RCM分析方法用于核電廠維修策略制定與優化

張 濤，陳 宇，王從令，張 圣

（蘇州熱工研究院有限公司，廣東深圳 518028）

RCM分析方法用于核電廠維修策略制定與優化

張 濤，陳 宇，王從令，張 圣

（蘇州熱工研究院有限公司，廣東深圳 518028）

RCM分析過程，結合核電廠實踐說明RCM分析效益及現階段RCM分析改進方向。

RCM；維修優化；效益分析

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.15

0 概述

以可靠性為中心的維修（Reliability Centered Maintenance，簡稱RCM），是目前國際上通用的用于確定設備維修需求，制定和優化維修策略的一種系統工程方法。我國從20世紀80年代開始引入RCM理念，通過展開跟蹤研究和應用，并進行維修策略的制定與優化。RCM在核電領域得到普遍應用的同時，行業內RCM技術應用已基本形成體系，并取得良好的應用效果。

1 RCM實施

1.1 RCM實施組織

在核電廠中，一個系統的運營涉及多個專業人員，如運行、維修、設備管理等部門，這些人員對系統有各方面的用戶需求，需了解不同方面的內容。為保證分析成果的可實施性及準確性，采取分析小組的形式進行RCM工作。

1.2 RCM實施過程

RCM分析方法按照7個問題進行（參考SAE JA 1011—1999《以可靠性為中心的維修過程的評審準則》）。

（1）在現行使用環境下，系統的功能及相關性能指標是什么？

（2）什么情況下系統無法實現其功能？

（3）引起各種功能故障的原因是什么？

（4）各種故障發生時會出現什么情況？

（5）什么情況下的故障至關重要？

（6）做些什么工作才能預防各種故障？

（7）找不到適當的預防性工作應怎么辦？

1.3 分析

（1）功能分析。在進行RCM分析時，首先需要確定系統和設備在當前運行環境中，用戶所希望的功能及性能標準。功能種類通過歸納，一般包括主要功能、輔助功能。主要功能是用戶對系統和設備的主要需求，通常為系統和設備存在的原因。輔助功能是除主要功能以外的其他需求，包括環保、安全、控制、包容、舒適、外觀、保護、經濟、多余等。功能分析中需關注多余功能，尤其是系統在投運后進行過改造的情況，需要格外關注。

（2）功能故障分析。在完成功能分析后，需要分析系統和設備無法完成用戶希望其完成的功能的狀態，將功能失效的所有形式進行分析并記錄。功能故障包括功能的完全失效或部分失效。對于部分失效，需要注意性能指標有“超過上限”和“低于下限”都是不滿足用戶需求的故障狀態。

（3）故障模式分析。故障模式分析中需分析出導致系統和設備發生功能故障的任何事件。描述時一般采取名詞和一個動詞的形式。故障模式包括已發生或可能發生，依據設備的通用性等。在進行故障模式分析時，可輸入現有的分析成果或行業內通用數據，經過分析評判后再采納。

（4）故障影響分析。主要分析各種故障模式發生后，不考慮任何預防管理措施時會發生一系列故障現象。分析故障影響，即列出每種故障模式發生時出現的各種情況。

（5）故障后果分析。是對各種故障模式發生的后果進行評判，即，從故障發生后用戶是否可以覺察、故障發生后造成的影響2方面進行判斷。前者分為顯性、隱蔽性。后者分為安全性、環境性、生產性、非生產性。

（6）維修策略分析。根據RCM決斷邏輯，分析并確定各故障模式對應的維修策略。決斷邏輯（圖1）。

圖1 RCM決斷邏輯

在進行維修策略決斷時，需綜合故障后果、故障模式特性、維修技術可行性及經濟性等多方面因素，考慮如何通過預測和預防性維修來管理故障，將可能故障（或多重故障）導致的風險降低至可容忍的程度（即可以接受的水平），若無法通過預測和預防性維修策略來管理故障時，如何通過采取其他措施來將可能故障導致的風險降低至可容忍的程度。

1.4 RCM實施成果

經過RCM分析最終形成維修導則，主要包括信息工作單、決斷工作單、任務匯總表、大綱/法規對比表等（圖2）。

圖2 RCM實施成果

2 RCM分析效益與實例

2.1 提高可靠性

RCM分析為設備確定了合適的維修內容與頻度，既確保需要管理的各種故障后果能得到有效管理，又能避免對設備的過度維修，減少因缺乏預防性維修或維修過于頻繁而造成的設備失效問題。例如，在進行某核電廠定子冷卻水系統的RCM分析時，其定子冷卻水箱為帶浮子閥的箱體。經過分析，水箱內部腐蝕及浮子閥卡在關閉位置有造成跳機的風險，分析過程見表1，分析小組認為需進行預防管理，增加水箱定期解體檢查及浮子球閥操作性檢查等項目，對水箱內部腐蝕及浮子閥卡在關閉位置造成的跳機后果進行預防性管理等，達到了預期目的。

