设备的可靠性和故障规律

　　（1）设备的可靠性

　　设备的可靠性是指系统、设备或零部件在规定条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

　　①可靠度，对设备可靠概率的度量。

　　R（t）0≤R（t）≤1

　　固有可靠度Ri--设备在设计和制造中形成的可靠度。

　　使用可靠度Ru--设备在使用过程中，由于操作、维护、环境等条件对固有可靠度降低的概率。

　　工作可靠度Ro--设备在工作中的可靠度。

　　三者的关系为：

　　Ro﹦Ri×Ru

　　据统计，电气设备的可靠度，其中Ri占80%（设计技术40%，零件、材料30%，制造技术10%），Ru占20%。可见设备的可靠度主要取决于固有可靠度。

　　②故障率，判别设备故障规律的基本参数，也是评价设备可靠性的重要特征量。

　　③平均故障率（λ），设备在一定时间内的故障总数与工作时间的比值。

　　（2）设备的故障分布规律

　　设备故障随时间变化规律呈不同的分布类型，依据其分布类型来估计设备可靠性参数，采取合理的监测方法和维修方针。

　　①典型故障曲线--浴盆曲线

　　见下图8-1所示。

　　该曲线是设备在运行寿命时间内，故障发展的规律。

　　初期故障期（磨合阶段）--设备投产前调整和试车阶段，设备故障较多，随着故障的消除和磨合，故障逐渐降低而趋于稳定。这一阶段反映了设备设计、制造和安装调整的技术质量水平。

　　偶发故障期--设备进入正常运转阶段的故障特征，故障率较低并保持稳定。这与运行条件，操作与维修密切相关。

　　耗损故障期--设备经过故障稳定阶段，由于机械磨损、化学腐蚀及物理性质的变化，设备故障率开始上升，进入耗损故障期。对于可修复的设备，应进行维修，以延长设备的使用寿命。

　　以上三个阶段对应故障分布的三种基本类型，即初期为故障递减型，偶发期为故障恒定型，耗损期为故障递增型。

　　2）复杂设备的故障模型20世纪60年代，提出了可靠性为中心的维修理论，经过大量的研究，对于复杂设备故障，除了浴盆曲线故障模型外，还存在其他五种故障模型，见图8-2。五种故障曲线显示各种机电部件故障与时间的关系，其中故障概率呈稳定或缓慢上升D、E、F三种类型占了故障总概率的89%，其余的只占11%。

　　Dalanik定律："可修复的复杂设备，无论故障件寿命分布类型如何，故障件修复或更新以后，设备的故障率随时间而趋于常数。"复杂设备的故障模式多种多样，每种故障随机发生后，如果及时排除、修复或更新故障件，可使设备故障率成为常数。除了简单的磨损、疲劳及腐蚀等消耗故障外，才属于A、B、C类型故障。

　　根据图8-2中不同的故障分布曲线，设备越复杂，故障率越高，随机性越大。只按某种固定监测诊断方法和维修方式，难以解决复杂的设备故障问题。美国宇航局NASA通过研究，归纳六种设备故障概率，其中F类占68%，在整个服役期内故障概率恒定。所谓复杂的设备是指具有多种故障模式的设备，一般的机械设备、电气和电子设备大多为复杂的设备，如电机、汽轮机、加工中心、压缩机及生产线等。这些设备的故障基本符合F类故障规律，在服役期间故障率恒定不变，但是其故障是随机发生的。所以要强调对设备的监测和诊断，设备故障的随机性越强，越要进行检测和诊断。设备检测诊断有设备停机检测诊断和运行中的检测诊断；也有在线监测诊断和离线监测诊断。