利用设备的状态监控获得设备性能数据，对设备进行预测性维护已经得到越来越多企业的重视。那么如何获取设备的性能数据信息呢？如何行之有效地将这些数据转换成可以供大家利用的信息？本文将向您介绍成功进行设备预测性维护过程中的关键点。

众多的化学公司仍然低估了维护的作用。“大多数公司的CEO们并不关心你做了多少的维护工作，直到你无法对问题做出解释时，他们会责怪你”，美国俄亥俄州辛辛那提大学的国家科学基金会中心智能维护部门主管Jay Lee如是说。也许这就是他为什么支持精准维护的原由，以下他具体说明了精准设备维护需要做哪些事，以及通过调整将达到什么程度、会得到哪些效益。

专注于设备健康的预测性维修（PdM）对确保企业正常运转发挥着关键性作用，Jay Lee指出。预测性维修不仅包括振动分析或状态监测，这意味着每天收集针对设备性能变化情况的测绘和设备度量情况。一旦设备性能出现了问题，根据机器设备的健康图，你就可以将维护时间表按优先顺序进行排序。

根据这些时间表进行优先次序的排序要从技术和人开始，当然也包括非维修人员。例如，操作者可以在设备性能方面进行巡回检查，以发现设备健康状态的变化趋势。美国加利福尼亚州圣地亚哥SKF公司负责设备监测及可靠性测试的经理Scott Scott Brady指出，“如果设备的健康出现问题，并且这一趋势逐渐加强时，就应该及时通知维护人员。”

“那么，如何利用获取的设备性能信息呢？如何才能将数据转换为有用的设备健康的依据呢？”Jay Lee提出这样的问题。“并且，如何对具体行动做出优先排序和优化呢？”例如，如果一台机器的性能正在下降，是立即执行修复，还是先检查故障会带来的影响，然后基于影响的大小做出决策，何时做出决策？他还问道：“如何行之有效地将这些数据转换成可以供大家利用的信息？”

图1  无线传感器意味着设备位置不会妨碍到监测。

安全第一

Jay Lee认为，考虑到化工厂复杂的工艺和大量的设备，化工厂必须以安全为核心。这包括将这些数据和频率以及其对安全的影响程度进行比较，同时根据这些数据对费用影响的不同予以分开处理。将所有的数据进行叠加，以便终端用户可以识别，“当问题超出安全临界线时，就需要采取更强有力的行动，”他说，“必须作到不仅仅要执行检查，而且要停止运行，并进行详细分析。”

负责设备安全和可靠性解决方案的Honeywell过程系统部经理Bart Winters表明，一定要专注于资产问题，特别是与安全有关的那些资产应该优先考虑。然而，对于一些问题他提出了用“万金油做法”去解决，即针对所有的资产都施与同样的努力。

得克萨斯州Bay城的Oxea化工有限公司明确拒绝了这种“万金油做法”。Oxea工厂的网站上显示其工厂大约有500个设备，包括压缩机、大量的ANSI-和少数的API式泵，以及进口的定制化机器设备。Oxea已与Rockwell自动化公司签定合同，委托他们定期收集和处理关于这些设备的数据。

“有些非常重要的设备没有备用设备，因此保持它们的持续工作至关重要，”可靠性测试工程师Don Kincer解释说，“有些产品已经售空，所以我们必须将生产中断的可能性降到最低。”他补充说。

看过一个预设安排表后，Rockwell自动化服务工程师Joey Gramoski说，使用Enpac便携式状态监测数据收集器和信号分析仪可以提供一个例外情况报告，并交由Don Kincer和旋转设备专家Robert Slaton审查。这个报告详细说明了哪些设备是不正常的”，例如过去不曾有过的不连续的频率或振动情况，Don Kincer补充说：“通常我们会到设备现场，Joey Gramoski会在我们拿到他的报告之前迅速做出维修决定。”

这种聚焦PdM、实地监测的新方法大大改变了Oxea的财务状况。“当我第一次来到这个工厂时，工厂正在对轴承实施预防性的维修。每一年，我们都会更换所有轴承，无论需要与否，”Robert Slaton回顾说，但现在有了新的振动分析PdM计划，“我们已经远离了工作计划表式的维修，以新的维修方法取而代之。现在，我们只需每5年进行一次轴承更换，甚至有可能会持续更久。”

Oxea已经无法承担旧的维护方式所需的费用，Don Kincer强调说。“我们希望更清楚地了解工厂的维护行为，而不是无限制的更换部件，我们想知道为什么部件会坏。通过实行新的维护方式，该工厂维修费用从过去的1000万美元下降到了700万美元，且继续呈下降的趋势，这正如Robert Slaton所说‘我们要问设备的感觉如何’，并对意外中断早有计划。”

更加智能的监控

Oxea工厂的经验表明，很多企业需要一些智能信息或机制来了解更多的情况。

旋转设备是一个很好的例子，Honeywell过程控制部的Bart Winters说：“如轴承发生了问题，其实在故障发生前，已经有很多现象是可以被识别出来的，以防止再次发生或出现附带损害。“例如，通常在发生故障的数月或数周前，振动数据可能会显示异常，另外油类分析和温度记录也会体现出一些问题。”

