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1、第三节 船舶动力装置的可靠性一、船舶的特殊性二、可靠性在船舶动力装置中的应用1.基本概念：可靠性、可靠度、不可靠度、故障率、平均寿命、维修性、故障率曲线1）.可靠性“产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力” 。属于定性概念。“产品”可靠性研究的对象，如元件、器件和系统 “规定条件”如外界条件、使用工况、使用方法和维护条件等； “规定时间”产品工作期限，如时间的累积值、距离、次数等 “规定功能”规定条件下完成规定工作而不发生故障 对船舶动力装置而言，可以理解为产品：整个动力装置规定条件：环境条件（如温度、湿度、振动、负荷、航行条件）；要求的操作、管理和维护条件规定时间：通常取两次大修的
2、间隔时间规定功能：达到运行指标如P、n、油耗、蒸发量、装卸能力、防污能力2）.可靠度R(t)产品在规定条件下，规定时间内完成规定功能的概率。属于定量的概念。同类产品可靠度的近似公式 R(t) =(N-n(t) )/N N:产品的总数 n(t) :规定时间t内发生故障的产品数例如，某产品规定时间10000h，可靠度为0.95,说明该产品约有95%的产品可以工作10000h。特点： 规定时间越长，可靠度越小3）.不可靠度F(t) （也称为故障概率）：产品在规定条件下规定时间内，丧失规定功能的概率同类产品的不可靠度 F(t) =n(t) /N特点：规定时间越短，不可靠度越小4）.故障率（用l表示）：
3、（或称失效率）工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。l（t）=NR(t) R(t+Dt) /NR(t) Dt Dt:时间区间 NR(t) ：在t时刻仍可继续工作的产品 NR(t+ Dt)：在（t +Dt）时刻仍可继续工作的产品 当Dt0时，则 l（t）=-1/R(t)dR(t)/dt=-R(t) / R(t) 两边同时积分得：(见教材） 当l(t)= l=常数时，R(t) =e- lt 故障率分为平均故障率和瞬时故障率 平均故障率l =某一时间内的总故障数/某一时间内的总工作时间 当Dt0时的故障率称为瞬时故障率。5）.平均寿命：产品工作到发生故障的时间平均值，用来表
4、示产品连续工作的能力可维修产品：两次故障的时间平均值。MTBF(Mean Time Between Failure)不可维修产品：从开始工作到发生故障的平均工作时间。MTTF(Mean Time To Failure)6）.维修性：在规定使用条件下使用的产品，在规定条件下并按规定的程序和手段实施维修时，保持或恢复能执行规定功能状态的能力。维修：为使产品维持在可使用状态所作的一切工作维修度： 产品按照要求进行维修，能保持或恢复到完成规定功能的概率。 就船舶而言，维修产品通常为成本高、结构复杂、耐用的产品。如，缸套、活塞、泵、喷油器。不维修产品通常为成本低、结构简单的零部件。如螺栓、螺帽、垫圈、填
5、料等常用消耗品。称作物料。维修度表征了产品修理的难易程度。维修度高的产品，可弥补可靠性不足的缺陷。影响维修度的因素：1.产品结构的维修方便性2.修理人员的修理水平3.维修系统的效能7).故障率曲线 (也称浴盆曲线） 产品的故障率随时间变化的规律。见图1早期故障期（递减区）排除劣品的试验阶段故障率较高的原因：设计不合理、制造缺陷、安装不当、磨合不当缩短方法：制造时的质量控制和良好磨合船舶一般为半年，制造技术和维护管理的技术落后于船舶设备的技术发展时，可能延长1-2年 偶然故障期（恒定区）产品的最佳状态期，着重研究故障率较低，但很难预测，需着重研究。原因往往与工作环境、管理不当有关延长方法：合理的
6、维修和更换易发生故障的零部件 耗损故障期（递增区） 故障率较高的原因：产品的疲劳、磨损、老化 2.可靠性在船舶动力装置运行中的应用航行的可靠性船舶故障的不同定义： a.达不到正常航速，应用于班轮 b.不能维持最低航速，应用于大风浪天 c.失去操纵性，应用于靠离码头、窄水道 低速机可靠性0.988，中速机0.991三、船舶各种机械的故障比例1. 各种机械故障中，主机故障占的比例大，约占38%。2.主机故障中，材质问题和污损问题占的比例大，分别为24.3%和24.7%。然后自然磨损、操作问题3.柴油机部件故障中，低速机的十字头轴承、气缸盖、增压器和活塞；中速机的曲轴、主轴承、增压器、连杆大端轴承和
