以可靠性為中心的維修（RCM）及風險分析技術的應用

徐鳳超

【摘? 要】以可靠性為中心的維修（RCM）與風險分析技術相結合，對化工設備進行分析，提出化工設備在安全、環境等風險下的預防性維修方案，以停機損失和維修成本綜合最小為目標優化設備的維修策略，避免維修不足和維修過度，在保證安全性和完好性的前提下設備有效的運行。

【關鍵詞】RCM;風險;FMECA;可靠性

引言

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

1.RCM技術概要

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，是依據可靠性狀況，應用邏輯判斷方法確定維修大綱，達到優化維修目的的技術方法。其核心思想主要是：對設備進行故障分析，明確設備各故障后果;用規范化的邏輯決斷方法，確定出各故障后果的預防性決策;基于數據統計、專家評估等手段在保證安全性和完好性的前提下，以停機損失和維修成本綜合最小為目標優化設備的維修策略，避免維修不足和維修過度。

RCM分析的七個基本問題：①功能：在具體使用條件下，設備各功能標準是什么？②故障模式：在什么情況下設備無法實現其功能？③故障原因：引起各功能故障的原因都是什么？④故障影響：各故障發生時，都會出現什么情況？⑤故障后果：各故障發生后引起的嚴重程度？⑥預防性維修措施：需做什么工作才能預防各故障？⑦被動維修對策：找不到適當的預防性維修措施應怎么辦？

RCM風險分析技術的實施程序主要包括：系統層次劃分，故障模式及故障原因分析，風險評估，制定檢維修策略。

2.RCM與風險分析技術的應用

以一臺型號ZA50-2250離心泵為例，說明RCM與風險分析技術應用的具體流程。

（1）數據收集與分析。為實施RCM工作，需收集以下數據，并對收集的設備數據進行匯總、統計、整合分析：①泵剖面設計圖紙及說明書;②設備故障信息;③設備的維修記錄;④費用信息;⑤預防性維護方案;⑥工藝操作規程及設備維修程序;⑦設備運行信息及設備狀態監測數據。

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

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

對常用的設備類型，RCM數據庫含有通用失效模式清單，該清單是依據ISO 14224標準、國際通用失效數據庫（如OREDA）建立起來的。

此離心泵軸承故障模式主要有：噪音、振動、損壞等。對每個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;潤滑不好;軸承內部有異物;保持架損壞或變形;軸部磨損;安裝同心度偏差過大等。

（4）安全、環境等風險評估分析。故障模式、影響及危害性分析（FMECA）是一種結構化的分析方法，是針對設備所有可能的故障，并根據對故障模式的分析，確定每種故障模式對設備的影響，并按故障模式的后果分類及其發生概率確定其風險，所有的失效模式和相應的設備/部件都進行風險排序，因此可以確定關鍵的設備/部件并加以關注，提高設備安全性及可靠性。

故障模式、影響及危害性分析（FMECA）需要在分析前，根據公司現有的風險標準建立分析所用的風險矩陣和可接受準則，該矩陣和風險準則需與公司的風險標準相一致，以滿足風險管理的一致性。

FMECA安全風險評價分析中失效模式的失效可能性大小分為5級：非常高（5級，概率>10-2/年）、高（4級，概率10-3～10-2/年）、中等（3級，概率10-4～10-3/年）、低（2級，概率10-5～10-4/年）、非常低（1級，概率<10-5/年）。而FMECA失效后果評估中只考慮安全、環境、生產損失和維修成本四方面，失效后果分為5級：輕微（1級，輕微傷害或輕微影響）、一般（2級，初級傷害或較小影響）、中等（3級，中等傷害或局部影響）、重大（4級，重大傷害或重大影響）、災難（5級，爆炸、死亡或災難影響），其中生產損失和維修成本可以根據公司實際情況折合成工時損失和金額數量。并制定風險等級與失效模式的失效可能性及失效后果的對應表，需要根據公司的實際情況及ALARP原則制定切實可行的對應表，根據對應表的內容分析每一種故障模式的風險大小。。

對每一種故障失效模式，FMECA進行風險分析，以確定其風險大小。風險定義為失效概率和失效后果的乘積，即風險=失效概率×失效后果。

FMECA風險分析的結果是制定設備維護檢修策略的基礎。安全、環境、生產損失和維修成本四方面只要一個為高風險等級，則故障模式就為高風險模式（H）;安全、環境、生產經濟損失和維修成本四方面全部為低風險等級，故障模式即為低風險模式（L）;其余為中風險故障模式（M）。

（5）風險評估分析結果。通過FMECA分析，評價每個設備零部件每種故障模式的風險等級，再根據FMECA分析結果制定相應的維護策略以提高設備和系統的安全性和可靠性。離心泵軸承常見故障模式風險評估結果如下表所示，以振動為例：

（6）維修策略制定。制定檢維修策略和任務是RCM分析的最終目的。采用任務策略決策邏輯來確定維護任務，以避免根本原因的發生，從而使風險處于可接受的等級以下。通過對動設備進行RCM分析，可以明確高、中風險部件對應的高、中風險故障模式，可以幫助一線操作工人把有限的資源重點應用到高、中風險部件的維護上，使維修活動和資源利用更有針對性，更合理。對于高風險和中風險的部件，制定詳細的檢維修任務，而對于低于風險部件采取事后維修的方法。

RCM把維修策略分為4個方面：預測性維修、預防性維修、故障查找和重新設計，具體的維修任務有：視情維修、定期恢復、定期更換、定期檢測、事后維修等。

離心泵軸承故障模式的維修建議，如下表所示，以振動為例。

2、對電機電流監控 1 周

維修策略分析結果還表明，大部分高、中風險的故障模式都適合采用視情維修，與企業傳統的定期預防維修模式相比，實施視情維修后明顯延長了設備的使用壽命，避免或減少維修過剩和維修不足的現象，降低了維修成本。

3.結束語

在基于風險的維修策略中，一方面，通過以風險矩陣形式表示的重要度評價，實現了對高、中和低風險故障模式的針對性維修管理，維修資源配置更加合理;另一方面，與傳統的RCM邏輯分析相比，基于風險的維修決策方法提高了分析的效率。

參考文獻

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