基于RCM的超臨界汽輪機電動液壓油系統維修決策模型優化

李必成，劉洋，何淦標，張俊

(粵電集團廣東珠海金灣發電有限公司，廣東省 珠海市，519050)

0 引言

電動液壓(Electro-hydraulic，EH)油系統作為汽輪機電液調節系統的執行機構，其可靠性運行直接關系到汽輪機的安全運行。近年來，汽輪發電機組因EH油系統密封材料損壞導致油系統泄漏，電液伺服閥故障導致汽輪機調節異常，油質劣化導致油品指標不合格，系統振動導致油管爆裂漏油等故障，對機組的安全運行造成了極大影響。同時，EH抗燃油是一種抗燃性的三芳基磷酸脂液體，具有一定的腐蝕性和毒性。EH油的意外大量泄漏，對環境和人身安全具有一定的損害。本文探討了應用以可靠性為中心的維修(reliability-centered maintenance，RCM)理論，優化EH油系統的傳統維護方法，提高機組的運行可靠性，降低EH油系統對環境和安全的管理風險。

1 EH油系統RCM策略分析

1.1 RCM 分析原理

RCM將“以可靠性為中心的維修”定義為:確保有形資產在當前運行背景下達到用戶預期而所必須采取的一種維修需求分析過程［1］。RCM分析的基本思路是:對系統進行功能與故障分析，明確系統內各故障后果;然后用規范化的邏輯決斷程序，確定各故障后果的預防性對策;通過現場故障數據統計、專家評估、量化建模等手段，實現設備的安全、環保、可靠性維修。

1.2 系統分析邊界條件劃分

本次分析對象主要包括EH供油系統、EH供油系統儀表及控制裝置、EH油油動機和油動機儀表及控制裝置。其中EH供油系統由油箱、冷油器、濾油器、高壓蓄壓器、低壓蓄壓器、各種壓力控制閥、油泵及馬達等組成。EH油油動機由2臺主汽門油動機、4臺高壓調節汽門油動機、2臺再熱主汽門油動機和4臺再熱調節汽閥油動機組成。由于RCM是一個需要投入大量時間和人力資源的技術分析過程，有效的邊界條件界定，能夠使RCM分析小組成員在有限的時間內集中精力有針對性地開展RCM分析，從而形成有價值的分析結果。

1.3 EH油系統的RCM決策過程

EH油系統RCM分析小組由汽機、熱控、運行專業人員和RCM督導員各1人組成。整個RCM分析分為16次分析會議，耗時56個工時，歷時2個月。最終成果共形成4份文件:EH油系統功能清單、RCM信息單、RCM決策工作單以及任務對比表。

1.3.1 功能清單

羅列功能清單是RCM分析的基本出發點，即在當前的使用環境下，明確設備的功能及相關性能標準。設備功能列舉的來源不僅限于用戶手冊和設計文件，還來源于現場維修工程師和運行工程師的預期功能。本次EH油系統的主要功能和輔助功能分析共列舉53個。

1.3.2 RCM 信息單

信息單是對于功能故障、故障模式及故障影響的分析。從設備的功能入手，然后分析哪些故障會導致功能喪失，再根據功能的重要程度和故障發生的可能性，討論故障的后果。本次RCM分析中，根據53個EH油系統功能，共列舉功能故障88個，故障模式222個，RCM信息單(部分內容)如表1所示。

在RCM分析過程中，以下幾點值得注意:

(1)將導致EH油系統功能故障的原因盡可能列舉完備，以避免在確定預防性維修任務時有遺漏。

(2)確定功能故障的根本原因，這也是整個RCM分析過程中難度最大的技術分析環節，需要RCM小組中各專業人員通過共同的探討和分析才能實現。因為找不到真正的原因就無法找到正確的預防性維修任務來避免或減小這種故障。

(3)在實際的RCM分析過程中，列舉所有的故障模式既無意義又浪費時間。故障模式辨析的原則是，在相同或相似的設備上曾經發生過的故障;在現有維修大綱中已列入進行預防的故障模式;尚未發生但在當前運行情況下會有合理可能性發生的故障;一旦發生會產生很嚴重后果必須加以預防的故障。

1.3.3 RCM 決策工作單

根據RCM預防性維修決策邏輯圖，討論決定對每種故障模式所采取的預防性維修措施，形成RCM決策工作單，從而形成最終的EH油系統可靠性維修大綱。在本次RCM分析中，針對222個故障模式確定了222個預防性維修措施。

1.3.4 RCM 維修任務對比表

將原有的EH油系統維護大綱和RCM分析后的維修大綱進行對比后，形成RCM維修任務對比表，作為對原有維修大綱進行措施優化的技術依據，如表2所示。

表1 RCM信息單(部分內容)Tab.1 Information sheet of RCM analysis(partial contents)

