本钢设备预知性维修方案设计与实施

黄 作 为

（本溪钢铁集团有限公司 辽宁本溪 117000）

摘要 随着设备监测和诊断技术的快速发展，为推动预知性维修创造了条件。本文首先结合钢铁企业设备管理的重要性和本钢设备管理现况，根据预知维修理论，研究了如何建立本钢设备预知性维修管理创新模式；其次，以本钢热轧厂1880生产线为试点，设计了设备预知维修方案；再次，提出了实施设备预知维修方案的具体措施；最后，根据本钢快速发展的实际，提出了设备维修的研究方向。

通过预知维修模式的建立，对提高操作人员和维修人员的技术素质，降低设备故障率，提高设备利用率，增强本钢生产能力将起到积极的作用。

1 引言

本钢近年来一直推行以点检定修制为核心的预防维修方式，它的不断完善及有效，确保了设备状态与能力能满足公司生产规模扩展与生产负荷日益增长的要求。随着企业的不断发展，本钢应逐步将预防维修方式转变到预知维修方式，不断改进设备维修管理方案，对于本钢提升设备管理工作具有重要意义，这是本文开展研究的一个重要背景和客观前提。

2 预知性维修的内涵和意义 2.1 预知性维修的内涵

设备状态预知性维修是以设备状态监测为基础 ,以设备故障分析、诊断结果为依据, 以设备预知状态为手段而日益成熟的设备维修方式。近几十年来，人们把系统论、控制论、信息论、可靠性理论摩擦磨损理论和行为科学等与设备管理的实际相结合，产生了设备综合工程学、日本的\"全员管理\"(TPM) 等设备管理的新理论、新模式，使设备管理从传统管理进入了现代管理；把电学、声学、热学、

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故障物理理论以及应用化学等基础科学应用到设备状态信息的控制上来，产生了设备状态监测和故障诊断技术，从而把设备维修方式推进到了预知维修的阶段；把系统论、控制论与现代优化理论应用到设备的经济、技术的综合管理上也形成了一系列设备的现代管理方法，使人们从单凭经验进行预测和决策，进入了以定量为主和科学决策。可以预见，随着计算机管理的深入开展，设备管理必将进入动态管理和优化型综合管理的新阶段。可以认为，现代科技成果的广泛应用，是提高管理效率和效益取之不尽的源泉。

2.2 预知性维修的意义

对于本钢公司而言，厂矿的生产都是流水线作业，制造生产中的任何一台设备发生故障或者失效，都会给企业带来停产，造成巨大损失。所以要对重点设备、关键设备进行监控，进行预知性维修，消除隐藏故障，避免发生重大灾难后果。

随着现代化设备在本钢的广泛应用和设备点检定修制的深入推进，随着ERP信息系统的整体上线运行，设备维修体制的改革已是势在必行。

1.实施设备状态监测是设备维修体制改革的需要

在流程化的工业生产中，事后维修制度势必会造成巨大的经济损失，对于关键生产线和重要设备早已不适用了；而目前普遍实施的定期维修制度又无法解决“维修过剩”和“维修不足”二者之间的矛盾，使维修费用居高不下，这种维修方式既不经济又不合理。因此，实时掌握设备技术状态，掌握设备的劣化趋势，对设备实施“状态维修”就成为提高生产率的一条重要途径，这也是现代设备管理的需要。但是，对设备实施预知维修和状态维修必须要有技术支撑，必须要有状态监测措施，仅靠当前的点检手段是满足不了要求的。

2.实施设备状态监测可有效地减少突发故障

对于本钢的重点生产设备，必须加强对故障的早期诊断和预防，提高其可靠性和安全运转率。实施设备状态监测和诊断技术能诊断和预报设备的故障，能及时准确地检测出设备潜在的隐患和故障的前兆，从而有效地降低故障率，并减少突发故障和停机事故。保证设备安全、稳定地运行。

3．实施设备状态监测可降低设备维修费用

我们不仅要努力降低故障率，还必须要降低设备维修费，保证设备经济地运

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行。通过设备状态监测和诊断技术可准确掌握设备的技术状态，并跟踪故障的发展过程，推算出其“管理值”何时会超过允许的限值，从而准确地确定何时进行定（年）修，使设备的维修更切合设备的实际技术状态，有效地避免和减少过剩维修及维修不足。这样，不仅可以降低设备故障率，同时也会大大降低设备维修费用。

4.通过设备状态监测积累必要的数据和信息，从而逐步完善设备点检标准 首先要做好对何为标准状态的描述工作，这种描述是以振动参数为核心的多种参数构成的一个体系，因此在设备的良好运行阶段就应该开始对生产线上的设备进行实时在线监测，积累足够的数据和相关信息，从而按PDCA循环方法逐步完善设备点检标准。

