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设备故障的概念及分类

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1.设备故障的概念
在《设备管理维修术语》一书中,将故障定义为“设备丧失规定的功能”。这一概念可包括如下内容。
①引起系统立即丧失其功能的破坏性故障。
②与设备性能降低有关的性能上的故障。
③即使设备当时正在生产规定的产品,而当操作者无意或蓄意使设备脱离正常的运转时。
显然,这里故障不仅仅是一个状态的问题,而且直接与我们的认识方法有关。一个确实处于故障状态的设备,但如果它不是处于工作状态或未经检测,故障就仍然可以潜伏下来,从而,也就不可能被人们发现。
故障这一术语,在实际使用时常常与异常、事故等词语混淆。所谓异常,意思是指设备处于不正常状态,那么,正常状态又是一种什么状态呢?如果连判断正常的标准都没有,那么就不能给异常下定义。对故障来说,必须明确对象设备应该保持的规定性能是什么,以及规定的性能现在达到什么程度,否则,同样不能明确故障的具体内容。假如某对象设备的状态和所规定的性能范围不相同,则要认为该设备的异常即为故障。反之,假如对象设备的状态,在规定性能的许可水平以内,此时,即使出现异常现象,也还不能算作是故障。总之,设备管理人员必须把设备的正常状态、规定性能范围,明确地制订出来。只有这样,才能明确异常和故障现象之间的相互关系,从而,明确什么是异常,什么是故障。如果不这样做就不能免除混乱。
事故也是一种故障,是侧重安全与费用上的考虑而建立的术语,通常是指设备失去了安全的状态或设备受到非正常损坏等。
2.设备故障的分类
设备故障按技术性原因,可分为四大类:即磨损性故障、腐蚀性故障、断裂性故障及老化性故障。
(1)磨损性故障
由于运动部件磨损,在某一时刻超过极限值所引起的故障。所谓磨损是指机械在工作过程中,互相接触做相互运动的对偶表面,在摩擦作用下发生尺寸、形状和表面质量变化的现象。按其形成机理又分为粘附磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损、微振磨损等4种类型。
(2)腐蚀性故障
按腐蚀机理不同又可分化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀3类。
化学腐蚀:金属和周围介质直接发生化学反应所造成的腐蚀。反应过程中没有电流产生。电化学腐蚀:金属与电介质溶液发生电化学反应所造成的腐蚀。反应过程中有电流产生。
物理腐蚀:金属与熔融盐、熔碱、液态金属相接触,使金属某一区域不断熔解,另一区域不断形成的物质转移现象,即物理腐蚀。
在实际生产中,常以金属腐蚀不同形式来分类。常见的有8种腐蚀形式,即均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、磨损性腐蚀、应力腐蚀。
(3)断裂性故障
可分脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、塑性断裂等。
脆性断裂:可由于材料性质不均匀引起;或由于加工工艺处理不当所引起(如在锻、铸、焊、磨、热处理等工艺过程中处理不当,就容易产生脆性断裂);也可由于恶劣环境所引起;如温度过低,使材料的机械性能降低,主要是指冲击韧性降低,因此低温容器(-20℃以下)必须选用冲击值大于一定值的材料。再如放射线辐射也能引起材料脆化,从而引起脆性断裂。
疲劳断裂:由于热疲劳(如高温疲劳等)、机械疲劳(又分为弯曲疲劳、扭转疲劳、接触疲劳、复合载荷疲劳等)以及复杂环境下的疲劳等各种综合因素共同作用所引起的断裂。
应力腐蚀断裂:一个有热应力、焊接应力、残余应力或其他外加拉应力的设备,如果同时存在与金属材料相匹配的腐蚀介质,则将使材料产生裂纹,并以显著速度发展的一种开裂。如不锈钢在氯化物介质中的开裂,黄铜在含氨介质中的开裂,都是应力腐蚀断裂。又如所谓氢脆和碱脆现象造成的破坏,也是应力腐蚀断裂。
塑性断裂:塑性断裂是由过载断裂和撞击断裂所引起。
(4)老化性故障
上述综合因素作用于设备,使其性能老化所引起的故障。

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