故障特性曲線在港口設備運維中的應用研究

［關鍵詞］故障特性；磨損；維修現場；壽命周期

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

1背景

1.1設備壽命周期

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

1.2港口設備現實情況

港口設備數量多、種類雜，而且大多數應用在各條生產裝卸作業線上。設備使用是否合理，維護保養、檢測和修理是否得當，直接影響港口企業的裝卸數量。設備在使用過程中必然造成磨損。這是設備自身運轉的客觀規律，而如果設備使用不當或對設備保養不及時，將使設備產生劇烈的物質磨損，縮短設備壽命周期，甚至導致設備的完全損壞，還有可能使設備過早報廢。機械設備的磨損與產生的故障是非常復雜的關系，因此學習和研究如何對設備進行使用、保養、檢測和修理是設備管理工作的中心內容。

1.3設備磨損故障規律

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

2基于設備故障特性曲線分析設備磨損及解決辦法

2.1初期故障期

根據設備故障特性曲線可知，第1 階段為初期故障期。設備初期使用階段，由于設計、制造、裝配與調試等方面的缺陷而發生故障。這一階段設備故障率高，故障種類多樣化。若設備使用合理，維護保養得當，設備故障會呈迅速下降趨勢，設備運轉趨于正常。反之，可能會使設備投入使用之初，故障率就高居不下，呈失控態勢。這一階段需主要做好以下幾項工作。

（1）正確合理使用設備。提高操作人員的操作技能，制訂出不同機種的操作規程，并要求運行操作人員嚴格執行操作規程。熟悉設備性能，防止因操作不當而引起的機損事故。

（2）根據設備技術要求和復雜程度，配備相應的機電維修人員，對于重、大、精設備，配備具有專門知識，訓練有素的技術人員和高級技工進行管理。對技術含量較高或進口的復雜設備要組織技術人員加快設備技術吸收、消化工作，以更好地管理好設備。

（3）加強設備基礎管理工作。組織設備管理人員盡快熟悉設備性能、原理、結構以及工作特點，并建立設備履歷檔案，配備相應的工屬具。

（4）做好設備潤滑工作。港口大型機械設備工況比較復雜，設備使用之初通常不太注重設備的潤滑工作，導致出現機械摩擦副潤滑點堵塞潤滑系統零件損壞問題，甚至機械軸銷或安裝孔出現潤滑孔道卡阻現象，長期積累會導致設備潤滑系統癱瘓。港口大型機械設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。通過對多臺港機設備長期使用積累的經驗來看，潤滑周期相對較長、比較分散的點，使用手動方式效果較好；潤滑周期較短且潤滑點相對集中的點，使用半自動或全自動潤滑方式較好。港機設備出現潤滑不良的原因大致分為以下幾個方面：①潤滑脂有雜質，導致潤滑泵損壞或分配閥堵塞；②潤滑裝置或管線被生產物料砸壞；③其他意外原因導致潤滑系統損壞沒有及時修復，致使潤滑點被物料堵實而難以疏通。無論什么原因使設備產生潤滑不良現象，都要及時修復或改進，才能使港口機械設備進入下一個循環周期。

2.2偶發故障期

設備故障特性曲線第2 階段為偶發故障期，是設備正常運轉階段。設備運轉比較平穩，技術狀態良好，故障率穩定在較低水平應為常態。由于操作人員操作越來越熟練，設備管理人員技術水平不斷提高，設備磨合趨于正常，設備進入了最佳階段。但同時設備的利用率會相應的提高，設備工作效率將達到或超過設計水平。隨著設備使用時間的延長，設備易損件開始出現問題。這一階段的設備管理工作主要有以下內容。

（1）建立建全設備維護保養體制。設備維護保養主要圍繞設備的清潔、檢查、緊固、調整、潤滑、防腐等工作。設備保養工作分為日常保養和定期保養。日常保養是設備維護工作的基礎。內容主要有設備的檢查、表面清潔和潤滑，以保證設備的完整無損和正常運行，潤滑工作一定要做到“五定”，即定人、定點、定時、定量、定質。定期保養是對設備內部進行清潔、檢查、緊固、調整，利用簡單的檢測設備對設備的主要測試點進行檢測，保證設備各項技術指標的正常。

