楊立飛1陳 宇1黃立軍1羅春雷1成衛(wèi)華蔣 博

（1.蘇州熱工研究院有限公司，廣東 深圳 518028；2.中廣核風(fēng)電有限公司，北京 100070）

以可靠性為中心的維修在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用

楊立飛1陳 宇1黃立軍1羅春雷1成衛(wèi)華2蔣 博2

（1.蘇州熱工研究院有限公司，廣東 深圳 518028；2.中廣核風(fēng)電有限公司，北京 100070）

對(duì)以可靠性為中心的維修(RCM)技術(shù)方法及其應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行了介紹；在分析風(fēng)電維修與設(shè)備管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上對(duì)風(fēng)電行業(yè)開展RCM分析的必要性和可行性進(jìn)行了論證，并且以吉林某風(fēng)電場引進(jìn)和推行RCM為例對(duì)RCM在風(fēng)電機(jī)組中的實(shí)施過程、分析成效進(jìn)行了詳細(xì)說明；最后對(duì)風(fēng)電行業(yè)開展RCM應(yīng)用推廣進(jìn)行了展望和建議。

以可靠性為中心的維修；風(fēng)電行業(yè)；改進(jìn)型RCM；預(yù)防性維修

隨著風(fēng)電規(guī)模的不斷擴(kuò)大，如何做好風(fēng)電設(shè)備在全生命周期中的健康管理成為風(fēng)電企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

一、 RCM技術(shù)方法介紹

RCM（Reliability-centered Maintenance）起源于美國航空工業(yè)，是一種用于確定系統(tǒng)設(shè)備在現(xiàn)行使用環(huán)境下維修需求、制定和優(yōu)化其維修策略的系統(tǒng)工程方法?；舅悸肥菍?duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行功能和故障分析，詳細(xì)分析相關(guān)故障模式及其影響，用規(guī)范化的邏輯決斷確定管理相應(yīng)故障后果的有效維修策略，保證系統(tǒng)設(shè)備的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

美國汽車工程協(xié)會(huì)1999年發(fā)布的《以可靠性為中心的維修過程的評(píng)審準(zhǔn)則》（SAE JA1011）給出了RCM分析的標(biāo)準(zhǔn)過程準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則對(duì)RCM分析過程進(jìn)行了說明，如圖1所示。

圖1 RCM分析過程

目前RCM技術(shù)在我國核電及軍事領(lǐng)域應(yīng)用較多，中國廣核集團(tuán)自1998年開始引進(jìn)RCM技術(shù)，先后在大亞灣核電站、嶺澳核電站推進(jìn)RCM系統(tǒng)分析，已完成150多個(gè)重要系統(tǒng)分析，提高了電站運(yùn)行可靠性和設(shè)備可用率，大幅降低了設(shè)備維修成本。國內(nèi)其他核電站，如田灣核電、秦山核電等核電企業(yè)也相繼開展RCM分析，應(yīng)用效果顯著。

二、風(fēng)電行業(yè)開展RCM的調(diào)研

1.風(fēng)電維修與設(shè)備管理現(xiàn)狀分析

第一，我國風(fēng)電分布地域廣，自然環(huán)境惡劣，維修作業(yè)環(huán)境艱苦且工作負(fù)荷重。一般而言風(fēng)機(jī)相距較遠(yuǎn)，受環(huán)境和空間限制維修實(shí)施困難，如果發(fā)電機(jī)、齒輪箱等發(fā)生重大設(shè)備損壞，需要?jiǎng)佑玫踯?，由維修引起的綜合成本較高。

第二，風(fēng)電場雖然實(shí)行定檢的預(yù)防性維修制度，但維修策略基本照搬廠家，未開展可靠性分析。雖然風(fēng)機(jī)運(yùn)行地域和運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化，但并未及時(shí)開展可靠性分析和制定針對(duì)性維修策略，維修策略需要不斷改進(jìn)和完善。

