RCM技術在污水處理設備管理中的應用

王 丹 暴麗宏

（中海油節能環保服務有限公司天津）

RCM技術在污水處理設備管理中的應用

王 丹 暴麗宏

（中海油節能環保服務有限公司天津）

傳統的檢維修方式是基于廠家說明書和實踐經驗來考慮的，對設備的經濟性、可靠性和可能的風險等方面考慮不足。以可靠性為中心的維修（Reliability Centered Maintenance，RCM）作為先進的設備管理方法，是保障設備安全可靠運行的有效措施之一。RCM技術根據不同設備實際運行情況，并結合不同維修方式的特點來確定設備維修策略，解決傳統維修管理模式中存在的“過剩維修”、“維修不足”等問題。本文分析和探討了RCM技術在污水處理設備管理中的應用。

RCM技術；污水處理；設備管理

隨著科技的發展、先進技術的運用以及環境保護力度的加大，污水排放標準越來越高，污水處理場紛紛改進污水處理工藝流程，購置了系列污水處理設備，這些設備具有造價高、種類多、技術先進等特點，相應的維護成本高，無形中也加大了管理難度。傳統設備管理模式普遍存在著維修過?；蚓S修不足的問題，維修過剩造成資源的浪費，維修不足則導致設備失效，引發事故，甚至造成嚴重的環境危害[1-2]。對污水處理場各類設備實施以可靠性為中心的維修（RCM）管理，可確保污水處理設備維護既經濟又可靠。

1 RCM概述

傳統的檢維修方式是基于廠家說明書和實踐經驗，對設備的經濟性、可靠性和可能的風險等方面考慮不足，傳統的設備維護頻次和效益與所維護的設備風險大小不匹配，設備維護資源使用也不合理，存在“維修不足”或“維修過剩”的問題。

RCM是一種科學的系統工程方法，廣泛應用于各行業關鍵的設備。RCM的核心是以最少的資源消耗保持設備的經濟性和可靠性。RCM的工作思路主要是對關鍵設備進行功能與故障評價分析，采取科學的分析方法，制定針對性的維護管理策略，通過生產現場各種故障分析手段，確保設備穩定運行。

RCM理論于上世紀60年代起源于美國波音公司，最初應用于飛機及航空設施，發展到上世紀90年代趨于成熟。至今，RCM已在許多國家的鋼鐵、電力、化工、鐵路、汽車、地鐵、海洋石油、核工業、建筑、供水、食品、造紙、卷煙及藥品等行業得到廣泛應用。實踐證明利用RCM方法可以有效地提高設備運行的可靠性并降低維修成本。

2 RCM理論體系

2.1 RCM基本思想在實施RCM分析之前，首先應該明確以下概念：（1）潛在故障與功能故障

潛在故障是指設備還未發生功能故障，具體表現為磨損、振動、裂紋、噪聲等。正確處理潛在故障可以有效避免功能故障的發生，設備從潛在故障逐漸發展為功能性故障的時間間隔稱為P-F間隔，如圖1所示。P點表明設備已經進入潛在故障期，設備F點表明設備即將進入功能故障，各設備的P-F間隔各有不同，有的幾微秒，有的長達幾十年。狀態維修的實施往往要根據P-F時間間隔來確定。

圖1 設備P-F維修間隔圖

（2）隱蔽性功能故障和多重故障

隱蔽性故障是指在設備正常運轉情況下工作人員不容易發現的故障或者是不工作的設備工作時是否能正常運轉不容易發現。多重故障是指兩個或多個獨立故障依次發生所組成的故障事件，多發生在儀表保護裝置或系統故障時。檢查并排除隱蔽性故障可以降低多重故障的發生概率，減少不必要的損失。

（3）預防性定期維修與故障后果

對設備進行預防性維護可以降低設備故障發生頻率。發生故障的后果按其重要度可以分為安全性和環境性后果、生產性后果和維修成本后果。

（4）預防性定期維修工序

預防性定期維修工序的制定是RCM維修的主要目的之一。維修內容不局限于定期維修的內容，更注重設備的操作環境、性能要求、故障模式、原因及影響、潛在故障檢測頻率、視情維修任務類型等內容，可以根據設備風險等級重要度以及不同維修方式的特點來確定維修項目、維修決策、維修周期等，優于傳統的定期維修工序[3-4]。

2.2 RCM實施過程

RCM過程包括以下七個問題[5]：

（1）當前運行條件下，設備性能特點是什么？（性能特點）

（2）什么情況引起功能故障？（功能故障）

（3）什么因素導致功能故障？（故障模式和原因分析）

（4）發生故障會導致什么后果？（故障后果）

（5）各種故障發生會有什么影響？（故障影響）

（6）應采取什么措施來預防故障發生？（預防性維護）

（7）沒有合理的維護方式，怎么辦？（暫定措施）

3 RCM在污水處理設備管理中的應用

3.1 污水處理設備及管理現狀

污水處理設備可以分為通用設備和專用設備，在實際應用中具有不同的作用和效果。通用設備主要有水泵類、閥門類、風機類等。專用設備包括攔污機械設備、刮吸泥設備、砂水分離設備、投藥和消毒設備、曝氣和攪拌設備、深度氧化設備、除臭設備、脫水設備、污泥濃縮和沼氣利用設備等。

