设备的故障原因与发生规律及全过程管理

设备的故障原因与发生规律及全过程管理

摘要：设备故障的发生受设备内部和外界多方面因素影响，有的

故障发生是某一种因素起主导作用，有的故障是几种因素综合作用

的结果。本文对设备的故障原因与发生规律及全过程管理进行简要

的分析。

关键词：设备；故障；原因；发生规律；全过程管理

设备故障的发生受设备内部和外界多方面因素影响，有的故障发

生是某一种因素起主导作用，有的故障是几种因素综合作用的结

果。

1、设备故障及故障分类

设备在使用过程中，由于某种原因，使系统、机器或构成系统、

机器的零、部件丧失了其规定的功能，这种状况称为故障。国际通

用的定义是：产品丧失其规定功能的现象叫做故障。这个定义里包

括了三种情况：完全不能工作的产品；性能劣化，超过规定的失效

判据的产品；失去安全工作能力的产品。发生上述三种情况中的任

何一种，都是发生了故障。设备故障的发生受设备内部和外界多方

面因素影响，有的故障发生是某一种因素起主导作用，有的故障是

几种因素综合作用的结果。

1.1按故障发生与时间性是否有关分类

突发性故障：事先没有明显征兆而突然发生的故障，它是一种无

发展期的随机故障。发生故障的概率与时间无关，故障无法预测。

渐进性故障：由于各种原因使设备规定的功能逐渐变差，以至完

全丧失。当故障出现前，一般有较明显的征兆。发生故障的概率与

时间有关，可以早期预测、预防和控制。

1.2按故障造成功能表现的程度分类

功能故障：故障表现明显。例如电机故障，机床不能开动，车床

变速不到位等。

潜在故障：由于材质的缺陷、零部件制造精度不良等原因，致使

在一定条件下引发故障，但在具体的功能上表现不明显。

了解各种不同的故障，可采取不同的早期预测和防范、控制措施，

力求使故障的发生及其危害程度降到最少。

2、设备故障的原因和模式

从宏观上看，设备发生故障的原因有以下几种：

2.1设计错误：应力过大，应力集中，材料、配合、润滑方式选用

不当，对使用条件、环境影响考虑不周。

2.2原材料缺陷：材料不符合技术条件，铸锻件有缺陷等。制造缺

陷：机加工、压力加工和装配缺陷、焊接缺陷、热处理变形等。

2.3运转中的问题：没有预料到的使用条件影响，巳知使用条件发

生变化，过载、过热、腐蚀、润滑不良、操作失误、维护不当、修

理不当等。

2.4从微观上看，发生机械故障的原因在于设备中零件的强度因素

与应力因素和环境因素不相适应。机械设备故障模式主要有变形、

磨损、断裂和腐蚀四大模式。其中，磨损最常见断裂后果严重，基

础件变形往往不为人重视，腐蚀与设备的环境关系密切。

3、设备故障的发生发展规律

机械设备在整个使用寿命期内的故障率变化分三个阶段。

第一阶段是初发故障期，也称早期故障期。它是指新设备的安装

调试过程中至移交生产试用阶段。由于设计、制造中的缺陷，零、

部件加工质量以及操作工人尚未全部熟练掌握等原因，致使这一阶

段故障较多，问题充分暴露。随着调试、排除故障的进行，设备运

行逐渐正常，故障发生率逐步下降。

第二阶段是偶发故障期。这时设备各运动件已进入正常磨损阶段，

操作工人已逐步掌握了设备的性能、原理和调整的特点，故障明显

减少，设备进入正常运行阶段。在这一阶段所发生的故障，一般是

由于设备维护不当、使用不当、工作条件劣化等原因，或者由于材

料缺陷、控制失灵、结构不合理等设计、制造上存在的问题所致。

第三阶段是劣化故障期。也称耗损故障期。设备随着使用时间延

长，各部分机件因磨损、腐蚀、疲劳、材料老化等逐渐加剧而失效，

致使设备故障增多，生产效能下降，排除故障所需时间和排除故障

的难度都逐渐增加，维修费用上升。这时应采取不同形式的检修或

进行技术改造，才能恢复生产效能。如果继续使用，就可能造成事

故。

但是，并不是所有的设备都具有三个故障时期。不少设备只有其

中一个或两个故障期， 有些质量低劣的设备的偶发故障期很短，

甚至早期故障期后，紧接着就进人耗损故障期。

航空技术装备的故障率曲线大致可以分为六种基本类型。具有明

显耗损期的零部件，如飞机的轮胎、机轮的刹车片、活塞式发动机

的气缸、涡轮喷气发动机的压縮器叶片以及飞机结构上的所有元件

等。它们通常具有机械磨损、材料老化、金属疲劳等特点。没有耗

损期的系统或零部件，如飞机液压系统、空调系统等的附件，发动

机的部件、附件，包括涡轮压缩器以及电子设备等。曲线没有明确

的耗损期，但是当使用时间增加时，它的故障也是在增加的，涡轮

喷气发动机属这一种类型，具有耗损特性的仅占整个装备的6%，具

有典型浴盆曲线的仅占47%，没有明确耗损期的占57%。

4、设备故障全过程管理

要减少故障和消灭故障，就必须重视故障发展规律的研究和管理。

从设备管理的角度看，主要是对设备故障实行全过程管理。故障全

过程管理的内容有：故障信息的收集、储存统计、故障分析、故障

处理、效果评价及信息反馈。上述内容中，重点在于故障分析与故

障处理。认真实施故障全过程管理，可为开展设备故障机理和设备

可靠性、维修性研究提供数据信息，为改造在用设备、提高换代产

品的质量提供依据。更重要的是，通过故障分析，加强管理，预防

类似故障再度发生，保证设备正常运行，减少经济损失。

4.1故障信息的收集

设备故障信息是指：设备故障的发生发展直到排除全过程的信息。

它通常是采用故障记录或故障报告单的形式。它们的内容包括：故

障发生前的迹象、原因、发生故障的部位，诊断结果和排除措施，

更换和修复磨损件的名称、数量和磨损特点，排除故障所需时间等。

故障记录或故障报告单中的故障模式和故障现象，各企业在实际

工作中可以文字说明， 也可规定统一的、简单明确的类别编码，

以便于企业内部分类和统计。

故障信息收集应有专人负责，重视现场调查研究，保证信息的全

面、准确和真实性，并加强信息的传递和横向联系。

4.2故障信息的储存与统计

用计算机储存、统计故障信息。编制计算机辅助设备故障管理子

系统，该子系统的功能有：设备故障信息输入，故障统计分析，查

询、显示和打印故障设备名称、各车间或全厂〈按周、月、季、年）

故障总次数、停机总时间，统计、打印主要设备的平均无故障工作

时间mtbf 、平均修理时间mttr 等。

4.3故障分析

故障分析是从故障现象入手，分析各种故障产生的原因和机理，

找出故障随时间变化的宏观规律，判断故障对设备的影响，研究对

故障的预测、预知，从而控制和消灭故障。常见的故障分析方法有：

故障频率和故障强度分析、故障原因分析、mtbf 和mttr 分析、故

障模式影响及危害性分析、故障树分析。

参考文献

[1]万长慈等. 设备管理 [m].北：工业出版社.1999.

[2]王巍. 现代企业设备管理[m].北：中国计划出版社.2007.