电线电缆制造企业电气设备的可靠性分析与预防性维护

翁 剑

（江阴市七星电缆有限公司，江苏 江阴 214422）

随着国民经济的快速发展，我们的基础设施日益不能满足公众需要。近几年，政府引导投资，搞一系列的基础建设，给电线电缆行业带来了巨大的商机。电线电缆企业越来越多，规模也越来越大，企业内部电气系统结构随着科技的进步也越来越复杂。由于使用的环境、产品的设计、加工生产过程和人为操作等因素的影响，电气系统不可避免地发生故障，故障的发生肯定会造成一定的经济损失和一些负面影响。作为设备、设施的核心组成部分——电气系统，它的可靠程度是关系整个企业内部设备、设施安全运行的关键。对于业内从事电气维护、管理的人员来讲，系统地研究企业电气设备的可靠性和实施有效的预防性维护，是保证企业安全稳定生产的重要环节。

可靠性是指在规定条件下、规定时间内完成规定功能的能力。此定义适用于一个系统，也适用于单台设备或一个单元。

预防性维护是指为了降低设备失效或功能退化的概率，按预定的时间间隔或规定的标准进行的维护。

1 行业内电气系统的现状分析

电气系统一般分为两类：一是动力系统，一是控制系统。对动力系统而言，也就是从低压配电设施、配电网络到最终的用电设施的整个供电通道。这之间是一个串联关系，任何一个环节发生故障，都会导致供电的中断。低压配电系统整体可以理解为一个小型的电力系统。对电力系统而言，为确保电力系统安全运行，电力行业根据电力设备预防性试验规程的规定，对电力设备进行定期的停电试验、检修和维护。这是一种计划检修，是按照预试规程所规定的试验周期、到期必修。这种模式运用在国家级电力系统中，保障国计民生，无可厚非。但对于企业而言，不是很经济。企业本身是一个以追求利益最大化的组织。这种养护方式需要大量的人力、物力。

另一部分控制系统，主要由电气仪表、检测元件、控制网络等组成。典型的有：仪表、PLC、工业电脑、中间继电器、接近开关等。由于它们的兴起，降低了人为因素造成的浪费，同时减轻了工人的劳动强度，减少工厂运营成本。对于电线电缆行业来讲，这些已经开始融入到我们的设备、设施中。它们的运行状态，非常重要，直接关系到我们生产线的正常工作。同时这些设备一般情况下都是整体封装的，也很少出现故障。比如PLC的输入、输出触点，使用寿命达到几万到几十万次。由此易使我们的维护人员走进一个误区，出现两种心态：①觉得没有必要预防性维护；②知道需要保养但不知道应该怎样维护保养，重点需要关注些什么，进而造成检修养护不足或者找不到重点。同样造成非必要的浪费，又不能有效控制设备故障的发生。

1.1 电气设备故障统计

为研究电线电缆制造企业电气设备发生故障的分布和规律，以减少定期检修的盲目性和增强检修的针对性。以一家合资企业为例。

2009年度，电气故障进行统计分析如下：电机发生故障13次，其中预防性维护中发现3次；变频器发生故障7次，其中预防性维护中发现0次；仪表发生故障8次，其中预防性维护中发现0次；加热元件发生故障40次，其中预防性维护中发现1次；接触器发生故障4次，其中预防性维护中发现2次；开关件发生故障3次，其中预防性维护中发现0次；电位器发生故障2次，其中预防性维护中发现0次；其它故障25次，其中预防性维护中发现3次。预防性维护发现故障比率为9.61%。

由此可见，当前实施的预防性维护并不能有效地防止电气设备故障的发生。所以要求我们对电气设备的状态进行有效的可靠性分析，及时掌握设备的状态。

1.2 电气设备可靠性分析

由于电气设备在设计之初、加工生产、使用环节都有导致故障的可能。故障模式很多，其可靠性的分析也比较复杂。设备的故障存在一定的随机性，但大多具有一定的发展期，在此期间会产生各种前期征兆，可以表现为异声、振动、发热等现象。在进行必要的可靠性分析判断后，根据各种征兆，对设备、元件的运行状态进行检测和判断，从而尽早发现潜在故障。

