以可靠性為中心的維修（RCM）及風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)的應(yīng)用

徐鳳超

【摘? 要】以可靠性為中心的維修（RCM）與風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)相結(jié)合，對(duì)化工設(shè)備進(jìn)行分析，提出化工設(shè)備在安全、環(huán)境等風(fēng)險(xiǎn)下的預(yù)防性維修方案，以停機(jī)損失和維修成本綜合最小為目標(biāo)優(yōu)化設(shè)備的維修策略，避免維修不足和維修過(guò)度，在保證安全性和完好性的前提下設(shè)備有效的運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】RCM;風(fēng)險(xiǎn);FMECA;可靠性

引言

RCM是目前國(guó)際上流行的、用以確定設(shè)備預(yù)防性維修需求的一種系統(tǒng)工程方法。至今，RCM已在許多國(guó)家的鋼鐵、化工、海洋石油、供水、食品、藥品等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，效果顯著。實(shí)踐證明，在保證生產(chǎn)安全性和設(shè)備可靠性的條件下，應(yīng)用RCM可將日常維修工作量降低40%至70%，大大地提高了設(shè)備使用率。

1.RCM技術(shù)概要

以可靠性為中心的維修（RCM）是一種維修理念、維修策略和維修模式，是依據(jù)可靠性狀況，應(yīng)用邏輯判斷方法確定維修大綱，達(dá)到優(yōu)化維修目的的技術(shù)方法。其核心思想主要是：對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障分析，明確設(shè)備各故障后果;用規(guī)范化的邏輯決斷方法，確定出各故障后果的預(yù)防性決策;基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、專家評(píng)估等手段在保證安全性和完好性的前提下，以停機(jī)損失和維修成本綜合最小為目標(biāo)優(yōu)化設(shè)備的維修策略，避免維修不足和維修過(guò)度。

RCM分析的七個(gè)基本問(wèn)題：①功能：在具體使用條件下，設(shè)備各功能標(biāo)準(zhǔn)是什么？②故障模式：在什么情況下設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)其功能？③故障原因：引起各功能故障的原因都是什么？④故障影響：各故障發(fā)生時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)什么情況？⑤故障后果：各故障發(fā)生后引起的嚴(yán)重程度？⑥預(yù)防性維修措施：需做什么工作才能預(yù)防各故障？⑦被動(dòng)維修對(duì)策：找不到適當(dāng)?shù)念A(yù)防性維修措施應(yīng)怎么辦？

RCM風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)的實(shí)施程序主要包括：系統(tǒng)層次劃分，故障模式及故障原因分析，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定檢維修策略。

2.RCM與風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)的應(yīng)用

以一臺(tái)型號(hào)ZA50-2250離心泵為例，說(shuō)明RCM與風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)應(yīng)用的具體流程。

（1）數(shù)據(jù)收集與分析。為實(shí)施RCM工作，需收集以下數(shù)據(jù)，并對(duì)收集的設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)、整合分析：①泵剖面設(shè)計(jì)圖紙及說(shuō)明書(shū);②設(shè)備故障信息;③設(shè)備的維修記錄;④費(fèi)用信息;⑤預(yù)防性維護(hù)方案;⑥工藝操作規(guī)程及設(shè)備維修程序;⑦設(shè)備運(yùn)行信息及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

（2）系統(tǒng)層次劃分。系統(tǒng)層次劃分主要是將設(shè)備的組成劃分為子系統(tǒng)。子系統(tǒng)劃分后，再確定子系統(tǒng)中所包含的部件。離心泵層次劃分為：泵（第一層：設(shè)備）系統(tǒng)（第二層：密封系統(tǒng)等）零部件（第三層：軸承等）。

（3）故障模式及故障原因分析。故障模式是指設(shè)備故障的一種表現(xiàn)形式。一般是能被觀察到的一種故障現(xiàn)象，如儀表讀數(shù)異常、設(shè)備損壞、泄漏、噪聲等。

對(duì)常用的設(shè)備類型，RCM數(shù)據(jù)庫(kù)含有通用失效模式清單，該清單是依據(jù)ISO 14224標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際通用失效數(shù)據(jù)庫(kù)（如OREDA）建立起來(lái)的。

此離心泵軸承故障模式主要有：噪音、振動(dòng)、損壞等。對(duì)每個(gè)零部件每種故障模式分析其所有可能的故障原因，如軸承，有以下故障原因：軸承外圈磨損;滾珠磨損;潤(rùn)滑不好;軸承內(nèi)部有異物;保持架損壞或變形;軸部磨損;安裝同心度偏差過(guò)大等。

（4）安全、環(huán)境等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析。故障模式、影響及危害性分析（FMECA）是一種結(jié)構(gòu)化的分析方法，是針對(duì)設(shè)備所有可能的故障，并根據(jù)對(duì)故障模式的分析，確定每種故障模式對(duì)設(shè)備的影響，并按故障模式的后果分類及其發(fā)生概率確定其風(fēng)險(xiǎn)，所有的失效模式和相應(yīng)的設(shè)備/部件都進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)排序，因此可以確定關(guān)鍵的設(shè)備/部件并加以關(guān)注，提高設(shè)備安全性及可靠性。

