基于可靠性状态监控现行大型电机的监控与管理

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1、现行大型电机的监控与管理 基于可靠性的状态监控 Condition monitoring for reliability.电机诊断技术讲座之一电机诊断技术讲座之一电机系统结构图电机系统结构图交 流 电 源Process Mechanical and Electrical Feedback电机驱动系统机械系统1200 rpmv 全美电机系统消耗了 19%的总能源，57%的 电力能源；v 在制造业，电机消耗了 70%以上的电能；v 在过程工业，电机消耗 的电能占全厂90%以上 。每年度成本核算中，附加消耗分布为停产损失93.6%，附加能量消耗 3.1%，电机寿命降低1.2%，常规消耗2.1% 。E

2、PRI的报告When A Plant Had An Unplanned Shut Down会发生什么会发生什么领导不断接到 各种报告生产经理开始大叫!生产人员无休止的加 班，疲惫不堪维修人员束手无策财务总监.你的客户?怎样处理您的电机问题怎样处理您的电机问题? ?别理它!YESNOYES你可真笨! NO你得负责 处理吗?NO置之不理有人 知道吗?你麻烦了!YESYESNO掩藏住！能捂住 别人的眼睛 吗?NO没问题!Yes电机在工作吗?是你弄坏 的吗?设备检修体制的演变设备检修体制的演变 HistoryHistory 事后维修事后维修 - - 发生故障后进行发生故障后进行 Reactive (B

3、reak-Down) Maintenance 预防维修预防维修 - - 以一定的时间为间隔，定期维修以一定的时间为间隔，定期维修 (TBM)(TBM) Preventive Maintenance (PM) 预测维修预测维修 - - 以设备状态监测以设备状态监测(CM)(CM)为基础为基础 Predictive Maintenance (PdM) 主动维修主动维修 - - 以故障根源分析为基础，基于可靠性的维护以故障根源分析为基础，基于可靠性的维护 (RCM)(RCM) Proactive Maintenance (PAM)事后维修事后维修 RM / BMRM / BM Reactive (B

4、reak-Down) Maintenance“任其损坏”优点：不必投资在状态监测上不会出现过度维修适用于少数非重点设备缺点：无法预测事故停机产生设备二次损坏及灾难性后果生产损失高额维修费用管理失控急诊室各行业平均停产损失各行业平均停产损失行业行业平均每小时损失平均每小时损失木材加工$7,000食品工业$30,000石化$87,000冶金$100,000汽车$200,000包括产量损失与人工费用美国总统轮船公司案例美国总统轮船公司案例2001年8月16日安装在线监控系统 2001年8月21日TC1轴承失效 (已使用10,000 小时)APL Agate APL Agate 案例研究案例研究事后维

5、修的代价在线系统安装后，TC1即处于红区， TC2、 TC3处于绿区； 轴承冲击脉冲值开始时为 88 dBsv (报警极限为 85 dBsv) 失 效时为 96 dBsv. 在海上更换轴承，耽搁时间二次损伤，造成叶片和迷宫密封损伤 (价值$180,000)到达港口后，更换整个轴系，浪费时间 预防维修预防维修 PM / TDMPM / TDM Preventive Maintenance“定期体检”优点：维修以可控制的方式在方便的时间进行减少意外事故，有效避免灾难性事故可更好的控制备件，节约资金缺点：状态良好的设备也被频繁检修（维修过盛）维修导致的损伤可能大于维修的益处仍存在计划外故障停机没有针

6、对不同设备进行优化与寿命分析体检室PTime调试磨合期平稳运行期老化期为什么要状态监测？为什么要状态监测？ Why condition monitoring?一个新的资产管理的平台一个新的资产管理的平台! ! 提高生产能力 Increased production pace 运行在收支平衡之上Ongoing “cost shavings” 生产中断不可容忍Production disruptions are economically intolerable 世界级的生产运营需要可靠性维护World Class Performance requires reliable production管理

7、者策略管理者策略 Management Strategies Utilizing existing machinery 合理利用现有设备(New machines or existing?购置新设备还是利用现有设备) Increase Speed 增加生产速度 Improve Quality 提高质量 Increase Availability 增加有效生产时间 Lower the costs 降低成本 (Energy, raw material, personell costs, etc.)当前状况当前状况 Todays Situation 维修部门从单纯的维修，逐渐转变成为确保企业 生产能

8、力的高级职能单元 维修费用占企业生产总成本的 4%到14% 维修费用所占比例大于企业利润率 故障停机异常昂贵，远远超过维修费用状态监测的成效状态监测的成效 Impact of Condition Based Maintenance利润利润毛利毛利总产值总产值直接成本直接成本 能耗 实验费用 安全成本 工作环境改善 环保要求常规消耗常规消耗 维修与维护维修与维护 人员工资 实验 等等总投资总投资流动资金流动资金固定资产固定资产投资回投资回 报率报率+%总预期产值总预期产值 Potential revenueOPE OPE 生产损失生产损失 时间损失 质量损失 速度损失OPE. 总运营有效率总运营

