RCM方法在石化生產(chǎn)裝置上的應(yīng)用

湯士英

(中石化股份有限公司天津分公司裝備研究院，天津 300271)

以可靠性為中心的維修(Reliability Centered Maintenance，RCM)是目前國(guó)際上通用的，用以確定資產(chǎn)預(yù)防性維修需求和優(yōu)化維修制度的一種系統(tǒng)工程方法，采用系統(tǒng)化的方法和原理，全面、系統(tǒng)地對(duì)裝置中設(shè)備的失效模式和后果進(jìn)行分析與評(píng)估，識(shí)別出裝置中固有的或潛在的失效及其可能產(chǎn)生的后果，分析失效發(fā)生的原因，制定出針對(duì)失效后果與原因的維護(hù)策略和任務(wù)。常用的RCM方法有：用于航空工業(yè)的經(jīng)典RCM、起源于電力行業(yè)的精練RCM(SRCM)和Moubray J使用的RCM Ⅱ。這些方法本質(zhì)上并無(wú)區(qū)別，只是具體分析范圍、深度及指標(biāo)要求等有所不同。

筆者以某石化公司加氫裂化裝置的RCM方法為例，介紹石化行業(yè)的RCM分析步驟，并分析說(shuō)明該方法對(duì)設(shè)備的失效模式的影響，對(duì)關(guān)鍵性分析的重要性，以及對(duì)維修策略的指導(dǎo)作用。

1 RCM實(shí)施與分析過(guò)程①

2003年，通過(guò)國(guó)際合作某研究院對(duì)國(guó)外RCM方法進(jìn)行了改進(jìn)和完善，形成了一套符合我國(guó)國(guó)情與石化行業(yè)設(shè)備管理現(xiàn)狀的RCM分析方法，其實(shí)施過(guò)程主要有3個(gè)步驟：系統(tǒng)與設(shè)備篩分；確定失效模式(Failure Mode and Effect Analysis，F(xiàn)MEA)，即確定風(fēng)險(xiǎn)/關(guān)鍵性等級(jí)；確定各中/高風(fēng)險(xiǎn)失效模式下的維護(hù)對(duì)策和維護(hù)策略。

石化行業(yè)的RCM分析，首先要求結(jié)合設(shè)備功能確定具體的分析層次，強(qiáng)調(diào)設(shè)備邊界與構(gòu)成分析，作為確定失效模式與失效原因的依據(jù)；在失效模式與影響分析的層面上引入關(guān)鍵性分析，比經(jīng)典RCM方法更簡(jiǎn)練，較之起源于電力行業(yè)的精煉的RCM方法更深入，更適合我國(guó)石化裝置的設(shè)備特點(diǎn)。

2 設(shè)備層次和設(shè)備構(gòu)成分析的必要性

石化裝置的RCM分析首先從工藝流程分析開始，確定系統(tǒng)邊界與功能，進(jìn)而確定RCM分析的范圍、設(shè)備邊界和設(shè)備構(gòu)成。按照工藝流程，石化裝置可按裝置-系統(tǒng)-子系統(tǒng)-設(shè)備-部件進(jìn)行劃分。RCM分析理論上可以深入到部件的層次，設(shè)備層次不同則失效模式不同，部件的失效模式也大多是整機(jī)失效的原因。層次越多，設(shè)備劃分越細(xì)，后續(xù)分析工作量越大，分析結(jié)果也就越精確；層次過(guò)少，設(shè)備包含內(nèi)容過(guò)多，詳細(xì)分析時(shí)失效模式容易確定，但失效原因過(guò)多，分析時(shí)容易遺漏。石化裝置的RCM分析可以停留在具有獨(dú)立功能的系統(tǒng)或設(shè)備的層次上，不深入到部件層次。具體分析中，如果因?yàn)樵O(shè)備層次太少導(dǎo)致詳細(xì)分析時(shí)遇到難以確定具體失效原因而無(wú)法繼續(xù)下去的情況時(shí)，可再將設(shè)備層次細(xì)分或細(xì)化到部件層面進(jìn)行分析。

設(shè)備功能失效模式可以通過(guò)分析設(shè)備的構(gòu)成來(lái)確定。設(shè)備失效原因也離不開設(shè)備構(gòu)成的分析。在進(jìn)行RCM分析時(shí)，首先要求著重分析設(shè)備的構(gòu)成，從中分析出功能性失效模式和相關(guān)失效原因。

3 加氫裂化裝置失效模式影響和關(guān)鍵性分析結(jié)果

在失效模式與影響分析中引入失效的關(guān)鍵性分析，把失效發(fā)生的頻率與后果相結(jié)合，充分體現(xiàn)了RCM分析的可靠性，即失效關(guān)鍵性為失效頻率與失效后果之積，匯總為失效關(guān)鍵性分析矩陣(含安全、環(huán)境、生產(chǎn)損失和維修成本4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)矩陣)。失效頻率一般指頻率范圍。