第三，風(fēng)電場在風(fēng)機(jī)故障維修時(shí)，因缺乏對(duì)設(shè)備的了解，多數(shù)通過更換解決問題。特別是處于質(zhì)保期內(nèi)的風(fēng)電場，部件更換及費(fèi)用開支由廠家負(fù)責(zé)，較多故障采用設(shè)備更換解決，并未深究其因果關(guān)系，故障機(jī)理不清晰，不利于風(fēng)機(jī)的后期穩(wěn)定運(yùn)行。

2.風(fēng)電行業(yè)開展RCM分析的必要性

第一，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)壽命普遍為20年，提高風(fēng)機(jī)利用率、降低維修成本是企業(yè)追求的目標(biāo)。風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行受到運(yùn)行環(huán)境、維修水平、設(shè)備制造水平的限制，相同設(shè)備在不同環(huán)境下的運(yùn)行特性亦有差異，因此需要借助RCM方法結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)制定科學(xué)合理的維修措施。

第二，在風(fēng)電快速發(fā)展過程中，風(fēng)電企業(yè)需要建立和完善自身可靠性分析能力。以可靠性為中心的維修是一套系統(tǒng)性的工程方法，不僅能夠從理論上分析得出科學(xué)合理的預(yù)防性維修措施，而且對(duì)提高風(fēng)電場運(yùn)維人員可靠性管理水平具有促進(jìn)作用，附加效益可觀。

第三，RCM分析對(duì)風(fēng)電企業(yè)建立自身設(shè)備分析與管理數(shù)據(jù)庫，對(duì)提升維修能力具有促進(jìn)作用。在RCM分析過程中，RCM小組會(huì)總結(jié)分析設(shè)備可能的故障模式及原因，并形成完整的信息化文檔，維修人員則可根據(jù)分析出的故障模式排查故障，縮短了維修導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間。

3.風(fēng)電行業(yè)開展RCM分析的可行性

第一，在風(fēng)電行業(yè)推行RCM分析，符合設(shè)備可靠性管理發(fā)展趨勢。以可靠性為中心的維修綜合各種維修方法，針對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備可能的故障模式制定相應(yīng)維修措施，在實(shí)施定檢的同時(shí)強(qiáng)調(diào)狀態(tài)維修的應(yīng)用，不僅適用于現(xiàn)階段運(yùn)行環(huán)境，且其閉環(huán)管理過程為后續(xù)維修策略的優(yōu)化提供了指導(dǎo)。

第二，現(xiàn)代信息化管理和平臺(tái)的應(yīng)用，為風(fēng)電企業(yè)RCM分析提供了寶貴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電場實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況的監(jiān)控，保障風(fēng)電場設(shè)備安全，風(fēng)電企業(yè)正在積極建設(shè)生產(chǎn)信息監(jiān)測平臺(tái)，如SIS系統(tǒng)的研發(fā)、SAP系統(tǒng)的改進(jìn)應(yīng)用等，均為RCM故障模式分析、維修策略的制定提供了寶貴的數(shù)據(jù)來源。

第三，國內(nèi)電力行業(yè)RCM技術(shù)分析具有多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具備開展風(fēng)電RCM分析的能力。大亞灣核電站是國內(nèi)核電領(lǐng)域最早推行RCM的核電站，不僅提升了系統(tǒng)可靠性而且降低了維修費(fèi)用；風(fēng)電機(jī)組較核電而言系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備數(shù)量少，分析難度相對(duì)較低，且核電積累的大量RCM分析數(shù)據(jù)為風(fēng)電RCM提供了豐富的信息參考。

第四，國內(nèi)風(fēng)電機(jī)組型號(hào)相對(duì)較少、單機(jī)容量小，且機(jī)組內(nèi)部結(jié)構(gòu)與布局方式相差不大，同類型風(fēng)機(jī)數(shù)量龐大。如果開展一種機(jī)型的RCM分析，則非常容易做成標(biāo)準(zhǔn)化分析模板，不僅可以在同機(jī)型進(jìn)行推廣和適應(yīng)性修改，而且還為其他機(jī)型開展RCM分析的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用提供分析基礎(chǔ)，推廣效益大。