目前，污水處理設備主要還是以預防性維護的定期檢維修模式為主，針對不同設備特點按照廠家說明書制定出設備檢維修工序。這種檢維修模式可以提高設備可靠性，但是由于計劃固定，易造成設備維護不足、維修過剩、盲目維修和設備管理脫節等問題。

3.2 RCM技術應用

污水處理設備種類較多，結合不同設備的特點有不同的檢維修方法。污水處理設備管理應借鑒RCM思想，從安全環保影響、生產影響程度、設備維修難度、設備原值、有無備用設備等方面對設備進行分析，根據設備的實際情況和風險程度對設備進行分類分級管理，按照“二八”或“一九”原則，對相關污水處理設備采取不同的檢維修方式，風險高影響程度大的污水處理設備采用基于風險的狀態維修，影響程度相對不太大的采取預防性定期維護，風險不大影響小的污水處理設備采取故障維修方式（事后維修），形成科學合理的檢維修模式。

3.2.1 基于風險的狀態維修

對于離心泵、鼓風機等轉動設備可采用基于風險的狀態維修，使用狀態監測設備在線或離線采集狀態數據，通過故障特征信號的提取、監測來預測部件故障發展趨勢，在此基礎上確定部件維修內容、維修級別、維修時間或間隔期等內容。通過對離心泵、鼓風機等轉動設備進行基于風險的振動檢測和故障分析，對異常狀態及時做出報警，及時發現早期故障征兆，為現場設備運營維護人員采取相應的措施提供技術支持，避免、減緩和減少設備事故的發生。通過對設備異常情況運行早期評估分析，可以預測設備故障發生的程度、位置、趨勢等內容。通過對污水處理設備離線和在線狀態的監測，為設備狀態調整、停機檢維修提供科學的依據，可延長設備運行周期，顯著降低維護成本。

例如，離心泵常見故障不平衡、不對中、松動等都可以通過振動檢測頻譜分析進行判斷。比如，轉子質量分布不均會造成不平衡狀態，在轉動中會產生離心力，不平衡質量的旋轉在離心力作用下會引起振動，振動會傳遞到軸承，軸承上的各點每旋轉一周會承受一次作用力。因此，在頻譜圖中可以通過觀察一倍頻來判斷離心泵不平衡故障。

圖2 離心泵常見故障頻譜分段

3.2.2 預防性定期維修

污水處理設備在長時間使用過程中，各部件和零件受到摩擦、磨損、腐蝕、碰撞和沖擊等多種因素的影響，技術性能會逐漸下降。為降低或延緩設備失效、功能退化的概率，延長設備使用周期，減少設備故障，需要按預定的時間間隔或規定的標準進行預防維護，比如按時間要求對設備進行清潔、緊固、調整、防腐和潤滑，并作好相應記錄。

例如，砂水分離等設備在運行過程中由于各種原因會導致無法分離的現象，這就需要進行原因分析，對曝氣沉砂池進行有效控制。對砂水分離設備的日常維護是對其表面雜物進行清理，對其傳感器進行定期預防維護也非常重要。

3.2.3 故障維修

對于風險小、影響程度底的一般設備的維修應充分考慮經濟性，選擇故障維修（事后維修）。例如，對于各類加藥泵、計量泵、閥門、管道等可采用故障維修，壞了以后再修理，從而把最大的精力和資源放到關鍵設備的維修維護上，使檢維修活動更具有科學性和針對性。

結語

對污水處理設備進行RCM技術應用，從設備的安全可靠、節能環保、生產運營等因素進行綜合分析，同時結合不同維修方式的特點，根據不同設備的實際情況分別采用基于風險的狀態維修、預防性定期維修、故障維修方式，對保證污水處理裝置的安全經濟運行、防止重大事故的發生具有重大的意義。隨著RCM技術在我國的推廣，它必將在提升工業安全性能、降低用戶成本等方面發揮更大的作用。

[1]王慶鋒,高金吉.過程工業動態的以可靠性為中心的維修研究及應用[J].機械工程學報,2012,48（8）:135-143.

[2]Wei Liang,Lianfang Pang,Laibin Zhang,Jinqiu Hu. Reliability-centered Maintenance Study on Key Parts of Reciprocating Compressor.2012 International Conference on Quality,Reliability,Risk,Maintenance and Safety Engineering,Chengdu,2012.

[3]Deshpande V S,Modak J P.Modeling of uncertainties in reliability centered maintenance:probabilistic approach.ReliabilityEngineeringandSystemSafety, 2001,2（71）:159-64.

[4]Jaarsveld W V,Dekker R.Spare parts stock control for redundant systems using reliability centered maintenance data.Reliability Engineering and System Safety, 2011,95（11）:1576-1586.

[5]龐連芳.基于RRCM的往復式壓縮機組維修決策方法研究[D].北京,中國石油大學（北京）,2013.

王丹，女（1978.12-）環境工程專業（本科），環境科學（碩士研究生），畢業于南開大學，從事污水處理工作