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天津地鐵機電設備公司維保案例分享

天津地鐵機電設備公司維保案例分享

發布日期:2017-08-24 作者:黄色软件免费看工控辦 點擊:

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       天津地鐵在機電設備公司維護上,對精細化維護進行了深入的研究,並引入了新技術提升維護模式,同時通過管理上創新提升管理效率,本文結合三個實例,對天津地鐵在機電設備維護上的相關工作進行闡述。

一、天津地鐵簡介

天津地鐵現有1號、2號、3號、6號、9號共5條線路,89座車站投入運營,線路總長150公裏,單日最高客運量達111.61萬人次。到2020年,天津地鐵計劃完成1號線東延、4號、7號、10號、11號線一期工程,總裏程將達到320公裏。

與全國所有地鐵運營單位同樣要麵臨的問題是,大量設備引入的同時,也帶來了設備維護的挑戰。嚴格的客運指標管理、繁重的設備使用頻率,使得地鐵的設備管理者,需要隨著乘客的需求與地鐵運維實際情況的改變而變換設備維護的管理思路。

二、精細化維修

地鐵設備維護的特點:設備數量大,使用頻率高,運行時間長;由供貨廠商提供有償設備升級改造服務。同時存在以下問題:高頻率、長時間使用造成的設備老化問題;設備數量大造成升級改造成本高昂;“壞了才修、老了就換”的傳統維護模式造成浪費;過度依賴供貨商使得設備管理非常被動。

因此天津地鐵深入研究精細化維護,在天津地鐵1號線AFC係統紙幣識別器進行了深度維護實踐。

2.1天津地鐵1號線AFC係統紙幣識別器深度維護經驗

天津地鐵1號線2006年正式運營,至今已投入使用10年,部分設備使用次數超過200萬次。天津地鐵1號線AFC自動售票機采用瑞士MEI所生產的BNA56型號,共183台。

產品說明給出的維護意見是:如果嚴格遵守產品說明中對設備的三、四級維護方法及周期,產品壽命為7年或使用次數超過100萬次,先達到任意一項指標,建議報廢更換新設備。

2.2天津地鐵1號線AFC係統紙幣識別器維護存在問題

當設備使用接近100萬次時,在既有的維護模式上出現故障量激增的情況。天津地鐵遇到以下三個問題,(1)MEI提供的紙幣識別器三、四級維護方式僅能保證設備接近理論使用壽命的100萬次;(2)2012年,設備老化情況嚴重,三、四級維護已無法緩解設備故障率激增及設備報廢問題。(3)如進行更換,整體更換不僅造價高昂,停機也導致客運不良影響。

2.3解決方案:研發設備五級維護

五級維護模式是在MEI提供的四級維護基礎上,對受損零件進行更為細致的更換與保養。通過對測試樣本數據分析,得出合適1號線環境的維護模式,製定了合適的維護周期。經過五級維護後設備壽命延長,故障率降低,保障設備的可靠性。經過五級維護,在設備達到可靠性標準的情況下,與MEI建議的更換新品方案相比,大幅節省成本。

2.3.1確定五級維護點位

天津地鐵經過對大量樣本零件磨損狀態的分析對比,確定相關零件類型是更換的重點,具體包括了皮帶輪、長度傳感器、同步電機和活塞電機、電磁套件這4類零件。

紙幣識別器運轉如圖2所示,紙幣識別器驅動(同步)電機通過6、7號軸傳遞動力,帶動4條同步皮帶運行,為紙幣識別器接收紙幣提供牽引力。經長期使用,6、7號軸的平皮帶輪會出現過度磨損情況,表現為皮帶輪表麵阻尼紋路磨光致使同步皮帶打滑,同時失去同步皮帶防脫功能。

皮帶輪使用超過130萬次時,阻尼紋路已完全磨平。阻尼紋路磨損後會導致同步皮帶牽引能力下降,容易引起皮帶打滑,導致牽引力不足;繼續磨損會影響皮帶防脫功能,一旦出現凹陷會明顯增加皮帶脫落機率

 長度傳感器是使用自攻螺釘緊固安裝的,在長時間使用和多次拆卸安裝後,傳感器塑殼容易碎裂,進而產生故障隱患。圖4為長度傳感器的安裝方式。

同步電機和活塞電機在接近或超過設計壽命時,殼體出現鬆動趨勢,部分電機滲油。圖5是工作了140萬次的同步電機,已基本失去動力輸出。

電磁套件是紙幣識別器控製進幣快門打開和關閉的關鍵部件,具有限製紙幣投入和防釣魚功能。由於紙幣識別器的設計壽命是100萬次,電磁套件在工作接近100萬次時會表現出吸力下降和吸力延遲。老化的電磁鐵吸合速度和吸合成功率明顯下降,出現此類問題時紙幣識別器會自檢停機。圖7為電磁套件示意圖。

