關(guān)生德

（國家能源集團新疆能源有限責任公司，新疆烏魯木齊 830000）

0 引言

隨著采礦機械和設(shè)備現(xiàn)代化程度的不斷提高，對故障診斷、維護支持以及機器和設(shè)備運行后的標準化提出了更高的要求。實踐應(yīng)用表明，礦山機械設(shè)備行業(yè)使用的RCM（Reliability Entered Maintenance，以可靠性為中心的維修）方法應(yīng)從設(shè)計變更、過程管理、系統(tǒng)集成和維修計劃設(shè)計等方面進行。礦業(yè)公司引入RCM 維修方法可以減少維修設(shè)備故障次數(shù)，提高整體可靠性和采礦機械設(shè)備的運行效率、運行安全性，同時確保對設(shè)備進行最低限度的必要維護，有助于提高設(shè)備的耐久性。

1 RCM 技術(shù)概述

RCM 是美國在研究設(shè)備的故障曲線和診斷技術(shù)后提出的，一種基于不同設(shè)備在不同時間段的故障規(guī)則的維修系統(tǒng)。其目標是以最低的資源利用率實現(xiàn)最高的設(shè)備可用性，維護方法的主要依據(jù)是設(shè)備在運行期間的實際狀態(tài)，提倡對設(shè)備異常情況實現(xiàn)“早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷和盡快治療”。RCM 在設(shè)備上執(zhí)行大量工作，如定性分析、定量計算、邏輯決策、實際行動和反饋優(yōu)化等。理想情況下，現(xiàn)代煤礦機電設(shè)備通過計算機、傳感器、控制系統(tǒng)、電子液壓系統(tǒng)有機地利用集成外部伺服等，使機電設(shè)備具有顯著的運行質(zhì)量、工作效率、運行性能、環(huán)保和自動化水平。通過煤炭行業(yè)機電設(shè)備不斷的更新?lián)Q代，特別是通過自動化的應(yīng)用機電設(shè)備的施工變得更加復雜，導致機電設(shè)備故障和損失的頻率增加。擬議的基于RCM 技術(shù)的煤礦機電設(shè)備維護分析系統(tǒng)，采用先進的診斷方法和手段，并考慮機電設(shè)備的可靠性和成本效益，以保證煤礦的正常生產(chǎn)。

2 基于RCM 技術(shù)的煤礦機電設(shè)備維修

在確保設(shè)備可靠性和安全性的前提下，RCM 可以針對不同的設(shè)備特性制定不同的維護計劃和系統(tǒng)，通過邏輯評估方法選擇適當?shù)木S護程序，最大限度地利用維護資源。具體過程是：首先，了解構(gòu)成整個系統(tǒng)的不同組件以及這些組件故障可能導致的問題；其次，通過科學的邏輯評估方法進行分析，針對每個單獨部件的故障所造成的問題，制定不同和適當?shù)木S修計劃和方法；然后，為了確保整個設(shè)備的安全性和可靠性，作為維護的先決條件，收集和整理故障設(shè)備的故障信息；最后，進行建模、分析和評估，損耗最小化的主要目的是不斷優(yōu)化和調(diào)整維護方式方法（圖1）。

圖1 RCM 維修分析流程

2.1 維修分析

在RCM 理論中，維修周期是一個非常重要的指標，用于確定維修設(shè)備使用的計劃。如果維修周期的參數(shù)選擇時間較長，設(shè)備的故障率會增加，即一些可忽略的故障如果算作設(shè)備故障，則不利于設(shè)備的正常運行；維護時間太短則會導致維修時間延遲，導致設(shè)備出現(xiàn)重大問題后才需要維修的錯覺，從而間接增加維修成本。因此，選擇合理的維修周期尤為重要。

隨著維護周期的增加，維護成本逐漸降低，但由于機械和電氣設(shè)備故障造成的損失也在增加。總維護成本可被視為維護成本和因機械和電氣設(shè)備故障造成的損失之和，因此在對機電設(shè)備進行維護分析時，為實現(xiàn)總維護成本的最佳值，有必要選擇適當?shù)木S護周期。

RCM 應(yīng)根據(jù)不同的維護特點選擇適當?shù)脑u級指數(shù)，評級指數(shù)的解釋和分析如下：

（1）平均無故障時間。平均無故障時間是機電設(shè)備的壽命，是可修機電設(shè)備可靠性評估指標中最重要的基本參數(shù)。其重要性是指在規(guī)定的時間和條件下，機電設(shè)備的總壽命與設(shè)備故障總數(shù)之間的關(guān)系。

（2）平均失效時間。平均停機時間是不可修復設(shè)備可靠性評估的基本指標，是指機電設(shè)備的總壽命與特定條件下設(shè)備的總停機次數(shù)之間的關(guān)系。

（3）平均維護時間。平均維修時間是可修設(shè)備可靠性評估的基本指標。其重要性與機電設(shè)備故障的單位修理時間與設(shè)備故障總數(shù)之間的比率有關(guān)。

（4）可靠性。假設(shè)t 是設(shè)備預先需要的工作時間，T 是設(shè)備實際運行時間，可靠性可以表示為：R（t）≥P（T＞t）。其中，R（t）=［1，F(xiàn)（t）］，F(xiàn)（t）=P（T≤t）是裝置外殼的概率分布函數(shù)。