9、有效率 Overall Performance EffectivenessMax. Prod.速度损失质量损失不可得时间OPE生产时间生产时间有效生产速度有效生产速度World Class Performance 85%.World Class Performance 85%.生产损失生产损失 Loss of contribution. Overall Performance Effectiveness100 h 90 hA = 0.9 (时间因子)90 ton/h 81 ton/hP = 0.9 (速度因子)81 ton 73 tonQ = 0.9 (品质因子)OPE = 0.9 x 0.9

10、 x 0.9 = 0.73 x 100% = 73%有效生产时间有效生产时间有效产品质量有效产品质量冰山一角冰山一角潜在的危机潜在的危机 The hidden possibility维修维护维修维护产品质量产品质量 损失损失能源消耗能源消耗基本投资基本投资产品损失产品损失产能损失产能损失市场损失市场损失加大投资加大投资工作环境工作环境预测维修预测维修 PdMPdM Predictive Maintenance“没有故障就不修”优点：减少意外停机仅在需要时购买和使用所需备件只需在适当时候进行维修缺点：监测仪器、系统、服务、人员花费不能延长设备寿命监测室泵 (101 )电机 (83) 风机 (26

11、)53 +/- 1594 +/- 24113 +/- 60Variation with confidence level of 95%.预警时间预警时间 Prewarning time.Machines ( no. of incidents)DaysAPL Cyprine APL Cyprine 案例研究案例研究2001年3月安装 2003年1月更换 总运行时间: 22 个月新轴承新轴承预测维修经济效益评估VTR 714轴承每套 USD 20,000 to 25,000 VTR 714轴系每套 USD 120,000 to 150,000更换轴承推荐时间为 10,000 小时 (16个月)17

12、 条船，实行状态监测4 年 轴承更换时间 由10,000小时提高到20,000 (有些轴承达到 30,000 小时)总的价值： 17 x 3 台涡轮增压器 x USD 20,000 = USD 1,020,000 没有包括节省时间与人工的效益及二次损伤费用状态监测的目的状态监测状态监测保护系统保障运行，避免事故造成二 次损伤预知维修提前预警，减少非计划停机 事件故障诊断指导维修进程，实施精密维 修根源分析有目的地提高设备可靠性振动超标应停机检修设备预警健康寿命约8周，请 在此期间安排维修更换电机驱动端轴承 ，非驱动端改善润滑 ，并精密对中与轴承商商洽如何改 善轴承品质两份工单两份工单检修工单检

13、修工单1 1检修工单检修工单2 2维修部，李工可靠性部，王工主动维修主动维修 PAMPAM Proactive Maintenance“查明根源，精确维修，一切基于可靠性”优点：设备寿命延长设备可靠性增加更少的故障及二次损坏停机时间减少总维护费用降低缺点：监测仪器、系统、服务、人员花费要求特殊技能需要更多时间进行分析全体员工改变观念全员全员 RCMRCM 设计与改造 设备与备件采购 备品备件库存保养 安装调试 操作与日常保养 运行调度 维修维护80 %20 %清洁与润滑清洁与润滑 Cleaning and lubricationCleaning and lubrication1)1)设备改造设

14、备改造 Design outDesign out 2) 2) 提高运行寿命提高运行寿命 Increase lifetimeIncrease lifetime 3)3)状态监测状态监测 日常维护保养日常维护保养 CM- normal operation CM- normal operation 4)4)状态监测状态监测 有计划的停机有计划的停机 CM - planned stop CM - planned stop5)5) 定期维修定期维修 Time based Time based 6) 6) 备用策略备用策略 RedundanceRedundance 7) 7) 事后维修事后维修 Corre

15、ctiveCorrectiveRCM RCM 战略战略 Strategy for RCMRCM RCM 手段手段 Instrument for RCM 红外诊断红外诊断 静态静态/ /动态电气诊断动态电气诊断 机械振动分析机械振动分析 激光对中激光对中/ /现场动平衡现场动平衡 润滑油品分析润滑油品分析 超声诊断超声诊断 腐蚀检测腐蚀检测/ /探伤探伤静态检测静态检测动态巡检动态巡检在线监控在线监控RCM RCM 收益收益 Benefit from RCM 提高产量提高产量 (2-40%)(2-40%) 减少维修费用减少维修费用 (7-60%)(7-60%) 提高产品质量提高产品质量 ( (重新回炉生产重新回炉生产 & & 废品率减少废品率减少 5-90%)5-90%) 延长设备寿命延长设备寿命 (1- 10x life extension)(1- 10x life extension) 减少零配件库存减少零配件库存 (10-60%)(10-60%) 增加库存周转率增加库存周转率 (up to 75%)(up to 75%) 减少成品库存减少成品库存 降低能耗降低能耗 (5-15%)(5-15%) 提升生产安全及环境保护提升生产安全及环境保护来自客户的统计