可靠性分配理论在设备设施维修工程重要度分析中的应用

李晴

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.027

摘 要：主要阐述了通过借鉴可靠性优化设计中的可靠性分配，以热力一次线管网作为总系统，各组成部分（管道、附件、土建结构）作为分系统，以运行及故障数据为基础，对维修性工程进行分析，最终得到目前管网运行过程中各子系统故障状态下，对总系统造成的危害程度的结论。为生产技术管理，尤其为针对各分系统的资源投入及分配提供数据支持和参考依据。

关键词：维修性工程 加权因子分配法 重要度

中图分类号：TK39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（c）-0027-03

为了满足供热系统安全稳定运行的条件下，实现最合理、最优化的人力、物力资源配比，有效降低供热故障率指标（设备失效后，通过维修工程恢复正常运行的时间及影响的供热面积，单位为“万平方米·小时”）。通过数年的数据积累，利用可靠性理论中的加权因子分配法进行分析，得到各因子间的相互关系，并进行重要度对比，对设备的使用、监控、维护、维修，提出更科学、有效的管理建议。

1 故障类型概述

1.1 故障类型及子系统分类

目前，集中供热管网的主要故障原因类型，按故障源各自分类为环境外来水（外来水及结构漏水）、自身老化腐蚀、施工质量三大类。上述三类又因子系统（故障位置）不同细分为小室及管沟内管道、小室内阀门放风泄水、直埋管道放风阀门、波纹管、直埋套筒、支架等，共18类。

1.2 故障因子及其故障预防措施

1.2.1 环境因子（外来水）

外来水与结构漏水同时发生的情况对管网安全运行的影响较为突出，易造成管道设备腐蚀，对运行工作造成不安全与不便利。因此，应及时抽水，并安排结构堵漏。

环境外来水主要来源如下：（1）管线周边绿地水、雨水、马路冲刷作业、污水或自来水管道泄漏，同时结构防水失效，造成外来水渗入，腐蚀小室及沟内管道设备。（2）外来水从小室井盖缝隙处流入小室内，滴到井口正下方管道设备上造成腐蚀。（3）直埋管线保温接口不严密，外来水渗入直埋管线保温内，造成直埋管道设备腐蚀漏水。

预防措施：（1）在运行检查中，重点查看采用水泥套管敷设方式的管段，及早发现问题，排除管线隐患。（2）尽量不采用套管敷设方式。如必须采用套管敷设，应尽量采用钢套管中敷设预制直埋保温管，并做好外部防水。（3）井口位置避开小室内管道设备、井口加装二层井盖、对设备进行防水保护，避免设备与外来水直接接触。（4）对小室及管沟内出现的外来水及时抽净，并查找外来水源，采取必要的措施。

1.2.2 自身因子（老化腐蚀）

小室、管沟、直埋敷设的正常环境条件下，管道、设备的老化引起故障。通过加强运行检查工作，保证运行效果，运行到位监督及时处理，有效加以预防。

1.2.3 施工质量因子

（1）按标准焊接（如同心度不达标，超过标准错边允许偏差）。通过加强监督管理，焊道质量的监督目前采用焊道拍片的方式进行检查加以预防。

（2）施工单位对直埋管线施工过程中，因未按照《城镇直埋供热管道工程技术规程》操作，所造成的管道故障主要包括以下几个方面：①直埋管线末端未做收缩端帽。②直埋管线接口处未做收缩带，或未按规定进行发泡处理，造成防水失效。③直埋管线穿墙处未做柔性穿墙套管。④直埋管线未按标准回填土壤造成管道变形。通过如下措施加以预防：①要求施工单位进行直埋保温管道施工时，必须严格按照《城镇直埋供热管道工程技术规程》规定，对直埋保温管道的保温端头做密封处理，并进行100%的气密封性检验。②要求工程监理单位对热力管线建设施工过程进行严格审查，并接受建设单位监督检查。③针对热力管网直埋段管线末端未做防水处理问题，安排挖探坑检查，进行工程质量监督。④安排检查管网中直埋放风根部密封处理情况，对不合格及时进行整改。⑤要求运行人员对直埋管线路由上方进行巡视，观察路面上是否存在冒热气、渗热水、路面沉降等异常情况。

（3）管线未按设计图纸施工。如施工方私改管线走向造成折点，由于折点夹角角度过大，且未设保护，导致夹角出现应力集中，成为系统不利点，在运行过程中夹角受力过大，两侧出现裂痕，管道发生破裂。通过如下措施加以预防：①施工单位要严格按照管线施工图纸进行施工。如在施工过程中出现问题，必须与设计单位联系，制定洽商方案后方可继续施工。②施工现场监理人员要对施工全过程进行检查监督。对施工方未按图纸施工行为要进行及时制止，并要求其改正。

2 数据分析

2.1 故障发生数据统计

采用近两年故障数据，对不同子系统、不同类型的故障进行分类、统计。以故障影响时间（停热时间）为基础数据，将维修性工程通过加权因子分配法，从将各子系统失效的危害、维修效率角度对其重要度进行解析。

2.2 维修性工程耗时数据统计及重要度计算

通过表3可知各个分类的故障影响系数，描述了不同子系统的不同因子的关系，系数越大，影响越严重。通过比较可知上述六类故障发生位置中，哪些最应特别关注，以及三类因子分别对其产生故障的可能性产生的影响程度。Π为三类因子系数之和，其大小表明各子系统之间的重要度关系。

