段美春 陳建華

關(guān)鍵詞：可靠性維修;風(fēng)險矩陣;故障頻率;設(shè)備維修

0引言

以可靠性為中心的維修（Reliability CenteredMaintenance，RCM），在世界范圍內(nèi)的工業(yè)企業(yè)維修領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要的作用，通過RCM技術(shù)分析與成果應(yīng)用能夠提高設(shè)備可靠性和可用率，降低運行和維修成本。其特點在于提供了一種系統(tǒng)框架，通過對電廠各系統(tǒng)功能和失效后果進(jìn)行分析（FMEA），針對故障后果較為嚴(yán)重的設(shè)備，增加預(yù)防性維修和點巡檢工作。這種方法雖可降低設(shè)備故障風(fēng)險，但對于發(fā)生頻率極低的故障存在嚴(yán)重的過修，導(dǎo)致檢修資源投入不合理等現(xiàn)象。本文提出一種構(gòu)建風(fēng)險矩陣的方法，通過威布爾分布擬合獲取設(shè)備故障原因分布規(guī)律，采用蒙特卡洛法模擬某種維修策略執(zhí)行后對故障風(fēng)險的影響，從而達(dá)到優(yōu)化維修策略的目的，避免了傳統(tǒng)設(shè)備維修管理中的過修或欠修問題。

1技術(shù)方案

1.1構(gòu)建風(fēng)險矩陣

以設(shè)備故障的平均故障問隔時問和預(yù)設(shè)風(fēng)險維度的影響等級為指標(biāo)創(chuàng)建預(yù)設(shè)風(fēng)險維度下的風(fēng)險矩陣。考慮到對于不同的設(shè)備故障，其發(fā)生的可能性或頻率可能并不相同，為了解各故障原因的風(fēng)險情況，進(jìn)而制定相應(yīng)的維修策略，本文將利用設(shè)備故障的平均故障間隔時問（即MTBF）來表示該設(shè)備故障發(fā)生的可能性或發(fā)生頻率，該平均故障問隔時間可根據(jù)實際的需求進(jìn)行不同的時段劃分。例如，以一設(shè)備故障為例，其平均故障問隔時間劃分方法如表1所示。

對于設(shè)備故障的平均故障問隔時間的劃分時段等級以及每一等級的時段時長不應(yīng)限于上述表中的劃分，用戶可以根據(jù)實際需求對該平均故障間隔時間的等級劃分進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以使得到各故障原因的風(fēng)險情況更加符合對應(yīng)設(shè)備的實際發(fā)生故障的可能性。

預(yù)設(shè)風(fēng)險維度包括人員傷害維度、經(jīng)濟(jì)損壞維度、供熱影響維度、環(huán)境影響維度或聲譽影響維度等等。通過在不同的風(fēng)險維度下對發(fā)生的設(shè)備故障所產(chǎn)生的后果進(jìn)行后果評估，從而獲取該故障對應(yīng)的影響等級。例如，以某一公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定的經(jīng)濟(jì)損壞維度為例，將故障產(chǎn)生的影響后果劃分成不同的影響等級，如表2所示。

考慮到劃分的合理性，對于不同的風(fēng)險維度下的影響程度，其具體等級的劃分可參考企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行合理劃分，而上述的經(jīng)濟(jì)損壞維度的影響等級劃分也不應(yīng)限于上述表中的劃分。

1.2風(fēng)險等級劃分

根據(jù)平均故障時間和預(yù)設(shè)風(fēng)險維度的影響等級將風(fēng)險矩陣劃分成不同的風(fēng)險等級區(qū)。于是，利用這兩個指標(biāo)可建立對應(yīng)的風(fēng)險矩陣，以上述2個表的劃分為例，可得到如圖1所示的經(jīng)濟(jì)損失維度下的風(fēng)險矩陣。利用風(fēng)險不同的MTBF等級和不同的影響等級可將該風(fēng)險矩陣劃分為不同的風(fēng)險等級區(qū)。不同的風(fēng)險等級區(qū)可分為4個等級，分別是低風(fēng)險區(qū)、中風(fēng)險區(qū)、高風(fēng)險區(qū)和嚴(yán)重高風(fēng)險區(qū)。該風(fēng)險等級區(qū)的劃分可根據(jù)實際情況進(jìn)行其他劃分，例如，可劃分為3個等級，如低風(fēng)險區(qū)、中風(fēng)險區(qū)和高風(fēng)險區(qū)，又或者可劃分為5個等級等等。

對于不同的風(fēng)險等級區(qū)，為增加不同程度的風(fēng)險警示作用，可采用不同的背景顏色、線條或圖案等進(jìn)行區(qū)別展示。例如，對于嚴(yán)重高風(fēng)險區(qū)，可在風(fēng)險矩陣中采用紅色的背景顏色來展示，以達(dá)到警示相關(guān)操作人員的目的等。當(dāng)然，也可以更直觀地了解不同風(fēng)險等級區(qū)的故障原因的分布情況等。