针对问题所在，仪器中的嵌入式系统可以提供早期事件检测（EED）和预先诊断，如轴承老化和泵的气穴等，明尼苏达州的艾默生过程管理Rosemount分部负责全球炼油和石化产品的营销经理Ravi Ravi Kant指出，“根据这个问题，可以从第一原则或经营数据中获得设备数据。”

Rosemount现在正在运行针对EED的高速传感器的实地测试（22Hz的数据收集）。试验包括检测：在精馏塔中内置部件的浸水和损坏现象；火焰加热器中的燃烧不稳定和火炉问题；液体催化裂化装置中的催化剂转移问题；热交换器中的污垢问题以及压缩机吸入线中存在湿气体的问题。

图2  必要的元素：成功的维护项目需要恰当的工具、态度和流程。

亚利桑那州菲尼克斯市非正常情形管理协会列举了由于实施了早期的预测，带来巨大利益的例子。“冷冻差压单元在触发首次警报前的6个小时内发现柱状体的浸水现象，由于提前发出警报使工厂免受了一场重大破坏和大规模的财政打击。”

“事实上，EED的价值不仅在于对正在发展中的问题发出警报，而且可以帮助我们追踪问题的根源，如故障感应器、插线等出现问题。”Honeywell先进解决方案全球服务营销经理Steve Johansen说。

“Honeywell EED工具包内多元的统计分析和主成分分析方法可以用来分析和关联分析非常小的（单台设备）以及非常大的（整个过程）数据测量。”他补充说。

过程导向技术可以检测泵中的振荡问题，它观察泵中的流量变化，评估阀的运行效果是否最佳。西门子能源与自动化公司过程控制系统营销经理Moin Shaikh指出。“在此基础上，您可以设置预测性维护条件来安排维护，”Shaikh补充说。然而，有时候需要智能仪表来发出报警，提醒操作者一些设备已经达到了一个关键的维修水平。

“配备了实时数据和数据验证的网上远程诊断，拥有高效率的逻辑分析工具和有效的工作流程，是能够在任何地点进行成功预测性维修的关键，”美国得克萨斯州Sugar Land的 Yokogawa 公司资产管理解决方案顾问Amit Ajmeri说。

现场的“眼睛”

但是，人还将继续发挥重要作用。“需要他们发现显而易见的问题，”Ravi Kant说。Honeywell公司也承认这点，其化学制品厂（Honeywell特殊材料）雇用了优秀的维修程序人员进行实地监测，在故障发生前通常几天或几周内，检查泵的噪声，”Winters提示说。

Scott Brady主张操作人员驱动可靠性（ODR），这是一种预防性与预知性维修组合，侧重于在现场配备可靠的“眼睛”。“在换班的过程中，操作者可以经常带着检查表来实施巡检。”尽管，诸如工业个人数字助理（PDA）可允许数据进入一个用户可以看到的数据库、如果一个问题变得越发明显，维修人员会及时得到通知。

由于有了无线传感器（图1），当操作者进行肉眼检查时，也可以进行数据生成，而非仅仅是记录。Scott Brady说，例如，在设备振动分析方面这种装置将发挥越来越大的作用，主要是因为其可靠性和安全性，特别是在危险的环境中。

“无论如何，最好是操作员在场，他可以看着机器的情况、听着机器的声音、闻到机器的味道等，”Scott Brady补充说，“没有任何事物可以替代一个人。”

这种操作者角色使得与维护之间配合的必要性更加重要，Ravi Kant强调说。“由于有很多先进的监测技术，操作者可以获得第一时间的报警或信号。因此，他们可以立即决定实施维修。”Kincer警告说，“如果操作和维修之间不沟通，则会出现问题。”

“要注意另一个人提出的问题”，专家Johansen说，“有了真正了解现场具体设备存在不足问题的人员，他有可能借助其判断力给出一个帮助解决PdM问题的权威方案，那会更有意义。”

基于Honeywell在最终用户端的使用经验，Winters列出了优良维修规划的三个标准。第一，使用合适的技术获得数据。他建议利用一个配有移动手持设备的现场监视规划——Honeywell在其自己的设施中使用3Intela-Trac PKS设备——收集有关某一项资产的信息。

第二，监察其他有关参数，如振动情况、润滑条件和可以通过温度记录察觉到的温度，“通常情况下，这些技术可以用来预测故障，”他说。

最后，采用可以给出对第一原则或经验性EED建模有用的数据的技术。“这更加专业化，它不像其他技术使用的那么广泛，这是我们在某些特定情况下使用的一项技术，用于监测重大事件。

文化问题

“提供现场情报技术和寻求最大限度地减少停机和停工显然是PdM的强有力驱动”，Ravi Kant说，“然而，成功同样也依赖于高层管理的购入策略、以及正确的导向和企业的文化。这里的文化指的是预测性维护的实际执行所发生的关键处，这是一个观念的改变。”这一切都是所需要的，他强调。

“当高层管理人员部署这种PdM战略，且没有获得来自维护的充分支持时，将所执行的战略作为工作流程的一部分，这就很可能会发生故障，”Ajmeri告诫说。

Scott Brady强调说，除了技术可以促成一个成功的规划，一个流程可以使之得以完成，您还需要正确的态度来激活其他两项（图2）。”