的設(shè)備故障大小、種類也是不同的。但通常情況下，磨損和故障的產(chǎn)生有一定規(guī)律。目前，各種機(jī)械設(shè)備普遍采用設(shè)備故障特性曲線（圖1）作為參照，以研究機(jī)械設(shè)備在整個壽命周期內(nèi)故障發(fā)生的自然變化規(guī)律。港機(jī)設(shè)備也可參照這一故障特性曲線，查找設(shè)備故障產(chǎn)生的原因。雖然設(shè)備磨損不可避免，但采取相應(yīng)的對策，可盡量延長設(shè)備正常磨損階段的時間，最大限度地提高設(shè)備在整個壽命周期的效率。

2基于設(shè)備故障特性曲線分析設(shè)備磨損及解決辦法

2.1初期故障期

根據(jù)設(shè)備故障特性曲線可知，第1 階段為初期故障期。設(shè)備初期使用階段，由于設(shè)計、制造、裝配與調(diào)試等方面的缺陷而發(fā)生故障。這一階段設(shè)備故障率高，故障種類多樣化。若設(shè)備使用合理，維護(hù)保養(yǎng)得當(dāng)，設(shè)備故障會呈迅速下降趨勢，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)趨于正常。反之，可能會使設(shè)備投入使用之初，故障率就高居不下，呈失控態(tài)勢。這一階段需主要做好以下幾項工作。

（1）正確合理使用設(shè)備。提高操作人員的操作技能，制訂出不同機(jī)種的操作規(guī)程，并要求運(yùn)行操作人員嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。熟悉設(shè)備性能，防止因操作不當(dāng)而引起的機(jī)損事故。

（2）根據(jù)設(shè)備技術(shù)要求和復(fù)雜程度，配備相應(yīng)的機(jī)電維修人員，對于重、大、精設(shè)備，配備具有專門知識，訓(xùn)練有素的技術(shù)人員和高級技工進(jìn)行管理。對技術(shù)含量較高或進(jìn)口的復(fù)雜設(shè)備要組織技術(shù)人員加快設(shè)備技術(shù)吸收、消化工作，以更好地管理好設(shè)備。

（3）加強(qiáng)設(shè)備基礎(chǔ)管理工作。組織設(shè)備管理人員盡快熟悉設(shè)備性能、原理、結(jié)構(gòu)以及工作特點(diǎn)，并建立設(shè)備履歷檔案，配備相應(yīng)的工屬具。

（4）做好設(shè)備潤滑工作。港口大型機(jī)械設(shè)備工況比較復(fù)雜，設(shè)備使用之初通常不太注重設(shè)備的潤滑工作，導(dǎo)致出現(xiàn)機(jī)械摩擦副潤滑點(diǎn)堵塞潤滑系統(tǒng)零件損壞問題，甚至機(jī)械軸銷或安裝孔出現(xiàn)潤滑孔道卡阻現(xiàn)象，長期積累會導(dǎo)致設(shè)備潤滑系統(tǒng)癱瘓。港口大型機(jī)械設(shè)備潤滑方式一般分為3 種，即手動潤滑、半自動潤滑、全自動潤滑。目前使用全自動潤滑較多。通過對多臺港機(jī)設(shè)備長期使用積累的經(jīng)驗來看，潤滑周期相對較長、比較分散的點(diǎn)，使用手動方式效果較好；潤滑周期較短且潤滑點(diǎn)相對集中的點(diǎn)，使用半自動或全自動潤滑方式較好。港機(jī)設(shè)備出現(xiàn)潤滑不良的原因大致分為以下幾個方面：①潤滑脂有雜質(zhì)，導(dǎo)致潤滑泵損壞或分配閥堵塞；②潤滑裝置或管線被生產(chǎn)物料砸壞；③其他意外原因?qū)е聺櫥到y(tǒng)損壞沒有及時修復(fù)，致使?jié)櫥c(diǎn)被物料堵實(shí)而難以疏通。無論什么原因使設(shè)備產(chǎn)生潤滑不良現(xiàn)象，都要及時修復(fù)或改進(jìn)，才能使港口機(jī)械設(shè)備進(jìn)入下一個循環(huán)周期。

