第7章设备的故障与事故

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2013,年,7,月,12,日,河南理工大学机械学院,*,第,1,页,第,7,章设备的故障与事故,教学内容,7.1,设备故障分类及分析方法,7.1.1,设备的故障及分类,7.1.2,设备故障分析方法,7.2,设备事故的管理,7.2.1,设备事故的概念,7.2.2,设备事故的管理,7.2.3,设备事故典型调查程序,7.2.4,设备事故的处理,2024/11/16,教学内容,重点与难点,设备故障分析方法,：统计分析分析；,分步分析法,；故障树分析法,(,难点,),；,典型事故分析法。,设备事故典型调查。,学习目标,掌握设备故障概念及其分类；,学会掌握用,统计分析分析、分步分析法、故障树分析法,(,难点,),和典型事故分析法分析设备故障；,掌握各种设备事故的管理。,2024/11/16,概述：,2024/11/16,实际生产中，设备故障与设备的事故是客观存在的。为了最大限度地提高企业的经济效益，其中相当,重要的一点,就是希望把设备故障次数降低到最低限度。减少设备故障次数，提高了设备运转率，可以提高产量，降低消耗，从而降低成本。研究设备故障，减少设备故障是从事设备管理与维修工作者的,一项重要任务,。,7.1,设备故障分类及分析方法,2024/11/16,7.1.1,设备的故障及分类,1,、设备故障的概念,在,设备管理维修术语,一书中，将故障定义为“设备丧失规定的功能”。这一概念可包括如下内容：,(1),引起系统立即丧失其功能的破坏性故障：,(2),与设备性能降低有关的性能上的故障；,(3),即使设备当时正在生产规定的产品，而当操作者无意或蓄意使设备脱离正常的运转时。,要明确,什么是故障、异常和事故，他们之间的关系是什么？,事故,也是一种故障，是侧重安全与费用上的考虑而建立的术语，通常是指设备失去了安全的状态或设备受到非正常损坏等。,7.1.1,设备的故障及分类,2024/11/16,2,、设备故障的分类,设备的故障按技术性原因，可分为,四大类,：即磨损性故障、腐蚀性故障、断裂性故障及老化性故障。,(1),磨损性故障：,由于运动部件磨损，在某一时刻超过极限值所引起的故障。,概念：,所谓磨损是指机械在工作过程中，互相接触作相互运动的对偶表面，在磨擦作用下发生尺寸、形状和表面质量变化的现象。,分类：,按其形成机理又分为粘附磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损、微振磨损等四种类型。,(2),腐蚀性故障：,分类：,按腐蚀机理不同又可分化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀三类。,化学腐蚀：,金属和周围介质直接发生化学反应所造成的腐蚀。反应过程中没有电流产生。,7.1.1,设备的故障及分类,2024/11/16,2,、设备故障的分类,(2),腐蚀性故障：,电化学腐蚀：,金属与电介质溶液发生电化学反应所造成的腐蚀。反应过程中有电流产生。,物理腐蚀：,金属与熔融盐、熔碱、液态金属相接触，使金属某一区域不断熔解，另一区域不断形成的物质转移现象，即物理腐蚀。,在实际生产中，常以金属腐蚀不同形式来分类,。常见的有八种腐蚀形式，即均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、磨损性腐蚀、应力腐蚀。,7.1.1,设备的故障及分类,2024/11/16,2,、设备故障的分类,(3),断裂性故障：,分类：,脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、塑性断裂等。,脆性断裂：,原因有,由于材料性质不均匀所引起；,由于加加工工艺处理不当所引起，如在锻、铸、焊、磨、热处理等工艺过程中处理不当，就容易产生脆性断裂；,由于恶劣环境所引起，如温度过低，使材料的机械性能降低，主要是指冲击韧性降低，因此低温容器,(,20,以下,),必须选用冲击值大于一定值的材料，再如放射线幅射能引起材料脆化，从而引起脆性断裂。