（2）適時地對設備進行修理。設備的修理是修復設備在使用過程中和檢測時發現的由于正?；虿徽５脑蚨鸬脑O備損壞。實質是對設備的物資磨損進行補償，通過修理和更換已經磨損、腐蝕的零部件，使設備的效能得到恢復。由于港口作業的不平衡現狀，通常將設備的大修、項修、小修、計劃修理和非計劃修理簡化為計劃修理和狀態修理相結合的維修體制。

計劃修理是有計劃的根據設備的性能、特點、規定的修理周期和結構進行的修復工作。計劃修理的安排應根據生產計劃的組織、季節的不同來統籌安排，而狀態修理根據設備的檢測狀態，對其中喪失精度的某些項目進行恢復性的修理，是對計劃修理的一種補充。

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

2.3磨損故障期

設備故障特性曲線第3階段為磨損故障期。該階段由于設備使用久或折舊期結束，零部件磨損嚴重及整機老化，設備故障迅速升高。如果不對設備進行有效的預防性維修或技術改造，將會導致設備嚴重損壞或造成重大機損。這一階段主要工作包括以下內容。

（1）對設備進行預防性維修。加大對設備的檢查檢測力度，對設備鋼結構受力較大部位和容易產生應力集中的部位重點檢測。如果發現出現裂紋金屬疲勞現象應及早進行修復加固工作，防止設備出現突然斷裂等現象造成的機損事故。目前，機械設備修復新工藝、新材料不斷出現，在對設備預防性修復時，可有選擇的使用。

（2）對設備的技術改造。運用現代化技術成果，對現有設備結構進行局部改革，提高其精度和生產效率，使其性能達到現代化生產要求。對設備進行改造，通常具有較強的針對性和適用性，經過改造的設備，更能適用生產的具體要求。因此設備的改造，是對設備進行挖潛、革新的主要手段，也是企業節約資金、適用生產需要的主要途徑。設備技術改造極其細致復雜，需嚴格考慮設備運行規律、實際生產需要。改造時要根據技術可行性和經濟進行合理性多方案選擇。

（3）港機設備在磨損故障期，還面臨兩個重大課題：①避免因設備老化故障頻發而造成重大機損。機械設備在此階段，部分鋼結構會出現全局疲勞，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突然斷裂和變形，而出現重大機損事故。②避免因設備老化而導致人員傷害事故。港口大型機械設備需要人員在機上操作巡視，并定期對設備進行維護保養及衛生清理，如果大型港口機械因老化而造成坍塌，就可能造成相關人員傷害。為了避免設備機損和人員傷害，需重點做好以下幾個方面工作：①隨時管制設備的老化變形銹蝕情況，定期用專業手段對設備進行檢測，堅決不能超載作業，盡可能減載降效；②對于臺風大雨等異常天氣做相應安排，停止作業并錨固設備；③對已出現大型港機設備變形異常振動等現象，要及時對設備停用封存，通過對設備改造等方法清除隱患，若達不到使用要求，應考慮對設備進行報廢處理。

3設備運維管理建議

（1）清查庫存備件。備件中各類機械零部件類別較多，清查困難較大?？赏ㄟ^物資管理人員和備件使用單位技術人員共同清查各類備件的庫存數量、型號、規格、使用途徑。并將全部備件建檔造冊。

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

（3）做好測繪工作。進口設備零部件無法從技術圖紙上查到精確的技術尺寸，當設備使用一段時間后，易損件磨損會給加工制作及安裝帶來較大困難。可在設備拆檢時做好測繪工作，既為備件加工制作及國產化做好充分的準備，又可加深對設備內部構造的理解。

（4）科學合理修復舊件。設備零部件達到使用期限后需要更換，進口備件價格昂貴，進貨周期長，國產備件質量上與進口件差別較大。而通過科學合理修復舊件，并精心組裝試驗，使其各項技術參數達到使用要求后上機試用，可節約大量的資金。

（5）備件國產化。國產化盡量選用國產定型產品，在備件選用上要擇優選用訂購，力求產品在質量上接近或超過進口備件，在安裝尺寸和形式上適應設備。例如，翻車機驅動電機國產化后，既滿足了設備運轉需要，又節約了資金投入。

（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國產材料的性能指標，以及加工設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結束語

隨著港口機械設備的不斷更新和技術的進步，設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，探討了港口設備在不同壽命周期階段的故障特性，并提出了相應的維修策略和保養方法。希望通過這些研究和實踐，能夠幫助設備管理人員更好地理解和掌握設備運維的規律，從而延長設備的使用壽命，降低維修成本，提高港口作業的效率和安全性。