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以可靠性为中心的发电设备维修技术 |
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| 以可靠性为中心的发电设备维修技术 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 8:40:02  |
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作者：曹先常1， 蒋安众1， 史进渊2
摘要：
0 引言
随着火电技术的发展，发电系统和设备日益趋向于大型化和复杂化。与此同时，发电设备的维护要求也越来越复杂，维修费用亦成为工厂的一项主要费用。90年代初，我国全年仅用于发电机组检修的直接费用就达3亿元以上[1] 。此外，发电机组检修还需要许多的“潜在”费用。
70年代末，以可靠性为中心的维修(Reliabili， w-Centered Maintenance，简称RCM)技术首次被提出。其实质是一种维修哲学，是指一个能在给定的运行环境中针对各个物理设备制定出一个合理有效的检修策略的过程，该策略被用于管理能引起任何物理设备功能故障的故障模式[2] 。 RCM最初是美国商用航空工业为了促进设备的可靠性和安全性而发展起来的。第—次形成正式的文件报告是由F．S．Nowlan和H．F．Heap起草并由美国国防部1978出版。从那以后，在几平所有的工业化国家的多数领域(包括众多的核电厂和火电厂)，RCM被用于制定设备管理策略。然而，RCM术语的广泛使用导致了一个没有预料到的结果，许许多多被他们的支持者称作所谓的 RCM过程并不具有RCM过程本身的含义，这些过程没有完成RCM过程所应达到的目标，有的甚至给生产带来了不利的影响。在这种情况下，发电设备检修领域迫切需要对RCM过程有一个明确的研究分析，从而使得每个RCM过程具有真正意义上的RCM过程。
1 检修技术的发展
发电设备检修方式的发展经历坏了再修、预防性维修、状态检修或预测性维修到现在的主动检修四个主要阶段[3]其间检修观念发生了很大的变化[4] 。在第一阶段，总是在设备坏了以后再修，由于当时的机械化和自动化程度很低，停车事故不像现在这样重要，预防机械故障并不是管理者优先考虑的问题。同时，当时大多敷设备是简单的，而且进行了大裕量的设计。但在实践中，仍然存在着一些可能是灾难性的故障，它常常被证明其代价是极其昂贵的，而且严重影响了安全和产品质量，但这种现象在二战期间发生了戏剧性的变化。战争促进了机械化的发展，在20世纪 50年代各种机械数量剧增，也变得更加复杂，工业的发展越来越依赖于这些机械设备完善，从而使得停车事故变得日益突出，人们逐渐认识到设备的故障能够也应该被预防，这就导致了第二阶段预防性检修思想的开始和发展。预防性维修是以时间为周期的间隔性维修，它又分为定期更换和定期修复两种。第三阶段状态检修，有的称预测性维修或视情维修，它是建立在设备故障的P- F间隔和各种状态监测技术(如振动分析、油分析、热分析、超声波检测等)的基础之上。第四阶段的主动检修实质是结合了预防性维修和预测性维修的优点而发展起来的，直至现在的以可靠性为中心的维修。
2 发电设备RCM过程的主要内容
发电设备的RCM过程应该而H能够确保下述七个问题按顺序被满意的回答[2] ：
(1)在当前的运行环境下，该发电设备所期望的性能标准和功能是什么(功能)?
(2)在什么样的情况下，它不能完成规定的功能(功能故障)?
(3)每一个功能故障的原因是什么(故障模式)?
(4)每一个故障发生时，会有什么现象发生 (故障效应)?
(5)各故障的重要性如何(故障后果)?
(6)预测或预防各故障应该做些什么(主动检修任务和检修间隔)?
(7)如果我们不能发现合适的主动检修方案时，针对该故障模式应该做些什么?
