淺談DCS的預測性維護

劉建偉

摘 要：預測性維護是近幾年發展比較快的一種設備維護模式。本文從討論設備維護的三種模式比較以及預測性維護的現狀開始，對DCS所實現的幾種預測性維護解決方案作了介紹。

關鍵詞：預測性維護;預防性維護;診斷

一、前言

當今的過程控制工業，對控制系統的可靠性要求越來越高，一般都要求控制系統能滿足連續可靠的工作，突發的故障停機會造成極大的損失。因此，也對控制系統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。根據統計，在 1981 年，美國的工廠花費在維護其關鍵裝置系統上的成本超過了 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。這些數據表明，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據統計，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行控制系統維護計劃的方式已經不能再滿足過程工業的生產需求了。

二、控制系統維護的模式

控制系統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”，“運轉至出現故障管理”，顧名思義，也就是說控制系統出現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。采用運轉至出現故障管理的工廠在機器或系統出現故障之前不會在維護上花費任何資金。運轉至出現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：可在控制系統設備間里安裝的計數器讀數來進行。某些設備要根據許多參數或狀態來進行操作。這些參數或狀態信息可能由控制系統設備間里安裝的計數器讀數提供。設備上的計數器到達一定讀數時，系統就進行維護，例如，每隔 100 個小時的運行時間等。

基于條件的維護計劃：控制系統將通過實時狀態或操作參數如溫度等進行控制。這些參數為實時讀數，需要實時對其進行監控。

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設備的統計時間范圍內惡化。例如，某種控制系統的主控單元和工程站、操作員站的計算機通常運轉6個月后就要檢查易損部件部件。使用預防性維護技術，這種方法的問題是，主控單元和計算機內部的風扇運轉狀況、灰塵的會直接影響機器的正常工作壽命。如果該計算機在6個月之后可能就不需要進行維護也能正常工作，采用預防性維護的第二種選擇甚至更為麻煩。但是，這樣可以延長設備的使用壽命 ?。

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監測、故障診斷、故障（狀態）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或工廠內平均壽命統計數據（即平均無故障時間）來計劃安排維護活動。

克服預防性維護的盲目性，具有很強的針對性。根據狀態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，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展，以及維護管理系統的不斷完善，尤其是先進以現場總線和工業以太網等通訊技術的高速發展和普及，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發揮高性能。

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“狀態監測”，強調的是“故障診斷”是指不定期或連續地對設備進行狀態監測，根據其結果.查明裝備有無狀態異常或故障趨勢，再適時地安排維護;廣義的預測性維護將狀態監測、故障診斷、狀態預測和維修決策多位合一體，狀態監測和故障診斷是基礎，狀態預測是重點，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。

四、結束語

任何一種技術都一定會有它的局限性，選擇和制定最合適的維護方案，必須是從現場工況和自身的實際情況來判斷決定。隨著電子技術、傳感器技術和通訊技術方面不斷突破，我們相信會有越來越多的預測性維護解決方案推向市場;我們也相信因為金融危機的影響，會有越來越多的用戶開始考慮如何節約維護成本的問題，而不僅僅是減少投資成本。當然，預測性維護本身是個動態的可持續的管理過程，不可能僅僅依靠幾個部門或供應商的努力就能實現，還需要更多人的關注和參與才能體現它的價值。

任何一種先進的技術都不能脫離人的因素，無論是哪一種維護技術都不能脫離人的參與，無論是預防性維護，還是預測性維護，甚至主動性維護，都需要根據實際情況來分析，制定最合適的維護方案，才是達到最理想的效果。

參考文獻：

[1]ALF PüTTMER， HEINZ M. N？GEL， Optimization of pump maintenance， Process Worldwide， 4-2004

[2]Peter Cleaveland，.優化過程儀表的7點建議.Control Engineering China.2006，08

[3]任廣宏.淺談設備的預測性維護.建筑與工程.2006年第7期：P94