可靠性分配理論在設(shè)備設(shè)施維修工程重要度分析中的應(yīng)用

李晴

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.027

摘 要：主要闡述了通過借鑒可靠性優(yōu)化設(shè)計中的可靠性分配，以熱力一次線管網(wǎng)作為總系統(tǒng)，各組成部分（管道、附件、土建結(jié)構(gòu)）作為分系統(tǒng)，以運行及故障數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對維修性工程進行分析，最終得到目前管網(wǎng)運行過程中各子系統(tǒng)故障狀態(tài)下，對總系統(tǒng)造成的危害程度的結(jié)論。為生產(chǎn)技術(shù)管理，尤其為針對各分系統(tǒng)的資源投入及分配提供數(shù)據(jù)支持和參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：維修性工程 加權(quán)因子分配法 重要度

中圖分類號：TK39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（c）-0027-03

為了滿足供熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的條件下，實現(xiàn)最合理、最優(yōu)化的人力、物力資源配比，有效降低供熱故障率指標（設(shè)備失效后，通過維修工程恢復(fù)正常運行的時間及影響的供熱面積，單位為“萬平方米·小時”）。通過數(shù)年的數(shù)據(jù)積累，利用可靠性理論中的加權(quán)因子分配法進行分析，得到各因子間的相互關(guān)系，并進行重要度對比，對設(shè)備的使用、監(jiān)控、維護、維修，提出更科學(xué)、有效的管理建議。

1 故障類型概述

1.1 故障類型及子系統(tǒng)分類

目前，集中供熱管網(wǎng)的主要故障原因類型，按故障源各自分類為環(huán)境外來水（外來水及結(jié)構(gòu)漏水）、自身老化腐蝕、施工質(zhì)量三大類。上述三類又因子系統(tǒng)（故障位置）不同細分為小室及管溝內(nèi)管道、小室內(nèi)閥門放風泄水、直埋管道放風閥門、波紋管、直埋套筒、支架等，共18類。

1.2 故障因子及其故障預(yù)防措施

1.2.1 環(huán)境因子（外來水）

外來水與結(jié)構(gòu)漏水同時發(fā)生的情況對管網(wǎng)安全運行的影響較為突出，易造成管道設(shè)備腐蝕，對運行工作造成不安全與不便利。因此，應(yīng)及時抽水，并安排結(jié)構(gòu)堵漏。

環(huán)境外來水主要來源如下：（1）管線周邊綠地水、雨水、馬路沖刷作業(yè)、污水或自來水管道泄漏，同時結(jié)構(gòu)防水失效，造成外來水滲入，腐蝕小室及溝內(nèi)管道設(shè)備。（2）外來水從小室井蓋縫隙處流入小室內(nèi)，滴到井口正下方管道設(shè)備上造成腐蝕。（3）直埋管線保溫接口不嚴密，外來水滲入直埋管線保溫內(nèi)，造成直埋管道設(shè)備腐蝕漏水。

預(yù)防措施：（1）在運行檢查中，重點查看采用水泥套管敷設(shè)方式的管段，及早發(fā)現(xiàn)問題，排除管線隱患。（2）盡量不采用套管敷設(shè)方式。如必須采用套管敷設(shè)，應(yīng)盡量采用鋼套管中敷設(shè)預(yù)制直埋保溫管，并做好外部防水。（3）井口位置避開小室內(nèi)管道設(shè)備、井口加裝二層井蓋、對設(shè)備進行防水保護，避免設(shè)備與外來水直接接觸。（4）對小室及管溝內(nèi)出現(xiàn)的外來水及時抽凈，并查找外來水源，采取必要的措施。

1.2.2 自身因子（老化腐蝕）

小室、管溝、直埋敷設(shè)的正常環(huán)境條件下，管道、設(shè)備的老化引起故障。通過加強運行檢查工作，保證運行效果，運行到位監(jiān)督及時處理，有效加以預(yù)防。

1.2.3 施工質(zhì)量因子

（1）按標準焊接（如同心度不達標，超過標準錯邊允許偏差）。通過加強監(jiān)督管理，焊道質(zhì)量的監(jiān)督目前采用焊道拍片的方式進行檢查加以預(yù)防。

