状态维修机械设备的可靠性和检测更换策略探究

摘 要 状态维修是通过检测设备的运行状况来判断设备是否需要进行维修和零件更换的一种维修模式。本文首先介绍了状态维修的理论和技术，然后介绍了对机械设备的可靠性进行分析的参数和方法，最后探究了机械设备的检测更换策略。

关键词 状态维修；机械设备可靠性；检测更换策略

中图分类号TH6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）98-0116-02

状态维修是20世纪70年代兴起的一种设备维修模式，这种模式通过检测设备的运行状况来评判设备运行的可靠性，进而判断设备是否需要进行维修和零件更换。状态维修相对于先前隔一段固定时间维修一次的维修方式来说有很多优点，比如能够节省人力物力，能够让设备发挥最大效益，也能减少一些由于维修而造成的维修性故障等。科技的进步和集成化、快速化的生产需求使得如今的机械设备更加复杂，精度要求更高，因此设备维修时所需的时间更长，维修经费也增多。如果等到设备不能运行再进行维修，一方面会增大经济损失，另一方面，没有预计到的设备损害可能导致爆炸、危险品泄露等重大事故。因此需要保证设备能够正常安全运行，不出现突发性故障。在此前提下，减少维修次数，使机械设备尽可能运行更长时间能够明显的提升经济效益。状态维修模式在当今的机械设备现状下体现了很大的优势，世界各个国家在多年的研究应用中也证明了这种方法的有效性。

1 状态维修技术

所有的机械设备在出现问题前都会有一些先兆，比如异常振动和声音等。机械设备由正常运行状态到非正常运行状态有一个过程，这一过程可以用曲线表示，如图1所示。

机械设备正常运行到了故障萌发点时，表示设备已经出现问题，但是问题没有表现出来；继续运行到了P点，即潜在故障点后，设备表现出明显的异常；如果继续运行到达F点，即故障点，则机械设备失去了运行能力，必须要进行维修才能继续运行。状态维修的思想是通过检测设备的运行状态，来评估设备需要检修的时间，使得设备在失去运行能力前，能够尽可能的运行更多时间，增加经济效益。

状态维修是以可靠性为中心的维修方式，其核心是设备运行状态的检测和潜在故障的判断。现代检测水平的进步使得机械设备的运行状况能够得到更充分的了解，在此基础上能够预测出设备的运行趋势，确定设备出现问题的区域和原因。

2 可靠性分析

机械设备是否可靠，主要体现在设备的运行是否稳定、运行时能否一直满足精度要求、零件能否长时间使用以及是否能够有效的完成规定任务等。对机械设备进行的状态维修，其核心就是以可靠性为基础的维修。要评估进行维修的合理时间，就要在对机械设备的状态进行检测的基础上，分析其运行状况的可靠性，根据分析结果来确定是否需要维修以及进行什么程度的维修工作。

对于机械设备的可靠性分析，主要通过以下几个参数来评估：

1）失效比例（简称失效比）p。

可靠性量度R表明在一定的工作条件和预计的工作时间内，机械设备和零件达到工作要求的概率。R是一个关于时间的函数，根据设定需要达到的可靠性量度值R的大小，可以求出设备工作的临界时间T。若工作时间小于T，则设备在此时间内是可靠的；若工作时间大于T，则设备需要进行维修，以避免发生故障而出现一系列问题。通过对上面3个参数的分析，可以确定机械设备需要进行维护和零件更换的时间，从而实现状态维修。

3 检测更换策略

检测更换策略探究的是机械设备隔多长时间进行一次检查，以及设备出现问题多少次之后必须要更换的问题，它是状态维修中的关键环节。针对特定的机械设备，根据其运行状况制定合理的检测更换策略能够适时的发现设备的问题，增加设备的使用寿命，使设备的运转更加安全可靠。

检测更换策略的理论优化问题可以采用运筹学模型来考虑。随着对设备进行维修的重视程度日益增强，对于该策略优化的需求更加强烈。更好的检测更换策略能够使设备更加安全可靠、减少设备发生故障的频率，即减少了维修次数、降低了设备维修的成本。这促进了检测更换策略思想的发展，推动了该策略在机械设备维修中的应用。

对设备进行隐患检查的间隔时间，是根据设备发生故障的严重程度，依照安全原则和经济效益的需求来确定。

1）按安全原则确定隐患检查周期

如果设备发生的故障不能保证设备运行的安全，则要减短隐患检查周期，增加机械设备故障检查的频度，以确保设备安全可用，使设备的故障率维持在一个比较低的水平，达到设备安全运行的原则性要求。

机械设备的可用度可以用隐患检查周期内的平均可用度来估量，机械设备的平均可用度与其隐患检查周期存在特定的函数反比关系。根据用户需求的机械设备在运行期间要达到的可用度，即可确定相对应的隐患检查周期。

2）根据经济效益确定隐患检查周期

如果设备发生的故障不影响设备运行的安全，则可以根据经济效益来确定隐患检查周期。但是要保证检查周期在合理的范围内，检查周期过长，可能会使设备脱离安全期进入故障期；检查周期过短，会造成检查费用浪费，达不到经济性要求。为此，必须根据检测系统各参数之间的关系，确定优化函数，进而选择最好的检测周期，保证机械系统在长期安全稳定运行中，其检测费用最低。

设C1和Cm分别为单次检查和设备替换的费用损耗；Cf为设备发生故障后，单位时间内的费用损耗；τ为隐患检查周期。在此，忽略检查时间和替换时间的影响。它们之间满足如下关系：

（Cf-λCm）（1+λτ）e-λτ= Cf-λCm-λC1

由（1+λτ）e-λτ严格单调递减，有：

当Cf

当Cf>λCm-λC1时，τ有唯一解，即可以确定最优隐患检查周期。

4 结论

状态维修模式经过多年的研究和发展，得到了广泛的应用。工业监测水平的提高和设备故障诊断经验的积累使得这种模式更加的安全可靠。随着状态维修理论和技术的更进一步发展、机械设备制造水平的持续提高，相信未来机械设备的使用寿命将会大大延长，创造出更多的经济利益。

参考文献

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