2.2偶發(fā)故障期

設(shè)備故障特性曲線第2 階段為偶發(fā)故障期，是設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)階段。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，技術(shù)狀態(tài)良好，故障率穩(wěn)定在較低水平應(yīng)為常態(tài)。由于操作人員操作越來越熟練，設(shè)備管理人員技術(shù)水平不斷提高，設(shè)備磨合趨于正常，設(shè)備進(jìn)入了最佳階段。但同時設(shè)備的利用率會相應(yīng)的提高，設(shè)備工作效率將達(dá)到或超過設(shè)計水平。隨著設(shè)備使用時間的延長，設(shè)備易損件開始出現(xiàn)問題。這一階段的設(shè)備管理工作主要有以下內(nèi)容。

（1）建立建全設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)體制。設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)主要圍繞設(shè)備的清潔、檢查、緊固、調(diào)整、潤滑、防腐等工作。設(shè)備保養(yǎng)工作分為日常保養(yǎng)和定期保養(yǎng)。日常保養(yǎng)是設(shè)備維護(hù)工作的基礎(chǔ)。內(nèi)容主要有設(shè)備的檢查、表面清潔和潤滑，以保證設(shè)備的完整無損和正常運(yùn)行，潤滑工作一定要做到“五定”，即定人、定點(diǎn)、定時、定量、定質(zhì)。定期保養(yǎng)是對設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行清潔、檢查、緊固、調(diào)整，利用簡單的檢測設(shè)備對設(shè)備的主要測試點(diǎn)進(jìn)行檢測，保證設(shè)備各項技術(shù)指標(biāo)的正常。

（2）適時地對設(shè)備進(jìn)行修理。設(shè)備的修理是修復(fù)設(shè)備在使用過程中和檢測時發(fā)現(xiàn)的由于正常或不正常的原因而引起的設(shè)備損壞。實(shí)質(zhì)是對設(shè)備的物資磨損進(jìn)行補(bǔ)償，通過修理和更換已經(jīng)磨損、腐蝕的零部件，使設(shè)備的效能得到恢復(fù)。由于港口作業(yè)的不平衡現(xiàn)狀，通常將設(shè)備的大修、項修、小修、計劃修理和非計劃修理簡化為計劃修理和狀態(tài)修理相結(jié)合的維修體制。

計劃修理是有計劃的根據(jù)設(shè)備的性能、特點(diǎn)、規(guī)定的修理周期和結(jié)構(gòu)進(jìn)行的修復(fù)工作。計劃修理的安排應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)計劃的組織、季節(jié)的不同來統(tǒng)籌安排，而狀態(tài)修理根據(jù)設(shè)備的檢測狀態(tài)，對其中喪失精度的某些項目進(jìn)行恢復(fù)性的修理，是對計劃修理的一種補(bǔ)充。

（3）備件的儲備工作。備件是設(shè)備維修的物質(zhì)基礎(chǔ)，備件儲備是否合理，對設(shè)備維修有著直接的影響，但備件不能過多積壓，也不能供應(yīng)短缺和不足，一般采用儲備定額。

2.3磨損故障期

設(shè)備故障特性曲線第3階段為磨損故障期。該階段由于設(shè)備使用久或折舊期結(jié)束，零部件磨損嚴(yán)重及整機(jī)老化，設(shè)備故障迅速升高。如果不對設(shè)備進(jìn)行有效的預(yù)防性維修或技術(shù)改造，將會導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞或造成重大機(jī)損。這一階段主要工作包括以下內(nèi)容。

（1）對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維修。加大對設(shè)備的檢查檢測力度，對設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)受力較大部位和容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位重點(diǎn)檢測。如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)裂紋金屬疲勞現(xiàn)象應(yīng)及早進(jìn)行修復(fù)加固工作，防止設(shè)備出現(xiàn)突然斷裂等現(xiàn)象造成的機(jī)損事故。目前，機(jī)械設(shè)備修復(fù)新工藝、新材料不斷出現(xiàn)，在對設(shè)備預(yù)防性修復(fù)時，可有選擇的使用。

（2）對設(shè)備的技術(shù)改造。運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)成果，對現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部改革，提高其精度和生產(chǎn)效率，使其性能達(dá)到現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。對設(shè)備進(jìn)行改造，通常具有較強(qiáng)的針對性和適用性，經(jīng)過改造的設(shè)備，更能適用生產(chǎn)的具體要求。因此設(shè)備的改造，是對設(shè)備進(jìn)行挖潛、革新的主要手段，也是企業(yè)節(jié)約資金、適用生產(chǎn)需要的主要途徑。設(shè)備技術(shù)改造極其細(xì)致復(fù)雜，需嚴(yán)格考慮設(shè)備運(yùn)行規(guī)律、實(shí)際生產(chǎn)需要。改造時要根據(jù)技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)進(jìn)行合理性多方案選擇。

