潜在故障与功能故障及故障特性研究

 　　（1）潜在故障与功能故障

　　所谓的潜在故障是设备发生故障之前的一种状态，是可以检查、感知的不良征兆，但设备没有真正丧失功能。就像人们处于亚健康状态一样，亚健康是人生病前的一种身体状况，不舒服但没有真正病倒，如果加大压力和负荷，就可能病倒。

　　功能故障是在规定的环境条件下，设备已经不能完成规定的功能。

　　设备功能包括主要功能、次要功能、保护装置以及多余功能等。

　　设备运行所要完成的一种或者几种特定功能为主要功能。例如某传送带的主要功能是以每小时15t的速率把岩石从料斗传送到碎石机。

　　次要功能是重要功能以外的功能，例如飞机制动系统的主要功能是让飞机停下来，次要功能是提供防滑能力。设备的次要功能一般还有：

　　密封作用：一些设备，输送是主要功能，防止被输送物质的泄露需要密封，密封为次要功能。

　　支撑作用：机床床身本身作为机械稳定性结构的一部分，还可以起到支撑、防护作用这种次要功能。

　　外观作用：设备外壳的造型、油漆、色彩、可以提升设备的美观和易识别程度；

　　卫生、安全作用：一些设备的附加结构除了作为主要功能的一部分，还可以有利于卫生和操作员工安全。

　　仪表、标识作用：压力、温度、速度、液位等是反映设备运行状况的，是次要功能的主要构成。

　　设备的保护装置包括：吸引操作者注意力的报警装置、发生故障与事故的自动停机开关装置、减少损害的安全阀（防爆膜）装置、维持设备功能的冗余备用装置等等。对此类保护装置的维护、维修也关系到对主要功能部件的保护，同样不可忽视。

　　多余功能是指设计原因或设备改造后，原来的某些功能不再有用，但因为拆除困难或会增加改造费用仍然保留。虽然这些功能不再有用，但可能会增加一定比例的维护费用。

　　有时候，设备的主要功能仍然存在，但达不到理想标准，如发动机仍然工作，但燃料超标；或者泥浆泵仍然工作但速度太慢。这是否算作功能故障呢？取决于人们对设备功能的期望值。

　　从广义上定义功能故障，就是设备不能满足期望的性能标准。如此定义的功能故障，当然可能使不同观点得到不同的结论。例如液压系统油缸泄露，地面积油，安全检查员认为容易引起火灾或者滑倒人，从安全角度说"设备发生故障"；而工程师只有在油耗较高，可能造成齿轮箱咬死时才认为是发生故障；而生产管理人员可能认为只有设备停机不能运行时才算是真正的故障。但到底依照那种说法，一定要统一起来，成为大家共同遵守的约定。

　　功能故障随着场合的不同而不同，例如我们用运行和备用两个泵给水箱泵水，可以定义三种功能故障：

　　两只泵都发生故障而无法泵水；

　　运行泵发生故障，但备用泵接替工作；

　　备用泵故障，运行泵仍然工作，如果一旦发生故障则系统无法供水。

　　某一元器件的功能也许只有一个，但是功能故障模式则可能是多个，如燃气轮机的排气系统，其功能是将所有过热废气无障碍的送达透平室顶上10m处顶口，而表现出的功能故障可能是通道完全堵塞，部分通道堵塞、漏气或者无法送废气到透平室顶10m处等。

　　设备不同功能故障模式对应的维修模式也有所不同。

　　如果要真正预防故障，需要搞清楚每种功能故障的本质原因。以便用适当的方式预防解决。下面列举一些常见的原因：

　　尘土、污垢影响：造成设备磨损、堵塞、卡住和精度的下降；

　　不当润滑：无论属于缺油或是润滑油失效、变质，均会造成设备过度磨损、卡滞等；

　　解体、脱落、分离：由于连接部位松动造成，后果可能是停机、损坏或者严重事故；

　　设置或使用不合理：包括速度调整、操作顺序安排、工具材料使用、启动制动动作不当，造成设备部件损坏和故障；

　　错误工艺及材料：由于工艺或者材料的原因引起设备的卡死或损坏。

　　值得指出的是，同样设备或者部件在使用条件相异的情况下会有着完全不同的故障模式，在北极地区与赤道沙漠行驶的汽车有着不同的故障模式，在喷气飞机上与钻井平台上使用的发动机也故障各异。冰天雪地北方的石油化工设备常发生水管冻裂漏水，而广东一带同样的设备更多的问题是腐蚀和小动物造成的设备故障。

　　故障发生后对设备、生产以及环境的作用，即当我们没有做任何预防而发生的一切。这也是评估故障后果所依据的所有信息。具体内容包括：

　　故障发生的迹象；

　　在什么情况下，故障会危害安全和破坏环境；

　　在什么情况下，故障会影响生产和使用；

　　故障造成的有形破坏（如磨损、烧焦等）；

　　排除故障必须做的工作。

　　故障迹象是指伴随故障或者在故障之前发生的明显物理反应，如噪音、火光、烟雾、漏气、怪味、变色等。

　　有些故障的发生会造成明显的安全或者环境灾害，包括：

　　火灾或爆炸；

　　引起触电死亡；

　　下落物体伤人；

　　压力喷发；

　　高温熔融物体外溢；

　　大型或高速旋转部件解体飞出；

　　锐利边缘或运动机械外露；

　　噪声水平明显增加超标；

　　结构性坍塌；

　　细菌生长扩散；

　　水淹事故发生；

　　污垢污染食品、饮料、药品。

　　除了直接影响，故障的发生还可能造成二次影响，有时候二次影响的危害超过一次影响，这也是我们需要注意的。二次影响包括：

　　对产品质量的影响；

　　对售后服务的影响；

　　工期、交货期的延误赔款；

　　生产成本（能源消耗、材料浪费等）增加；

　　先后工序的停机或减产影响；

　　其他。

　　（2）故障特性研究

　　任何设备都要承受负荷，如果设备的劣化与承受的负荷成正比，且设备所承受的负荷恒定不变，我们就能够预测大多数设备的寿命，可以有效的做好预防工作。然而实际上并非如此简单。

　　即使是与设备役龄相关故障，也不是简单雷同。因为设备负荷上的差异，受到的负荷波动不尽相同，同样的设备或者部件出现故障的时间可能差异很大。事实上我们无法创造完全一致的使用、负荷条件。

　　一般而言，设备在故障末期劣化都会加速，例如在螺栓快要松动时、滤芯刚刚堵塞时、皮带变松开始打滑时、电气开关过热时、密封开始失效时、转动部件不平衡时、轴承发生震动时等等。