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發射設備維修保障設計與實踐

2018-07-11 07:51:14 來源網站: 百味書屋

發射設備維修保障設計與實踐 本文關鍵詞:發射,設備維修,實踐,保障,設計

發射設備維修保障設計與實踐 本文簡介:摘要為提高實戰化條件下的發射設備維修保障特性,在型號需求牽引下,從用戶保障需求分析、型號保障性問題分析、維修保障規劃、維修保障方案設計、維修保障系統設計等角度,進行了某型號發射設備維修保障設計實踐。結合發射設備特點,對RCM和PHM等維修保障設計技術進行探討。關鍵詞發射設備;維修保障;保障性設計;R

發射設備維修保障設計與實踐 本文內容:

摘要為提高實戰化條件下的發射設備維修保障特性,在型號需求牽引下,從用戶保障需求分析、型號保障性問題分析、維修保障規劃、維修保障方案設計、維修保障系統設計等角度,進行了某型號發射設備維修保障設計實踐。結合發射設備特點,對RCM和PHM等維修保障設計技術進行探討。

關鍵詞發射設備;維修保障;保障性設計;RCMPHM

引言

裝備保障設計特性分為與裝備故障有關的維修保障特性和與裝備使用有關的使用保障特性。使用保障特性是用于度量維持裝備正常使用功能的保障特性,如使用保障及時性、保障資源的可部署性,裝備的可運輸性等[1]。隨著裝備功能和性能的實現,使用保障特性一般能夠滿足裝備保障性要求。維修保障特性是與裝備故障有關的特性,裝備的傳統研制模式是先研制出裝備,在主要功能和性能實現的情況下,再開展裝備維修保障設計。裝備維修保障特性和使用維修成本由研制方案決定,在研制過程中將功能、性能設計與保障性設計同步進行是提高裝備保障能力的重要途徑。在型號需求牽引下,某型號發射設備在開展功能、性能設計的同時,以“好保障”為目標,開展了維修保障特性設計工作。

1發射設備維修保障設計特點

與火箭一次性使用的特點相比,發射設備是貯存與使用交替進行的系統,一次使用時間為幾小時至數十小時,累計時間可達數百小時至數千小時。一次投入,多在室外或野外重復、長期使用,環境條件惡劣,不可避免發生故障。在研制中必須重視維修保障特性設計,如對發射設備的各種車輛、發射裝置、供電設備等在貯存期間進行維護、保養等預防性維修,對發生的故障進行快速維修,保障發射設備在全壽命周期能夠正常使用。

2維修保障設計

2.1用戶維修保障性需求分析

成立由總體、底盤、液壓、供配電、控制等各專業人員組成的保障性設計研究小組,到裝備使用單位進行調研,了解裝備使用環境、信息化建設情況、裝備使用中存在的問題等情況,作為發射設備維修保障設計輸入條件。用戶提出的部分維修保障性需求如下。1)建立發射設備維護保養標準,提供詳細、具體的維修指標,如更換時間,使得每個部組件都有維修保養標準。2)提高文件可操作性,如某型號技術文件中要求定期檢測結構件焊縫,在實際使用中,用戶很難操作。3)解決裝備基層級維修保障問題,確保裝備可用率。4)維修快速、便捷,如維修工具和備件能夠快速到達維修地點,實施快速維修。5)配備機動維修保障裝備及急需、易更換的備件,對野外維修過程中人工更換較為困難的部組件采用工裝等輔助工具進行更換。

