设备维修策略优化方法分析

大亚湾核电运营管理有限责任公司 彭步虎 陈杰 马凌云

引言

核安全是核电行业发展的命脉，设备的可靠运行是实现核安全的基础。同时在电力行业市场竞争日益激烈的今天，运营成本也是企业发展考虑的重要因素。从而，如何制定和优化设备的维修策略显得尤为重要。在保证设备可靠性的前提下，降低维修成本是制定和优化维修策略的目的之一。

目前，行业内制定和优化维修策略的方法主要有RCM（以可靠性维修中心的维修）、FMECA（故障模式及影响分析）、故障模板等，结合各方法的特长制定和优化维修策略是设备可靠性管理发展的方向。

1 维修优化方法

1.1 维修策略

维修策略是指为了维持该设备的可靠性而采取的措施，包括预防性维修项目、定期试验、定期切换等。维修策略确定了需要执行的内容和周期，也是维修策略的核心内容和难点。

在维修内容描述需要关注两点：一是应用行业通用的约定俗成的语言如年检、解体检查、密封性试验等，目的是避免理解偏差；二是包括描述包含该策略管理的主要的故障模式如更换密封件、检查密封面等等内容，目的是后续优化维修策略时方向明确，同时保存好过程分析文件。

维修策略的对象是设备，在维修策略中设备是唯一的，避免执行维修时出现走错间隔；维修策略中的设备清单应包括本次检修活动包含的所有设备的总和。

举例：

设备 内容 周期001-PO(001-RR；001-MO；001-FI；003-AF；011-PO)泵组年度检查:1)靠背轮的年度换油；联轴器状态和对中的年度检查；高速和低速联轴检查：目视检查低速联轴器齿轮可达表面脂；2)空气冷油器的年度检查清洁；3)电机年度清理集油盒,检查底部呼吸孔没有堵塞,检查电动机地脚螺栓防松垫片是否异常,检查校验电机地脚力矩；4)目视检查齿轮箱的齿轮咬合情况；5)电动予润滑泵的年度检查和润滑；6)化验润滑油箱内的润滑油油质；7)检查清理过滤器滤芯。1 年

如上表格中的维修策略，是针对一泵组的年检项目，内容包括了泵、电机、联轴器、过滤器、冷油器等相关设备的检查，在设备清单中备注页包括这些设备的管理。

1.2 维修策略优化方法分析

RCM是通过回答七个问题的方式经过严格的逻辑判断制定出设备的维修策略：在现行使用环境下，设备的功能及相关性能指标是什么？什么情况下设备无法实现其功能？引起各种功能故障的原因是什么？各种故障发生时会出现什么情况？什么情况下的故障至关重要？做些什么工作才能预防各种故障？找不到适当的预防性工作应怎么办？

由上可知，RCM分析从系统功能出发，分析影响功能实现的故障模式，并根据故障影响应用RCM决断逻辑进行维修策略的选取。

在故障影响的类别上有安全、环境、生产和非生产四类。在决断逻辑中有先后顺序，即状态监测、定期维护、定期更换、综合维修、定期试验、纠正性维修和定期试验。状态监测优先选择，因其及时发现设备缺陷，采取行动，避免设备二次损坏；发现缺陷，进行处理，避免故障；维修的针对性更强；不需要对设备进行破坏性解体检查，人因故障率低；成本低，降低维修放射性剂量。改造放在最后一位，当故障影响不可接受、故障发生的概率不可接受且没有合理的预防性维修手段时采用改造来管理该故障模式。

FMECA是通过分析系统或设备中每一个可能发生的故障模式，确定其对系统或设备（运行、功能或状态）所产生的影响，并提出补偿或减轻故障后果的措施的可靠性分析方法（可参考GJB 1391-2006），其与RCM分析的核心理念是相通的，都是通过故障后果和故障模式来确定维修策略。

