王佳佳，張團結(jié)，張志敏

（渤海裝備石油機械廠 鉆井裝備分廠，河北 任丘 062552）

0 引言

作為目前國際上用來確定設(shè)備預防性維修需求而通用的以可靠性為中心的維修技術(shù)，RCM 技術(shù)是一種對維修制度進行優(yōu)化的系統(tǒng)工程。該技術(shù)利用設(shè)備的可靠性狀態(tài)，運用邏輯分析法對維修的內(nèi)容、類型以及間隔期等加以確定，從而用最少的維修資源消耗，達到對設(shè)備故障進行有效檢修的目的，可以使企業(yè)的經(jīng)濟效益得到進一步提高。

1 基于狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的RCM 技術(shù)

伴隨設(shè)備發(fā)展而產(chǎn)生的狀態(tài)采集與分析技術(shù)是一種對故障發(fā)展趨勢進行預測的技術(shù)，主要是通過將設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集后，再利用相關(guān)軟件，對設(shè)備運行狀態(tài)是否存在故障隱患加以判斷，根據(jù)相關(guān)采集數(shù)據(jù)，為設(shè)備維修決策提供有效依據(jù)［1］。對正在運行的設(shè)備變化進行定期檢測即為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，通過對設(shè)備運行狀況的實時監(jiān)測，有效防止故障突發(fā)狀況，充分掌控設(shè)備風險產(chǎn)生原因和風險等級，并依據(jù)風險等級安排維修計劃，以確保設(shè)備能夠正常工作。在判斷與識別的階段所產(chǎn)生的故障診斷技術(shù)，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)及資料，都應當成為設(shè)備技術(shù)診斷的基礎(chǔ)。RMC 是分析風險的方法，狀態(tài)監(jiān)測是獲取機組運行狀況的一種手段，二者在制定維修策略中均起著基礎(chǔ)性作用，共同服務(wù)于最終檢修策略。結(jié)合RMC 分析及狀態(tài)監(jiān)測，一方面是為了預防維修和預知維修；另一方面是為了主動維修而使得設(shè)備故障得到徹底根除。

2 RCM 與離線狀態(tài)監(jiān)測的融合

本文以某石化工程120 萬t 加氫裝置壓縮機為例，研究其機械離線狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷的RCM 技術(shù)，從而指導往復式壓縮機運行維護及日常保養(yǎng)。

2.1 故障形式

該壓縮機選用兩臺往復式壓縮機，由同步電機驅(qū)動，反應部分采用雙面輻射方形爐；分餾部分油品加熱爐采用單排、單面輻射圓筒爐。通過RCM 對該石油加氫往復式壓縮機的電機、曲軸、氣閥、缸套以及十字頭等幾個關(guān)鍵部位分析可知，其關(guān)鍵部位的故障形式主要包括幾種：1）活塞、缸套以及氣閥出現(xiàn)磨損；2）十字頭出現(xiàn)了松動；3）曲軸和電機出現(xiàn)機械松動；4）電機轉(zhuǎn)子出現(xiàn)不平衡；5）電機軸出現(xiàn)竄動以及機組對中不良等現(xiàn)象；6）氣缸出現(xiàn)破裂以及密封產(chǎn)生泄漏等［2］。利用RCM 軟件分析這些失效模式所產(chǎn)生的影響，對失效后果引起的生產(chǎn)效益、成本損失等進行評價，再結(jié)合失效后的維修成本來確定相應的維修策略。利用離線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，對往復式壓縮機失效狀態(tài)的監(jiān)測，確定可能的失效模式，并將其向RCM小組反饋，然后經(jīng)RCM 分析得出最終的失效等級及相應的維修策略。