2.2型號保障性問題分析

保障性設計研究小組梳理相關型號發射設備在保障性設計方面存在的不足,優先采用新技術、新方案進行改進。某型號發射設備保障性薄弱環節及解決措施如表1所示。

2.3維修保障規劃

根據發射設備的保障模式和任務特點,實施維修保障規劃,確定維修工作任務,規范保障性設計。2.3.1確定維修工作任務維修工作任務包括預防性維修工作任務和修復性維修工作任務及戰損修理任務。預防性維修工作任務通過以可靠性為中心的維修分析(RCMA),明確預防性維修工作項目、維修工作間隔期等,進而確定所需工具及外場可更換單元(LRU)、車間可更換單元(SRU),完成發射設備定期維護、保養。修復性維修主要是根據故障模式、影響及危害性分析(FMECA)結果明確需要進行的修復性維修工作項目,進而確定所需工具及LRU、SRU。1)預防性維修工作任務。預防性維修工作類型通常有保養、操作人員監控、使用檢查、功能檢測、定時拆修、定時報廢和上述工作類型的綜合。如發射設備發動機機油、濾芯更換等預防性維修工作項目。2)修復性維修工作任務。根據FMECA結果,確定需要進行的修復性維修工作任務,通常是非計劃性的,一般包括更換、原件修復等。3)戰損修理任務。戰損修理是在特定的時間和條件下,采用簡易和應急的修復方法修理特殊的損傷或部位。這些修理工作任務需根據FMECA結果,結合預計的作戰環境和作戰經驗專門制定。2.3.2規范保障性設計根據以往型號研制、使用經驗,制定了發射設備相關保障標準,部分標準如表2所示。在表2中相關標準的基礎上,結合發射設備具體方案,制定并細化底盤、液壓系統、供配電系統、調溫系統等各分系統的基層級、基地級預防性維修項目。2.3.3維修保障級別發射設備維修保障包括預防性維修和修復性維修,其中修復性維修又分為基層級、基地級、返廠大修等;鶎蛹壘S修保障通常是發射設備使用單位在日常維護基礎上進行的保障工作,包括監控檢查、維護保養、裝卸檢修、預防性維修、故障性維修等類別;丶壘S修具有比基層級更高的維修能力,承擔基層級所不能完成的發射設備維修工作。1)預防性維修預防性維修多發生在基層級,主要規定各設備的維修時間、維修方法。以供配電系統發電機組為例,其預防性維修周期依據發電機組的工作時間進行,按照50h、250h及以上幾個不同的工作時間段對機組進行區別化的維護保養。如柴油機最初50h的保養要求,需要檢查油底殼、進回油管、柴油濾芯、機油濾芯等部位有無滲漏情況,檢查皮帶有無破損或松動,清潔、更換柴油濾芯等;柴油機250h及更長時間的保養,需要檢查機油及機油濾芯,每工作250h更換1次;若柴油機在1年內運行時間少于250h,至少1年應更換1次機油及機油濾芯。2)基層級修復性維修根據FMECA結果,確定發射設備基層級修復性維修工作項目如表3所示。3)基地級修復性維修根據FMECA結果,發射設備基地級修復性維修工作項目如表4所示。4)返廠大修發射設備返廠大修工作項目應有詳細的檢修大綱及相應文件。典型發射設備返廠大修工作項目如表5所示。

2.4維修保障方案設計

發射設備維修保障方案設計結合其功能性能設計方案,主要從維修可達性、維修便利性和維修方法等角度進行設計。2.4.1維修可達性考慮各單機維修可達性,如發射車底盤發動機、變速箱等需要維修時,要保證維修空間。某發射設備發動機、變速器、分動器及附屬系統維修空間需求統計如表6所示。由表6可知,除更換發動機本體需要拆卸駕駛室外,其他維修項目通過簡單操作即可提供足夠空間,保證了底盤良好的維修性。2.4.2維修便利性設計上選用免維護電池、自潤滑軸承等免維護產品;統一油料,減少緊固件種類、規格;底盤、供配電系統發電機組的機油、潤滑油加注口,液壓系統油箱加注口均設計在易于操作的位置,為空氣濾清器、柴油濾清器等需要保養更換的設備預留拆卸空間。車控系統、供配電系統、控制系統、底盤等電氣單機,采用螺釘或插箱式設計,在故障不能排除時,可快速拆卸,進行更換。2.4.3維修方法制定維修原則,不可修復的故障部件或單機以LRU進行直接更換;發動機、變速箱等重要大型部件,根據實際情況,采用修復或更換的方式進行維修。發射設備在使用與維修過程中所配備的說明書、維修手冊,包括紙質和電子技術資料等,如表7所示。