7、活塞占的比例大。第四节 提高船舶动力装置的可靠性的措施设计：可靠度的基本保证制造：材质、加工精度、工艺安装：间隙、预紧力、找正管理：按要求操作，保证工作环境，及时保养、维修一、 设计时合理选用系统的联接方式1.串联系统n个独立部件组成一个系统，若其中一个部件发生故障，系统就发生故障。如，主机轴系桨 可靠度：R(t)=R1(t)R2(t) Rn(t) 特点：a.系统可靠度部件可靠度b.部件越多，系统可靠度越大，但每一并联部件对系统可靠性提高所起作用越小，所以2-3个部件并联最好。c.部件越多，成本越高，机舱饱和度越大固定式联接热态备用：备用部件和基本部件预先都联入系统，同时投入工作。如机动航行，
8、增开一台发电机 特点：部件运行时间长，系统可靠性变差固定式联接冷态备用：备用部件预先联入系统，在基本部件发生故障后，投入工作。如，备用泵、双联滤器等 特点：运动部件运行时间短，系统可靠性好 不固定式备用：基本部件发生故障后，才将备用部件联入系统。如船上备用活塞、气缸、喷油器等备件 应用场合：系统有多个相同基本部件并联系统的另一种形式是表决系统。在由n个部件组成的并联系统中，若其中的r个部件正常工作，系统就正常工作，这样的系统称表决系统。 备用比 (n-r）/r 特点：备用比越大，可靠性越高。3.混合联接系统系统中既有并联也有串联的系统。12345综合来讲：在条件相同时，部件并联方式比系统串联方
9、式可靠性高。要提高系统的可靠性，除选择质优价廉的部件外，还要使系统所用部件种类和数量尽量少，部件之间的相互关系尽量简单。储备可提高可靠性，但缺点是：影响设备散热，可靠性降低；影响管理人员的操作；机舱饱和度增加。二、提高管理水平据统计，人为因素造成的故障占80%。其中， a: 普通船员责任心不强占50%，表现为工作不仔 细，检查不及时，违章操作。 b: 干部船员管理水平低占50%。表现为业务水平 低，维修保养不良，指挥不当，判断错误，操作错误。三、提高维修性1.提高维修性：易拆卸性、可达性、可还原性、通用性、可互换性、适检性等A1A4A3A21）.消除妨碍人体感官功能发挥的因素，以便及时发现和判
10、断故障2）.系统布置要符合人体特征，如身高、腕力、视力3）.操作维修场所要设适当的保护措施如防护罩、护栏、隔热4）.维修操作作业力求简单方便,缩短维修时间.5）.在操作和维修环境严酷的情况下应考虑适当的保护措施、防错措施.6）.要有良好的可达性2.以可靠性为中心的维修RCM Reliability Centered Maintenance目前国际上通用的用以确定设备预防性维修需求、优化维修制度的一种系统工程方法。RCM定义为：“按照以最少的资源消耗保持装备固有可靠性和安全性的原则，应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程或方法”。它的基本思路是：对系统进行功能与故障分析，明确系统内各故障
11、后果；用规范化的逻辑决断程序，确定各故障后果的预防性对策；通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段在保证安全性和完好性的前提下，以最小的维修停机损失和最小的维修资源消耗为目标，优化系统的维修策略。基本观点：a.通过对机械设备各环节中可靠性诸因素的分析，科学地确定维修工作项目，优选维修方式，确定合理的维修周期，只做必须做的维修工作，既使机械设备的可靠性得到恢复，又节省维修时间和费用。b.产品故障有不同的影响或后果，应采取不同的对策。故障后果的严重性是确定是否做预防性维修工作的出发点。C.产品的故障规律是不同的，应采取不同方式控制维修工作时机。有耗损性故障规律的产品适宜定时拆修或更换，以预
12、防功能故障或引起多重故障；对于无耗损性故障规律的产品，定时拆修或更换常常是有害无益，更适宜于通过检查、监控，视情进行维修。 d.对产品采用不同的预防性维修工作类型：对潜在和危害安全故障使用强制性的预防维修；对运行或非运行的经济性故障，则根据经济合理性来决定采用的维修方式。其主要内容包括：需要进行预防性维修的产品或项目（WHAT）； 实施的维修工作类型或“方式”（HOW）； 维修工作的时机即维修期（WHEN）；实施维修工作的维修级别（WHERE）。意义：通过RCM分析所得到的维修计划具有很强的针对性，避免了“多维修、多保养、多多益善”和“故障后再维修”的传统维修思想的影响，使维修工作更具科学性。四、提高维修质量五、充分利用指导性文件a.制作操作规程b.判断设备技术状态c.制定维修计划d.指导对设备的维修做好可靠性数据的收集、整理和分析1.改进设备的设计2.改进维修保养的方法3.修改标准和规范4.提高故障的判断能力