2.2 RCM 與離線狀態(tài)監(jiān)測的具體融合

分成4 個步驟：1）利用柴油加氫裝置分析并總結(jié)歷年來往復式壓縮機的檢修維修記錄以及故障診斷專家所診斷出的故障結(jié)果等，對往復式壓縮機的電機、十字頭、缸套以及曲軸軸承等關(guān)鍵部件的失效模式加以確定；2）利用RCM 分析煤種失效模式，對其產(chǎn)生故障的原因、風險等級和維修策略進行分析探討，并將其錄入Excel 文件內(nèi)［3］；3）將“RCM 決策”及“RCM 決策庫”加入故障診斷專家程序內(nèi)，利用編程，將錄入的Excel 文件內(nèi)容向“RCM決策庫”內(nèi)導入，然后將其在故障診斷專業(yè)系統(tǒng)內(nèi)以數(shù)據(jù)庫的形式進行存儲；4）在采集往復式壓縮機的振動數(shù)據(jù)后，通過對RCM 決策系統(tǒng)的診斷故障及往復式壓縮機故障診斷的應用，最終得到往復式壓縮機診斷的結(jié)果。而對應的風險等級、失效原因以及維修策略可以通過RCM 決策功能得到，然后用書面報告形式將維修策略存檔。

2.3 C++Builder 對Excel 的調(diào)用

通常情況下，該石化公司的120 萬t 柴油加氫裝置往復式壓縮機利用C++Builder 來開發(fā)故障診斷專家系統(tǒng)，當將RCM 軟件與故障診斷專家系統(tǒng)進行融合時，C++Builder 自帶報表功能較少的缺陷可以利用Excel 電子表格來彌補。C++Builder 對Excel 的調(diào)用一般有利用QLE 技術(shù)和利用ODBC 數(shù)據(jù)庫技術(shù)兩種方法，前者采用的QLE 技術(shù)，指的是對象的連接和嵌入，它在創(chuàng)建符合文檔時，采用一種源于不同應用程序信息的方法，該方法比較簡便，且具有普遍的應用范圍。第一，利用故障診斷專家系統(tǒng)，對設(shè)備關(guān)鍵的部位失效模式加以分析，得出各種失效模式下的失效等級和風險等級，并以風險等級的高低確定相應的維護策略，并將得到的診斷結(jié)果和維護策略錄入Excel 表格內(nèi)。第二，利用C++Builder 將“RCM決策”及“RCM 決策庫”加入故障診斷專家程序內(nèi)，然后從故障專家系統(tǒng)中借助QLE 技術(shù)對記錄好的Excel 表格進行調(diào)用。查詢RCM 決策，便能得出失效模式、風險等級以及維修策略等在不同測點的表現(xiàn)形式［4］。

3 基于狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的RCM 技術(shù)

基于狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的RCM 技術(shù)主要包括狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷以及RCM 決策三部分，三者相輔相成，其中狀態(tài)監(jiān)測將實時的設(shè)備信息提供給故障診斷，而故障診斷則依據(jù)RCM 決策將故障模式報告出來，同時在RCM 決策的指導下能夠有效保證狀態(tài)監(jiān)測的高效性與合理性。

3.1 狀態(tài)監(jiān)測

利用傳感器以及計算機信息技術(shù)監(jiān)測檢查運轉(zhuǎn)中的設(shè)備整體或者零部件，這種技術(shù)即為狀態(tài)監(jiān)測。其主要目的是判斷該石油加氫裝置往復式壓縮機設(shè)備是否正常運轉(zhuǎn)，是否出現(xiàn)異常或者不良征兆，或者追蹤及預測其異常狀況，對其磨損程度進行確定。從而有效掌控設(shè)備發(fā)生故障之前的信息，方便在事發(fā)前采取有效的措施對故障進行預防，進而達到降低停機損失與維修費用的目的。通常通過采集設(shè)備各種運行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)的方法來實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測，而監(jiān)測測點則一般在設(shè)備核心部位、發(fā)生故障比較頻繁的部位、以及故障產(chǎn)生對設(shè)備造成嚴重影響的部位等。狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)則主要為振動信號，輔助參數(shù)包括介質(zhì)的流量、壓力、溫度，以及電動機的電流和電壓等。