2.5維修保障系統設計

在保障性設計項目工作的基礎上,根據發射設備特點,結合用戶現有的保障資源情況,建立基層級和基地級兩級保障系統。發射設備的日常保養、維修一般在基層級維修中心進行;發射設備在機動運輸等野外訓練過程中,或在野外執行任務時,借助機動式綜合保障車進行維修。對于需要保障資源較多的維修,如更換起豎液壓缸、發動機等結構較大的部件,可以在基地級維修中心進行維修。2.5.1基層級維修保障基層級維修保障主要完成發射設備預防性維修(定期維護保養,如周保養、月保養、季度保養)和修復性維修(視維修級別情況確定);鶎蛹壟鋫涞牡湫途C合保障車包括千斤頂、維修梯、加油設備等常用工具,備胎等常用備件,以及集成應急油源、應急發電機組等設備。2.5.2基地級維修保障基地級維修保障按照“通用設備社會化保障”的原則進行設計,主要針對需要保障資源較多的維修,如更換起豎液壓缸、發動機等結構較大的部件,可以在基地級維修中心進行修復性維修;丶壘S修中心主要包括維修工位、廢油處理間、備附件存放間、車輛信息管理系統等設施,以及小型鉆床、鉗工臺、電焊機、補漆設備、清洗設備等常用工具。維修中心可以根據實際需要配置相應的保障車輛,如加油車、綜合保障車、牽引車等,除了對發射設備特種車進行保障,也可以對其他車輛進行維護保養。

3維修保障設計技術探討

3.1以可靠性為中心的維修(RCM)

無論是基層級修復性維修還是基地級修復性維修,均是一種視情維修,即等到產品發生故障或遇到損壞后,再對產品進行修復,是一種事后維修,可能帶來保障的不確定性。同修復性維修相比,預防性維修是提高裝備可靠性、安全性的有效措施,但有可能帶來過維修。RCM是通過對產品的故障規律及影響進行深入的分析,確定適用且有效的預防性維修工作,以最小的資源消耗來保持和恢復裝備的安全性及可靠性的固有水平。發射設備作為復雜的機電液一體化產品,在實際使用中,故障的發生是難以避免的,早期故障和偶然故障更是難以靠維修來預防,只有耗損性故障才可能預防?筛鶕绊懭藛T安全和發射成敗的因素,從液壓、控制、供配電、底盤動力、傳動、行駛等各個分系統去分別開展預防性維修,利用不同評判方法實現綜合健康狀況評估。RCM從理論層面上有很多解決方法,但從裝備維修保障角度實現這一目標,還有很多具體的技術問題需要研究和解決。

3.2故障預測與健康管理(PHM)技術

PHM技術代表了從基于傳感器技術的故障診斷向基于智能系統的故障預測的轉變,這種轉變引入了對系統未來可靠性的預測能力,借助這種能力識別和管理故障的發生、規劃維修和供應保障,降低使用與保障費用,提高裝備系統安全性、完好性和任務成功性,從而以較少的維修投入,實現基于狀態的維修或視情維修和自主式保障,其核心問題是通過狀態監測得到的數據,估計被監測設備的健康狀態,預測設備的剩余壽命,依據這些信息確定設備的最優維護時機[2]。國外在PHM系統架構、先進傳感器技術、故障推理與診斷技術、產品壽命預測技術、智能維護保障技術、試驗驗證技術等各方面都取得了進展。對某型號發射設備開展了初步PHM應用,但整體技術能力存在較多不足。如診斷范圍小,僅限于電子設備,對于長期承載造成的結構件焊縫處的疲勞損傷,運動部件的磨損等預測尚不成熟。從降低發射設備保障費用、提高裝備系統完好性出發,確定哪些參數需要實時在線監測,哪些參數需要定期檢測。對檢測出的潛在故障或亞健康狀態,確定維修時間,如何維修或在哪一級維修,還需要深入研究。

4結束語

通過某型號發射設備維修保障規劃,得到發射設備預防性維修、基層級維修、基地級維修、返廠大修等不同維修保障級別的修復性維修工作項目,LRU、SRU及工具。從維修可達性、維修便利性、維修方法等方面進行維修保障方案設計。對RCM、PHM等維修保障設計新技術進行了探討,可為其他裝備開展維修保障設計提供參考和借鑒。

參考文獻

[1]馬麟.保障性設計分析與評價[M].北京:國防工業出版社,2012:12-16.

[2]崔巍巍,馬曉東,王靖,等.PHM技術及其在航天產品中的應用研究[C]//航天可靠性2016年學術交流會論文集,2016:936-941.

作者:高強 麻廣林 張博宇 趙京坡 盧衛建 單位:北京航天發射技術研究所


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