三、 RCM在某風(fēng)電場的應(yīng)用實(shí)施

為提升風(fēng)電系統(tǒng)設(shè)備可靠性水平，吉林某風(fēng)電場積極引進(jìn)核電RCM分析經(jīng)驗(yàn)方法并將其推廣應(yīng)用至風(fēng)電領(lǐng)域，2011年底開始研究適合風(fēng)電的改進(jìn)型RCM技術(shù)，并以液壓制動(dòng)系統(tǒng)為先導(dǎo)系統(tǒng)開展RCM分析。

風(fēng)電改進(jìn)型RCM分析強(qiáng)調(diào)維修資源的優(yōu)化配置，在功能分析時(shí)根據(jù)其故障影響分析制定合適的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行重要度區(qū)分，一般分為重要和非重要功能，然后根據(jù)預(yù)先確定的合適標(biāo)準(zhǔn)對(duì)支持重要功能的設(shè)備根據(jù)其主要故障模式影響分析進(jìn)行關(guān)鍵度判定，并篩選出關(guān)鍵與非關(guān)鍵設(shè)備。

關(guān)鍵設(shè)備與非關(guān)鍵設(shè)備維修策略的制定需要結(jié)合設(shè)備故障模式，包括已發(fā)生的和潛在故障模式，然后根據(jù)故障歷時(shí)數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)反饋信息制定其合理的維修策略。對(duì)于非關(guān)鍵設(shè)備則需考慮維修措施實(shí)施的經(jīng)濟(jì)性，然后決定是否需要制定其預(yù)防性維修任務(wù)；如果不需要制定預(yù)防性維修措施則允許其運(yùn)行至失效，風(fēng)電改進(jìn)型RCM分析流程見圖2（RTF：Run To Failure，運(yùn)行直至故障；AET：Adaptable and Effective Task 適用且有效的任務(wù)）。

圖2 改進(jìn)型RCM分析流程

1.風(fēng)電場RCM實(shí)施準(zhǔn)備

第一，RCM分析是一種團(tuán)隊(duì)工作，在開展RCM分析前需成立專項(xiàng)分析小組，風(fēng)電場成立了由督導(dǎo)員、專工和技術(shù)員及風(fēng)機(jī)廠家人員組成的團(tuán)隊(duì)，保證RCM分析的權(quán)威性和專業(yè)性。

第二，為有效開展RCM分析，需要對(duì)小組成員進(jìn)行RCM技術(shù)培訓(xùn)，幫助小組成員理解、掌握RCM方法與應(yīng)用技能，為RCM分析做準(zhǔn)備。

第三，為保證RCM分析進(jìn)度和質(zhì)量，制定了詳細(xì)計(jì)劃，包括分析周期、召開會(huì)議次數(shù)以及資源需求，使小組成員對(duì)分析計(jì)劃有清晰的認(rèn)識(shí)，合理安排工作，保證分析工作順利實(shí)施。

2.液壓制動(dòng)系統(tǒng)RCM分析過程

（1） 數(shù)據(jù)收集

數(shù)據(jù)收集是RCM功能列寫，是故障模式分析、故障影響分析、策略制定等工作的重要支撐。液壓制動(dòng)系統(tǒng)需要收集的技術(shù)資料如下。

①設(shè)備技術(shù)資料。包括系統(tǒng)編碼設(shè)備及部件清單、系統(tǒng)流程圖或接線圖、設(shè)備保養(yǎng)手冊(cè)、季度定檢手冊(cè)、設(shè)備故障處理指南等。

②運(yùn)維故障記錄信息。包括風(fēng)機(jī)定期保養(yǎng)記錄表、風(fēng)場機(jī)組檢查記錄表、風(fēng)電場主控日志、月度故障統(tǒng)計(jì)表、外部經(jīng)驗(yàn)反饋信息。

（2） 系統(tǒng)邊界劃分

邊界劃分目的在于明確液壓制動(dòng)系統(tǒng)RCM分析范圍，包括相關(guān)系統(tǒng)接口邊界和本系統(tǒng)所屬設(shè)備清單，在邊界劃分過程中要保持系統(tǒng)機(jī)械邊界、電氣邊界、儀控邊界的功能完整性。

