CN104614397B - 一种改善机械设备可维修性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种改善机械设备可维修性的方法，通过选择同行业同种机械设备中同一摩擦副或与该摩擦副接触不再有热交互作用发生的热惯性大的可测零件作为有效点，对有效点的温度进行测量并通过数理统计判断其摩擦副零件是否老化进而确定维修方案。通过“预知维修”颠覆了“事后维修”及“过剩维修”的传统维修模式，极大的提高了对机械设备的零件老化判断的准确性、信息传递的速度和传递的范围，能保证老化零件表面完整，无多米诺骨牌效应，方便维修；与传统维修技术相比可延长大修期4倍，故障停机率由2.5%降低至1%，维修成本可降低60%以上；其更大的意义在于损坏零件数量大量降低，可再制造零件数量大量增加。

Description

一种改善机械设备可维修性的方法

技术领域

本发明涉及一种工程机械维修的方法，尤其涉及一种改善机械设备可维修性的方法，属工程机械维修领域。

背景技术

现有发（热）电、采矿、炼钢、散料输送码头、掘进隧道等企业，其机械设备无论设计和制造的多么完美，都会随着长期的使用、保管或闲置而老化。在现有技术中虽然通过温度检测，希望能在最合适时间，即机械设备老化之前对机器进行维修。但由于靠经验判断，不能科学地把握机械设备状况，经常造成“事后维修”，或因预防措施过多产生“过剩维修”。

发明内容

本发明公开了一种改善机械设备可维修性的方法，通过对所检测的温度数据的数理统计实现对机械设备的阈值化预知维修，解决了“事后维修”及“过剩维修”的问题。所述可维修性为机械零件出现故障后，可以方便、简单和短时间内进行维修的性质。

本发明所述的一种改善机械设备可维修性的方法，其特征在于：

通过选择同行业同种机械设备中同一摩擦副或与该摩擦副接触不再有热交互作用发生的热惯性大的可测零件作为有效点，对有效点的温度进行测量并通过数理统计判断其摩擦副零件是否老化进而确定维修方案。

本发明所述的一种改善机械设备可维修性的方法，其特征在包括以下步骤：

1）选择可测零件有效点：

选择同行业同种机械设备中同一摩擦副或与该摩擦副接触不再有热交互作用发生的热惯性大的点作为可测零件有效点；

2）测量所选可测零件有效点的温度数据：

对步骤1所选的可测零件有效点进行温度测量，并将所测量的温度数据上传至云计算平台；

3）将云计算平台接收的数据进行数理统计生成理论温度阀值：

云计算平台根据步骤2上传的行业同种机械设备可测零件的实际测量温度值t_i求出可测零件有效点摩擦热温度统计的算数平均值及其上下限阈值±kσ；

①计算可测零件有效点摩擦热温度统计的算数平均值：

根据公式

T_i=-T_k (1)

T_i——为可测零件有效点的摩擦热温度值；

t_i——为可测零件有效点的实际测量温度值；

T_k——为可测零件有效点的环境温度值；

——为可测零件有效点摩擦热温度统计的算数平均值：

=

n——为自然数；

其中：

T_k=T_A+T_B (1-1)

所测零件有效点在室外时T_B=0；所测零件有效点在室内时T_A=0；

T_A——为受可测零件企业所在地室外环境温度影响的修正值；

T_A = (1-1-1)

其中：

T_max为可测零件企业所在地历史年平均温度最高值；

T_min为可测零件企业所在地历史年平均温度最低值；

为某可测零件有效点采样月份；

为某可测零件有效点采样采样日期；

T_B——为受可测零件企业所在地室内环境温度影响的修正值：

T_B=(T_x-20) (1-1-2)

T_x——室内环境温度值；

②计算置信概率特性值±kσ：

Kσ——为置信概率特性值，其中 k取1，2，3，4；

σ——为的标准偏差σ=；

4）根据理论温度阀值得出的实际温度阀值确定维修:

由步骤3得到的温度阀值±kσ 与待测m企业的环境温度修正值T_k之和生成该企业的理想阈值；

=+T_k (2)

