如何调试设备以更好地管理资产

如果每件新设备或系统从安装和启动的那一刻起一直运行到多年后第一次发生故障，那就不会很好了。对于大多数工业设备来说，这将是一个例外。

在设置设备时，我们可能会发现某些组件在运输过程中损坏，现场工程师缺乏专业知识，或者我们正在对新设计进行 Beta 测试（无论我们是否同意）。安装在原应用和位置的修复设备同样适用。

为什么汽车下线后很少遇到严重的保修问题？原因是汽车制造商对数千辆汽车的设计和生产过程进行了详尽的测试、改进和检查。工业设备往往以小批量生产；因此并不是所有的错误都得到解决。

这就是为什么调试工业设备是一门艺术，也是一种必要的艺术。我称之为艺术，因为根据定义，设置新设备需要创造力、工艺技能和演绎推理。这些完全相同的属性适用于任何意义上的艺术。

我的工厂，Upper Occoquan Service Authority (UOSA)，其维护和资产管理方法已经成熟，下一个合乎逻辑的步骤是专注于调试。这种想法是我们对可靠性和资产管理最佳实践的整体追求的一部分。

未能遵循调试过程无异于安装您的下一次失败。正确调试设备可以延长使用寿命，这是资产管理的一个重要目标。因此，调试是良好资产管理计划的重要组成部分。

经过几年的维护支持流程设计和实施，我们将通过跟踪平均故障间隔时间 (MTBF)、平均修复时间 (MTTR) 和设备可用性来验证提高的可靠性。

调试理念

设置新设备或修复设备的基本挑战是相当普遍的。它们归结为对问题的预期、对问题的感知和对问题的纠正。让我们用这些词（预期、感知和纠正）来研究它们如何应用于调试过程。

可能很难想象如何预测问题，但查找维修历史是一个很好的起点。维修历史可以告诉您发生故障的原因、时间、原因、方式、地点和人员。这假设您的企业在 CMMS 中有准确的维修历史。如果修复历史质量不够好，则根据需要对其进行改进。与您的操作员以及拥有和操作相同设备的其他人的访谈是无价的。

作为调试计划的一部分，这些宝贵的知识需要以可检索的格式进行记录。这是计划的核心部分——记录信息的框架。将其视为游戏规则。记录框架应可供参与用户使用。必须监视和控制更改记录中条目的能力，以确保一致性和准确性。

如果要调试的设备由熟悉组件的子组件组成，那么预期故障可以由单个组件定义。例如，离心鼓风机应有性能曲线图、允许振动限值等规格。当鼓风机在任何这些值之外运行时，需要进行调查并随后采取适当的纠正措施。

有些问题进展缓慢，以至于在损坏发生之前无法检测到它们。这是一种无法感知的情况。这是确定重要测试点和建立可接受值的必要之处。有时我们不知道什么是可以接受的；这是与制造商或其他具有类似设备的人协商提供指导的地方。

一旦确定了问题的根源，下一步就是纠正。解决方案应该处理核心问题。例如，如果检测到一次旋转速度不平衡，则平衡旋转体。如果机器结构存在谐波共振，轻微的激振都会引起破坏性振动，请解决结构刚度问题。

当纠正措施完成后，验证预期的改进是可感知的。使用测量工具来验证校正是否完成了它应该做的事情。这就是 PdM 工具大放异彩的地方——振动分析、超声波检测、电机电流特征、油液分析和热成像。

除非采取行动，否则上述努力都不会产生预期结果。做某事并记录所做的事情。这提高了调试项目的价值。

准备调试

必须完全熟悉正在调试的设备。这意味着提前阅读手册（如果可能）、阅读组件的切割表、研究操作手册、让制造商回答您的问题并与使用相同设备的其他人联系以了解他们是如何成功的。

参观类似设备运行成功和失败的设施很有用。与操作人员和维修人员交谈，因为他们与设备有着密切的联系。

我正在和一位电工朋友谈论我们多年来所做的一些更有趣和更困难的工作。我们正在讨论如何将电线装入拥挤的接线盒。我的朋友说：“你必须有一个计划。”这让我印象深刻，因为它表明即使是最平凡的任务，比如在狭小的空间里修线，也需要一个计划。

