当涉及植物设备的可靠性时，专注于“区域”。

兰德尔中午

w母鸡新设备被投入使用，通常将其集成到工厂的设备监控计划中。该程序的目的是检查退化的进度，IE。，寻找失败。通常，这是一个两步的过程。第一步是定期测量重要的操作参数。第二个是将测量值绘制在时间上，以了解事情的进展。当测量参数超过其安全工作限制时，将设备从服务中删除并进行翻新。但是，第一步中有一个错误陷阱：它涉及“常规间隔”。

大多数“常规间隔”是基于监视设备，因为它在其威布尔概率密度曲线的II区中执行。但是，失败通常发生在第三区。足以监视II区设备性能的采样期通常不足以在设备在III区运行时即将发生故障的足够警告。简而言之，您正在寻找错误的地方失败。

发生了什么？

让我们从II，II和III区域的更新开始进行讨论。

除了信息明智的可靠性和维护工程师知道的情况下，设备故障率与其服务时间的曲目倾向于遵循混合的Weibull概率密度曲线（请参见上文），否则称为浴缸曲线

尽管从其基本Weibull概率密度函数中生成特定浴缸曲线所需的信息取决于几个参数，但嵌入此类广义曲线中的原理对于理解设备的可靠性至关重要。

典型的浴缸曲线由三个不同的部分或区域组成。

I区具有Weibull函数β形状因子，有时称为Weibull斜率，等于约0.5。浴缸曲线的这一部分通常与设备婴儿死亡率失败有关，其中故障率随着服务时间而降低。曲线这一部分的故障是设备安装错误，工厂设备组装错误或部分缺陷的结果。有时将其称为闯入或摇摆时期。通常，这反映了浴缸曲线相对于时间的最短部分。通常，设备中最可靠的运营时间，IE。，它的最低故障率是在设备通过I区域后直接发生的，并且开始在II区中运行。

II区的Weibullβ形状因子等于约1.0。浴缸曲线的这一部分通常与正常使用寿命有关，该区域的故障率相对较低。它基本上是一个或多或少线性的随机故障率函数。（指随附的侧边栏，请注意β= 1和γ= 0时方程如何简化。时间是渐进的。这是浴缸曲线中最长的部分，代表设备提供正常维护和护理的可靠服务的时间。

III区的Weibull函数β形状因子等于约3.0。β形因子的显着变化信号标志着失败率的显着变化。由于年龄和磨损，浴缸曲线的这一部分与寿命末失败有关。随着设备进一步运行到曲线的该区域，故障率成倍增加。

有些人认为，基于浴缸曲线，更换或翻新设备以最大化其服务时间并最大程度地降低风险的最佳时间是当区域III中的故障率等于或略大于区域I的最大故障率。意味着当由于年龄效应导致失败的机会等于或稍大于婴儿死亡率导致失败的机会时，更换设备。否则，根据这一论点，替换设备的失败风险更大，而不仅仅是让它保持原状。在图1中检查浴缸曲线的检查表明了这个想法的基本优点，至少作为起点，有两个因素需要考虑。他们可以导致对此策略的修改。

在1区婴儿死亡率期间，该设备通常实际上没有使用。为了承认安装错误，装配错误或有缺陷的零件的潜力，许多组织要求设备在不处于生产模式的情况下运行或测试，以检查此类潜在缺陷。

这是静态压力测试，负载测试，维护后测试和电路板燃烧期的推理。这个想法是要在短时间内强调设备，然后才能进行实际服务，以迫使任何潜在的婴儿死亡率失败。这消除了婴儿死亡风险的一些但不一定是全部。但是，如果这种测试足够彻底，那么区域I的剩余小故障率可能小于设备正常操作期间的某个时刻的风险，IE。，在第二区。

第三区终身失败通常通过失败阶段成倍地进行。由于一旦越过一定的阈值，内部正反反馈机制就会启动，因此与正常的初始小偏差可以从几乎无法检测到的前体迅速发展到完全灾难性的失败。

因此，试图在总故障发生之前挤出设备的最后一点点使用寿命是一个冒险的举动。III区曲线的急剧增加表明，故障率成倍变化，并且在短时间内迅速增加。这引入了越来越多的未确定性预测的不确定性。

也就是说，第三区寿命结束上面指出的项目基本上总结了本文的先前指定的点：正常的条件监控时间表，能够跟踪和预测II区设备性能的设备在III区运行时不足。

在第二区，仅发生偶尔发生随机失败，故障率是稳定且可预测的。每三个月，六个月或每年进行一次常规状况监测可能足以验证设备是否缓慢而可预见地显示出年龄和磨损的预期影响。然后，可以轻松地推断该数据以预测被监视参数的值以合理的精度监视设备时将是什么。简单的线性外推通常在II区中效果很好。