我们追求的是通过现场的监测、故障数据统计分析、可靠性分析等手段，在保证安全完好性的前提下，以维修停机损失最小为目标。也就是由原来的随机故障，变成可控的规律性的检修排除故障。正如目前业内部分企业推行的TPM（设备的全员维护）中所追求的零故障率。通过有效开展可靠性分析与预防性维护，可以提高电气设备运行的安全性和可靠性；降低维修成本；延长使用寿命。

1.3 提高电气系统可靠性途径

提高电气系统可靠性途径：①认真从事电气系统可靠性的设计，从一开始就要考虑可靠性要求；②改善电气元件/设备的使用环境，电气元件对使用环境比较敏感，有效的控制环境因素，可以大大降低电器元件的故障率；③可以适当降低元器件/设备的负荷，现实工作中，很多故障来源于过设备/元器件的超负荷运行，适当减轻负荷，能够有效地预防故障发生；④尽可能实现电气系统的简化，元器件/设备越多，故障发生的可能性越高；⑤重点关注使用时间较长，可能存在老化的元器件/设备，减少因为设备老化这种可控因素带来的故障。也就是平常所说的预防性维护工作。

1.4 预防性维护

预防性维护工作的前提是基于我们的统计数据或者历史数据。预防性维护计划的拟定，需要我们平时统计的平均无故障时间，进行计划安排。这些维护计划，都是我们根据历史数据，在下一个在故障发生前，完成故障检修。这中间存在一个假设的故障。预防性维护，最终的目的就是提高设备的安全、可靠运行能力，使得故障发生可以控制，或者提前消除故障，提高生产效率，降低维修成本。

1.5 电气设备可靠性分析管理与预防性维护的基本任务

（1）分析电气设备运行可靠性。

（2）以可靠性指标来检验设备的设计、制造、安装、运行等环节。

（3）研究和制定可靠性目标。提高设备安全、可靠、经济运行水平。

（4）做好各类故障和检修停运的统计分析，可靠性指标预测，尽可能地将预测和分析结合起来，对比分析找到影响可靠性指标的关键因素和设备的薄弱环节，并实施相应的技术改造工作。

（5）根据统计数据，结合可靠性指标，完善预防性维护的计划与实施。

2 实施可靠性分析与预防性维护的好处

有效的可靠性分析与预防性维护，可以降低维修成本，提高生产效率。

主要表现为：①消除设备因故障引起的非计划性停机，减少应急维修带来的额外费用；②增加人员的利用率，电线电缆行业维护人员的实际工作量普遍不足；③提高生产效率，减少了非计划停机；④改善设备安全可靠运行能力，延长了设备使用寿命；⑤降低公司日常运行成本。

3 目前存在的问题与建议

（1）可靠性监测分析系统本身运行可靠性欠佳。例如：大部分企业实施几级分工维护保养。一线操作工人实施日常监测、保养；现场保全人员实施周期性巡查；专职维护人员实施维修与保养。如此很难做到协调管理，尤其是涉及跨部门管理更难。可靠性检测设备很多处于缺失或者半缺失状态。因此，需要进一步提高综合管理能力和加大在线诊断技术的应用范围，提升设备自检能力，及时发现运行过程中存在的缺陷、故障隐患。

（2）电气运行人员专业技能水平不高，不能及时发现电气设备的初期故障，使得本来很容易解决的问题复杂化，在这方面要通过专业业务素质的培训，另一方面在选择设备时也要考虑到系统的易用性。

（3）先局部后整体的思路，易于推行可靠性与预防性维护管理工作。企业可先从某一台关键性的电气设备开始逐步推行可靠性分析和预防性维护，在取得一定经验积累后再推广。

（4）建立合适的管理章程，确定相关责任人，制定相应的奖惩制度。

［1］高福成.TPM 全面生产维护推进实务［M］.北京：机械工业出版社，2009.

［2］国家电网公司组编辑.供电可靠性管理实用技术［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［3］郭永基.电力系统可靠性分析［M］.北京：清华大学出版社，2003.