（3） 系統(tǒng)功能列寫及重要度劃分

設(shè)備存在的目的是滿足用戶功能需求，液壓制動(dòng)系統(tǒng)功能歸納為12項(xiàng)，其中重要功能3項(xiàng)，非重要功能9項(xiàng)。重要功能如“在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，偏航剎車器以最大剎車壓力100MPa壓力作用于偏航剎車器以實(shí)現(xiàn)可靠剎車”，其故障影響嚴(yán)重時(shí)則可能導(dǎo)致風(fēng)機(jī)飛車引起安全事故；非重要功能如“提供液壓站系統(tǒng)油壓和油箱油位就地指示”，其故障不影響運(yùn)行、不會(huì)引發(fā)重大設(shè)備損壞。

（4）設(shè)備清單列寫和關(guān)鍵度判定

根據(jù)重要及非重要功能列表，分析支持其功能的設(shè)備清單，為后續(xù)設(shè)備關(guān)鍵度分析和維修策略的制定做準(zhǔn)備。經(jīng)過RCM小組分析后確定關(guān)鍵設(shè)備6個(gè)：液壓站電機(jī)、液壓泵、主軸剎車電磁閥等；非關(guān)鍵設(shè)備12個(gè)：手動(dòng)泵、液位開關(guān)、壓力指示表等。

關(guān)鍵度分類標(biāo)準(zhǔn)從設(shè)備故障后對(duì)系統(tǒng)功能的影響及對(duì)風(fēng)機(jī)其他重大設(shè)備的危害考慮制定，如液壓站主軸剎車電磁閥故障則無法建立系統(tǒng)壓力，可能對(duì)風(fēng)機(jī)造成嚴(yán)重危害；液位開關(guān)故障則不會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)造成嚴(yán)重危害，且存在多重冗余保護(hù)。

（5） 故障模式分析與維修策略制定

故障模式包括已發(fā)生的故障模式和潛在故障模式，在制定維修策略時(shí)需要分析故障模式發(fā)生的原因，并結(jié)合故障記錄、運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)、外部經(jīng)驗(yàn)反饋等制定針對(duì)性維修策略。如對(duì)于磨損、腐蝕，其故障模式與時(shí)間相關(guān)，可通過定期翻新和定期更換來進(jìn)行管理。

為保證關(guān)鍵設(shè)備的正常運(yùn)行，需借助各種可用維修時(shí)機(jī)驗(yàn)證其可靠性，如液壓站壓力傳感器如果測定值漂移，則無法準(zhǔn)確向主控提供壓力高或壓力低報(bào)警，造成電機(jī)動(dòng)作不及時(shí)，一旦主軸需要緊急剎車而無法及時(shí)制動(dòng)，可能引發(fā)風(fēng)機(jī)飛車風(fēng)險(xiǎn)。因此需要增加定期校驗(yàn)壓力傳感器校驗(yàn)任務(wù)，可通過在打壓啟動(dòng)和終止時(shí)與外置壓力表核對(duì)信號(hào)準(zhǔn)確性實(shí)現(xiàn)該目的，充分保證其準(zhǔn)確性和可用性。對(duì)于非重要設(shè)備可從其經(jīng)濟(jì)性或是否能夠通過簡單的任務(wù)維持其可靠性上考慮策略的制定，如手動(dòng)打壓泵，其故障后果不嚴(yán)重，但故障會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)功能測試失敗，而增加簡單的定期操作試驗(yàn)就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障。

（6）維修策略匯總與維修大綱制定

設(shè)備維修策略在實(shí)施前需要對(duì)其進(jìn)行歸類和匯總，如按照設(shè)備相同、周期相同、工作先后搭配的原則進(jìn)行合并和安排，并形成維修大綱，包括任務(wù)實(shí)施的項(xiàng)目內(nèi)容、執(zhí)行周期及項(xiàng)目類型，通過評(píng)審和批準(zhǔn)，生效后編入風(fēng)機(jī)維修任務(wù)計(jì)劃中，并最終付諸實(shí)施。