檢查設(shè)備評估內(nèi)容和時間的方法是指維護方法，可以根據(jù)特定的方法對設(shè)備進行分類，并制定設(shè)備的初始維護計劃。具體的維護方法可分為3 類，分別是定期維護、情景維護和事后維護。應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型，結(jié)合不同的維護方法，選擇設(shè)備故障類型和單元生產(chǎn)的不同要求，充分考慮設(shè)備的成本效益和可靠性等因素對設(shè)備部件的不同可靠性和每個部件的不同損壞程度的影響，選擇合適的維護方法。

2.2 實施RCM 的決策管理

RCM 中最重要的步驟是執(zhí)行錯誤模式和影響分析。該分析可根據(jù)“結(jié)構(gòu)樹”的結(jié)構(gòu)列出不同級別的故障模式，并將重點放在軀干位置的部件和子系統(tǒng)上，以確定任何故障后果和影響的可能原因。這些影響主要包括對子系統(tǒng)和組件性能的影響、對人身安全的影響、對環(huán)境的影響和對性能的影響。故障模式和影響分析確定故障模式，包括故障部件的名稱、故障原因和對設(shè)備系統(tǒng)的影響，然后根據(jù)部件的參數(shù)確定發(fā)生錯誤的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，根據(jù)維護目的和成本，最終確定預防性維護的選擇。分析還應(yīng)分類列出的故障類型：統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析和計算應(yīng)確定每個部件的故障頻率和頻率，確定故障率高的部件，并進一步優(yōu)化邏輯模型。為了提高維護效率，不可能在每項工作的預防性維護間隔內(nèi)完成維護，應(yīng)進行適當?shù)木S護組合。組合應(yīng)基于指定的間隔，規(guī)定的間隔時間使維修工作相對集中，這樣可以最大限度提高預防性維護的效率。

為快速組織和開展設(shè)備的維護工作，開發(fā)了維護控制系統(tǒng)。整個維修管理體系的運行必須清晰，結(jié)構(gòu)嚴謹，目標明確，必有一個簡單的評估體系，并且能達到更好的維修效果。設(shè)備的不同維護策略的選擇是基于故障后設(shè)備引起的問題以及設(shè)備可靠性的差異，如果設(shè)備故障影響設(shè)備的安全使用，則必須進行預防性維護，以便在一定程度上控制并最大限度降低設(shè)備故障的可能性。如果無法滿足這些要求，則有必要進行預防性維護，重新調(diào)整和更改設(shè)備設(shè)計。在選擇預防性維修類型時，應(yīng)首先考慮情景維修方法，然后考慮定期維修方法；如果設(shè)備故障后導致的問題被掩蓋，則需要在開始時選擇監(jiān)測設(shè)備隱患的方法，然后根據(jù)設(shè)備案例的不同影響選擇最合適的維護方法。使用決策分析方法可以分析一些重要設(shè)備評估項目中設(shè)備的可靠性及設(shè)備故障引起的問題，并選擇最合適的維護方法（圖2）。

圖2 RCM 維修決策流程

為降低煤礦機電設(shè)備的故障風險，確保其正常運行，有必要找到一個適當?shù)亩ㄆ诟鼡Q間隔，以最大限度提高機電設(shè)備的可靠性和耐久性。根據(jù)RCM 技術(shù)的實施過程，對機電設(shè)備停機時間、維修時間、維修頻率等數(shù)據(jù)進行了詳細的分析。維修人員可以根據(jù)機電設(shè)備的實際情況，制定科學合理的維修計劃，從而有效提高煤礦機電設(shè)備的性能。

2.3 先進維修技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)采礦和加工設(shè)備的發(fā)展方向，可以在預防性維護計劃中使用大型、連續(xù)、快速和自動化的動態(tài)監(jiān)測和維護方法，杜絕發(fā)生事故，保證加工設(shè)備的正常運行。目前主要有兩種采礦機械和設(shè)備動態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)。

（1）振動監(jiān)測技術(shù)。采礦和加工設(shè)備中軸承、軸和齒輪數(shù)量多，故障可能性高，及時監(jiān)測設(shè)備系統(tǒng)中振動敏感部件的工作狀態(tài)，測量其工作狀態(tài)。它可以預測設(shè)備故障并提前進行維護管理，避免損失。

（2）非破壞性故障檢測技術(shù)。在不破壞采礦機械和設(shè)備的情況下，采用超聲波故障檢測器、磁性故障檢測器和其他專用儀器，檢測采礦機械關(guān)鍵部件的內(nèi)部或表面誤差，實現(xiàn)早期檢測和及時實施預防性維護。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代采礦設(shè)備正在快速向大型化和機電一體化方向發(fā)展，這給設(shè)備管理提出了重大挑戰(zhàn)。在引入RCM 管理的基礎(chǔ)上，還可以利用先進的計算機、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，建立基于RCM 的設(shè)備評估管理信息系統(tǒng)，更好地滿足現(xiàn)代礦山機械維修的要求。由于維修人員成本高、臨時維修頻率高、盲目維修，煤礦機電設(shè)備的常規(guī)維修程序?qū)γ旱V機電設(shè)備的維修影響較大。基于RCM 理論的維修管理系統(tǒng)有效解決了以往維修頻率高、故障后維修方式差的問題，大大降低煤礦機電設(shè)備的維修成本，全面提升煤礦機電設(shè)備的水平，設(shè)備維修管理的技術(shù)性和專業(yè)性在未來具有很大的應(yīng)用價值。