（3）港機(jī)設(shè)備在磨損故障期，還面臨兩個重大課題：①避免因設(shè)備老化故障頻發(fā)而造成重大機(jī)損。機(jī)械設(shè)備在此階段，部分鋼結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)全局疲勞，特別是傳動部位和受力較大的部位，遭受沖擊載荷或震動時會出現(xiàn)突然斷裂和變形，而出現(xiàn)重大機(jī)損事故。②避免因設(shè)備老化而導(dǎo)致人員傷害事故。港口大型機(jī)械設(shè)備需要人員在機(jī)上操作巡視，并定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)及衛(wèi)生清理，如果大型港口機(jī)械因老化而造成坍塌，就可能造成相關(guān)人員傷害。為了避免設(shè)備機(jī)損和人員傷害，需重點(diǎn)做好以下幾個方面工作：①隨時管制設(shè)備的老化變形銹蝕情況，定期用專業(yè)手段對設(shè)備進(jìn)行檢測，堅決不能超載作業(yè)，盡可能減載降效；②對于臺風(fēng)大雨等異常天氣做相應(yīng)安排，停止作業(yè)并錨固設(shè)備；③對已出現(xiàn)大型港機(jī)設(shè)備變形異常振動等現(xiàn)象，要及時對設(shè)備停用封存，通過對設(shè)備改造等方法清除隱患，若達(dá)不到使用要求，應(yīng)考慮對設(shè)備進(jìn)行報廢處理。

3設(shè)備運(yùn)維管理建議

（1）清查庫存?zhèn)浼?。備件中各類機(jī)械零部件類別較多，清查困難較大。可通過物資管理人員和備件使用單位技術(shù)人員共同清查各類備件的庫存數(shù)量、型號、規(guī)格、使用途徑。并將全部備件建檔造冊。

（2）廣泛收集資料信息。收集國外生產(chǎn)廠家的信息，主要通過索要函遞資料，了解其產(chǎn)品性能與參數(shù)，同時與多港口建立密切聯(lián)系，規(guī)避其他港口設(shè)備錯誤的運(yùn)維管理方法。

（3）做好測繪工作。進(jìn)口設(shè)備零部件無法從技術(shù)圖紙上查到精確的技術(shù)尺寸，當(dāng)設(shè)備使用一段時間后，易損件磨損會給加工制作及安裝帶來較大困難?？稍谠O(shè)備拆檢時做好測繪工作，既為備件加工制作及國產(chǎn)化做好充分的準(zhǔn)備，又可加深對設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造的理解。

（4）科學(xué)合理修復(fù)舊件。設(shè)備零部件達(dá)到使用期限后需要更換，進(jìn)口備件價格昂貴，進(jìn)貨周期長，國產(chǎn)備件質(zhì)量上與進(jìn)口件差別較大。而通過科學(xué)合理修復(fù)舊件，并精心組裝試驗，使其各項技術(shù)參數(shù)達(dá)到使用要求后上機(jī)試用，可節(jié)約大量的資金。

（5）備件國產(chǎn)化。國產(chǎn)化盡量選用國產(chǎn)定型產(chǎn)品，在備件選用上要擇優(yōu)選用訂購，力求產(chǎn)品在質(zhì)量上接近或超過進(jìn)口備件，在安裝尺寸和形式上適應(yīng)設(shè)備。例如，翻車機(jī)驅(qū)動電機(jī)國產(chǎn)化后，既滿足了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)需要，又節(jié)約了資金投入。

（6）加工制作備件工作。備件的加工制作需充分考慮兩方面的因素：①國產(chǎn)材料的性能指標(biāo)，以及加工設(shè)備的能力和加工水平；②考慮零部件在使用過程中存在的問題。

4結(jié)束語

隨著港口機(jī)械設(shè)備的不斷更新和技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)備管理的重要性日益凸顯。文章通過對故障特性曲線的深入分析，探討了港口設(shè)備在不同壽命周期階段的故障特性，并提出了相應(yīng)的維修策略和保養(yǎng)方法。希望通過這些研究和實(shí)踐，能夠幫助設(shè)備管理人員更好地理解和掌握設(shè)備運(yùn)維的規(guī)律，從而延長設(shè)備的使用壽命，降低維修成本，提高港口作業(yè)的效率和安全性。