1.3維修策略

根據(jù)各故障原因所在的風(fēng)險等級區(qū)確定對應(yīng)的維修策略。在建立好該風(fēng)險矩陣后，可利用設(shè)備的歷史故障數(shù)據(jù)來得到各故障原因的平均故障間隔時問，以及對該故障原因在對應(yīng)的風(fēng)險維度下的影響程度來確定其影響等級，然后根據(jù)這兩個值將該故障原因填人該風(fēng)險矩陣中的對應(yīng)位置。維修策略包括檢修周期、維修類型等等。

通過確定該故障原因的分布，可直觀了解該故障原因的風(fēng)險情況，例如，當(dāng)某一故障原因分布在嚴(yán)重高風(fēng)險區(qū)時，可知該故障原因?qū)?yīng)的設(shè)備故障的發(fā)生是不被允許的，因此，為降低該故障原因再次發(fā)生的可能性，可針對性地制定其對應(yīng)的維修策略，如進(jìn)行預(yù)防性維修或增加該故障原因的檢修頻率等。

該維修策略制定方法還包括，將具有相同的所述預(yù)設(shè)風(fēng)險維度下的影響等級且獲取的所述平均故障間隔時間屬于同一平均故障問隔時問時段的多個故障原因在所述風(fēng)險矩陣中的同一位置進(jìn)行匯總展示，如圖2所示，在該風(fēng)險矩陣中把所有出現(xiàn)過的故障原因在當(dāng)前時段的風(fēng)險情況進(jìn)行匯總展示，可直觀了解到該設(shè)備的整體風(fēng)險情況等。而利用各故障原因在風(fēng)險矩陣中的不同分布還可直觀地確定各故障原因的風(fēng)險排序，然后根據(jù)不同的風(fēng)險排序可采用不同的維修策略。

若某一故障原因分布在預(yù)設(shè)高風(fēng)險區(qū)，則可增加該故障原因的檢修頻率，以降低該故障原因的平均故障間隔時間，從而使該故障原因向低風(fēng)險區(qū)移動，達(dá)到降低設(shè)備風(fēng)險的目的。若某一故障原因分布在預(yù)設(shè)低風(fēng)險區(qū)，則可降低該故障原因的檢修頻率，以降低檢修成本等。當(dāng)然，若降低其檢修頻率后，該故障原因的平均故障間隔時間明顯增大而不再分布在該預(yù)設(shè)低風(fēng)險區(qū)時，則還需要再次調(diào)整其檢修頻率等，以保證該故障原因仍分布在該預(yù)設(shè)低風(fēng)險區(qū)，從而獲得設(shè)備安全性與維修經(jīng)濟(jì)性的平衡。

本方案中，還可利用該風(fēng)險矩陣來評價各故障原因的已有維修策略是否合理等。而對于一些存在過修或欠修的情況，可根據(jù)該故障原因在該風(fēng)險矩陣中的持續(xù)分布情況來判斷，進(jìn)而針對性地調(diào)整該故障原因?qū)?yīng)的維修策略。

2應(yīng)用實例

（1）欠修項目

采用風(fēng)險矩陣評價功能對某火電廠給煤機現(xiàn)有檢修策略進(jìn)行評估，如圖3所示，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有檢修策略存在3項故障原因分布在高風(fēng)險區(qū)域，分別為軸承損壞、皮帶從動滾筒軸承損壞以及襯套磨損，有針對性地優(yōu)化現(xiàn)有檢修策略，例如，更換軸承以及襯套，避免檢修項目中存在欠修項目，可極大地提高設(shè)備運行可靠性。

（2）過修項目

采用風(fēng)險矩陣評價功能對某火電廠漿液循環(huán)泵現(xiàn)有檢修策略進(jìn)行評估，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有檢修策略存在12項故障原因分布在低風(fēng)險區(qū)域。查看12項故障原因，如圖5所示，其中軸承磨損、軸套磨損、主軸損壞、聯(lián)軸器損壞、疲勞應(yīng)力5項故障原因平均故障間隔時問均超過了50年，然而電廠的設(shè)計壽命一般在30年左右，因此通過檢維修來保持50年的平均故障問隔時問完全沒有必要，可以適當(dāng)?shù)亟档驮O(shè)備的檢修與備件的更換周期。以上述火電廠為例，通過延長設(shè)備的檢修與備件的更換周期，單臺漿液循環(huán)泵年化檢修費用降低0.5萬。

3結(jié)束語

電力市場環(huán)境下的發(fā)電設(shè)備可靠性研究將打破傳統(tǒng)的計劃檢修模式。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是發(fā)電設(shè)備可靠性管理走向?qū)崟r化、智能化以及預(yù)測化的有力工具。本文提出的風(fēng)險矩陣評估法通過對歷史檢修數(shù)據(jù)的挖掘獲取設(shè)備故障分布規(guī)律并模擬出檢修策略執(zhí)行后的故障分布，直觀地展示出檢修前后設(shè)備風(fēng)險的變化，該方法克服了國內(nèi)缺乏RCM實施效果的評估準(zhǔn)則和實施指南的難題，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)中存在過修或維修投入不合理等問題。