——m企业的可测零件有效点运行温度参考阈值；

即得该企业的理想阈值为tm±kσ；对m企业某次测量值tmi进行判断，当tmi≥tm+kσ时，可测零件有效点实际测量温度大于等于上阈值时报警维修；当tmi≤tm-kσ时，可测零件有效点实际测量温度小于等于下阈值时，提醒改善环境并剔除异常数据。上中下阈值联合使用可对可测零件老化进行趋势和倾向分析，当温度数据有连续上升趋势时发出预警信息，当温度数据倾向偏离t_m时，从外部环境、设备质量和零件配合精度等方面查找原因。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果在于：通过“预知维修”颠覆了“事后维修”及“过剩维修”的传统维修模式，极大的提高了对机械设备的零件老化判断的准确性、信息传递的速度和传递的范围，能保证老化零件表面完整，无多米诺骨牌效应，方便维修；与传统维修技术相比可延长大修期4倍，故障停机率由2.5%降低至1%，维修成本可降低60%以上；其更大的意义在于损坏零件数量大量降低，可再制造零件数量大量增加，这一降一增，极大的缓解了人类未来发展的最大障碍——能源资源短缺的问题。

附图说明

图1 为实施例1斗轮机上变幅机构液压系统油箱十点老化趋势及报警图；

图2 为实施例1斗轮轴支撑轴毂十点老化趋及报警势图；

图3 为实施例1减速器Ⅰ轴输入端端盖十点老化倾向图；

图4 为实施例1变幅机构液压系统油品变质图片；

图5 为实施例1斗轮轴支撑轴、轴承破损图片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面以电力行业燃煤发（热）电企业为例，对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

1.选择可测零件有效点：

选择在北纬20°～50°范围内的全国电力行业同种输煤机械设备中：同种参数的斗轮轴支撑轴毂作为可测零件有效点1（17家34台）；胶带机上同参数减速器Ⅰ轴输入端端盖作为可测零件有效点2（25家50台）；斗轮机上同参数变幅机构液压系统油箱设计油面以下侧壁作为可测零件有效点3（17家34台）。

测量所选可测零件有效点的温度数据：

在机器运行状态下以日为单位测量斗轮轴支撑轴毂（有效点1）、减速器Ⅰ轴输入端端盖（有效点2）及变幅机构液压系统油箱（有效点3）等3个可测零件有效点的温度数据，并将所测量的温度数据上传至云计算平台。

将云计算平台接收的数据进行数理统计生成理论温度阀值：

云计算平台接收到步骤2上传的行业同种机械设备可测零件的实际测量温度值t_i根据公式=求出可测零件有效点摩擦热温度统计的算数平均值及根据公式σ=（本实施例令n=n-1）求出可测零件有效点摩擦热温度上下限阈值±kσ；（本实施例中），经计算具体数据结果见表1：

表1 计算数据结果

4.根据理论温度阀值得出的实际温度阀值确定维修:

由步骤3得到的温度阀值±kσ 与某m企业的环境温度修正值T_k之和生成该企业的理想阈值t_m±kσ；下面以北纬30.0°某发电企业可测零件有效点2、北纬36.2°某发电企业可测零件有效点1及北纬42.5°某发电企业可测零件有效点3在一月份运行数据为例，计算结果详见表2：

表2 三家发电企业环境属性及计算结果

上表中三家发电企业一月连续十次测量温度数据见表3：

表3三家发电企业一月连续十次测量温度数据

北纬30.0°发电企业	36.4	36.9	40.2	38.4	39.7	42.7	39.8	43.1	41.6	44.9
											北纬36.2°发电企业	13.8	18.2	14.3	17.7	16.0	17.8	20.9	19.9	21.7	22.8
北纬42.5°发电企业	52.8	56.5	56.0	54.6	57.6	53.4	55.7	57.7	53.8	53.0