表2 RCM維修任務對比表(部分內容)Tab.2 Maintenace tasks sheet of RCM analysis(partial contents)

2 EH油系統RCM分析優化措施

2.1 定期翻修優化措施

功能故障“EH油箱油位不高于193.5 mm不發‘EH OIL TANK LEV LL2’報警”的故障模式之一為“液位開關損壞”。由于這種故障后果為隱蔽式，一旦發生可能損壞備用EH油泵，討論后采取的預防性措施是通過打開EH油箱底部手動泄放閥，緩慢放油，檢查液位開關動作情況及報警信號。檢修規程和廠家推薦的EH油系統維護導則中并未提及此項液位開關的定期翻修檢查，目前已增加到相應的大修檢修文件包中。

2.2 控制邏輯的優化

當EH油箱意外發生大量泄漏導致汽輪機跳閘后，對于功能故障“EH油箱油位不高于193.5 mm不發‘EH OIL TANK LEV LL2’報警”，其故障后果為不能閉鎖備用EH油泵啟動，無法及時提醒運行人員進行檢查處理，可能造成EH備用油泵損壞。因此，主EH油泵和備用EH油泵的閉鎖啟動邏輯(或者聯鎖跳閘邏輯)應增加“汽輪機跳閘且EH油箱油位低于193.5 mm”。

2.3 定期試驗優化措施

功能故障“不能在線試驗EH油母管壓力不大于(11.03±0.2)MPa啟動備用泵”的故障模式之一是“就地無試驗壓力表或試驗壓力表不準”。查閱運行規程，只有EH主、輔油泵的輪換運行，沒有EH油泵聯鎖自啟在線試驗。經過現場檢查，就地EH油站控制箱內缺少試驗指示壓力表，無法進行在線試驗，通過小修技改加裝試驗壓力表，優化運行規程，增加EH備用油泵聯鎖自啟定期試驗。

2.4 定期試驗周期計算

根據2.3節的優化措施，增加了EH備用油泵的在線試驗啟動試驗，但相關廠家資料和規程并沒有指出此類試驗的試驗周期。

故障類型為隨機故障的保護裝置，其定期試驗周期TFFI可按如下公式計算

式中:MTED為被保護設備的平均無故障時間;MTIVE為保護裝置的不可用度;MMF為多重故障發生的平均時間。

查閱相關EH油用戶說明書，EH油泵的平均無故障時間MTED為10年，在線聯鎖試驗壓力開關裝置的平均無故障時間MTIVE為1年;用戶根據運行情況希望EH油泵故障導致EH油壓喪失跳機的多重故障的概率小于1/100，即 MMF為100，可以計算得出TFFI為2.4個月，因此EH備用油泵在線啟動試驗周期定為2個月。

2.5 控制邏輯定值優化

根據功能故障“油箱油溫不高于21℃不能聯鎖停運EH油循環泵”，其故障模式之一為“原設定值21℃不恰當”，因為若設定21℃聯鎖停EH油循環泵時，冷油器溫控閥已全開，無法再參與調節EH油箱溫度，造成EH油循環泵不必要的過度運行循環，應該將此定值由21℃優化為45℃。

3 結語

本文對EH油系統進行了RCM可靠性分析，得出了若干計劃預防性維修優化措施，是對原有的EH油系統維護大綱有益的改進和補充。

［1］John M.Reliability-centered maintenance［M］.2 ed.New York:Industrial Press Inc，1997.

［2］李曉明，楊超.隱蔽性故障定期試驗周期的確定:在RCM中FFI模型建立分析［J］.統計與決策，2005(4):39-40.

［3］曹鐘中，顧煜炯，楊昆.電站輔機RCM定量分析模型的功能模塊設計［J］.熱力發電，2005，36(4):12-14.

［4］賈希勝，程中華.以可靠性為中心的維修(RCM)發展動態［J］.軍械工程學院學報，2002，14(3):29-32.

［5］劉曉鋒，陸頌元.發電設備RCM實施方法的研究與探討［J］.汽輪機技術，2005，47(4):244-247.

［6］張聰，陳剛，李冰，等.沙角C電廠設備狀態檢修平臺的設計［J］.電站系統工程，2006，22(6):33-34.

［7］程中華，賈希勝，溫亮，等.計算機輔助RCM分析系統數據庫的研究與開發［J］.計算機工程與應用，2005(9):182-185.

［8］孫鶴旭，張志偉.基于RCM理論的電氣設備故障診斷專家系統［J］.電工技術，2002(2):11-13.