为了令人满意的回答上述问题，必须收集以下信息并作出决策，所有的信息和决策必须文件化，便于发电设备的用户接受和充分的利用。下面仅从锅炉、汽轮机、发电机、五大辅机及其它附属设备的通用角度进行具体分析。
2．1 功能
RCM分析的第一步是定义各设备在其运行环境中的功能，明确用户希望这些设备做些什么并确信在用户需要时它们能够做，因此功能分析时应满足以下要求：
(1)明确定义设备或系统运行的环境；
(2)定义设备或系统所有的功能，包括所有的基本功能、次要功能和保护功能；
(3)所有的功能表述应该包含一个动词、一个对象和一个性能标准，而且应该是可以执行的定量标准。
(4)包含在功能叙述中的性能标准应该满足在特定环境中设备或系统用户期望值。
2．2 功能故障
RCM分析的第二步是必须确认与每一个功能有关的所有故障状态，明确什么样的情况称为故障状态以及什么样的事件会引起故障。在 RCM分析中故障状态是指那些不能履行用户要求的性能标准的功能性故障。
2．3 故障模式
RCM分析的下一步工作是在确认功能故障基础上进一步进行故障模式分析。具体内容有：
(1)确认所有合理的且可能引起某一功能故障的故障模式；
(2)判别合理的且可能发生的故障模式所采用的方法必须为用户接受；
(3)在—定的级别—卜确定故障模式，使得针对该故障模式能够确定一个适当的故障管理策略；
(4)故障模式列表应包括以前发生过的故障模式、现有故障管理策略预防的故障模式及在当前环境下没有发生但有可能发生的故障模式；
(5)故障模式列表同时包括任何可能引起功
能故障的事件或过程，包括退化、设计缺陷和由运行人员或维修人员引起的人为错误(除非人为错误已被RCM之外的其它分析过程所考虑)。
2. 4 故障效应
RCM过程的第四步完成故障效应分析，主要包括以下信息：
(1)描述在没有特定维修工作情况下去预测、预防和监测该故障的情况下所发生的一切；
(2)包括有利于该故障后果评价所有的信息，例如：①故障发生时有什么现象?如果是隐性功能，则多重故障发生时，会出现什么情况?②该故障是否会危及人身安全或对环境有何不利影响?③该故障对产品和运行有什么不利影响?④该故障会引起什么样的物理损坏?⑤故障后恢复系统的该项功能必须做些什么?
2．5 故障后果分类
一个中型火力发电厂的详细分析会发现 3000-10000条可能的故障模式。这些故障在一定方式上影响电厂整体的运行，不同的故障影响效果也不同。它们可能会引起产品质量问题、顾客服务问题、安全或环境问题，这些都需要时间和金钱。我们预防的故障是那些会产生很大影响的故障模式。换言之，如果该故障模式有严重后果，我们将尽可能避免它发生；如果该故障模式没有任何影响或影响很小，则可能仅仅需要基本的清洁和润滑工作而不做任何定期维修。在进行故障后果的评价时，就好像在当前情况下没有做任何特定的预报、预防或状态监测的检修工作。在进行故障模式后果鉴别时要注意以下两点：
(1)进行故障后果分类时首先将隐性故障模式从显性故障中分离出来；
(2)故障后果鉴别应该清楚地区别出有安全性或环境性后果的事件和仅有经济性后果(运行或非运行性后果)的事件，此处事件指包括故障模式和多重故障。
因此故障后果主要分为以下四类：隐性故障、安全性或环境性故障后果、运行性故障后果和非运行性故障后果，这些故障后果成为维修策略选择的基础。
2. 6 故障管理策略确定[2]
根据上述故障模式分类，可选择下述维修策略：①所有的定期维修工作应该是技术可行的而且值得做(适用且有效)；②如果有两个或更多的被建议的故障管理策略都是技术可行且值得做时，将选择费用最低廉的策略；③在进行故障管理策略的选择时，就好像在当前情况下没有任何特定的预报、预防或状态监测的维修工作被做。