3 本钢现行设备维修管理模式分析

本钢目前实行点检定修制。点检定修制的特点：

①坚持预防为主的指导思想：即以“防”为主，最大限度地减少设备事故和故障发生。

②建立完整的维修标准体系：点检定修制建有维修技术标准、点检标准、给油脂标准、维修作业标准，这是贯彻执行点检定修制的技术基础和依据。

③建立以点检为核心的管理体制：本钢强调的是基层管理，建立以点检为核心的维修管理体制，减少了传统管理的多余层次和环节，信息反馈畅通，使用与管理不脱节，有利于实现高效管理。

④管理目标明确：减少设备故障时间，降低设备维修费用，获取最大的经济效益。

⑤突出为生产服务的观念：每个检修工程项目在实施中都有标准可依，且主控项目都有工时工序表，因而计划命中率很高，既保证了生产计划的正常执行，又满足检修工程的要求，体现了生产与检修的统一和协调。

⑥实行全员管理：凡参加生产过程的人员都要关心和参加设备维护工作，使生产人员与点检方融为一体，成为全员管理的基础。

⑦采用PDCA 工作法：从点检、检修、备件等计划的编制到按计划实施，再到对各类实绩进行统计、分析，从中发现问题并制定改进措施，形成不断提升的PDCA 闭环管理。

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⑧坚持安全第一：点检定修制坚持安全第一的方针，实施安全确认制度、危险预知活动、安全会诊活动三项有效的措施。

⑨推行设备倾向管理：通过实施设备倾向管理，定量、准确地把握设备状态与劣化趋势，从而制定最佳修理方案，有效防止过维修和欠维修现象的发生。 本钢目前的点检定修制还处于相对初极的阶段，主要表现在点检工具简单、技术措施落后、执行不规范等等，需进一步完善。

4 本钢设备预知性维修方案设计与实施

实行预知性维修是以设备状态监测为基础的，状态监测的特点是投入大，风险大，技术发展快，对操作人员的素质要求高。结合本钢经营状况和人员素质情况，采取分步实施的办法。首先选择本钢热轧厂1880生产线作为试点，然后根据系统使用情况，再做进一步工作。下面对预知性维修方案的论述是结合热轧厂1880生产线所进行的。

4.1 本钢设备预知性维修方案设计 4.1.1 方案总体结构与组成

1.在线监测与离线检测相结合

对于1880mm生产线的关键设备（粗轧机、精轧机、卷取机）上的重要部位和不方便现场检测的部位采用在线监测与诊断（对某些部位可考虑采用数据的无线传输方案），在线监测系统不仅同步监测设备的振动，同时还监测设备的转速、温度、轴位移、电机电流、扭矩及各种工艺量信号，从而及时、准确、全面地把握设备状态，杜绝关键设备的突发性事故。

对其他设备可以采用综合点检仪、精密点检仪及振动信号分析仪进行离线检测，从而实现全部设备的状态受控、劣化趋势预测及精密诊断。离线检测不仅可以以最优成本实现所有设备的状态受控，而且也是在线监测系统的必要补充，既可以对在线测点进行数据校验，并可以在在线监测系统发现设备异常时进行必要的数据补充。

在线监测和离线检测同时由“设备状态管理系统”支持，在线与离线共用一个数据库。对同一台设备来说，在线监测的数据和离线检测的数据相互兼容，互

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为补充。

2.状态监测方案的总体结构图

Oracle/SQL Server数据库设备部 本钢热轧厂数据库服务器 MCS1000 设备状态管理系统企业Intranet网技术室RH822以太网交换机 1#RH2000RS485 6#RH2000电机在线监测系统RH910扭矩遥测系统RH950电机在线监测系统RH910RH601HRH701R1轧机卷取机

图4.1 总体结构 Figure 4.1 total staucture

3.状态监测方案的组成

热轧1880mm生产线状态监测方案由设备状态管理系统、综合在线监测分析系统、电机在线监测系统、扭矩在线遥测系统、综合点检仪、精密点检仪、振动信号分析仪、加速度传感器、涡流传感器、温度传感器、转速传感器、铠装电缆、电子钮扣等构成，通过综合在线监测分析系统、电机在线监测系统、扭矩在线遥测系统实现对关键设备的综合在线监测，其余设备则用综合点检仪、精密点检仪进行定期的点检检测，振动信号分析仪用于设备的精密诊断以及对在线监测测点的数据校验。

4.1.2 关键设备综合在线监测方案

1.在线监测与离线检测相结合

对于1880mm生产线的关键设备（粗轧机、精轧机、卷取机）上的重要部位和不方便现场检测的部位采用在线监测与诊断（对某些部位可考虑采用数据的无线传

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输方案），在线监测系统不仅同步监测设备的振动，同时还监测设备的转速、

