浅谈有色设备的维修性设计

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维修性设计是对系统、设备、机件等所进行修理难易程度或性质而论述的设计方法。维修性和产品功能、可靠性-样都是通过设计、制造赋予产品的基本性能。之所以提出维修性这个概念，是因为传统设计中，维修性设计方法和结构设计过程没有相互统-。在传统的设计过程中，主要考虑设备工作性能、加工工艺性能、装配性能、使用性能等设计内容，而产品的维修性能常常忽略。比如设备设计中忽略日后维修工作，使要检查、保养的机件难以接近，要更换的机件难易拆卸 ，要测试 的机件找不到测试点[收稿日期]2012-08-13[作者简介]程维萍(1967-)，女，山东淄博人，高级讲师，大学本科，主要从事机械修理机械管理方面的研究，现任职于山东铝业职业学院教务处。

武远东(1968-)，男，山东淄博人 ，高级工程师，大学本科 ，主要从事设备安装方面的研究，现任中国铝业山东分公司万成公司设备主任。

46或没有测试工具，设备出了故障难以判断和排除，势必会增加维修难度和工作量，延长维修停机时间，降低设备可用率，影响产品的寿命周期，从而给生产和企业造成经济损失。有色设备因为制造成本昂贵、更新换代慢、使用周期长、复杂度高而出现故障的几率大。当零部件发生故障或损坏时，由于不可维修或维修过程费时、费力容易造成设备的使用寿命缩短，甚至报废、无法继续使用，从而给生产系统造成巨大损失。实践证明：有色设备设计必须采用将维修性设计和结构设计高度融合且注重维修性能优化的设计技术模式。所以，把设备的维修性充分考虑到产品设计、制造、安装、维护等各方面，不仅是有色设备设计人员掌握的设计方法，更是设备操作人员、维修人员、设备管理人员必须掌握的-种设计方法。

本文探讨有色设备维修性设计-般原则，为设计人员、维修技术人员掌握维修性设计方法提供帮助。

1 维修性设计的-般原则和具体要求对于大型成套有色设备和流水作业的有色设备，维修是其正常运转的条件和保证，是设计、制造、程维萍等：浅谈有色设备的维修性设计使用部门之间综合决定的，关系到有色设备可靠性、经济性、安全性、有效性。维修性是设计出来的，维修性设计不像别的设计-样有参数、数据、图形、图表等，它是-门很复杂很繁琐的叙述和文字为主的设计形式。维修性着眼于易维修，着眼于以最短时间、最低限度(包括人力、人员技术水平、备件、工具、维修设备等)、最经济，使设备保持和恢复良好状态。维修性设计中，不仅要考虑设备本身运转情况，产品内在质量，而且要考虑与维修有关的方方面面。要让先进的有色设备流畅运行，发挥最大功效，必须要实施最优秀的维修性设计思想。维修性设计的-般原则和具体要求：1.1 技术方案设计有色设备的方案设计，不仅要考虑在功能上适应生产需求，还要在安装、使用、维修方便上综合考虑，使有色设备既有功能使用 目的，又有维修性要求，以提高有色设备安全使用率和寿命。

依据有色设备的使用要求、前期形成的维修方案，参考国内外同类设备的维修性技术，同时考虑现行的维修保障体制、维修职责分工等，综合权衡维修性指标与可靠性、寿命周期、费用、研制进度等多种因素，进行设备的维修性指标的确定和论证，制定维修性方案设计。

在满足性能和使用要求下，旧能采用简单的结构和外形，以降低对维修人员的技能要求。原则是旧能简化产品功能，减少零部件品种和数量。

1.2 可达性设计安装有色设备考虑维修空间、提供维修通道，为全部维修提供-种可操作舒适的空间；操作空间应符合国家标准；各系统的布局应互相独立；维修点容易接近；需要维修部位应互相错开，以免维修时交叉作业。

1.2.1 设备外部可达性有色设备外壳上设计维修人孔，人孔采用拆盖式、扇门式、抽出式、卡锁式等快卸设计代替螺钉或其他紧固件。工作窗口开口的方向、尺寸、位置等，都要使操作者有个合适的维修姿势，避免采用跪、卧、趴等别扭姿势。