（2）施工單位對直埋管線施工過程中，因未按照《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》操作，所造成的管道故障主要包括以下幾個方面：①直埋管線末端未做收縮端帽。②直埋管線接口處未做收縮帶，或未按規(guī)定進行發(fā)泡處理，造成防水失效。③直埋管線穿墻處未做柔性穿墻套管。④直埋管線未按標準回填土壤造成管道變形。通過如下措施加以預(yù)防：①要求施工單位進行直埋保溫管道施工時，必須嚴格按照《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，對直埋保溫管道的保溫端頭做密封處理，并進行100%的氣密封性檢驗。②要求工程監(jiān)理單位對熱力管線建設(shè)施工過程進行嚴格審查，并接受建設(shè)單位監(jiān)督檢查。③針對熱力管網(wǎng)直埋段管線末端未做防水處理問題，安排挖探坑檢查，進行工程質(zhì)量監(jiān)督。④安排檢查管網(wǎng)中直埋放風根部密封處理情況，對不合格及時進行整改。⑤要求運行人員對直埋管線路由上方進行巡視，觀察路面上是否存在冒熱氣、滲熱水、路面沉降等異常情況。

（3）管線未按設(shè)計圖紙施工。如施工方私改管線走向造成折點，由于折點夾角角度過大，且未設(shè)保護，導(dǎo)致夾角出現(xiàn)應(yīng)力集中，成為系統(tǒng)不利點，在運行過程中夾角受力過大，兩側(cè)出現(xiàn)裂痕，管道發(fā)生破裂。通過如下措施加以預(yù)防：①施工單位要嚴格按照管線施工圖紙進行施工。如在施工過程中出現(xiàn)問題，必須與設(shè)計單位聯(lián)系，制定洽商方案后方可繼續(xù)施工。②施工現(xiàn)場監(jiān)理人員要對施工全過程進行檢查監(jiān)督。對施工方未按圖紙施工行為要進行及時制止，并要求其改正。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 故障發(fā)生數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用近兩年故障數(shù)據(jù)，對不同子系統(tǒng)、不同類型的故障進行分類、統(tǒng)計。以故障影響時間（停熱時間）為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將維修性工程通過加權(quán)因子分配法，從將各子系統(tǒng)失效的危害、維修效率角度對其重要度進行解析。

2.2 維修性工程耗時數(shù)據(jù)統(tǒng)計及重要度計算

通過表3可知各個分類的故障影響系數(shù)，描述了不同子系統(tǒng)的不同因子的關(guān)系，系數(shù)越大，影響越嚴重。通過比較可知上述六類故障發(fā)生位置中，哪些最應(yīng)特別關(guān)注，以及三類因子分別對其產(chǎn)生故障的可能性產(chǎn)生的影響程度。Π為三類因子系數(shù)之和，其大小表明各子系統(tǒng)之間的重要度關(guān)系。

3 設(shè)備實施維修

通過表1可知，小室及管溝內(nèi)管道故障發(fā)生最為頻繁，兩年內(nèi)共發(fā)生92次。小室內(nèi)閥門、放風、泄水；直埋管道、放風、閥門次之。兩年內(nèi)分別發(fā)生41次、40次。再次，為波紋管故障，兩年內(nèi)共發(fā)生22次，直埋套筒故障共發(fā)生7次。自身因子均為主要故障因子。

通過表2可知，維修耗時平均時長較長的3項，按表4順序依次遞減。

通過表3可知，直埋管道閥門放風、波紋管、直埋套筒三類位置故障綜合重要度系數(shù)Π最大，三者依次遞減。應(yīng)在日常運行工作中作為運行重點和管理重點。

小室及管溝內(nèi)故障數(shù)量雖多，但維修耗時數(shù)據(jù)、綜合重要度卻不高，主要是由于故障位置明顯且維修空間大、難度低，故可采用靜壓或不需停熱的臨時措施進行處理，因此耗時不長、綜合重要度不高。而直埋管道放風閥門、直埋套筒（設(shè)于小室內(nèi)）、波紋管發(fā)生頻次雖低，但維修耗時長，是增加其重要度系數(shù)的主要原因。

3.1 直埋管道、放風、閥門

直埋管道、放風、閥門故障的3種因子系數(shù)均大于小室及管溝內(nèi)管道，其中施工質(zhì)量因子系數(shù)最大，為5.42；自身老化、環(huán)境影響系數(shù)分別為1.20、1.09。

結(jié)構(gòu)嚴密性、施工質(zhì)量保證對上述類型管道設(shè)備的安全穩(wěn)定運行起到至關(guān)重要的作用，尤其近年來直埋敷設(shè)越來越多地得以應(yīng)用，雖然直埋管道及設(shè)備的故障數(shù)據(jù)并不突出，但運行檢查實施困難，經(jīng)過長年運行后，目前的檢測手段的局限性將顯現(xiàn)出來，需要研究新的符合直埋敷設(shè)特點的運行方式，以保證對管網(wǎng)運行檢查工作的有效性。