根据北纬30.0°发电企业连续测量的十个温度数据，进行老化报警判断：点子有上升趋势并超出上限，以铃声和醒目的红色标志闪烁来提醒相关人员感知，如图1；

根据北纬36.2°发电企业连续测量的十个温度数据，进行老化趋势判断：点子有上升趋势，确定由健康到老化，以铃声和醒目的红色标志闪烁来提醒相关人员感知，如图2；

根据北纬42.5°发电企业连续测量的十个温度数据，进行老化倾向判断：点子密集在50.4线附近运行正常，如图3。

通过对实施例1预测结果的实验验证本发明方法的有效性：

在北纬30.0°发电企业检测可测零件3（斗轮机上变幅机构液压系统油箱）报警后，停机解体后发现橡胶密封件老化，系统内油品丢失，油品变质（如图4）且油管受热变形；

在北纬36.2°发电企业检测可测零件1（斗轮轴支撑轴毂）报警后，暂不采取维修手段，运行3天，设备产生剧烈振动，停机解体发现毂内轴承破损及轴颈（如图5）、轴毂与轴承内外环的配合表面破损；

结论：在具体实施方式中经上述手段验证本方法判断零件老化正确。

仅以上述两个故障机器检修为例，损坏的零件数量少三分之一，可应用再制造技术节省购件费50%，仅外购外协零件的支出费用就可节省80％以上。

通过在某燃煤发电厂输煤系统试运行，该方法可使输煤系统吨煤维修费由1.7元降至0.7元。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍需本发明所涵盖的范围。

Claims (1)

1.一种改善机械设备可维修性的方法，其特征在包括以下步骤：

1)选择可测零件有效点：

选择同行业同种机械设备中同一摩擦副或与该摩擦副接触不再有热交互作用发生的热惯性大的点作为可测零件有效点；

2)测量所选可测零件有效点的温度数据：

对步骤1所选的可测零件有效点进行温度测量，并将所测量的温度数据上传至云计算平台；

3)将云计算平台接收的数据进行数理统计生成理论温度阀值：

云计算平台根据步骤2上传的行业同种机械设备可测零件的实际测量温度值t_i求出可测零件有效点摩擦热温度统计的算数平均值及其上下限阈值

①计算可测零件有效点摩擦热温度统计的算数平均值

根据公式

T_i＝t_i-T_k (1)

T_i——为可测零件有效点的摩擦热温度值；

t_i——为可测零件有效点的实际测量温度值；

T_k——为可测零件有效点的环境温度值；

——为可测零件有效点摩擦热温度统计的算数平均值：

${\stackrel{\‾}{T}}_i=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{T}_i$

n——为自然数；

其中：

T_k＝T_A+T_B (1-1)

所测零件有效点在室外时T_B＝0；所测零件有效点在室内时T_A＝0；

T_A——为受可测零件企业所在地室外环境温度影响的修正值；

$T_A=\frac{T_{\max }-T_{min}}{2}sin\frac{\mathrm{\π}}{6}(Y+\frac{D}{30}-4\frac{1}{2})+\frac{T_{max}+T_{min}}{2}---(1-1-1)$

其中：

T_max为可测零件企业所在地历史年平均温度最高值；

T_min为可测零件企业所在地历史年平均温度最低值；

Y为某可测零件有效点采样月份；

D为某可测零件有效点采样采样日期；

T_B——为受可测零件企业所在地室内环境温度影响的修正值：

T_B＝(T_x-20) (1-1-2)

T_x——室内环境温度值；

②计算置信概率特性值±kσ：

Kσ——为置信概率特性值，其中k取1，2，3，4；

σ——为的标准偏差

4)根据理论温度阀值得出的实际温度阀值确定维修:

由步骤3得到的温度阀值与待测m企业的环境温度修正值T_k之和生成该企业的理想阈值t_m；

$t_m={\stackrel{\‾}{T}}_i+T_k---\left(2\right)$

t_m——m企业的可测零件有效点运行温度参考阈值；

即得该企业的理想阈值为t_m±kσ；

对m企业某次测量值t_mi进行判断，当t_mi≥t_m+kσ时，可测零件有效点实际测量温度大于等于上阈值时报警维修；当t_mi≤t_m-kσ时，可测零件有效点实际测量温度小于等于下阈值时，提醒改善环境并剔除异常数据。