2.3.2紙幣識別器五級維護

五級維護通過對上述的軸、電機、長度傳感器、皮帶輪、電磁套件等老化零部件進行更換,並對紙幣識別器進行除塵、清潔及機械部件調整等維護工作。 完成零件更換後,對設備進行功能測試,測試合格後即完成紙幣識別器的五級維護。

2.4天津地鐵1號線AFC係統紙幣識別器五級維護效果分析

抽取的10台設備每日工作量與工作環境接近(故障統計數據於2009年開始),在2013年,10台設備使用接近90萬次,接近理論壽命,全部出現故障量激增的情況。2013年對設備進行了五級維護,從圖8中看出2014年開始故障率明顯下降,並維持在與2009年相當的狀態。截至2016年,10台設備的使用量均在160萬次左右,遠超MEI建議的100萬次使用壽命,證明五級維護的方案行之有效。

經過五級維護,每月的故障率由維護前的54.51%下降至22.22%,且全部為卡幣故障,老化故障為0。截取維護後10個月的數據,係統日誌異常狀態發生率由之前的38%降至0%。

由於設備可靠性提高,全線設備的每月平均維修時間由維護前的189小時/月,降低至8小時/月,減少了人工成本及設備停機時間。

五級維護可以替代MEI建議的“設備運行100萬次更換新設備”的方案,使得1號線AFC係統升級成本由原方案的1098萬元降至五級維護的183萬元,降幅達83%。

三、新技術引入

某些設備功能缺失會帶來如下問題:設備操作流程複雜;設備故障頻發;維修難度增大;維護成本增加;造成環境破壞等次生問題。天津地鐵提出來對設備結構改進,增加係統功能,引入成熟技術解決相關問題。

設備結構改進:通過對設備結構的簡單且有效的改造,在控製投入的情況下減小設備故障率及維保成本。

增加係統功能:對產品缺陷增加新設計,彌補產品缺陷,降低故障率。

成熟技術引入:直接引入成熟技術或設備,優化維護模式,降低運營成本。

天津地鐵在新技術引入中,包含了多聯機空調氟係統管路改造和扶梯操作盤改造兩個案例。

3.1多聯機氟管路改造

天津地鐵1號線地麵及高架車站采用多聯機空調係統,它是一種變流量的冷劑式空調係統,主要用於車站辦公房間(如站長室、交接班室、會議室等),及設備房間(如綜控室、通信、信號等機房),給車站辦公人員(夏季製冷、冬季供暖)及機房設備(夏季製冷)。

3.1.1多聯機氟管路係統設計缺陷

係統設計缺陷:(1)係統內、外機及主、子機間均存在缺陷,致使冷凍油不能順暢回到外機或主機內;(2)空調係統長期運行產生的雜質較多,從係統中釋放出的冷凍油油質很差,造成壓縮機故障;(3)多聯機係統采用傳統的R22製冷劑,氟係統管路及部件(如壓縮機、毛細管等)發生故障需進行更換時需釋放製冷劑,不僅浪費冷媒,並且造成環境汙染。

3.1.2技術改造

天津地鐵針對相關設計缺陷進行技術改造,主要集中在以下三方麵:

(1)在空調的氟係統管路上加裝“過濾器”以逐步濾除係統內雜質。“過濾器”采用可更換式;並且,為減少更換“過濾器”造成製冷劑損失,在“過濾器”兩端安裝“閥門”。


(2)在壓縮機“均油管”上加裝“視油鏡”以便觀察係統油位。


(3)在管路上加裝“閥門”,配合使用收氟機,故障修時利用收氟機將製冷劑回收,故障修複後再將製冷劑重新注入係統內。多聯機氟管路改造位置如圖9所示。


3.1.3多聯機氟管路改造效果分析

多聯機由於係統本身的功能設計不足,導致設備故障率較高,甚至造成壓縮機直接損毀。2012-2013年,因氟管路堵塞造成的壓縮機燒毀故障達到6起。


改造後,通過觀察視油鏡中油質變化及測量過濾器前後溫差進行過濾器的更換,係統再未發生過同類故障。


通過在管路上增加閥門改造,引入收氟機,在維修空調氟係統時提前將製冷劑進行回收,可達到80%的回收率,在減少維護成本的同時也減少了環境汙染。


3.2扶梯操作盤改造

3.2.1電梯操縱盤設計缺陷

天津地鐵用的OTIS電扶梯采用操作盤保護裝置,扶梯突然斷電導致電磁閥失電,致使電磁閥中間軸杆上的掛鉤與製動盤上楔塊掛鉤脫離,形成楔塊與製動盤接觸,抱死電梯,以防止意外停電主抱閘製動力不足時出現意外。電梯製動器原理如圖10所示。然而,當扶梯再次上電後,楔塊仍然與製動盤緊密連接,此時若不先開啟向上運行,楔塊與製動盤之間的強行擠壓會導致楔塊破碎,隻有先開啟向上運行,才能將楔塊與製動盤分離開。

