本文就机械设备的磨损规律、设备故障和可靠性维修之间的联系进行分析，并结合GDLNG公司的生产维修情况，借用专业的评估办法对GDLNG现场设备的可靠性情况进行探讨，以此提高设备计划维修的准确性，使机械设备在生产中产生更大的效益。

设备磨损是机械设备在使用过程中必然产生的，也是造成机械设备破坏和报废的主要问题之一。GDLNG公司在按照厂家的建议进行计划检修时，每次均可以发现设备存在或多或少的磨损情况，这些问题虽然没有引发设备故障，但存在较大的隐患。自投产以来的检修情况来看，检修发现的问题主要集中在部件的磨损上，有些设备的磨损已经到了极限，如果没有及时维修，可能会存在因为某一备件损坏而造成整机故障或事故（如海水泵的轴套），也有些设备仅仅存在轻微磨损，按计划大修将造成备件的浪费（如高低压泵轴承轴套）。因此正确认识设备的故障和磨损规律，合理的安排维修计划和使用设备，是提高设备的可靠性、保证设备正常运行和减少维修费用的重要手段之一。

图1 正常磨损的典型过程示意图

由于零部件表面上的高低不平及不耐磨的表面组织在初期磨损阶段已被磨去，故正常磨损阶段的磨损速度较前一阶段要慢，磨损量基本随时间均匀增加。

急剧磨损阶段的出现往往是由于零部件已达到它的使用寿命(自然寿命)而继续使用造成的，因破坏了正常磨损关系使磨损加剧，磨损量急剧上升，进而造成机械设备的精度、技术性能和生产效率明显下降，甚至造成机械事故。

GDLNG在投产后的前三年出现了很多计划维修（简称PM）之外的纠错性维修（简称CM）和紧急维修（简称EM），最初出现的是海水泵P-8101A推力轴承在试车阶段损坏，2007年底出现P-1101B低压泵在运行2000多小时后振动超标而不得不提前大修等等问题，都属于设备的初期磨损阶段事故，但随着正常运行和PM的深入开展，从2009年中开始，CM的数量大大减少，以LNG罐T-1101两台低压泵为例，2006年投产后到2009年3月13日的CM数量为24项，而此后CM总数量为13项，两者相差近一半。从年度大修的结果来看，设备的轴、轴套、轴承等相对运动磨损件比较有规律，可以根据上一次的大修情况和经验来判断下一次的大修时间，这在以后几年的正常运行时间内，这种规律将应该循环出现。而对于整机设备，由于有规律的开展PM，整机也会处于正常的磨损阶段，如图1的A~B曲线之间，但何时会从2阶段进入3阶段，或从1阶段直接进入3阶段，这与维修人员的平时是否认真维护和操作人员是否的认真操作有很大关系。但在实际实施中，仅仅依靠维修和操作的认真协助是不够的，这可能会出现维修过剩而造成浪费和降低设备使用率，也可能出现维修不足而造成设备隐患或设备过度磨损，所以，以下内容采用数学模型进行综合评估。

式中

――故障密度函数

正常的磨损并不一定会引发故障的发生，但磨损达到设备所能承受的范围，必将引起故障的发生。在工程实践中故障的发生时间是随机的，但它们都遵循着一定的规律，在研究故障规律时把故障规律归类于几种分布函数，包括指数分布、正态分布、对数正态分布和威布尔分布等，其故障率函数采用指数分布函数，表达式为

式中 λ=1/MTBF （Mean Time Between Failures）,即平均故障间隙时间,为常数。

对于转动设备，故障更多是与轴承的过度磨损、轴弯曲或动平衡偏离而发生，可以认为是具有固定的随机高应力导致故障的部件，在使用寿命周期内出现故障为弱耗损型，符合认威布尔分布或指数分布特点，其实，指数分布是威布尔分布的特殊式，在一定条件下是成立的，而笔者经过对现场设备运行情况的了解，采用指数分布对如P-7501雨水泵进行验算时，结果与实际情况比较接近，认为指数分布函数这种故障率评估更适合于GDLNG公司的BOG压缩机、LP/HP、海水泵、消防泵、一般离心泵等设备的日常监控和计划维修工作。