1.2.2 设备 内部可达性有色设备内部部件配置留出拆换方便的空间，同时不损坏其他部件；拆装部件宜伸入手和工具；维修部件可视可触。

1.2.3 调 整 点可达周期调整预知、消除交叉影响、有调整锁住装置、工厂调整、调整点标签、：大动作的精细调整、仪表的内置插孔调整、增量顺时方 向调整 ；1.3 标准化、互换性与拈化设计标准化设计指零部件按国家标准生产，同批次同型号可以替换。采用标准件有利于零部件的储备、供应和调剂，使维修更为简便。互换性设计指同种设备或元件在实体上、功能上互相替换，可简化维修作业，节约备品规格与采购费用，提高有色设备维修性。拈化指从设备中单独分离出来的结构整体。拈化设计有利于实现部件整体的互换和通用，提高更换时间及效率。

1.3.1 紧固件快松紧固件、标准化紧固件、六角牙槽头紧固件、可抓紧固件、紧固件起子。

l-3.2 面板 显 示与控 制控制标准化、控制顺序排列、控制拈间距、控制标签、控制显示关系、仪表、面板照明、保险丝要求、使用警示灯、指示灯颜色、控制键按使用频率排放。

1.3.3 部件 与总成部件组合、标签、工具留位、个别部件直接可达、部件精细化。

1.4 故障检测设计中小型有色设备、大型有色设备和大型连续运行有色设备采用机、电、液综合控制运行，要测试的机件找不到测试点或没有测试工具，有色设备出了故障难以判断和排除，势必会增加维修难度和工作量，延长维修停机时间，降低有色设备可用率，从而给生产和企业造成经济损失。在设计时应考虑在产品的薄弱环节处增加机械状态自动诊断装置。当该部位将要出现故障，如机械零件产生疲劳裂纹，轴类零件有弯曲、扭曲等时。此装置将自动报警，这种设计方法将会减少事故发生的概率从而达到延长产品寿命的目的。设计时重点考虑：1.4.1 中小型重要有色设备，根据流程关系设置指示器、控制器、测试点、调整点，配置必要的测试工具，以便眷确定故障件位置，快速方便调整和校对。大型有色设备设置自动诊断装置，设计时要预留-些开口，以便使用者将来能用各种检测技术。

1.4.2 对于连续运行有色设备，测试装置设计为电47有色设备 2012年第 6期缆可移动 、装配可快速连接和断开远离 ，维修设备或排除设备障碍时易于连接或断开。

1.4.3 故障显示报警装置测试点面板位置符合人机工程设计，显示与使用控制的功能分组、测试刻度恰当；内部测试点可达；各种连接插头符合环境抗性设计 。

1.5 防维修差错设计防维修差错设计指设备或机件只允许装对了才能装上，装错了或装反了就装不上，或者发生错误立即发现并纠正。使用过程中的差错主要有两点：-是设备本身有设计缺陷，即存在发生错误的可能性。

二是在操作时出现错误。所 以，设计时应考虑采用以下防错措施 ：1.5.1 对于关键机件 、差错后果严重的机件应采取无错误设计，使机件在安装或使用时不存在发生差错的可能。主要方法有以下几种：(1)唯-性设计。通过改变机件安装点的大孝对称性等使机件只有-个位置能装上，这个位置恰恰是正确安装位置；(2)随意性设计。使机件在任意位置都能装上，且每个位置都正确。

1.5.2 对于允许 出现差错的部位或机件而无法进行无错性设计 ，可采用容错性设计。方法有 以下几种 ：(1)顺序控制设计。对于有 固定操作顺序的机件，通过顺序控制设计，使-些错误操作失效。

(2)余度设计。易出现差错的部位采用多余度多保险设计。

1.6 冗余性设计为了提高有色设备系统的可靠性，降低故障率，在设计时考虑在关键部件采用额外附加部件，这部分发生故障时整个系统仍正常工作，改变传统-个部件损坏需全部停机修理的弊端。

1.6.1 工作储备设计对于关键部位采用两个或以上相同单元完成同- 功能。如生产原料供排系统采用两组泵并联工作，若有-台损坏另-个还能正常工作，保证系统的连续工作 。

1.6.2 非工作储备设计4R当有色设备系统-个单元发生故障，另-个储备单元通过转换装置进行工作状态。如氧化铝管道化料浆加热系统采用三套并联运行，-套泵正常运行，-套维修处理，-套备用。

