RCM方法在石化生產裝置上的應用

湯士英

(中石化股份有限公司天津分公司裝備研究院，天津 300271)

以可靠性為中心的維修(Reliability Centered Maintenance，RCM)是目前國際上通用的，用以確定資產預防性維修需求和優化維修制度的一種系統工程方法，采用系統化的方法和原理，全面、系統地對裝置中設備的失效模式和后果進行分析與評估，識別出裝置中固有的或潛在的失效及其可能產生的后果，分析失效發生的原因，制定出針對失效后果與原因的維護策略和任務。常用的RCM方法有：用于航空工業的經典RCM、起源于電力行業的精練RCM(SRCM)和Moubray J使用的RCM Ⅱ。這些方法本質上并無區別，只是具體分析范圍、深度及指標要求等有所不同。

筆者以某石化公司加氫裂化裝置的RCM方法為例，介紹石化行業的RCM分析步驟，并分析說明該方法對設備的失效模式的影響，對關鍵性分析的重要性，以及對維修策略的指導作用。

1 RCM實施與分析過程①

2003年，通過國際合作某研究院對國外RCM方法進行了改進和完善，形成了一套符合我國國情與石化行業設備管理現狀的RCM分析方法，其實施過程主要有3個步驟：系統與設備篩分；確定失效模式(Failure Mode and Effect Analysis，FMEA)，即確定風險/關鍵性等級；確定各中/高風險失效模式下的維護對策和維護策略。

石化行業的RCM分析，首先要求結合設備功能確定具體的分析層次，強調設備邊界與構成分析，作為確定失效模式與失效原因的依據；在失效模式與影響分析的層面上引入關鍵性分析，比經典RCM方法更簡練，較之起源于電力行業的精煉的RCM方法更深入，更適合我國石化裝置的設備特點。

2 設備層次和設備構成分析的必要性

石化裝置的RCM分析首先從工藝流程分析開始，確定系統邊界與功能，進而確定RCM分析的范圍、設備邊界和設備構成。按照工藝流程，石化裝置可按裝置-系統-子系統-設備-部件進行劃分。RCM分析理論上可以深入到部件的層次，設備層次不同則失效模式不同，部件的失效模式也大多是整機失效的原因。層次越多，設備劃分越細，后續分析工作量越大，分析結果也就越精確；層次過少，設備包含內容過多，詳細分析時失效模式容易確定，但失效原因過多，分析時容易遺漏。石化裝置的RCM分析可以停留在具有獨立功能的系統或設備的層次上，不深入到部件層次。具體分析中，如果因為設備層次太少導致詳細分析時遇到難以確定具體失效原因而無法繼續下去的情況時，可再將設備層次細分或細化到部件層面進行分析。

設備功能失效模式可以通過分析設備的構成來確定。設備失效原因也離不開設備構成的分析。在進行RCM分析時，首先要求著重分析設備的構成，從中分析出功能性失效模式和相關失效原因。

3 加氫裂化裝置失效模式影響和關鍵性分析結果

在失效模式與影響分析中引入失效的關鍵性分析，把失效發生的頻率與后果相結合，充分體現了RCM分析的可靠性，即失效關鍵性為失效頻率與失效后果之積，匯總為失效關鍵性分析矩陣(含安全、環境、生產損失和維修成本4個風險矩陣)。失效頻率一般指頻率范圍。

某石化公司加氫裂化裝置按裝置-系統-設備分層。從設備構成分析的原則出發，將該裝置分成8個子系統：原料系統、氫氣系統、反應系統、分離系統、脫丁烷系統、分餾系統、吸收穩定系統和公用系統，共43臺設備。結合工藝流程，通過對系統與設備進行篩選分析，篩選出低風險或非關鍵系統與設備，對其中的關鍵系統與設備進行詳細的RCM分析，最終納入詳細失效模式與影響分析的關鍵動設備總數為31臺，其中高關鍵性設備一臺(2.3%)、中關鍵設備30臺(69.8%)、非關鍵設備12臺(27.9%)。分析結果中，沒有高關鍵性失效，中關鍵性失效數為50項，低關鍵性失效數為224項，即全部失效模式有274項。最重要的生產損失和維修成本風險矩陣如圖1、2所示。

圖1 加氫裂化裝置失效模式的生產損失風險矩陣

圖2 加氫裂化裝置失效模式的維修成本風險矩陣

4 依據RCM分析結果制定維修策略和任務

首先分析失效模式，依據不同的失效后果制定不同的維修策略；然后分析失效原因，針對不同的失效原因來安排具體的維護任務，不管失效是否關鍵，每一項失效原因都要有對應的維修任務。

在失效模式層面制定的維修策略包括：基于狀態的維護/狀態監測、一線操作工巡檢、功能測試/定期校驗、糾正性維護/壞后修理、設計和操作更改。設備使用手冊中常有設備故障、故障原因和維修措施列表，可以作為任務制定的參考。制定維修任務的同時必須在原因層面上分析失效的類型，如隱性的還是顯性的、可監控的還是不可監控的、偶然的還是與時間相關聯的等，這樣所制定的維修任務才具有針對性。

依據上述原則，在加氫裂化裝置的RCM分析中，對維修任務進行了具體的分類，比如：當失效模式為機組的軸向位移過大時，其維修策略應為狀態監測，對應的失效原因是平衡盤磨損或平衡管堵塞，其任務類型應為大修時檢查處理。

上述含有針對性的維修策略和維修任務是依據失效模式影響和關鍵性分析(FMECA)結果，并充分考慮了裝置設備失效的原因，主要目的在于降低設備的失效頻率或失效后果，適應裝置連續、穩定運行的要求，同時對減輕維修任務有實際意義。

5 RCM分析應用于加氫裂化裝置上的效益分析

實施RCM分析技術可產生的效益，可從經濟效益和社會效益兩方面考慮。在經濟效益方面可減少非計劃停機損失、避免重大事故發生，直接節約了維修成本。在社會效益方面可有效識別出高風險項目，提高裝置使用的安全性和可靠性，保障安全生產，維護社會穩定；顯著提升企業的設備維護管理水平；RCM分析軟件為企業提供了一個記錄裝置運行狀態的平臺，其失效模式、失效原因與根本原因、失效頻率、后果數據庫完整地反映了裝置設備的運行情況；通過RCM分析，加強了工作人員對設備運行維護經驗的系統化了解，實現了資源的共享、追蹤、更新和傳承。

6 結束語

把石化行業的RCM方法應用于石化行業的生產裝置，其關鍵性分析結果有助于維修策略和維修任務的制定?？梢越档驮O備管理和維修費用，使設備管理更科學。合理的設備分層，適宜的失效可接受準則，經濟有效的維修策略與任務，可以更合理地分配設備管理的人力和財力。同時，設備管理人員對動設備失效模式和失效原因經驗的積累，可不斷充實、豐富RCM數據庫，使這些寶貴的設備管理經驗得以共享，更快、更廣泛地提高設備管理的水平。