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以可靠性为中心的维修(RCM)及风险分析技术的应用
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以可靠性为中心的维修(RCM)及风险分析技术的应用

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  • 发布时间:2022-02-22 10:44
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【概要描述】以可靠性为中心的维修(RCM)与风险分析技术相结合,对化工设备进行分析,提出化工设备在安全、环境等风险下的预防性维修方案,以停机损失和维修成本综合最小为目标优化设备的维修策略,避免维修不足和维修过度,在保证安全性和完好性的前提下设备有效的运行。

以可靠性为中心的维修(RCM)及风险分析技术的应用

【概要描述】以可靠性为中心的维修(RCM)与风险分析技术相结合,对化工设备进行分析,提出化工设备在安全、环境等风险下的预防性维修方案,以停机损失和维修成本综合最小为目标优化设备的维修策略,避免维修不足和维修过度,在保证安全性和完好性的前提下设备有效的运行。

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【摘  要】以可靠性为中心的维修(RCM)与风险分析技术相结合,对化工设备进行分析,提出化工设备在安全、环境等风险下的预防性维修方案,以停机损失和维修成本综合最小为目标优化设备的维修策略,避免维修不足和维修过度,在保证安全性和完好性的前提下设备有效的运行。

【关键词】RCM;风险;FMECA;可靠性

引言

RCM是目前国际上流行的、用以确定设备预防性维修需求的一种系统工程方法。至今,RCM已在许多国家的钢铁、化工、海洋石油、供水、食品、药品等行业得到广泛应用,效果显著。实践证明,在保证生产安全性和设备可靠性的条件下,应用RCM可将日常维修工作量降低40%至70%,大大地提高了设备使用率。

1.RCM技术概要

以可靠性为中心的维修(RCM)是一种维修理念、维修策略和维修模式,是依据可靠性状况,应用逻辑判断方法确定维修大纲,达到优化维修目的的技术方法。其核心思想主要是:对设备进行故障分析,明确设备各故障后果;用规范化的逻辑决断方法,确定出各故障后果的预防性决策;基于数据统计、专家评估等手段在保证安全性和完好性的前提下,以停机损失和维修成本综合最小为目标优化设备的维修策略,避免维修不足和维修过度。

RCM分析的七个基本问题:①功能:在具体使用条件下,设备各功能标准是什么?②故障模式:在什么情况下设备无法实现其功能?③故障原因:引起各功能故障的原因都是什么?④故障影响:各故障发生时,都会出现什么情况?⑤故障后果:各故障发生后引起的严重程度?⑥预防性维修措施:需做什么工作才能预防各故障?⑦被动维修对策:找不到适当的预防性维修措施应怎么办?

RCM风险分析技术的实施程序主要包括:系统层次划分,故障模式及故障原因分析,风险评估,制定检维修策略。

2.RCM与风险分析技术的应用

以一台型号ZA50-2250离心泵为例,说明RCM与风险分析技术应用的具体流程。

(1)数据收集与分析。为实施RCM工作,需收集以下数据,并对收集的设备数据进行汇总、统计、整合分析:①泵剖面设计图纸及说明书;②设备故障信息;③设备的维修记录;④费用信息;⑤预防性维护方案;⑥工艺操作规程及设备维修程序;⑦设备运行信息及设备状态监测数据。

(2)系统层次划分。系统层次划分主要是将设备的组成划分为子系统。子系统划分后,再确定子系统中所包含的部件。离心泵层次划分为:泵(第一层:设备)系统(第二层:密封系统等)零部件(第三层:轴承等)。

(3)故障模式及故障原因分析。故障模式是指设备故障的一种表现形式。一般是能被观察到的一种故障现象,如仪表读数异常、设备损坏、泄漏、噪声等。

对常用的设备类型,RCM数据库含有通用失效模式清单,该清单是依据ISO 14224标准、国际通用失效数据库(如OREDA)建立起来的。

此离心泵轴承故障模式主要有:噪音、振动、损坏等。对每个零部件每种故障模式分析其所有可能的故障原因,如轴承,有以下故障原因:轴承外圈磨损;滚珠磨损;润滑不好;轴承内部有异物;保持架损坏或变形;轴部磨损;安装同心度偏差过大等。

