RCM技術在LNG接收站中的應用

石帥，胡軍，夏向陽(中海油安全技術服務有限公司，天津 300450)

1 RCM概述

以可靠性為中心的維修(reliability centered maintenance，RCM)是一種用于制定設備檢維修策略的一種方法。RCM方法最初在飛機及航空行業進行應用，波音等公司經過應用后取得了良好效果，該方法可以提高設備可靠性并優化檢維修費用。目前RCM已在化工、電力、核工業等多個行業進行了應用[1-2]。

2 RCM實施

RCM工作流程如圖1所示。在故障模式及影響分析(fault mode and effect analysis，FMEA)基礎上采用風險矩陣評估故障模式風險等級，然后依據邏輯判斷圖，制定設備維修決策。

圖1 RCM工作流程圖

3 RCM在LNG接收站的應用

對某LNG接收站進行RCM技術應用。根據前期資料收集和現場調研的結果，LNG接收站納入分析范圍轉動設備為包括罐內泵、高壓泵、BOG壓縮機等。

3.1 數據收集及統計分析

項目組從LNG接收站檔案館以及操作現場對數據和資料進行了收集和整理。通過對收集的資料進行整理、匯總、分析，掌握裝置設備信息、維修維護資料、設備管理制度，考查影響設備運行的風險因素。項目中采用的故障頻率等相關數據來源于LNG接收站項目建設和運行過程中有記錄的數據以及廠區范圍內的數據，由工作人員協助提供，對于LNG接收站未能提供數據則參考相關數據庫、行業內資料以及專家經驗。

3.2 風險評價準則

風險評價準則參考國內外先進做法以及結合LNG接收站實際情況進行制定。故障概率/頻率(PoF)評價準則的制定綜合考慮轉動設備故障頻率統計結果和用戶的可接受程度，以百萬工時為評價和統計周期，如表1所示。

表1 故障概率/頻率評價準則

故障模式后果評價準則包括：安全后果評價準則、環境后果評價準則、停機時間后果評價準則、維修成本后果評價準則。停機時間后果評價準則如表2所示，停機時間指單臺設備故障維修的總時間，包含準備、置換、采辦等過程。

表2 停機時間后果評價準則

風險矩陣分為四種(安全風險矩陣、環境風險矩陣、停機時間風險矩陣、維修成本風險矩陣)，將故障模式分為高風險、中風險和低風險。停機風險矩陣如表3所示。

表3 停機風險矩陣

3.3 故障模式總體風險分析

通過故障頻率及設備的安全后果、環境后果、停機時間后果和維修成本后果四方面統計，得出設備故障模式風險等級：共分析了300個故障模式，其中高風險等級故障模式15個，中風險故障模式33個，低風險故障模式252個。停機時間和維修成本風險等級分布比例圖如圖2和圖3所示。

圖2 故障模式停機時間風險等級分布比例圖

通過分析LNG接收站停機時間風險等級計算結果及分布，LNG接收站一些關鍵動設備維修時間較長，如高壓泵的維修首先需要隔離、吹掃、置換，檢測合格后才能進行拆卸、吊裝，運往檢修現場，且泵和電機的拆裝過程較為耗時，完成檢修工作并回裝至泵筒后，需要對設備進行氮氣吹掃、預冷和開車測試，整個維修過程時間較長，在生產任務較重時存在一定的風險。

圖3 故障模式維修成本等級分布比例圖

通過分析LNG接收站故障模式風險等級計算結果及分布，LNG接收站有些關鍵設備(海水泵、高壓泵等)為進口設備，相關備品備件需要進口，維修成本較高。

3.4 制定優化的檢維修策略和任務

維修策略的選擇是依據RCM邏輯決斷圖進行的。通過RCM邏輯決斷分析，找到對應于某一失效模式下的某一失效原因的維修策略。維修策略主要包括狀態維修、定期維修、故障維修。

3.4.1 狀態維修

對于罐內泵、BOG壓縮機等旋轉設備可采用狀態維修，應用在線或離線狀態監測設備對狀態數據進行采集，來進行設備狀態判定及預測設備故障發展趨勢，在此基礎上確定設備檢維修內容、維修時間等。

例如LNG接收站內罐內泵、海水泵等離心泵常見故障(不平衡、不對中等)可以通過振動頻譜分析進行判斷，如圖4所示。比如不平衡故障可以在頻譜圖中觀察一倍頻進行判斷。

圖4 離心泵常見故障頻譜分段

3.4.2 定期維修

設備隨著運行時間增長，零部件受磨損、振動、腐蝕等因素的影響，設備性能逐漸下降，需要按規定的時間間隔或標準進行相關檢維修工作。BOG壓縮機檢修內容及周期如表4所示。

表4 BOG壓縮機檢修內容及周期

3.4.3 故障維修

對于一般設備的維修應充分考慮經濟性，選擇故障維修。比如，對于各類加藥泵、計量泵等可采用故障維修，從而把有限的資源重點應用到關鍵設備的維護上，使維修活動和資源利用更有針對性。

4 結語

對LNG接收站轉動設備進行RCM技術應用，詳細分析BOG壓縮機、高壓泵等設備在安全、環境、停機時間、維修成本方面的風險，同時提出相應的檢維修策略，對保證接收站的安全經濟運行、防止重大事故的發生具有重大的意義。隨著RCM分析在我國的推廣，它必將在保障設備安全運行、優化用戶成本等方面發揮更大的作用。