為避免設備損壞,維護人員對車站人員進行培訓,並發放操作手冊。然而技術上的“缺失”仍導致多起設備操作人員違規操作帶來的設備損傷。

3.2.2電梯操縱盤改造方法

為根本解決電梯操縱盤問題,決定對扶梯控製盤內部的上下行開關的後續電路進行改造,以達到如下目的:扶梯斷電後,屏蔽下行電梯按鈕功能;啟動上行功能後,再恢複下行按鈕功能;正常停止扶梯時,仍保持下行按鈕功能。

天津地鐵的解決方案是增加自己研製的控製電路板,其原理圖如圖11所示。圖中的I端接入扶梯的上行按鈕,V端接入電源(24V),O端接入扶梯的下行按鈕。當扶梯重新上電後,V端(電源)存在電壓,但I端(上行按鈕)無輸入量,根據電路原理可知,O端(下行按鈕)為斷路,此時的下行按鈕失效;當操作一次I端(上行按鈕)後,I端(上行按鈕)所產生的電壓促使光耦導通,由光耦組成的自鎖電路使得O端(下行按鈕)持續導通,此時的下行按鈕可以操作。

3.2.3電梯操縱盤改造效果

該方案使扶梯在斷電停梯後,下行按鈕退出,操作人員無法通過直接使用下行按鈕開啟扶梯下行,隻有先啟動上行後,才能恢複下行功能,當電梯重啟後,該附加功能徹底退出,不會影響電梯的所有正常功能,從而徹底屏蔽了誤操作的可能性。本方案成本低廉,改造方案簡單,不破壞係統原有保護功能,同時可以完全避免人為誤操作帶來的設備損壞,完善了設備功能。

四、管理創新提升管理效率

天津地鐵除車輛專業外的所有設備均采取90%以上的委外維護模式,雖然控製了成本,但是也帶來一定的問題,例如人員流動性大,人員技術能力與責任心參差不齊。繼而造成設備維護質量不高;失檢漏修情況多發;監管投入成本大。

天津地鐵委外的常規管理辦法是質量驗證。即根據委外單位作業計劃,由甲方安排管理人員跟進委外單位作業過程,對委外作業質量進行把控。其中存在人力成本投入較大;夜間作業多,驗證人員工時利用率低;白夜班不規律,引發其它問題等眾多情況。

4.1互聯網技術應用於委外單位管理

天津地鐵利用互聯網已有的“免費網盤”功能,建立委外管理專用的加密空間,利用該空間進行委外單位設備維護驗證工作。

4.1.1建立網盤空間,製定驗證製度

2014年,天津地鐵注冊了”免費網盤”賬號,開始利用互聯網資源進行委外單位驗證工作。管理人員根據網盤特性製定相關質量驗證管理製度,要求委外現場施工監護人員在施工時拍攝設備編號,設備運行參數,維護全過程等內容,並在維護作業完成後發送至指定的網盤文件夾內。

4.1.2根據作業計劃驗證工作質量

管理人員根據作業計劃,調取需要驗證的的各項視頻記錄,對委外作業人員的作業地點、時間、流程、質量進行驗證,對存在問題進行及時反饋。

以環控專業為例,該專業每月約有50次質量驗證工作,其中約22次驗證為夜間驗證。在利用互聯網進行委外監督後,除重要檢修必須現場跟進外,約82%的夜間現場驗證可改為視頻驗證,大幅減少員工夜班驗證時間及其帶來的相關問題。

此外,利用互聯網進行委外質量驗證的管理方式,使驗證範圍由抽查驗證擴大至全範圍驗證。驗證資料的存檔也為後期責任界定提供依據,而且,該項技術的引入完全免費。

五、案例總結

5.1精細化維修

由粗曠式轉向精細化,是設備管理的趨勢。天津地鐵紙幣識別器五級維護的案例,從成本角度出發,分析影響設備的關鍵零件,進行細化維修,通過改變“老化更新”的內容,在延長設備壽命的同時大幅減小了成本。鑒於國內MEI BNA56紙幣識別器市場占有率較高,該項目成功具有一定參考意義。

5.2新技術引入

設備在設計之初無法全麵考慮使用期間的複雜環境,因此,設備功能缺失所造成的故障無法徹底避免。通過空調和電梯技術改造的實例證明:設備管理者通過簡單的技術創新或引入其他行業相關成熟技術,完全可以彌補設備本身的功能缺陷,以較低的成本完善設備功能,提高設備可靠性,同時降低運營維護成本。

5.3管理創新

設備的委外維護模式所帶來的問題存在於各個行業,地鐵行業安全等級要求高,委外管理尤為重要。互聯網資源具有低成本、高時效和共享性等特點,恰當的運用可以協助設備管理者提升管理效率和質量,為同行業相關工作提供參考借鑒。

上述三方麵的案例並不複雜,通過其低廉的成本和明顯的效果,希望能為各位同行、以及設計和製造企業的管理者提供參考借鑒。


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