,7.1.1,设备的故障及分类,2024/11/16,2,、设备故障的分类,(3),断裂性故障：,疲劳断裂,：,原因有,由于热疲劳，如高温疲劳等；,机械疲劳，又分弯曲疲劳、扭转疲劳、接触疲劳、复合载荷疲劳等；,复杂环境下的疲劳，由于各种综合因素共同作用所引起。,应力腐蚀断裂：,原因有,一个有热应力、焊接应力、残余应力或其它外加拉应力的设备，如果同时存在与金属材料相匹配的腐蚀介质，则将使材料产生裂纹，并以显著速度发展的一种开裂，,如不锈钢在氯化物介质中的开裂，黄铜在含氨介质中的开裂，都是应力腐蚀。,又如所谓氢脆和碱脆现象造成的破坏，是应力腐蚀断裂。,塑性断裂：塑性断裂是由过载断裂和撞击断裂所引起。,(4),老化性故障：,上述综合因素作用于设备，使其性能老化所引起的故障。,7.1.2,设备故障分析方法,2024/11/16,故障分析的方法一般有,统计分析法,、,分步分析法,、,故障树分析法,和,典型事故分析法,等。,1,、统计分析法,概念：,通过统计某一设备或同类设备的零部件,(,如活塞、填料等,),或因某方面技术问题,(,如腐蚀、强度等,),所发生的故障，占该设备或该类设备各故障的百分比，然后分析设备故障发生的主要问题所在，为修理和经营决策提供依据的一种故障分析法，称为,统计分析法,。,举例：以腐蚀为例。,工业发达国家都很重视腐蚀故障的经济损失，经统计每年由于腐蚀损失达国民经济总值的,5,。,设备故障中，其腐蚀故障约占设备故障的一半以上。,国外对腐蚀故障作了具体分析，,得出的结论是,：随着工业的发展，腐蚀形式也发生了变化，不仅仅是壁厚减薄，或表面形成局部腐蚀，而且,主要是以裂纹、微裂纹等形式出现了,。,7.1.2,设备故障分析方法,2024/11/16,1,、统计分析法,举例：以腐蚀为例,腐蚀形式,一般形式腐蚀,裂纹,(,应力和疲劳腐蚀,),晶间腐蚀,局部腐蚀,点蚀,汽蚀,浸蚀,其他,%,31,23.4,10.2,7.4,15.7,1.1,0.5,8.5,表,7,1,美国杜邦公司统计资料,腐蚀形式,%,腐蚀形式,%,腐蚀形式,%,腐蚀形式,%,应力腐蚀,45.6,均匀腐蚀,8.5,疲劳腐蚀,8.5,其他,8.0,点蚀,21.8,晶间腐蚀,4.9,氢蚀,3.0,表,7,2,日本三菱化工机械公司,10,间的统计资料,腐蚀形式,1963-1968,年,/%,1969-1973,年,/%,腐蚀形式,1963-1968,年,/%,1969-1973,年,/%,均匀腐蚀,22,21,应力和疲劳腐蚀,48,51,局部腐蚀,22,22,脆性破坏,/,其他,3/,5,6/,5,表,7,3,日本挥发油株式会社,10,间的统计资料,7.1.2,设备故障分析方法,2024/11/16,2,、分步分析法,-,举例,分步分析法是对设备故障的分析范围由大到小、由粗到细逐步进行，最终必将找出故障频率最高的设备零部件或主要故障的形成原因，并采取对策。这对大型化、连续化的现代工业，准确地分析故障的主要原因和倾向，是很有帮助的。表,7,4,为美国凯洛格公司对合成氨厂停车原因的分步分析。,表,7,4,第一步：统计停车及停车次数,年份,69-70,年（,22,个厂）,71-72,年（,27,个厂）,73-74,年（,30,个厂）,75-76,年（,30,个厂）,平均停车天数,50,45.5,49,50,平均停车次数,9.5,8.5,10.5,11,事故分类,/,年份,69-70,年（,22,个厂）,71-72,年（,27,个厂）,73-74,年（,30,个厂）,75-76,年（,30,个厂）,仪表事故,1,2,1.5,1.5,电器事故,1,0.5,1,1,主要设备事故,5.5,5,6,6,大修,1,0.5,0.5,0.5,其他,5,0.5,1.5,2,总数,13.5,8.5,10.5,11,表,7,5,第二步：分析停车原因,/,（次,/,年）,可见,：每两次停车中,就有一次是,主要设备,的事故引起的。