然而，在第三区中，故障率随时间呈指数增长。灾难性失败可能会在短时间内发生：从根本没有迹象表明到仅在一周，几天甚至仅几个小时内完成失败。从II区域中的定期间隔条件监测收集的数据通常不足以准确地表明第三区的寿命终止失败，除非区域III中的监测周期也呈指数缩短以匹配指数增加的故障率。这是β形状因子的意义为3而不是1。

与区域III的快速变化失败率保持迅速变化是困难的。一些公司试图通过通过一系列步骤功能近似于指数变化的故障率来做到这一点。例如，他们可能会缩短季度状况监测期，然后每月缩短每周一次，并最终将其缩短到每四个小时。但是，这种方法有一个重大问题。

有什么问题？

大多数组织的响应不够快，无法根据需要修改监视期，以匹配第三区的指数“移动目标”故障率。由于必须使用非线性外推方法来预测区域III中的设备条件，并且由于在数值上确定指数函数的微小错误在可能发生故障时会导致较大的错误，因此当无法预期发生故障时可能会发生故障。

例如，考虑高压油绝缘电流变压器（HVCTS）失败。此类单元可能会随着时间的推移而降低，这主要是由于热，电和环境效应。许多人的使用寿命为30至40年。但是，当它们确实失败时，大量数字爆炸并着火。这些爆炸反过来经常会产生飞行的碎屑，从而对附近的设备和人员造成附近的附带损害。

HVCT条件监测方法包括部分排放，油中的气体和功率因素。所有这些技术在II区域中提供了HVCT条件的良好情况。但是，当失败率开始迅速变化时，就像在第三区一样，与这些方法相关的通常采样期通常太长了，无法检测和警告即将发生的失败可能会在几个小时内发生。

HVCT中的一种常见故障机制是油的介电故障。在II区中，在服务时间或多或少地定期变化的介电性能，可以通过加油分析来充分监测。不过，随着连续的第三区服务，在某个时候，介电最终会降解到电到电气分解并突然允许在HVCT内进行电弧的程度。这种弧形加热并蒸发油，并将油蒸气分解为气体。所得的气泡会产生内部压力，有时会导致HVCT破裂。

介电在服务过程中失败并允许内部电动弧发生的确切点很难预测。这取决于影响油的各种因素，例如水分含量，温度，颗粒计数，颗粒中的金属量，油中的气体，添加抑制剂的量和油酸数量。这些因素的不同组合改变了发生实际崩溃的点。在崩溃之前，这些因素中的每一个的变化通常以相对较慢的方式随着时间的流逝而发生。但是，一旦发生故障，设备将相对较快地故障。

当然，使用适用于II区域的条件监控方法来预测何时可能发生故障，但涉及更多的成本，并且经常，更多的监视传感器和控制设备，并且可能需要更多的人资源。问题是：“直到失败边缘运营的风险和资源对工厂的价值有多少？”您是否真的想在生产运行或操作周期中更换主要的变压器，电动机或发动机？

实际上，在设备仍在第二区运行时，应更换或翻新重要的生产设备，并由适当的植物人员选择的时间和地点。许多操作本质上是安排临终设备的终止替换，以便在第二区结束之前的停电期，甚至第二次区域结束之前的两次中断。这种计划为处理不可预见的情况提供了灵活性。

如果这是安排在工厂安排的替换或翻新的方式，则需要知道II区何时结束并开始III区。这可以通过咨询各种数据库的统计详细信息来确定，以了解设备何时故障。EPRI（Electric Power Research Institute，EPRI.com）为大多数植物设备提供了一个精美的数据库，其中一些甚至由品牌和型号进行了细分。（许多发电厂都将其预防和预测维护计划以EPRI的数据库为基础。）

当前版本的IEEE标准500可靠性手册是另一个好的来源，公共可用和税收付款的军事和政府出版物，例如MIL-HDBK-338B，电子可靠性设计手册，AD-A273 174，海军表面战争中心，可靠性预测手册。这些和类似的数据库在Internet上可用。

最后，不要忽略用于购买主要设备的会计师摊销表。他们也可以帮助您。一个找到它们的地方是美国联邦政府IRS法典，“班级生活和恢复期的表。”（如果设备不再有用，银行不喜欢在主要设备上贷款。）

记住

当涉及到合理的植物设备可靠性时：

不要尝试通过使用更适合第二区的条件监测方法来预测浴缸曲线III区域的故障。

如果可能的话，请勿在可预测性的第三区中操作关键设备。

可以通过咨询各种数据库来避免III区域，这些数据库为估计有用的服务寿命提供统计基础。选择适合您的组织愿意接受服务寿命的风险水平的信心水平，并相应地安排更换或翻新设备。EP

兰德尔中午是注册专业工程师，也是有关失败分析的几本书和文章的作者。他已经为核和非核电设施进行了四十年的根本原因调查。与他联系中午@carsoncomm.com。