温度、轴位移、电机电流、扭矩及各种工艺量信号，从而及时、准确、全面地把握设备状态，杜绝关键设备的突发性事故。

对其他设备可以采用综合点检仪、精密点检仪及振动信号分析仪进行离线检测，从而实现全部设备的状态受控、劣化趋势预测及精密诊断。离线检测不仅可以以最优成本实现所有设备的状态受控，而且也是在线监测系统的必要补充，既可以对在线测点进行数据校验，并可以在在线监测系统发现设备异常时进行必要的数据补充。

在线监测和离线检测同时由“设备状态管理系统”支持，在线与离线共用一个数据库。对同一台设备来说，在线监测的数据和离线检测的数据相互兼容，互为补充。

4.1.3 系统的功能特色

⑴系统提供设备技术资料、设备状态、状态分析、点检管理等多种表格，可以使管理人员和专业分析人员随时随地对设备状态进行了解和分析，并通过监测方案的统一平台实现点检受控。

例如：

⑵设备状态实时显示与分析

系统提供多种分析工具，支持对在线和离线采集数据的实时显示与分析，包括时域波形、趋势图、频谱图、轴心轨迹、瀑布图、包络解调等。系统的轴承数

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据库支持对所有采集数据的自动频率识别与标注。

系统能够根据预先的设定自动地识别设备状态，进行相应等级的自动报警，并支持对报警点和报警原因的查询。这些预先设定是指对振动的各种时域和频域指标以及其它工艺量（包括转速、温度、电流等）的统计报警设定，因此，状态识别是在充分、完整的设备状态信息基础上实现的。

例如：

⑶实现远程诊断

在线监测与离线检测的数据不再局限于一台电脑，而是可以在网络中的任意一台计算机上实时显示和分析，并可以实现设备的远程诊断，从而大大提高综合监测系统监测和诊断的效率，也使得人才的培养和成长更为容易。

⑷自动的报告生成功能

能将各种分析界面、特征频率列表、设备总值列表、主要峰值列表等生成到Word文档中，便于撰写分析报告，为设备检修提供详实的数据支持。

⑸开放性的数据平台，并可与ERP系统无缝连接

网络化设备状态管理系统为各种设备信息化系统提供标准数据接口，可接入其他设备的数据，也可跟ERP系统无缝集成实现数据共享，为ERP系统中的设备管理子系统提供数据支撑，以更加科学的进行维修计划制定和备品备件管理。

⑹自动生成设备定修模型和设备定（年）修计划

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系统根据在线监测与离线检测的数据进行趋势分析，并由此自动生成设备定修模型和相关的设备定（年）修计划及备件储备、备件消耗计划，从而实现点检管理闭环。

自动生成的设备定修模型和设备定（年）修计划及备件储备、备件消耗计划均可进行手动调整。

⑺故障统计与分析功能

通过传统故障统计数据，以及离线检测和在线监测结果，提供故障分析图表、故障趋势、修理建议等功能。

4.2 本钢设备预知性维修方案的实施

1、需求分析，完善方案。选择确定设备状态管理系统、综合在线监测分析系统及离线检测设备（综合点检仪、精密点检仪、振动信号分析仪）的型号和数量；

2、员工培训

通过对在线系统和离线检测设备的操作培训，使相关技术人员和点检员掌握在线系统及综合点检仪、精密点检仪、振动信号分析仪的操作使用等。

包括完成测点选择、采集参数设置、设备基本信息的录入及综合点检仪、精密点检仪、振动信号分析仪的正确使用等，流程如图4.2.

3、制订状态监测设备的有关管理制度

新设备、新技术的应用，要求制订相应的制度、规程，以保证该设备能够有效的应用。并把这些新制订的制度、规程与原有的设备管理制度进行整合，使之更加完善。

4. 建立严格的设备管理考核制度，奖惩落实到位

对于这一新生事物，要及时建立设备管理奖惩制度，明确任务，明确责任，把设备的基础管理、状态监测、维修是否及时等情况列入月考核工作中。把每月的设备管理情况作为年终评奖、评先、晋级和下年度是否继续任用的重要依据。

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开始（用户已完成产品培训）根据用户确定的待监控的设备，现场专业人员和用户一块到设备现场采集设备的数据，并根据数据和设备情况确定设备的测点位置和采集参数测点位置做标识现场拍照设备的实物图片把现场观察和搜集的信息做记录根据现场记录和拍照的实物图片，建立待监控设备的配置信息（设备基础参数、测点、测量定义、报警设置等）编制点检计划，确定点检周期和计划执行人员逐台设备都进行此流程完成一次点检计划采集分析所采集的数据完成（用户能独立合格完成其日常工作）

图4.2 培训流程图

5 结论

（1）推行预知性维修具有重要意义

首先，实施设备状态监测，进行预防性维修是设备维修体制改革的需要，同时，也可以有效地减少突发故障，降低设备维修费用，通过设备状态监测积累必要的数据和信息，从而逐步完善设备点检标准。 （2）预知性维修是本钢维修体系创新发展的必然趋势

随着科学技术的发展，先进检测设备的出现，必然导致点检维修体系的创新发展。

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