某石化公司加氫裂化裝置按裝置-系統(tǒng)-設(shè)備分層。從設(shè)備構(gòu)成分析的原則出發(fā)，將該裝置分成8個(gè)子系統(tǒng)：原料系統(tǒng)、氫氣系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、脫丁烷系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)和公用系統(tǒng)，共43臺(tái)設(shè)備。結(jié)合工藝流程，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)與設(shè)備進(jìn)行篩選分析，篩選出低風(fēng)險(xiǎn)或非關(guān)鍵系統(tǒng)與設(shè)備，對(duì)其中的關(guān)鍵系統(tǒng)與設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的RCM分析，最終納入詳細(xì)失效模式與影響分析的關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備總數(shù)為31臺(tái)，其中高關(guān)鍵性設(shè)備一臺(tái)(2.3%)、中關(guān)鍵設(shè)備30臺(tái)(69.8%)、非關(guān)鍵設(shè)備12臺(tái)(27.9%)。分析結(jié)果中，沒(méi)有高關(guān)鍵性失效，中關(guān)鍵性失效數(shù)為50項(xiàng)，低關(guān)鍵性失效數(shù)為224項(xiàng)，即全部失效模式有274項(xiàng)。最重要的生產(chǎn)損失和維修成本風(fēng)險(xiǎn)矩陣如圖1、2所示。

圖1 加氫裂化裝置失效模式的生產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)矩陣

圖2 加氫裂化裝置失效模式的維修成本風(fēng)險(xiǎn)矩陣

4 依據(jù)RCM分析結(jié)果制定維修策略和任務(wù)

首先分析失效模式，依據(jù)不同的失效后果制定不同的維修策略；然后分析失效原因，針對(duì)不同的失效原因來(lái)安排具體的維護(hù)任務(wù)，不管失效是否關(guān)鍵，每一項(xiàng)失效原因都要有對(duì)應(yīng)的維修任務(wù)。

在失效模式層面制定的維修策略包括：基于狀態(tài)的維護(hù)/狀態(tài)監(jiān)測(cè)、一線操作工巡檢、功能測(cè)試/定期校驗(yàn)、糾正性維護(hù)/壞后修理、設(shè)計(jì)和操作更改。設(shè)備使用手冊(cè)中常有設(shè)備故障、故障原因和維修措施列表，可以作為任務(wù)制定的參考。制定維修任務(wù)的同時(shí)必須在原因?qū)用嫔戏治鍪У念愋停珉[性的還是顯性的、可監(jiān)控的還是不可監(jiān)控的、偶然的還是與時(shí)間相關(guān)聯(lián)的等，這樣所制定的維修任務(wù)才具有針對(duì)性。

依據(jù)上述原則，在加氫裂化裝置的RCM分析中，對(duì)維修任務(wù)進(jìn)行了具體的分類，比如：當(dāng)失效模式為機(jī)組的軸向位移過(guò)大時(shí)，其維修策略應(yīng)為狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)應(yīng)的失效原因是平衡盤磨損或平衡管堵塞，其任務(wù)類型應(yīng)為大修時(shí)檢查處理。

上述含有針對(duì)性的維修策略和維修任務(wù)是依據(jù)失效模式影響和關(guān)鍵性分析(FMECA)結(jié)果，并充分考慮了裝置設(shè)備失效的原因，主要目的在于降低設(shè)備的失效頻率或失效后果，適應(yīng)裝置連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行的要求，同時(shí)對(duì)減輕維修任務(wù)有實(shí)際意義。

5 RCM分析應(yīng)用于加氫裂化裝置上的效益分析

實(shí)施RCM分析技術(shù)可產(chǎn)生的效益，可從經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益兩方面考慮。在經(jīng)濟(jì)效益方面可減少非計(jì)劃停機(jī)損失、避免重大事故發(fā)生，直接節(jié)約了維修成本。在社會(huì)效益方面可有效識(shí)別出高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目，提高裝置使用的安全性和可靠性，保障安全生產(chǎn)，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定；顯著提升企業(yè)的設(shè)備維護(hù)管理水平；RCM分析軟件為企業(yè)提供了一個(gè)記錄裝置運(yùn)行狀態(tài)的平臺(tái)，其失效模式、失效原因與根本原因、失效頻率、后果數(shù)據(jù)庫(kù)完整地反映了裝置設(shè)備的運(yùn)行情況；通過(guò)RCM分析，加強(qiáng)了工作人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)化了解，實(shí)現(xiàn)了資源的共享、追蹤、更新和傳承。

6 結(jié)束語(yǔ)

把石化行業(yè)的RCM方法應(yīng)用于石化行業(yè)的生產(chǎn)裝置，其關(guān)鍵性分析結(jié)果有助于維修策略和維修任務(wù)的制定。可以降低設(shè)備管理和維修費(fèi)用，使設(shè)備管理更科學(xué)。合理的設(shè)備分層，適宜的失效可接受準(zhǔn)則，經(jīng)濟(jì)有效的維修策略與任務(wù)，可以更合理地分配設(shè)備管理的人力和財(cái)力。同時(shí)，設(shè)備管理人員對(duì)動(dòng)設(shè)備失效模式和失效原因經(jīng)驗(yàn)的積累，可不斷充實(shí)、豐富RCM數(shù)據(jù)庫(kù)，使這些寶貴的設(shè)備管理經(jīng)驗(yàn)得以共享，更快、更廣泛地提高設(shè)備管理的水平。