3.2 故障診斷

其目的主要包括探察隱患、對故障根源進行定位，從而有效分析癥狀信息，進而對影響生產(chǎn)的故障原因加以確定，以便能徹底消除故障。當采集設(shè)備的實時振動數(shù)據(jù)后，采取專家系統(tǒng)來實現(xiàn)設(shè)備的故障診斷，即將各個領(lǐng)域內(nèi)的專家故障診斷知識在知識庫內(nèi)儲存，利用人工智能模擬專家決策的推理和判斷過程，得出診斷報告。并且該專家系統(tǒng)可以不斷吸收故障實例，使準確率得以持續(xù)提高。

3.3 RCM 決策

基于狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的RCM 技術(shù)核心關(guān)鍵是如何利用狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷所確定的設(shè)備作為依據(jù)對設(shè)備進行RCM 決策，其具體流程包括分析故障模式與故障原因、評價故障風險等級、邏輯決斷和確定維修策略四部分。與傳統(tǒng)RCM 技術(shù)相比，基于狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的RCM 技術(shù)具有多方面的優(yōu)點。首先，其日常維護及預知維修管理均具有基于狀態(tài)監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)；其次，RCM決策、故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測構(gòu)成一個統(tǒng)一的動態(tài)系統(tǒng)，其中狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷將實時信息提供給維修決策，而維修決策則對兩者又具有指導作用。因而，基于狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的RCM 技術(shù)具有實時性和動態(tài)性。

3.4 具體應用分析

由于往復式壓縮機的結(jié)構(gòu)比較復雜，且功率和壓力較大、轉(zhuǎn)速和流量較大，并具有繁多的監(jiān)控儀表，因而對運行和檢修具有很高的要求，而一旦其在設(shè)計制造、安裝運行或者檢修過程中出現(xiàn)問題，均會使設(shè)備產(chǎn)生故障，嚴重時甚至會帶來人員傷亡。對該石化廠的柴油重整加氫裝置大型往復壓縮機的電動機、氣閥、缸套、十字頭、活塞等關(guān)鍵部位的測點進行振動數(shù)據(jù)采集，并對壓縮機的速度、流量、溫度和壓力等參數(shù)進行記錄。然后運用專家系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)加以分析處理，利用相應的RCM 技術(shù)對設(shè)備故障進行診斷，獲得故障診斷報告，從而得出壓縮機關(guān)鍵部位的故障模式、風險評價以及做出最終維修決策。

4 結(jié)語

利用故障診斷技術(shù)和RCM 技術(shù)對往復壓縮機進行現(xiàn)狀分析，將RCM 決策功能融入故障診斷專家系統(tǒng)，形成基于狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的RCM 技術(shù)，在得到故障診斷報告的同時，還能獲得包括失效原因、風險等級以及維修決策在內(nèi)的RCM 決策，從而將故障診斷與RCM 技術(shù)有效地結(jié)合在一起，在很大程度上提高了往復式壓縮機故障檢修效率和企業(yè)經(jīng)濟效益。

［1］黃君玲，張來斌，段禮祥，等.基于狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的RCM技術(shù)［J］.石油機械，2011，39（4）：60-63.

［2］馮廷敏.基于狀態(tài)監(jiān)測的以可靠性為中心的智能維修系統(tǒng)［D］.北京：北京化工大學，2008.

［3］王青華.機組狀態(tài)遠程監(jiān)測虛擬儀器及發(fā)電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)研究［D］.南京：東南大學，2004.

［4］呂家將.基于RCM 分析的電廠風機狀態(tài)檢修系統(tǒng)研究［D］.武漢：武漢大學，2005.

［5］李莉.CFB 鍋爐性能與狀態(tài)監(jiān)測的研究［D］.南京：東南大學，2003.