故障模式、影響及危害性分析（FMECA）需要在分析前，根據(jù)公司現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)建立分析所用的風(fēng)險(xiǎn)矩陣和可接受準(zhǔn)則，該矩陣和風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則需與公司的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)相一致，以滿足風(fēng)險(xiǎn)管理的一致性。

FMECA安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析中失效模式的失效可能性大小分為5級(jí)：非常高（5級(jí)，概率>10-2/年）、高（4級(jí)，概率10-3～10-2/年）、中等（3級(jí)，概率10-4～10-3/年）、低（2級(jí)，概率10-5～10-4/年）、非常低（1級(jí)，概率<10-5/年）。而FMECA失效后果評(píng)估中只考慮安全、環(huán)境、生產(chǎn)損失和維修成本四方面，失效后果分為5級(jí)：輕微（1級(jí)，輕微傷害或輕微影響）、一般（2級(jí)，初級(jí)傷害或較小影響）、中等（3級(jí)，中等傷害或局部影響）、重大（4級(jí)，重大傷害或重大影響）、災(zāi)難（5級(jí)，爆炸、死亡或?yàn)?zāi)難影響），其中生產(chǎn)損失和維修成本可以根據(jù)公司實(shí)際情況折合成工時(shí)損失和金額數(shù)量。并制定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與失效模式的失效可能性及失效后果的對(duì)應(yīng)表，需要根據(jù)公司的實(shí)際情況及ALARP原則制定切實(shí)可行的對(duì)應(yīng)表，根據(jù)對(duì)應(yīng)表的內(nèi)容分析每一種故障模式的風(fēng)險(xiǎn)大小。。

對(duì)每一種故障失效模式，F(xiàn)MECA進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，以確定其風(fēng)險(xiǎn)大小。風(fēng)險(xiǎn)定義為失效概率和失效后果的乘積，即風(fēng)險(xiǎn)=失效概率×失效后果。

FMECA風(fēng)險(xiǎn)分析的結(jié)果是制定設(shè)備維護(hù)檢修策略的基礎(chǔ)。安全、環(huán)境、生產(chǎn)損失和維修成本四方面只要一個(gè)為高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，則故障模式就為高風(fēng)險(xiǎn)模式（H）;安全、環(huán)境、生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失和維修成本四方面全部為低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，故障模式即為低風(fēng)險(xiǎn)模式（L）;其余為中風(fēng)險(xiǎn)故障模式（M）。

（5）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析結(jié)果。通過(guò)FMECA分析，評(píng)價(jià)每個(gè)設(shè)備零部件每種故障模式的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，再根據(jù)FMECA分析結(jié)果制定相應(yīng)的維護(hù)策略以提高設(shè)備和系統(tǒng)的安全性和可靠性。離心泵軸承常見(jiàn)故障模式風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果如下表所示，以振動(dòng)為例：

（6）維修策略制定。制定檢維修策略和任務(wù)是RCM分析的最終目的。采用任務(wù)策略決策邏輯來(lái)確定維護(hù)任務(wù)，以避免根本原因的發(fā)生，從而使風(fēng)險(xiǎn)處于可接受的等級(jí)以下。通過(guò)對(duì)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行RCM分析，可以明確高、中風(fēng)險(xiǎn)部件對(duì)應(yīng)的高、中風(fēng)險(xiǎn)故障模式，可以幫助一線操作工人把有限的資源重點(diǎn)應(yīng)用到高、中風(fēng)險(xiǎn)部件的維護(hù)上，使維修活動(dòng)和資源利用更有針對(duì)性，更合理。對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)和中風(fēng)險(xiǎn)的部件，制定詳細(xì)的檢維修任務(wù)，而對(duì)于低于風(fēng)險(xiǎn)部件采取事后維修的方法。

RCM把維修策略分為4個(gè)方面：預(yù)測(cè)性維修、預(yù)防性維修、故障查找和重新設(shè)計(jì)，具體的維修任務(wù)有：視情維修、定期恢復(fù)、定期更換、定期檢測(cè)、事后維修等。

離心泵軸承故障模式的維修建議，如下表所示，以振動(dòng)為例。

2、對(duì)電機(jī)電流監(jiān)控 1 周

維修策略分析結(jié)果還表明，大部分高、中風(fēng)險(xiǎn)的故障模式都適合采用視情維修，與企業(yè)傳統(tǒng)的定期預(yù)防維修模式相比，實(shí)施視情維修后明顯延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，避免或減少維修過(guò)剩和維修不足的現(xiàn)象，降低了維修成本。

3.結(jié)束語(yǔ)

在基于風(fēng)險(xiǎn)的維修策略中，一方面，通過(guò)以風(fēng)險(xiǎn)矩陣形式表示的重要度評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高、中和低風(fēng)險(xiǎn)故障模式的針對(duì)性維修管理，維修資源配置更加合理;另一方面，與傳統(tǒng)的RCM邏輯分析相比，基于風(fēng)險(xiǎn)的維修決策方法提高了分析的效率。

參考文獻(xiàn)

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