3.液壓制動(dòng)系統(tǒng)RCM分析成果

液壓制動(dòng)系統(tǒng)RCM分析成果包括《液壓制動(dòng)系統(tǒng)RCM維修導(dǎo)則》（以下簡稱導(dǎo)則）和《液壓制動(dòng)系統(tǒng)維修大綱》（以下簡稱大綱），導(dǎo)則是大綱的上游文件，其最終成果和實(shí)施文件為維修大綱，給出了具體的實(shí)施項(xiàng)目和周期。

第一，經(jīng)過RCM分析，《液壓制動(dòng)系統(tǒng)維修大綱》對(duì)原有維修策略進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，包括項(xiàng)目新增、項(xiàng)目取消及任務(wù)細(xì)化，維修策略變更情況見表1。新的大綱更加重視視情維修，加強(qiáng)了狀態(tài)監(jiān)測在預(yù)防性維修中的應(yīng)用，目的在于及早發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。如為提高電機(jī)運(yùn)行可靠性，增加“定期啟動(dòng)液壓站進(jìn)行打壓操作試驗(yàn)并檢查電機(jī)及泵的聲音是否異常，以發(fā)現(xiàn)電機(jī)振動(dòng)異?；虮脙?nèi)部故障”，避免機(jī)組的非計(jì)劃停機(jī)和由于無法剎車引發(fā)重大設(shè)備損壞。另外，根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)維數(shù)據(jù)分析結(jié)果，取消液壓站濾芯定期更換任務(wù)，采用定期抽檢或狀態(tài)監(jiān)測的方式進(jìn)行管理，以降低維修成本。

表1 液壓制動(dòng)系統(tǒng)維修策略變更表

第二，導(dǎo)則明確地給出了維修策略的制定過程和制定依據(jù)，便于運(yùn)維人員理解維修項(xiàng)目實(shí)施的目的，包括綜合分析出的故障模式及對(duì)應(yīng)管理方式；此外，其統(tǒng)計(jì)分析后的故障模模式、維修策略也為風(fēng)電場后續(xù)SAP及SIS系統(tǒng)的上線應(yīng)用提供了豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，節(jié)省了分析整理時(shí)間。

第三，RCM分析加深了運(yùn)維人員對(duì)風(fēng)電場不同型號(hào)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)工作原理、設(shè)備組成的認(rèn)識(shí)，深化運(yùn)維人員對(duì)設(shè)備故障模式和故障機(jī)理的理解，培養(yǎng)了運(yùn)維人員設(shè)備可靠性分析理念，對(duì)后續(xù)維修優(yōu)化工作的開展有重要的促進(jìn)作用。

第四，分析結(jié)果表明RCM對(duì)風(fēng)電的設(shè)備管理是適用和有效的，能夠通過預(yù)防性維修發(fā)現(xiàn)故障潛在征兆并利用合適時(shí)間窗口解決，因此在風(fēng)電系統(tǒng)中加強(qiáng)RCM技術(shù)方法的推廣應(yīng)用范圍，建立和健全風(fēng)電維修策略管理體系是提升風(fēng)電設(shè)備可靠性管理水平、提高機(jī)組可用率的有效途徑。

四、風(fēng)電RCM應(yīng)用建議

第一，廣泛開展RCM技能培訓(xùn)，提升風(fēng)電可靠性維修策略制定水平。

第二，結(jié)合風(fēng)電企業(yè)自身運(yùn)維模式，建立適合自身的RCM分析機(jī)制。

第三，選擇試點(diǎn)系統(tǒng)開展RCM技術(shù)分析，并逐漸推廣至其他型號(hào)機(jī)組。

第四，統(tǒng)籌建立預(yù)防性維修大綱管理和數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，為RCM持續(xù)優(yōu)化提供可靠的數(shù)據(jù)來源，為其他設(shè)備管理工作的開展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

[1]莫布雷，以可靠性為中心的維修[M]. 石磊、谷昌寧翻譯，機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

[2]陳宇等.以可靠性為中心的維修技術(shù)在大亞灣核電站的應(yīng)用[J].電力設(shè)備，2008（9）.

TM614

：B

：1671-0711（2014）10-0045-04

2014-08-06）