调试还需要一个计划。计划只不过是一套经过深思熟虑的指导方针，其中可能包含规则、图纸、检查表和程序。调试计划类似于烹饪食谱；您遵循它，但根据经验根据需要进行调整。

计划

• 选择一个项目负责人——一个有时间和气质以有效方式指挥资源的人

• 定义可接受操作的绝对要求——设备必须做什么工作？

• 识别并解决整个系统和所有子系统的预期故障模式。

• 验证是否满足操作条件（由设备销售商指定）——即操作环境条件（温度、湿度、压力、电压等）。

• 定义必要的测试步骤以及调试过程中这些步骤的顺序。这些步骤源自经验、知识和研究。

• 定义必要的技能组合——机械、电气、控制和工程

• 安排资源和人员完成定义的步骤

• 记录每一步测量（感知）的观察值和测试点值

• 查看结果（将数据转化为信息）

• 根据需要采取纠正措施

• 验证纠正措施是否产生了预期的结果

• 培训操作员以确保他们知道如何在所有情况下正确操作设备

• 实施一项针对最佳实践的预防性维护 (PM) 计划

• 根据需要重复这些步骤，直到满足所有绝对操作要求

• 记录调试过程，描述成功和失败的原因。

• 创建用于调试的知识体系，并在调试过程中披露新信息时对其进行更新。

调试负责人

调试项目还需要领导者来管理步骤和执行计划。该领导者充当分配给调试项目的人员的中心通信枢纽。与根本原因调查类似，不选择主导人格作为领导者是明智之举。

有说服力的人可以用他们的倾向破坏这个过程。最佳领导者是遵循计划并验证所有步骤均已完成并记录在案的领导者。这位领导者除了要有主见外，还必须具备良好的组织和沟通能力。

选择一位称职的领导者，他将有足够的时间专注于该项目，而不会被拉到另一个项目上。这才有意义，也是成功企业前进的方式。

做对的失败（以及明知是非）

我们这个时代的一个事实是，我们期望通过摆在我们面前的基于计算机的工具的盛宴来显着提高效率和准确性。调试不是一个可以匆忙完成的过程。它必须以深思熟虑的方式进行，并有足够的资源。 “走得越快，越落后”是一个既体现经验又体现民间智慧的陈词滥调。

有时，调试团队在寻找问题时挖掘得太深，而忽略了显而易见的问题。在调试时查看所有可用信息并采取所有合理步骤非常重要。不要害怕让独立的外部观察员查看您的流程。预计在调试期间会发现一些根本原因。

在新设备第一次启动之前，可以预见到许多问题。将关键任务纳入 PM 程序与任何其他步骤一样都是调试的一部分。任何繁重、耗时或凌乱的必需维护任务往往会被推迟。预测过滤器堵塞和风扇叶片积满污垢并变得不平衡的问题。

在 UOSA 的经验教训

在过去的几年里，我们吸取了一些宝贵的教训。我们发现了缺乏适当调试过程的问题以及适当程序的好处。我们的课程强调了预测性维护技术 (PdM) 的有益用途，例如超声波、振动、油液分析、热成像和电机电流特征分析，但人类感官也是评估过程的一部分。

关键应用中的电动机

无论电机是来自制造商的新电机还是经过修复的电机，一旦到达现场，就必须使用电机电流特征分析仪检查其状况。如果不立即执行此测试，则往往会在安装电机之前被遗忘或匆忙完成。谁想在安装前发现电机出现问题，或者更糟的是刚通电就发现问题？

我们的经验是，安装不是发现设备问题的好时机，因为人员和索具设备都被调动起来，如果电机没有按期安装，可能会出现操作上的限制。

必须建立一套完整的程序来对新的或重建的电机进行质量控制检查。电机测试设备的供应商是开发这些程序的良好资源。还需要一套指导方针来维修电机，以验证维修期间所做的工作。有很多关于如何修理电机的在线资源。

比较来自不同电机商店的建议以获得广泛的概述。电机是工业背后的原动力，必须高度重视，否则肯定会出现工艺故障。

在将电机连接到其电源电路之前，应执行基本的离线测试。极化指数测试和浪涌测试必不可少。当电机第一次通电时，测量所有三相的电流至关重要。如果可以进行在线测试，则应该进行。如果有超声仪器，应记录轴承声音特征以获得基线分贝水平和时域图，以备将来比较。

如果电机可以在耦合到被驱动部件之前运行，则需要测量和记录振动特性。如果这些测试中的任何一个发现问题，则有必要停止安装并采取纠正措施。

立式涡轮泵 (VTP)

水工业经常使用 VTP 进行处理。这些泵的叶轮安装在距地面 30 英尺的蜗壳中。叶轮由一根长轴驱动，该轴由沿泵柱内部的许多“蜘蛛”轴承稳定，水流过泵柱。电机安装在地面以上垂直轴的基座上。

根据邻近供水设施的 PdM 技术人员的建议，我们在将新 VTP 放入湿井之前在其蜗壳上安装了两个密封振动传感器。传感器安装在水平面上，彼此呈 90 度径向。当传感器在初始启动期间检测到高振动时，安装承包商感到很惊讶。他们以前从未见过有人在蜗壳上测试振动。电机没有明显振动，所以他们认为安装是令人满意的。

检测到这种振动导致发现底板中的一组安装螺栓太长并且触底进入盲螺纹孔。这些螺栓上的开口锁紧垫圈没有完全压缩，这导致共振，表现为在蜗壳处检测到的振动。我们现在将这些振动传感器安装在所有立式涡轮泵上进行维护时。