3 设备实施维修

通过表1可知，小室及管沟内管道故障发生最为频繁，两年内共发生92次。小室内阀门、放风、泄水；直埋管道、放风、阀门次之。两年内分别发生41次、40次。再次，为波纹管故障，两年内共发生22次，直埋套筒故障共发生7次。自身因子均为主要故障因子。

通过表2可知，维修耗时平均时长较长的3项，按表4顺序依次递减。

通过表3可知，直埋管道阀门放风、波纹管、直埋套筒三类位置故障综合重要度系数Π最大，三者依次递减。应在日常运行工作中作为运行重点和管理重点。

小室及管沟内故障数量虽多，但维修耗时数据、综合重要度却不高，主要是由于故障位置明显且维修空间大、难度低，故可采用静压或不需停热的临时措施进行处理，因此耗时不长、综合重要度不高。而直埋管道放风阀门、直埋套筒（设于小室内）、波纹管发生频次虽低，但维修耗时长，是增加其重要度系数的主要原因。

3.1 直埋管道、放风、阀门

直埋管道、放风、阀门故障的3种因子系数均大于小室及管沟内管道，其中施工质量因子系数最大，为5.42；自身老化、环境影响系数分别为1.20、1.09。

结构严密性、施工质量保证对上述类型管道设备的安全稳定运行起到至关重要的作用，尤其近年来直埋敷设越来越多地得以应用，虽然直埋管道及设备的故障数据并不突出，但运行检查实施困难，经过长年运行后，目前的检测手段的局限性将显现出来，需要研究新的符合直埋敷设特点的运行方式，以保证对管网运行检查工作的有效性。

直埋敷设方式以其占地面积小、初投资少、工期较短的优势，2005年以后成为中小管径主要敷设方式。数据显示，现采取直埋敷设方式的一次线工程项目众多，投入使用时间短、故障比例大、验收过程中难以进行深入检查、抢修难度大成为直埋管线故障的显著特征，引起极大关注。在施工、监理过程中必须加强管理、严格要求。保证施工质量、严格规范验收，是管网安全稳定运行的前提。

对于因施工质量产生的直埋管线故障应严把工程质量关，严格按照技术规范进行设计、施工。强化监理职能，尤其是对采用特殊施工手段的环节进行严密监控。

3.2 波纹管

波纹管故障造成的停热时间最长，对供热影响最为突出。波纹管故障的环境影响、自身老化系数分别为3.84、1.15，施工质量系数为0。由此可见，环境影响对波纹管的运行具有极大的破坏力。这与波纹管的结构有关，外来水汽中的氯离子对波纹的腐蚀，造成了波纹管的失效。

由于波纹管补偿器对于整个系统的正常运行极其重要、其故障造成的影响非常严重。因此，在日常管理工作中，对于设有波纹管的小室，必须进行重点运行，巡查该小室支架是否处于正常运行状态、复式拉杆波纹管波纹运动是否处于正常运行状态，并尽量保持干燥，尤其对于有外来水情的小室，必须加强抽水，及时处理结构漏水；在施工过程中，必须保证小室、管沟结构严密，避免井口低于路面的情况发生，绿地下方管沟、小室应加强防水，以保证将外部环境对波纹管的影响降到最低。

3.3 直埋套筒

直埋套筒故障的自身老化、环境影响系数分别为2.03、1.19。这与其结构特点有关，直埋套筒主要依靠在管道热变形的过程中管道对直埋套筒内部的密封填料进行挤压伸缩实现热补偿，与套筒外界几乎没有接触，直埋套筒故障主要发生于直接裸露于小室环境的部位，即外套、芯管，但由于直埋套筒芯管壁较厚，环境对其影响弱于环境对波纹管波纹的影响。

为了避免停热，减小对用户用热的影响，当直埋套筒出现漏水情况，通常采用加注密封填料进行处理。因此，施工质量因子系数为零。但直埋套筒的运行条件较为严格，对同心度要求很高，一旦在运行过程中同心度出现偏差，就会出现漏水现象，对小室内管道、设备产生不利影响，进而形成其他隐患。因此不能因此忽视施工质量对直埋套筒的影响，在施工、监理过程中应加强管理、严格要求。

3.4 其他

小室及管沟内管道故障、小室内阀门放风泄水故障所产生的影响，虽不及波纹管、直埋套筒以及直埋管道设备故障，但该类型故障多发，是供热管网故障的主要类型。

固定支架对供热产生影响为0。是由于通常尽量在不停热的情况下进行临时加固处理，待检修季安排进行修理、更换，因而未对用户用热产生影响。但必须在运行检查过程中，关注支架的运行情况，以免因一时疏忽而导致热补偿器失效、管道变形爆裂等重大隐患故障的发生。

3.5 综合

通过利用可靠性分配理论分析各类设备附件故障维修影响程度，得到了对各类附件重要度的认定。从使用者角度，为行业内管网设备生产商应在一段时期内将工作重点放在直埋管道与设备、波纹管的开发研究、技术处理上提供了建议。作为使用者应合理、必要地加大力量保证施工质量、重视运行检查工作、提升运行检查效率效果、科学合理地应用新型技术手段和产品、使用适应新时期国有企业的管理手段，最终实现人力、物力、财力资源优化配比，提高设备附件能够长时间保持安全稳定运行状态的可能性。

参考文献

[1] 罗国勋.质量管理与可靠性[M].北京：高等教育出版社，

2005.

[2] 丛中蔚.生产系统可靠性分配方法与案例研究[D].吉林大学，2014.

[3] 梁晓锋.以顶层参数为目标的舰船可靠性关键技术研究[D].上海交通大学，2011.