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老旧设备如何评估其继续使用的安全性?

随着科研机构、医疗实验室、生物制药企业以及工业生产车间不断积累设备使用年限,老旧设备继续使用的安全性评估问题日益突出。尤其是在部分高价值、长寿命、依赖进口或早期投入巨大的高端仪器设备中(如离心机、超净工作台、分析仪、冷冻干燥机、反应釜等),其使用周期常远超原始设计寿命。

老旧设备如果继续运行,既有利于节约资源、维持产能、稳定科研进度,但也存在着不可忽视的潜在风险。任何一点机械疲劳、控制系统老化、电气失效、软件过期,都可能诱发安全事故、产品失效,甚至影响整个实验室或生产线稳定运行。

一、老旧设备安全评估的核心意义

1. 保障人员生命安全

设备高压、高速、高温、高转速运行特性,一旦发生失控,直接威胁操作者生命安全。

2. 确保产品或实验结果合规可靠

设备性能下降将直接影响数据准确性、产品一致性、批次可控性,造成科学研究失真、临床诊断误判或产品质量事故。

3. 规避法律合规风险

国家法规、行业标准、质检审计对设备状态要求日趋严格,老旧设备带来的合规缺口容易触发法律责任。

4. 降低突发事故维修成本

提前评估、预测性更换,远比事发后停产检修经济成本低廉。


二、老旧设备风险来源解析

1. 机械结构疲劳

  • 材料疲劳裂纹;

  • 转动件磨损松动;

  • 焊接部位微裂纹扩展;

  • 密封件老化失效。

2. 电气控制系统老化

  • 电容老化失容;

  • 继电器触点烧蚀;

  • 导线绝缘硬化开裂;

  • 控制芯片存储数据丢失。

3. 软件程序过期

  • 操作系统已停服;

  • 软件漏洞无法修补;

  • 程序算法精度不符新标准;

  • 通讯协议不兼容现代接口。

4. 环境适应能力退化

  • 防潮、防尘、防腐蚀能力削弱;

  • 震动抑制性能下降;

  • 长期紫外老化塑料部件脆化。

5. 安全保护装置失效

  • 报警系统功能弱化;

  • 安全联锁触发失灵;

  • 避雷、漏电保护降效。


三、老旧设备安全性评估的技术逻辑

老旧设备评估不仅是肉眼可见的表面检查,而是基于以下技术逻辑:

  1. 剩余寿命评估 —— 判定其结构与核心元件是否达到设计极限;

  2. 故障概率评估 —— 分析历史故障记录与趋势;

  3. 隐患识别评估 —— 识别潜在微小缺陷发展空间;

  4. 安全防护有效性评估 —— 检验安全系统冗余能力;

  5. 功能性能残值评估 —— 衡量其输出指标与新机对比;

  6. 法规合规性评估 —— 核查其能否符合最新技术规范要求。


四、系统性评估流程设计

完整的老旧设备安全性评估,应覆盖以下五大步骤:

1. 基础资料收集

  • 购置时间与型号;

  • 历史使用记录;

  • 历年维修保养记录;

  • 厂商技术资料与寿命设计参数;

  • 关键配件更换清单。

2. 外观与基础结构评估

  • 外壳完整性;

  • 腐蚀磨损痕迹;

  • 连接件松脱;

  • 涂层脱落;

  • 振动噪音异常。

3. 机械性能检测

  • 轴承间隙测量;

  • 传动件摩擦力矩检测;

  • 皮带张力校验;

  • 动平衡测试;

  • 高速运行温升监测。

4. 电气与控制系统评估

  • 输入输出电流电压波形分析;

  • 控制逻辑执行正确性;

  • 报警系统功能实测;

  • 电磁兼容性检测;

  • 软件版本升级可行性分析。

5. 风险等级判定与安全结论

结合以上多维数据,量化设备当前风险等级,做出:

  • 继续使用

  • 限制性使用(降级、限速、缩短检修周期);

  • 暂停使用(待整改升级);

  • 强制报废判定结论。


五、分部件专项评估指标举例

1. 机械传动系统

检查项目合格标准
轴承磨损间隙≤ 设计值的1.3倍
动平衡偏心量≤ 30μm
联轴器错位偏移≤ 设计中心线1mm
皮带弹性模量不低于出厂值80%

2. 电气控制系统

检查项目合格标准
电容容量残值≥ 90%标称值
触点接触电阻≤ 100mΩ
绝缘电阻≥ 5MΩ
信号反馈延迟≤ 100ms

3. 软件程序系统

检查项目合格标准
软件版本状态厂商仍在技术支持范围内
漏洞修补记录无重大未修复已知漏洞
数据接口兼容性符合当代通讯标准

六、风险评估工具与模型应用

在老旧设备风险评估过程中,可采用以下辅助模型:

1. FMEA失效模式分析法

  • 梳理潜在故障模式;

  • 量化严重性、发生概率与探测难度;

  • 输出风险优先级数(RPN值)。

2. 残余寿命预测模型(RUL)

  • 结合运行负荷、频次、温升、震动谱;

  • 预测部件剩余使用寿命。

3. RAMS可靠性建模法

  • Reliability (可靠性)

  • Availability (可用性)

  • Maintainability (可维护性)

  • Safety (安全性)

4. 实验室安全管理体系(LIMS平台)

  • 集成设备全生命周期数据;

  • 辅助动态监控评估状态。


七、法规政策对老旧设备使用安全性的管理要求

1. 国家安全生产法

明确单位必须保证设备符合安全使用条件,严禁带病运行。

2. 实验室生物安全条例

高等级生物安全实验室设备需定期复核认证,老旧设备须做专项评估。

3. GMP药品生产质量管理规范

关键工艺设备若超使用年限,需做生命周期再验证报告。

4. 医疗器械法规

临床诊断使用设备若超标龄,需厂家出具延长技术评估报告。

5. CE/FDA国际认证

持续维持合规技术状态,超期使用视同违规。