直埋敷設(shè)方式以其占地面積小、初投資少、工期較短的優(yōu)勢，2005年以后成為中小管徑主要敷設(shè)方式。數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)采取直埋敷設(shè)方式的一次線工程項目眾多，投入使用時間短、故障比例大、驗收過程中難以進行深入檢查、搶修難度大成為直埋管線故障的顯著特征，引起極大關(guān)注。在施工、監(jiān)理過程中必須加強管理、嚴格要求。保證施工質(zhì)量、嚴格規(guī)范驗收，是管網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的前提。

對于因施工質(zhì)量產(chǎn)生的直埋管線故障應(yīng)嚴把工程質(zhì)量關(guān)，嚴格按照技術(shù)規(guī)范進行設(shè)計、施工。強化監(jiān)理職能，尤其是對采用特殊施工手段的環(huán)節(jié)進行嚴密監(jiān)控。

3.2 波紋管

波紋管故障造成的停熱時間最長，對供熱影響最為突出。波紋管故障的環(huán)境影響、自身老化系數(shù)分別為3.84、1.15，施工質(zhì)量系數(shù)為0。由此可見，環(huán)境影響對波紋管的運行具有極大的破壞力。這與波紋管的結(jié)構(gòu)有關(guān)，外來水汽中的氯離子對波紋的腐蝕，造成了波紋管的失效。

由于波紋管補償器對于整個系統(tǒng)的正常運行極其重要、其故障造成的影響非常嚴重。因此，在日常管理工作中，對于設(shè)有波紋管的小室，必須進行重點運行，巡查該小室支架是否處于正常運行狀態(tài)、復(fù)式拉桿波紋管波紋運動是否處于正常運行狀態(tài)，并盡量保持干燥，尤其對于有外來水情的小室，必須加強抽水，及時處理結(jié)構(gòu)漏水；在施工過程中，必須保證小室、管溝結(jié)構(gòu)嚴密，避免井口低于路面的情況發(fā)生，綠地下方管溝、小室應(yīng)加強防水，以保證將外部環(huán)境對波紋管的影響降到最低。

3.3 直埋套筒

直埋套筒故障的自身老化、環(huán)境影響系數(shù)分別為2.03、1.19。這與其結(jié)構(gòu)特點有關(guān)，直埋套筒主要依靠在管道熱變形的過程中管道對直埋套筒內(nèi)部的密封填料進行擠壓伸縮實現(xiàn)熱補償，與套筒外界幾乎沒有接觸，直埋套筒故障主要發(fā)生于直接裸露于小室環(huán)境的部位，即外套、芯管，但由于直埋套筒芯管壁較厚，環(huán)境對其影響弱于環(huán)境對波紋管波紋的影響。

為了避免停熱，減小對用戶用熱的影響，當直埋套筒出現(xiàn)漏水情況，通常采用加注密封填料進行處理。因此，施工質(zhì)量因子系數(shù)為零。但直埋套筒的運行條件較為嚴格，對同心度要求很高，一旦在運行過程中同心度出現(xiàn)偏差，就會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，對小室內(nèi)管道、設(shè)備產(chǎn)生不利影響，進而形成其他隱患。因此不能因此忽視施工質(zhì)量對直埋套筒的影響，在施工、監(jiān)理過程中應(yīng)加強管理、嚴格要求。

3.4 其他

小室及管溝內(nèi)管道故障、小室內(nèi)閥門放風泄水故障所產(chǎn)生的影響，雖不及波紋管、直埋套筒以及直埋管道設(shè)備故障，但該類型故障多發(fā)，是供熱管網(wǎng)故障的主要類型。

固定支架對供熱產(chǎn)生影響為0。是由于通常盡量在不停熱的情況下進行臨時加固處理，待檢修季安排進行修理、更換，因而未對用戶用熱產(chǎn)生影響。但必須在運行檢查過程中，關(guān)注支架的運行情況，以免因一時疏忽而導(dǎo)致熱補償器失效、管道變形爆裂等重大隱患故障的發(fā)生。

3.5 綜合

通過利用可靠性分配理論分析各類設(shè)備附件故障維修影響程度，得到了對各類附件重要度的認定。從使用者角度，為行業(yè)內(nèi)管網(wǎng)設(shè)備生產(chǎn)商應(yīng)在一段時期內(nèi)將工作重點放在直埋管道與設(shè)備、波紋管的開發(fā)研究、技術(shù)處理上提供了建議。作為使用者應(yīng)合理、必要地加大力量保證施工質(zhì)量、重視運行檢查工作、提升運行檢查效率效果、科學(xué)合理地應(yīng)用新型技術(shù)手段和產(chǎn)品、使用適應(yīng)新時期國有企業(yè)的管理手段，最終實現(xiàn)人力、物力、財力資源優(yōu)化配比，提高設(shè)備附件能夠長時間保持安全穩(wěn)定運行狀態(tài)的可能性。

參考文獻

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