表1 發電機定子冷卻水系統信息工作單（節選）

2.2 提高直接經濟效益

通過RCM分析后的維修內容與頻度優化，在減少人力、工時投入的同時，在確定主動性維修工作時能優先考慮在線狀態監測。由于在線狀態監測屬于一種非破壞性維修，對設備的干擾性很小，不會影響其完整性及運行環境，既延長使用壽命，降低維修成本，又提高了直接經濟效益。

例如，在對某核電廠某一回路冷卻劑處理系統進行RCM分析時，硼濃縮液收集與輸送部分的流程是：硼濃縮液先經換熱器冷卻后排放至硼濃縮液收集箱，當硼濃縮液收集箱收集到滿液位時，再啟動凈化回路的泵進行凈化處理。分析發現，當換熱器換熱不足造成硼濃縮液溫度偏高后，使溫度偏高的濃縮液繼續輸送至硼濃縮液收集箱，收集滿后再進行凈化時，當陽離子交換器上游管線I2溫度＞60℃，觸發主控室報警，并保護關閉硼濃縮液貯存箱出口隔離閥、切除硼濃縮液輸送泵，已收集的高溫硼濃縮液需再冷卻或排放，而影響機組運行的經濟性。經RCM分析后，在換熱器出口溫度探頭上增加＞60℃的報警信號，當硼濃縮液溫度偏高后及時報警，操作員可及時干預，并進行隔離處理，避免了損失。

2.3 增強團隊專業水平與合作能力

RCM分析是一個團隊工作的過程，由核電廠各部門（如運行、維修等）的共同參與。在分析過程中，各專業人員可共享本專業知識以及經驗，促進了RCM分析組成員對于系統與設備的全方面了解，增強了團隊的專業水平；此外，在分析過程中，需要各團隊成員的相互溝通與協調，提高了分析團隊的合作能力。

3 RCM分析改進方向

為提高RCM分析效率，在應用實踐過程中，基于經典RCM分析方法進行一定改進。例如，從優化RCM資源投入、提高分析成果準確度等方面考慮，目前主要有借助維修模板提高分析效率、優化分析流程、引入量化決策方法進行維修決策量化等改進方向。

3.1 維修模板

故障模式分析是RCM分析過程中的主要步驟之一，主要工作是分析設備的故障模式。由于核電廠設備類的通用性，對故障模式具有普遍的參考意義，如故障模式、維修策略等可總結歸納成維修模板，為故障模式分析提供輸入，減少分析投入；維修模板中的設備級故障影響和維修策略，可為RCM中的故障影響分析和維修策略分析提供參考。雖然維修模板在RCM分析中已得到一定程度的應用，并取得了良好效果，但考慮到目前維修模板的成熟度及固有特性，在運用維修模板進行故障模式分析時，需注意結合應用電廠及系統實際進行修正，同時維修周期的建議還需做進一步判斷與調整。

3.2 分析流程優化

在經典RCM分析中，需對各設備進行完整分析，為提高分析效率，在改進型RCM分析方法中，在完成功能故障分析、進行故障模式分析前增加判斷，識別出可運行至維修（RTM）的設備，不再對該部分設備進行故障模式分析，以減少需分析的設備數量，提高分析效率。此外，在進行故障影響分析及其后的分析時，以設備故障模式為主線，在保證分析準確度的基礎上減少了一定程度的分析工作，提高了分析效率。目前，分析流程優化后的分析方法已得到較好應用，開發的分析工具，使分析效率得到提高。

3.3 維修決策量化

在RCM分析中進行維修策略分析時，維修周期的確定主要依靠經驗反饋，缺乏設備可靠性數據的支持。為提高維修周期量化水平，需對維修決策方法進行量化。目前學術界從可靠性、可用性、經濟性角度在針對各類維修任務的周期量化上進行了一定研究，但尚未成熟應用，后續還需進一步研究。

4 總結

RCM作為一種可靠性分析技術，在核電領域的維修策略制定與優化中發揮著重要作用，是以可靠性維修理論為基礎，以保持運行系統的功能為目標，通過進行功能與故障分析，明確各種故障的后果；用規范化的邏輯決斷方法，將故障后果進行分類，并對系統內各設備的維修需求進行分析和決策，從而確定和優化維修策略。通過RCM分析與成果應用，可以提高設備可靠性，降低運行和維修成本。

［1］SAEJA 1011-1999.Evaluation Criteria for Reliability Centered Maintenance(RCM)Processes［S］.

［2］SAEJA 1012-2011.A Guide to the Reliability Centered Maintenance (RCM)Standard［S］.

TM623

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〔編輯 王永洲〕