楊立飛 陳 宇 曹智鵬 馬沂藎 張光輝

（蘇州熱工研究院有限公司 江蘇蘇州）

一、RtCM產(chǎn)生背景

以可靠性為中心的維修（Reliability Centered Maintenance，簡稱RCM）在世界范圍內的工業(yè)、企業(yè)維修優(yōu)化進程中發(fā)揮著重要作用，目前在電力、航空、軍事、石油等領域應用廣泛?！兑钥煽啃詾橹行牡木S修過程的評審準則》（SAE JA1011）給出了RCM實施的步驟和準則，應用過程中提高了設備可靠性并降低了維修成本，效果顯著。

然而，隨著電力行業(yè)自動化、機械化程度的提高，系統(tǒng)內部的部件種類和數(shù)量逐漸增多，如果仍然按照傳統(tǒng)RCM邏輯決斷過程逐步分析，那么分析過程就會顯得繁雜冗長，導致RCM分析方法雖然有效但過程復雜，分析每個系統(tǒng)所消耗的平均資源增多，部分關鍵部件得不到詳細的分析。改進型RCM方法即RtCM（Reliability and Technical Centered Maintenance，簡稱RtCM）以可靠性與技術特性為中心的維修的產(chǎn)生和發(fā)展為問題的解決提供了新的思路。

二、RtCM應用優(yōu)勢

RtCM的主要思想在于運用輔助工具、融入分級理念、強化技術特性分析，削弱對企業(yè)用戶的知識與資源需求，注重關鍵設備的分析，節(jié)約了分析時間、提升了分析效率；同時從定性分析向定量化計算發(fā)展，以實現(xiàn)維修策略制定和優(yōu)化的科學與合理性。

（1）融入分級理念：分級管理是INPO AP 913設備管理程序的首要環(huán)節(jié)，RtCM方法將該理念合理的嵌入分析流程中。通過功能故障影響分析、RTM分析和設置合理的判斷準則，篩選出需要重點管理的系統(tǒng)設備，優(yōu)化了資源配置。

（2）運用維修模板：維修模板包含種類豐富的設備故障模式、維修策略，為RtCM分析提供了基礎數(shù)據(jù)，減弱了對小組成員的知識依賴，提升了分析質量與分析效率。同時還為程序化開展RtCM分析和提高小組成員技能水平提供了機會。

（3）強調技術特性：在明確設備故障影響后，技術特性分析對維修策略的制定至關重要，其構成元素包括運行環(huán)境、使用頻度、故障頻度等。例如，惡劣運行環(huán)境會帶來加速老化，頻繁的啟停設備會造成損耗加劇，因此需要詳細分析和區(qū)別對待。

（4）引入定量化計算：維修周期是維修策略的重要組成，多數(shù)維修周期采用定性判別，RtCM方法嘗試基于設備故障歷史數(shù)據(jù)庫、構建維修決策模型，綜合制定其維修周期。例如，維修周期是否滿足設備足夠的安全裕度，維修周期差異是否平衡了經(jīng)濟的投入和產(chǎn)出等，國內學者也正在積極開展相關研究。

（5）節(jié)省分析時間：RCM方法將分析資源平均消耗于所分析的設備，RtCM在經(jīng)過功能故障影響判斷和RTM判斷兩道準則后，縮減了需要重點管理的設備總量。加之維修模板豐富輸入，在優(yōu)化資源配置的同時、提升了分析速度，節(jié)省了分析資源與時間。

三、RtCM定義及其相關問題

RtCM技術方法是對傳統(tǒng)RCM方法的改進和優(yōu)化，繼承了RCM的主要流程和技術特點，通過引入設備分級理念和技術特性分析，實現(xiàn)了分析資源優(yōu)化配置與維修策略輔助工具的有效結合，是一種經(jīng)濟高效的用于確定設備在現(xiàn)有使用背景下維修需求的系統(tǒng)工程方法。與RCM分析過程類似，使用RtCM技術方法開展維修策略分析同樣需要回答7個問題。

（1）用戶需要設備提供的功能及相關的性能標準是什么？

（2）什么情況下其功無法實現(xiàn)其功能？

（3）哪些功能故障相關設備是值得管理的？

（4）引起設備失效的故障模式有哪些？

（5）故障模式發(fā)生后的影響及后果是什么？

（6）做什么可以預測或預防該故障？

（7）如果無法預測或預防該故障，如何管理其后果？

其中第三個問題強調了對設備的分級管理理念，將待分析的設備分為值得管理與不值得管理的設備，按照重要度分析將資源配置于關鍵設備的分析中，達到資源優(yōu)化配置的目的。第四和七個問題的回答則需要借助于維修模板和技術特性分析，基于已有模板結合具體設備運行環(huán)境、頻度及故障概率制定和優(yōu)化設備的維修策略。