同时所有的定期维修策略应满足以下要求：①如果一个显性故障模式具有安全性或环境性后果，该维修工作将该故障模式发生的概率减少到设备用户所能容忍的水平；②如果一个隐性故障模式与一个具有安全性或环境性后果的多重故障相关，该维修工：作将减少该隐性故障模式发生的概率，使得相关的多重故障发生的概率减少到该设备用户所能容忍的水平；③如果一个显性故障模式没有安全性或环境性后果，在一个可比较的时间内执行该维修工作直接或间接的费用将会少于该故障模式发生时所产生的直接或间接费用；④如果一个隐性故障模式相关的多重故障没有安全性或环境性后果．在一个可比较的时间内执行该维修工作直接或间接的费用将会少于多重故障发生时所增加的用于恢复相关功能所需的直接或间接费用。另外各项故障管理策略还需要满足各自的特定要求：
(1)定期更换。任何定期更换的维修策略将满足下述额外要求：①应该有个明确的定义寿命 (最好能够被论证)，当到达该寿命时，该故障模式发生的概率会有—个上升；②在经历设备用户允许的故障概率寿命期后，该故障模式将会有一个相当大的故障概率，其超过设备用户能够容忍的水平。
(2)定期修复。任何定期修复的维修策略将满足下述额外要求：①应该有个明确的定义寿命 (最好能够被论证)，当到达该寿命时，该故障模式发生的概率会有一个上升；②在经历设备用户允许的故障概率寿命期后，该故障模式将会有一个相当大的故障概率，其超过设备用户能够容忍的水平；③该工作将恢复零部件发生故障的概率在设备用户所能忍受的水平内。
(3)状态监测。任何状态监测(也称视情维修)选择应该满足以下额外要求：①应该有一个清楚的潜在故障定义；②应该有一个可以辨别的P-F间隔或故障发展期；③该维修工：作间隔应该小于最短的可能的P—F间隔；④以小于该P-F间隔的时间周期执行该项维修工作是实际可行的；⑤潜在故障的发现到功能故障发生的最短时间
(P—F间隔减去视情维修间隔)应能提供足够的时间采取预先行动去避免、消除，或将故障模式后果降低到尽可能小的程度。
(4)故障查找。任何故障查找维修策略应该满足下述要求(故障查找并不用于显性故障)：①选择故障查找的时间间隔基础应该考虑到减少其相关的保护系统多重故障发生的概率能够满足设备用户所能容忍的水平；②故障查找应该确认所有被故障模式描述的零部件是功能化的；③故障查找维修策略和相关的间隔选择过程应该考虑到该维修工作可能导致该隐性功能处于故障的町能性；④在特定的时间间隔下进行该项维修工作是实际可行的。
(5)改进性维修。如果没有相应的定期维修工作可以选择，依据下面的要求，设备或系统的改进性维修可能是需要的：①如果是隐性故障且相关的多重故障有安全性和环境性后果，减少多重故障发生概率到设备用户能接受的水平上的改进性维修是必要的；②如果是显性故障模式且有安全性和环境性后果，减少多重故障发生概率到设备用户能接受的水平上的改进性维修是必要的；③如果是隐性故障且相关的多重故障没有安全性和环境性后果，任何改进性维修在设备用户的眼里必须是价格低廉的；④如果是显性故障且没有安全性和环境性后果，任何改进性维修在设备用户的眼里必须是价格低廉的。
(6)运行至故障。任何运行至故障的维修策略选择应该满足下述相应要求：①如果是隐性故障且没有适当的定期维修策略，相关的多重故障没有安全性和环境性后果；②如果是显性故障且没有适当的定期维修策略，相关的故障模式没有安全性和环境性后果。
3 结束语
(1)执行发电设备的RCM过程时，必须注意到以下三点：①用于最初分析中的数据可能是不精确的，同时更加精确的数据在将来的时间里可以被利用；②发电设备被使用的方式以及性能期望或功能要求也将随着时间变化；③电力设备维修技术持续发展。
(2)为使发电设备RCM管理项目持续保证没备履行用户的功能期望，对RCM进行周期性的回顾是必要的，因此任何RCM过程都需要对支持决策的信息和决策本身提供一个周期性的评价。RCM过程用于引导这样的周期性评价，从而保证满意地回答上述七个问题。同时还应该注意在RCM过程中应用的任何数学和统计公式特别是那些被用于计算维修工作间隔的公式应该是逻辑可靠的，而且可为设备用户所利用和赞成
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