案例：接收站槽车装置雨水泵从投产以后经常出现泵不能泵出水等故障，在2012年上半年来（4416小时），出现故障的频率如下表1（表1为管理系统MAXIMO直接截图所得），假设该泵在3月9日维修成功后再运行，试估算再运行1472小时后（约2个月），该泵的可靠度R(t)值，如果要求该泵的可靠度为60%，则下一次维修时间大概在什么时候？

从以上数据看，该泵在4416小时运行时间内出现6次故障，则其平均故障间隔时间为：

MTBF=4416/6=736h

1. 根据上述理论，假设其符合指数分布规律，则其可靠度为：

即该泵在5月9日左右，其可靠度只有很低13.54%左右，可以认为100%需要维修。

2. 如果R(t)=60%,按上述办法可以求出 t＝376h，也就是说，如果要保证该泵能保持60%以上的可靠性，下一次维修时间应该在3月25日左右。事实上，该泵由于不能保持真空度，而泵内在停用状态下，泵内的水一般在10～15天之内蒸发殆尽，这也是造成该泵不能泵出水的主要原因，而在我们对其解体检修时发现，该泵的填料位置轴套和泵叶轮口环磨损严重，完全修复是有可能，但从经济性和设备可靠性考虑，已经没有价值（其实就是设备寿命周期费用问题的考虑），致使我们下定决心准备对其更新。

采用可靠性分析办法适合对单台设备的评估，也可以针对整套系统的的评估，但系统的可靠度有串联系统可靠度和并联系统可靠度之分，串联系统是指系统中的一个部分出现故障可能会影响整个生产线的停车，如码头泊船系统来说，如果卸载臂液压系统、或者其中一整套速脱缆钩、或者登船梯中任何一项出现问题，那么LNG船都不能按时靠岸，其R(t)值就是各个单项R(t)的乘积；并联系统是指系统中任何一个部分出现问题，都不会影响整个生产线的正常运行，比如9台低压泵(LP)作为LNG输送的主要设备，即使其中3台出现故障，一般都不会影响到站内的正常输送。其R(t)值为各单项F(t)值乘积后与常数1差的绝对值，计算比较复杂。

采用以上办法可以对现场高低压泵, BOG压缩机等关键设备的可靠性进行估算，但这种估算将需要大量的数据支持，维修可以通过掌握更多的资料，利用专业RCM（以可靠性为中心的维护）工具和数据分析，把维修工作做得更加科学。

机诫设备正常磨损到出现故障的时间长度比较随机，但可以从日常生产和维修中找出其趋势和规律，并做到及时应对和预防，维修人员可以结合RCM专业监测工具和科学的计算办法，做到状态维修和计划维修相结合的办法，避免设备磨损的加剧甚至出现设备事故，作为设备维修的人员，应该做到如下几点：

1、如果设备使用合理，同时加强维护，设备正常使用阶段的期限可以延长，从而可保证加工质量和提高经济效益。反之，将缩短正常使用期限，这不但会影响正常生产，而且会增加设备的维修费用。

2、对机械设备要定期检查。在进入急剧磨损之前就要安排修理，防止发生事故。根据可靠性分析函数，过去维修频率越多，以后出现事故维修的可能性越大，机械设备每进行一次大修，设备的正常使用期限就要比上一次短。2—3次大修后，设备的正常使用期限比新设备大大缩短，因此在对过去的使用情况进行可靠性分析后，如果允许，可以适当延长大修周期，最大可能的提高设备使用率。

3、正常磨损阶段的磨损与时间或生产情况成正比，其可以根据运转记录进行统计分析后加以判断，在DCS没有监控到的设备，可以根据日常经验、外输量甚至设备运转声音来加以判断，为设备的检修提供参考时间。

4、可靠性工作需要大量数据进行累积和分析，需要各部门的大力协助。