RCM技術(shù)在LNG接收站中的應(yīng)用

石帥，胡軍，夏向陽(中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司，天津 300450)

1 RCM概述

以可靠性為中心的維修(reliability centered maintenance，RCM)是一種用于制定設(shè)備檢維修策略的一種方法。RCM方法最初在飛機(jī)及航空行業(yè)進(jìn)行應(yīng)用，波音等公司經(jīng)過應(yīng)用后取得了良好效果，該方法可以提高設(shè)備可靠性并優(yōu)化檢維修費(fèi)用。目前RCM已在化工、電力、核工業(yè)等多個行業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用[1-2]。

2 RCM實(shí)施

RCM工作流程如圖1所示。在故障模式及影響分析(fault mode and effect analysis，F(xiàn)MEA)基礎(chǔ)上采用風(fēng)險矩陣評估故障模式風(fēng)險等級，然后依據(jù)邏輯判斷圖，制定設(shè)備維修決策。

圖1 RCM工作流程圖

3 RCM在LNG接收站的應(yīng)用

對某LNG接收站進(jìn)行RCM技術(shù)應(yīng)用。根據(jù)前期資料收集和現(xiàn)場調(diào)研的結(jié)果，LNG接收站納入分析范圍轉(zhuǎn)動設(shè)備為包括罐內(nèi)泵、高壓泵、BOG壓縮機(jī)等。

3.1 數(shù)據(jù)收集及統(tǒng)計分析

項(xiàng)目組從LNG接收站檔案館以及操作現(xiàn)場對數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行了收集和整理。通過對收集的資料進(jìn)行整理、匯總、分析，掌握裝置設(shè)備信息、維修維護(hù)資料、設(shè)備管理制度，考查影響設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險因素。項(xiàng)目中采用的故障頻率等相關(guān)數(shù)據(jù)來源于LNG接收站項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行過程中有記錄的數(shù)據(jù)以及廠區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，由工作人員協(xié)助提供，對于LNG接收站未能提供數(shù)據(jù)則參考相關(guān)數(shù)據(jù)庫、行業(yè)內(nèi)資料以及專家經(jīng)驗(yàn)。

3.2 風(fēng)險評價準(zhǔn)則

風(fēng)險評價準(zhǔn)則參考國內(nèi)外先進(jìn)做法以及結(jié)合LNG接收站實(shí)際情況進(jìn)行制定。故障概率/頻率(PoF)評價準(zhǔn)則的制定綜合考慮轉(zhuǎn)動設(shè)備故障頻率統(tǒng)計結(jié)果和用戶的可接受程度，以百萬工時為評價和統(tǒng)計周期，如表1所示。

表1 故障概率/頻率評價準(zhǔn)則

故障模式后果評價準(zhǔn)則包括：安全后果評價準(zhǔn)則、環(huán)境后果評價準(zhǔn)則、停機(jī)時間后果評價準(zhǔn)則、維修成本后果評價準(zhǔn)則。停機(jī)時間后果評價準(zhǔn)則如表2所示，停機(jī)時間指單臺設(shè)備故障維修的總時間，包含準(zhǔn)備、置換、采辦等過程。

表2 停機(jī)時間后果評價準(zhǔn)則

風(fēng)險矩陣分為四種(安全風(fēng)險矩陣、環(huán)境風(fēng)險矩陣、停機(jī)時間風(fēng)險矩陣、維修成本風(fēng)險矩陣)，將故障模式分為高風(fēng)險、中風(fēng)險和低風(fēng)險。停機(jī)風(fēng)險矩陣如表3所示。

表3 停機(jī)風(fēng)險矩陣

3.3 故障模式總體風(fēng)險分析

通過故障頻率及設(shè)備的安全后果、環(huán)境后果、停機(jī)時間后果和維修成本后果四方面統(tǒng)計，得出設(shè)備故障模式風(fēng)險等級：共分析了300個故障模式，其中高風(fēng)險等級故障模式15個，中風(fēng)險故障模式33個，低風(fēng)險故障模式252個。停機(jī)時間和維修成本風(fēng)險等級分布比例圖如圖2和圖3所示。

圖2 故障模式停機(jī)時間風(fēng)險等級分布比例圖

通過分析LNG接收站停機(jī)時間風(fēng)險等級計算結(jié)果及分布，LNG接收站一些關(guān)鍵動設(shè)備維修時間較長，如高壓泵的維修首先需要隔離、吹掃、置換，檢測合格后才能進(jìn)行拆卸、吊裝，運(yùn)往檢修現(xiàn)場，且泵和電機(jī)的拆裝過程較為耗時，完成檢修工作并回裝至泵筒后，需要對設(shè)備進(jìn)行氮?dú)獯祾摺㈩A(yù)冷和開車測試，整個維修過程時間較長，在生產(chǎn)任務(wù)較重時存在一定的風(fēng)險。

圖3 故障模式維修成本等級分布比例圖

通過分析LNG接收站故障模式風(fēng)險等級計算結(jié)果及分布，LNG接收站有些關(guān)鍵設(shè)備(海水泵、高壓泵等)為進(jìn)口設(shè)備，相關(guān)備品備件需要進(jìn)口，維修成本較高。

3.4 制定優(yōu)化的檢維修策略和任務(wù)

維修策略的選擇是依據(jù)RCM邏輯決斷圖進(jìn)行的。通過RCM邏輯決斷分析，找到對應(yīng)于某一失效模式下的某一失效原因的維修策略。維修策略主要包括狀態(tài)維修、定期維修、故障維修。

3.4.1 狀態(tài)維修

對于罐內(nèi)泵、BOG壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備可采用狀態(tài)維修，應(yīng)用在線或離線狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備對狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，來進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)判定及預(yù)測設(shè)備故障發(fā)展趨勢，在此基礎(chǔ)上確定設(shè)備檢維修內(nèi)容、維修時間等。

例如LNG接收站內(nèi)罐內(nèi)泵、海水泵等離心泵常見故障(不平衡、不對中等)可以通過振動頻譜分析進(jìn)行判斷，如圖4所示。比如不平衡故障可以在頻譜圖中觀察一倍頻進(jìn)行判斷。

圖4 離心泵常見故障頻譜分段

3.4.2 定期維修

設(shè)備隨著運(yùn)行時間增長，零部件受磨損、振動、腐蝕等因素的影響，設(shè)備性能逐漸下降，需要按規(guī)定的時間間隔或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)檢維修工作。BOG壓縮機(jī)檢修內(nèi)容及周期如表4所示。

表4 BOG壓縮機(jī)檢修內(nèi)容及周期

3.4.3 故障維修

對于一般設(shè)備的維修應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)性，選擇故障維修。比如，對于各類加藥泵、計量泵等可采用故障維修，從而把有限的資源重點(diǎn)應(yīng)用到關(guān)鍵設(shè)備的維護(hù)上，使維修活動和資源利用更有針對性。

4 結(jié)語

對LNG接收站轉(zhuǎn)動設(shè)備進(jìn)行RCM技術(shù)應(yīng)用，詳細(xì)分析BOG壓縮機(jī)、高壓泵等設(shè)備在安全、環(huán)境、停機(jī)時間、維修成本方面的風(fēng)險，同時提出相應(yīng)的檢維修策略，對保證接收站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、防止重大事故的發(fā)生具有重大的意義。隨著RCM分析在我國的推廣，它必將在保障設(shè)備安全運(yùn)行、優(yōu)化用戶成本等方面發(fā)揮更大的作用。