不同点是FMECA从设备出发分析故障模式和后果，特点是方便快捷，缺点是容易遗漏设备在系统中的某项功能。FMECA通过对故障的严酷度和故障概率通过矩阵的方式标示，如下示意图，严酷度I类最严重，故障概率A级发生概率最高，可以根据落在不同区域进行分类管理。

故障概率严酷度 A级 B级 C级I类II类III类

分级与故障模板同样是通过设备可靠性分析判定设备的级别，业界有三分法和四分法两种。故障模板是同一类设备预防性维修项目的集合，根据设备等级、运行频率和运行环境来进行选择合适的策略。如右表所示。

设备分级+故障模板就可以快速的制定一个设备的维修策略。该方法方便快捷，尤其适合新建电厂维修策略的制定，但前提是已经完成设备分级和故障模板的制定，其次是故障模板维修策略相对保守，最后，不是所有的设备都有故障模板。

1 2 3 4 5 6 7 8设备级别 关键C 非关键N使用频率 高H 低L 高H 低L 高H 低L 高H 低L运行环境 恶劣S 正常M 恶劣S 正常M CHS CLS CHM CLM NHS NLS NHM NLM预测维修预防维修预防更换定期试验

结合三种方法可知，维修策略的制定的核心思想是需要通过故障后果和故障模式来最终确定，在方法和判断逻辑上有细微差别。如下表所示：

分析方法 故障影响 故障模式RCM问题4和5；分为安全、环境、生产和非生产四类问题3 FMECA EC：故障影响；通过严酷度和故障概率进行分级FM：故障模式分级+维修模板 设备级别的判别标准维修模板的制定过程需要进行故障模式分析

2 维修策略优化逻辑分析

结合上章节总结和分析可知维修策略制定的逻辑思路如下：

故障后果判断：设备故障后对安全生产的影响决定了该设备是否值得管理。从上各分析方法来看都包含该内容。

故障后果分析：通过显性和隐形的判断确定是否需要执行定期试验，显性和隐形的判断是设备的用户（一般为运行部门）是否能知道该设备已故障，如通过报警、参数的变化、连锁反应等判断；通过是否有关键参数判断是否进行状态监测，状态监测的周期取决于设备故障模式发展的速率，即发现设备参数异常到设备故障的时间，可根据公司的管理要求进行适当调整。

分析需要管理的故障模式：设备的故障模式是设备故障的原因，分析的目的是对症下药，是维修策略周期的决定因素，可以通过老化分析的结果来制定。通过是否有老化部件判断是否进行定期更换；定期更换的周期取决于老化的速率，可根据业界的经验制定后续根据设备检查的情况进行反馈优化。

根据此逻辑制定的策略作为基础，后续根据现场的实践进行持续优化。

3 应用案例分析

应用案例1 给水泵汽轮机排汽隔离阀

3.1 故障模式分析

分析：通过故障影响可知该后果影响隔离检修并及生产，需要管理；该设备的外漏会影响重要参数真空，需要进行定期的监测该参数；通过故障模式可知存在橡胶老化的部件及汽蚀，需要定期检查。故可指定两项维修策略来管理该设备。

应用案例2 疏水箱

分析：该疏水箱正常运行为常压，且漏汽后果不严重，不值得管理，所以执行纠正性维修的策略。

应用案例3 运行泵跳闸备用泵自动启动回路

分析：从故障后果可知对电厂机组的运行存在较大影响需要管理，正常运行时无法发现该故障，属于隐蔽性故障，通过制定定期试验来管理。由于把整个回路当作一个设备来进行分析，在仪表控制回路没有明显的、需要定期更换的设备如电解电容等时，可以只通过定期试验来管理。

4 结论

维修策略的制定和优化，取决于该设备的重要度及可能存在的故障模式。从故障影响来判断是否值得管理，从故障后主要参数的影响来制定合理的状态监测任务，通过是否隐蔽性故障来制定定期试验任务，通过是否存在影响功能的老化故障模式来制定定期预防性维修。