四、RtCM分析流程

1.確定功能和性能標準

RtCM分析的第一步是列寫系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)功能分為主要功能、次要功能、保護功能和多余功能等。主要功能是指用戶設置設備的主要目的，也即該設備投入運行時所能完成的用戶指定的特定功能。次要功能包括該設備的其他用途，主要為環(huán)保、安全、經(jīng)濟、效率、包容、外觀、舒適等方面。

2.確定功能故障

功能故障，就是功能失效的表現(xiàn)形式，也即指設備不能滿足期望的性能標準，包括完全不能實現(xiàn)用戶需求和部分不能實現(xiàn)用戶需求兩類。不同的設備使用者對功能故障的定義有所不同。一般來說，判斷功能是否失效，可以判斷故障發(fā)生后功能的性能指標是否還在用戶需求的上、下限范圍內，或保護裝置是否拒動、誤動。

3.識別值得管理的設備

值得管理設備的識別來源于兩部分，一部分為I類設備，與該類設備相關的功能故障符合功能級故障嚴重度判斷準則；另一部分為Ⅱ類設備，與該類設備相關的功能故障不符合功能級故障嚴重度判斷準則，但該類設備符合RTM準則，亦作為維修策略分析的主體對象；其他均為Ⅲ類設備，執(zhí)行糾正性維修。

（1）功能級故障影響及相關嚴重度判斷準則（參考）。這需要考慮：①安全/環(huán)境影響：導致核安全降級、導致工業(yè)安全風險、影響重要冗余度。②生產(chǎn)影響：導致停機停堆、導致降負荷。

（2）RTM評判準則(參考)。這需要考慮：①設備故障導致個人、工業(yè)安全、環(huán)境、輻射安全風險。②設備有不可接受的高維修史、更換史、高運行成本史。③設備故障會增加其他設備的故障，或影響其他關鍵設備的運行。

4.分析故障模式

在確定需要分析的設備清單后，對設備進行故障模式分析。在此步驟中，RtCM引入了參考故障模板，大大提高了分析效率；對于故障模板未涵蓋的故障模式，則根據(jù)經(jīng)驗反饋、用戶當前維修大綱實際需要管理的故障模式，或雖未曾發(fā)生但分析認為有可能發(fā)生的故障模式等來確定。

5.分析故障影響及評估故障后果

故障影響列出了故障模式出現(xiàn)時實際上發(fā)生了什么系列故障現(xiàn)象。故障影響描述包括了對故障后果進行評估所需的所有信息。具體應體現(xiàn)故障模式發(fā)生后的演變過程，包括設備狀態(tài)特性的發(fā)展演變即設備級故障影響，以及設備級故障影響發(fā)生后會不會和會怎樣對安全、環(huán)境產(chǎn)生影響，會不會和會怎樣對生產(chǎn)造成影響，以及排除故障所必須做的工作等。故障后果具體分為隱性后果、安全與環(huán)境、生產(chǎn)和非生產(chǎn)性后果。

6.選擇預防性維修任務

在前面幾個步驟完成信息內容的分析評價后，RtCM進行維修任務決斷流程。通過決斷邏輯，合理地選擇故障模式所對應的維修任務。在任務選擇上，如果故障模式可以預防且值得預防，按照狀態(tài)監(jiān)測、定期翻修、定期更換的順序來選擇維修任務。這些維修任務都是在故障發(fā)生前進行預防性的工作，以達到防止故障發(fā)生的目的，因此稱為預防性維修任務的選擇階段。RtCM按一定的順序進行維修任務的選擇，考慮的是狀態(tài)監(jiān)測、定期翻修和定期更換任務對所維修的系統(tǒng)而言，干擾程度逐漸加強。選擇任務類型時，需要從技術可行性和經(jīng)濟適用性兩方面考慮。在此過程中，亦引入了維修策略模板數(shù)據(jù)庫的信息。

在設備維修策略決斷過程中，RtCM提出了要綜合考慮具體設備的技術特性的理念，側重于設備的使用頻率、工作環(huán)境、故障概率情況，使得維修決斷的制定更加符合設備實際運行情況的需求，更具針對性。

7.選擇故障后果管理任務

如果無法預防某一故障模式，則需要選擇合適的維修任務來管理其故障后果。故障預防的整體目的不僅限于預防故障本身，更重要的在于避免或降低故障的后果。如果故障后果不嚴重，則經(jīng)過經(jīng)濟性評價后可以考慮糾正性維修；而對于安全/環(huán)保后果不能選擇糾正維修，如果無法預防，則需要通過設計改進進行故障后果的管理；定期試驗則是隱蔽性后果所特有的任務類型。