(4)安全、环境等风险评估分析。故障模式、影响及危害性分析(FMECA)是一种结构化的分析方法,是针对设备所有可能的故障,并根据对故障模式的分析,确定每种故障模式对设备的影响,并按故障模式的后果分类及其发生概率确定其风险,所有的失效模式和相应的设备/部件都进行风险排序,因此可以确定关键的设备/部件并加以关注,提高设备安全性及可靠性。

故障模式、影响及危害性分析(FMECA)需要在分析前,根据公司现有的风险标准建立分析所用的风险矩阵和可接受准则,该矩阵和风险准则需与公司的风险标准相一致,以满足风险管理的一致性。

FMECA安全风险评价分析中失效模式的失效可能性大小分为5级:非常高(5级,概率>10-2/年)、高(4级,概率10-3~10-2/年)、中等(3级,概率10-4~10-3/年)、低(2级,概率10-5~10-4/年)、非常低(1级,概率<10-5/年)。而FMECA失效后果评估中只考虑安全、环境、生产损失和维修成本四方面,失效后果分为5级:轻微(1级,轻微伤害或轻微影响)、一般(2级,初级伤害或较小影响)、中等(3级,中等伤害或局部影响)、重大(4级,重大伤害或重大影响)、灾难(5级,爆炸、死亡或灾难影响),其中生产损失和维修成本可以根据公司实际情况折合成工时损失和金额数量。并制定风险等级与失效模式的失效可能性及失效后果的对应表,需要根据公司的实际情况及ALARP原则制定切实可行的对应表,根据对应表的内容分析每一种故障模式的风险大小。。

对每一种故障失效模式,FMECA进行风险分析,以确定其风险大小。风险定义为失效概率和失效后果的乘积,即风险=失效概率×失效后果。

FMECA风险分析的结果是制定设备维护检修策略的基础。安全、环境、生产损失和维修成本四方面只要一个为高风险等级,则故障模式就为高风险模式(H);安全、环境、生产经济损失和维修成本四方面全部为低风险等级,故障模式即为低风险模式(L);其余为中风险故障模式(M)。

(5)风险评估分析结果。通过FMECA分析,评价每个设备零部件每种故障模式的风险等级,再根据FMECA分析结果制定相应的维护策略以提高设备和系统的安全性和可靠性。离心泵轴承常见故障模式风险评估结果如下表所示,以振动为例:

(6)维修策略制定。制定检维修策略和任务是RCM分析的最终目的。采用任务策略决策逻辑来确定维护任务,以避免根本原因的发生,从而使风险处于可接受的等级以下。通过对动设备进行RCM分析,可以明确高、中风险部件对应的高、中风险故障模式,可以帮助一线操作工人把有限的资源重点应用到高、中风险部件的维护上,使维修活动和资源利用更有针对性,更合理。对于高风险和中风险的部件,制定详细的检维修任务,而对于低于风险部件采取事后维修的方法。

RCM把维修策略分为4个方面:预测性维修、预防性维修、故障查找和重新设计,具体的维修任务有:视情维修、定期恢复、定期更换、定期检测、事后维修等。

离心泵轴承故障模式的维修建議,如下表所示,以振动为例。

2、对电机电流监控 1 周

维修策略分析结果还表明,大部分高、中风险的故障模式都适合采用视情维修,与企业传统的定期预防维修模式相比,实施视情维修后明显延长了设备的使用寿命,避免或减少维修过剩和维修不足的现象,降低了维修成本。

3.结束语

在基于风险的维修策略中,一方面,通过以风险矩阵形式表示的重要度评价,实现了对高、中和低风险故障模式的针对性维修管理,维修资源配置更加合理;另一方面,与传统的RCM逻辑分析相比,基于风险的维修决策方法提高了分析的效率。

参考文献

[1]贾希胜,甘茂治,程中华.以可靠性为中心的维修[J].工程机修,2002,(11):116-117.

[2]刘岑,黄汪平,杜洪奎等.以可靠性为中心的维护(RCM)技术在石化企业中的应用[J].通用机械,2005,12:8-9.

来源: 理论与创新 2021年14期 作者:徐凤超

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