1.7 维修安全性设计指避免维修人员伤亡和设备损坏。当采用潜在危险的材料、油料时，应采用安全性最好的；严重危及安全的设备、机件应有故障自动防护措施，以防设备故障或损坏时，导致伤人或损坏其他设备；高压、高温、高湿等可能威胁人身安全的设备应有显著的警示牌；机件、设备布局时应考虑不使维修人员接近高压、高温、高湿、有毒、放射性等类物品以及其它有害的环境；事关安全的警告信号应采用闪烁灯光或伴有声音报警。

1.8 环境抗性设计环境抗性设计是在设计时要考虑设备从制造加工、运输、安装调试、现场工作等整个寿命周期内可能遇到的各种环境影响。例如装配、运输时的冲击振动影响；贮存时的温度、湿度、霉菌等影响；使用时的气候、沙尘、振动等影响。因此，必须慎重选择设计方案，采取必要的保护措施减少或消除有害环境的影响。具体地讲，在条件允许时应为所设计的零部件创造-个良好的加工制造环境，为零部件组装调试提供 良好的工作环境条件。在无法对所有环境条件进行人为控制时 ，在设计方案 、材料选择 、表 面处理、涂层防护等方面采取措施，以提高机械零部件本身环境抗性的能力可靠性。如恶劣环境的重要的液压系统使用高压元器件；考虑设置保温、冷却、均热等装置 ；高速运转件考虑防振 、防冲击 、放偏转结构 ；某些振动大的设备底座用减震 弹簧、减震器 、防震沟 内减振材料 ；防止各种腐蚀 ，采用涂料层 、镀层 、金属表面防腐处理、阴极保护等等。总之，将环境因素影响减低到最低。

1.9 考虑维修中人、机具的因素维修性设计中充分考虑工作人员 的各种因素 ，包括生理因素、心理因素、劳动强度、环境条件等。

如各维修点要便于操作人员、维修人员识别；给维修人员提供方便，减少单调、别扭、肮脏的工作环境；使维修工作环境符合人的生理参数和能力(如操作空间是否合适，力量要求是否超出体力极限，尤其在操作不便的姿势下，有关的人体关节所需的活动范围是否超出正常等)；噪声不超过人得承受能力，否则程维萍等 ：浅谈有色设备的维修性设计采用保护措施；各种指示器设计便于认读；各种危险环境应有防护措施 。

确定关键维修作业环节，使维修工作环境更符合人的生理参数和能力。拈组件重量和尺寸不超过人得承受能力，更适宜操作者(维修者)手工进行更换。由原位拆修改为原位整组更换，更换下来的整件可回收到机修车间或专业修理，避免维修人员在昏暗、高温、过度振动等条件下工作。

2 结束语维修性指在维修方面具有的特性或能力，它反映发生故障后维修难易程度，是维修需付出的工作量大孝人员多少、费用高低、维修设备先进落后等综合性能。设备设计系统是由环环相扣的各环节组成，设备的生命周期撒于各环节的设计思想。首先要提高人们思想认识 ，使人们更加重视产品的维修和维修性设计。其次，设计人员应熟练维修工作，在设计之初提出维修性 目标和设计方案，把维修性要求落实到设计的每-步骤，切实提高有色设备、产品、机件的使用价值和使用寿命，使它们能充分安全的为生产服务，为企业服务 。第三设计人员要遵循维修性-般原则，即维修性着眼于易维修，着眼于以最短时间、最低限度、最经济，使有色设备保持和恢复良好状态。维修性设计与产品结构设计必须紧密结合，要进行全面系统布局设计，构建完整的科学的设计方案、使用方案、维修方案。既能考虑设备使用功能要求，又要满足设备维修要求，减少或避免由于技术上不协调导致设计返工而造成的人力、物力的浪费。

随着有色设备技术的发展，设备自动化、半 自动化程度扩大，设备各项技术性能指标 日益提高，结构日趋复杂，环境要求更为严格，产品的可维修性问题越来越突出，产品的可维修性设计必将越来越被关注和重视。维修性设计作为-种实用技术手段-定会被更多的工程技术人员接受，并将运用到产品设计、安装、使用、维护、修理等各个方面。