五、RtCM方法應用實踐

分析對象選擇了某核電站汽輪機相關的汽水分離再熱器系統(tǒng)。該系統(tǒng)為介于汽輪機高壓缸和中壓缸之間的一個蒸汽除濕加熱系統(tǒng)，其主要功能為：①從高壓缸排出的蒸汽中除去約98%的水分；②提高進入中壓缸蒸汽的溫度，使之成為過熱蒸汽；③改善中、低壓缸的工作條件，同時提高熱力循環(huán)的效率。該系統(tǒng)主要設備數(shù)量約150個，包含20類設備，如汽水分離再熱器、疏水箱、膨脹節(jié)、調節(jié)閥等。

工作小組成員包括運行、機械、電氣、維修等，RtCM分析前對小組成員進行了系統(tǒng)的培訓，按照RtCM流程進行分析實踐，列寫功能共計50多項，產(chǎn)生1份維修導則，包括功能清單、系統(tǒng)功能故障及重要設備識別單、系統(tǒng)設備維修策略決斷單、系統(tǒng)設備維修策略匯總單、系統(tǒng)分析前后維修大綱對比單。表1對優(yōu)化分析得到的具體策略進行了舉例說明。

表1 維修策略優(yōu)化成果舉例

六、RtCM分析取得的效益

RtCM分析成果體現(xiàn)于3個方面，包括維修大綱優(yōu)化率、產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益以及發(fā)現(xiàn)的重要設計問題。

（1）維修大綱優(yōu)化率。機械設備相關大綱優(yōu)化率約為50%，電氣部分約為40%，儀控部分約為15%；對影響機組停機的膨脹節(jié)焊縫開裂故障，制定了針對性的查漏試驗；優(yōu)化了眾多閥門的潤滑策略，考慮到閥門日常不運行操作，因此日常潤滑改為大修。

（2）直接經(jīng)濟效益產(chǎn)出。通過分析，一方面取消了一些不必要的維修項目，降低了維修成本；另一方面新增了一些維修項目管理那些之前未管理到的故障模式。本次汽水分離再熱器系統(tǒng)取消和延長項目在兩臺機組壽期內所節(jié)約的維修成本約為200多萬元。其中40年來內僅取消電動頭解體檢查，就節(jié)省高達近80萬元，取而代之的為潤滑油狀態(tài)監(jiān)測及力矩校驗，充分發(fā)揮狀態(tài)監(jiān)測作用。

（3）設計問題的發(fā)現(xiàn)和建議。再熱器進氣管線安全閥安裝位置不對稱（與原設計不符）。左側安全閥安裝在流量孔板下游，右側安全閥安裝在流量孔板上游，但其定值均為3.1 MPa·g，但實際上孔板前后有壓損0.02 MPa，因此左右兩側閥門的定值需要相應調整。

疏水泵小流量回流調節(jié)閥下游缺少隔離閥，如果疏水泵故障進行隔離時，因調節(jié)閥無法執(zhí)行隔離功能，會導致疏水泵無法維修，機組長期降功率5 MW運行，機組經(jīng)濟效益損失，同時汽輪機葉片受到含濕度較大蒸汽的嚴重沖刷，因此需要技術改造。

七、RtCM應用展望及建議

RtCM技術在傳統(tǒng)RCM分析基礎上，融入了設備分級理念、RTM評判、故障模式及維修策略模板、設備技術特性分析，提高了維修決策的科學性、合理性。分析實踐證明RtCM方法較好的指導了維修策略的制定和優(yōu)化，取得了豐富的技術成果，提高了系統(tǒng)設備可靠性、節(jié)約了維修資源投入。

未來RtCM將繼續(xù)發(fā)揮其優(yōu)勢作用，不斷充實維修模板與設備故障數(shù)據(jù)庫，同時配以RtCM軟件平臺，提升其應用的廣泛性與應用范圍，為其在核電領域的大規(guī)模應用打下了堅實的基礎。同時建議目前在服役及新建設的三代核電機組開展RtCM分析的前期準備工作，及早建立技術體系和開展相關技術培訓，從基礎做起：包括RtCM理念傳播，運行期間及建設期間的數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計，對后期的RtCM分析和維修經(jīng)驗積累有重要價值。

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2 SAE（JA1011）.Evaluation Criteria for Reliability Centered Maintenance（RCM）Processes，1999

3 Moubray J.Reliability-centered Maintenance[M].New York:INDUSTRIAL PRESS INC，1992

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6 李曉明.基于RCM的核電站維修優(yōu)化研究與應用[D].華中科技大學.2005

7 賈希勝，以可靠性為中心的維修決策模型，2007