,7.1.2,设备故障分析方法,2024/11/16,2,、分步分析法,-,举例,主要设备名称,69-70,年（,22,个厂）,71-72,年（,27,个厂）,73-74,年（,30,个厂）,75-76,年（,30,个厂）,废热锅炉,22,10,-,8,炉管、上升管和集气管,19,17,19,13,合成气压缩机,13,16,16,25,换热器,10,9,8,11,输气总管,6,-,6,7,对流段盘管,5,-,-,-,合成塔,-,8,-,-,管道，阀门和法兰,-,-,5,11,空压机,-,11,9,-,表,7,6,第三步：分析停车次数最多的主要设备事故,/,（,%,）,7.1.2,设备故障分析方法,2024/11/16,2,、分步分析法,-,举例,由表分析,7,6,可算出：,(1,),合成气压缩机停车次数所占比例较高，在,1975,1976,年的统计中，高达,25,。这是因为离心式合成气压缩机的运行条件苛刻，转速高、压力高、功率大、系统复杂。因振动较大，引起压缩机止推环、叶片、压缩机密封部件及增速机轴承损坏等故障出现。,(2),上升管和集气管的泄漏占较大的百分比,(13,19,),。,(3),管道、法兰和阀门的故障占,5,11,，也比较高。,(4),结论：通过以上分析，发生故障的主要部位就比较清楚了，因而可以采取不同对策，来处理各种类型的故障。,7.1.2,设备故障分析方法,2024/11/16,3,、故障树分析法,(1),故障树分析法的,产生与特点,从系统的角度来说，故障既有因设备中具体部件,(,硬件,),的缺陷和性能恶化所引起的，,也有因软件，如自控装置中的程序错误等引起的。,此外，还有因为操作人员操作不当或不经心而引起的损坏故障。,60,年代初，随着载人宇航飞行，洲际导弹的发射，以及原子能、核电站的应用等尖端和军事科学技术的发展，都需要对一些极为复杂的系统，做出有效的可靠性与安全性评价；故障树分析法就是在这种情况下产生的。,故障树的由来：,故障树分析法简称,FTA,(FailuteTreeAnalysis),是,1961,年为评定美国导弹操纵系统可靠性及安全情况，由美国贝尔电话研究室的华特先生首先提出的。其后，在航空和航天器的设计、维修，原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系统中得到了广泛的应用。目前，故障树分析法虽还处在不断完善的发展阶段，但其应用范围正在不断扩大，是一种很有前途的故障分析法。,7.1.2,设备故障分析方法,2024/11/16,3,、故障树分析法,故障树分析法的,产生与特点,-,特点：,它是一种从系统到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。它从系统开始，通过由逻辑符号绘制出的一个逐渐展开成树状的分枝图，来分析故障事件,(,又称顶端事件,),发生的概率，同时也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的影响，其中包括人为因素和环境条件等在内。,它对系统故障不但可以作定性的而且还可以作定量的分析；不仅可以分析由单一构件所引起的系统故障，而且也可以分析多个构件不同模式故障而产生的系统故障情况。,因为故障树分析法使用的是一个,逻辑图,，因此，不论是设计人员或是使用和维修人员都容易掌握和运用，并且由它可派生出其他专门用途的“树”。例如，可以绘制出专用于研究维修问题的维修树，用于研究经济效益及方案比较的决策树等等。,由于故障树是一种逻辑门所构成的逻辑图，因此适合于用电子计算机来计算；而且对于复杂系统的故障树的构成和分析，也只有在应用计算机的条件下才能实现。,7.1.2,设备故障分析方法,2024/11/16,3,、故障树分析法,故障树分析法的,产生与特点,-,缺点：,其中主要是构造故障树的多余量相当繁重，难度也较大，对分析人员的要求也较高，因而,限制了,它的推广和普及。,在构造故障树时要运用逻辑运算，在其未被一般分析人员充分掌握的情况下，很,容易发生错误和失察,。例如，很有可能把重大影响系统故障的事件漏掉；,同时，由于每个分析人员所取的研究范围各有不同，其所得结论的,可信性也就有所不同,。,7.1.2,设备故障分析方法,2024/11/16,3,、故障树分析法,(2),故障树的构成和顶端事件的选取,顶端事件的