我们还了解到，在设置这些类型的泵时需要考虑许多特殊因素。底板必须水平且泵柱垂直。底板也必须牢固灌浆以防止振动。泵轴截面应在总指示跳动的标称 0.005 英寸范围内。

液压协会 (HI) 振动标准 2000 版提供了在此类泵的电机顶部测量的允许振动值。后来的 HI 标准没有包括这个值。所有者必须确定允许值。我们的经验是，泵制造商很少指定一个值。一般来说，根据我们的经验，每秒小于 0.2 英寸是可以接受的。

离心鼓风机

离心鼓风机（用于引风应用）配有蓄热式热氧化器系统。鼓风机叶轮直接安装在 7.5 HP 电机轴上，并在鼓风机输出管道上安装了一个按英寸水柱校准的压力表。运行三年后鼓风机振动明显增加，电机出现故障，关键工序停工。

更换电机后，振动仍然很大。怀疑是喘振共振导致鼓风机叶轮脱层，导致动力不平衡和高振动。在采取进一步措施纠正问题之前，轮子因分层而卡在鼓风机外壳中。轮子故障导致关键进程再次关闭。

在调试期间，承包商没有为这台鼓风机指定振动限制。故障发生后向鼓风机厂家询问，发现振动极限小于0.2英寸/秒。发现鼓风机在故障前以每秒 0.7 英寸的速度运行，即超出规格。没有人进行过初始基线振动读数，因此没有很好的数据可供比较。

调试期间从未记录输出管道上的仪表读数。没有人知道正常操作期间仪表读数应该是多少。仪表指针在浪涌条件下剧烈摆动，直到它卡在 19 英寸水柱 (WC) 处。安装了一个新的压力表，正常运行时的压力记录为39英寸WC。

调试经验教训是记录振动和输出压力值，将这些值与制造商的允许限值进行比较，并指导操作员哪些条件可能会导致损坏。还添加了振动趋势作为预防性维护 (PM) 任务。

污泥干燥机搅拌机轴承故障

在安装新的污泥干燥系统时，承包商精心执行了调试的每一步。然而，搅拌鼓轴上的大型滚珠轴承仍然以惊人的方式失效。他们完全没有工厂的油脂，把自己咀嚼成畸形的废金属球。使用结构超声仪器进行的简单测量会检测到没有润滑脂，而轴承仍然可以挽救。超声波检查现已添加到适用的调试过程中。

潜水泵/电机组

潜水泵在废水应用中变得非常流行。它们可以被降低到工艺井中，在那里它们可以相对容易地滑入耦合法兰，然后连接到电源。它们与工业设备一样接近“即插即用”。

我们发现在将泵电机连接到电路之前，使用电机电流特征分析仪器测试电源线是谨慎的做法。这使技术人员能够证明电源电路对可能产生变频驱动器故障的接地问题没有抵抗力。泵电机应进行离线和在线测试。

这些潜水泵中的一些有一个用于轴密封的油箱。作为 PM 的一部分，必须将这些油泵出并检查通过蜗壳密封进入的工艺水量。此检查的 PM 要求通常约为 365 天一个周期。然而，当安装新泵时，我们发现在前 90 天后检查油中的含水量是明智之举。它有时会显示出多余的水。

废水净化器 - 齿轮传动

当承包商安装一个新的、大的（直径超过 7 英尺）齿轮传动装置时，他们用制造商指定的油填充它。我们在启动前的一项测试是采集油样。当我们的技术人员对油进行采样时，发现其粘度与规格相比极低。

经过一番调查，了解到制造商在运送这些齿轮传动装置时只装了一半的柴油。承包商没有意识到这一点，将油添加到填充线，导致测试油时粘度低。所有澄清池驱动装置的调试清单中增加了严格的油品测试。

旋转螺杆压缩机

这些类型的压缩机具有节能优势，但也承担着重要的维护责任。特别是，必须密切监测油的状况。满足保修要求通常依赖于能够证明进行了预防性维护。

许多螺杆式压缩机制造商要求业主将油样送到他们指定的油品测试实验室。否则可能会使保修失效。这些压缩机的调试包括确保制定一个警惕的 PM 计划，并特别注意油液分析。

调试后

调试后，必须进行定期检查以验证操作是否以防止故障的方式运行设备。如果操作员试图以非预期的方式使用设备，那么最好的调试过程就会失败。

验证 PM 程序是否正确执行或根本没有执行。由这些方面导致的故障可能不公平地归因于调试过程中的故障。您应该定期查看指标、关键绩效指标 (KPI) 和 PdM 趋势，以验证设备是否在规范范围内运行。

最后的想法

在某种程度上，设备调试在第一次尝试时是有根据的猜测。每次体验都会使猜测变得更好，并且随着更多信息被添加到知识体系中。将有大量的根本原因发现。实际上，所做的都是常识。对于每个项目，知识体系都会增长，成为未来调试项目的更好参考。设备调试确实是一门宝贵的艺术。