13基于可靠性为中心的设备维修

基于可靠性为中心的设备维修培训资料 目 录 41. 以可靠性为中心的维修（RCM） 41.1 以可靠性为中心的维修（RCM）基本概念和原则 51.1.1 RCM原则 61.1.2 RCM基本问 61.1.3 RCM信息基础 61.1.4 RCM主要研究阶段和内容 71.1.5 RCM分析的技术关键 71.2 以可靠性为中心的设备维修工作步骤 81.2.1 系统选择与资料收集 91.2.2 系统边界确定 101.2.3 系统说明与功能框图 111.2.4 系统功能与功能故障 151.2.5 故障模式与故障后果分析（FMEA） 161.2.6 逻辑树分析（LTA） 171.2.7 检修方式选择 171.3 以可靠性为中心的设备维修的实施 182 简化的以可靠性为中心的维修（简化RCM） 182.1 简化RCM现状 212.2 电力行业简化RCM应用 222.3 经典RCM与简化RCM的分析方法比较 242.4 简化RCM工作内容和目标 262.5 电力行业简化RCM过程 262.5.1 数据收集和电站历史回顾 272.5.2 功能故障识别 272.5.3 关键性分析 272.5.4 故障模式与故障后果分析FMEA 282.5.5 非关键性分析 282.5.5 PM任务建议 292.5.6 任务比较 292.5.7 预防性检修变更要求 292.6 电厂简化RCM分析的典型系统选择 302.7 简化RCM分析结果 302.8 简化RCM中维修任务模板类型 312.9 简化RCM分析和实施开展 323. 参考资料 早在70年代以前，设备管理领域一直盛行事后维修(BM)的方式。它的主要特征在于机械设备纯粹是一种普通意义上的工具，平时不知道怎么维护，而且仅当机械故障出现时，以及直接导致作业功能不能实现为止，才进行简单而必要的修复措施，甚至直接弃之而更新。 进入70年代后，伴随着管理思想的革命，一种预防维修模式（PM）在世界各国得到普及。它是对传统做法的一种革命，它的指导思想源于人们对机械设备的新的意义上的界定与认同，即机械设备已不是单纯地被视为一种普通意义上的工具，而是作为固定资产概念纳入了正常的财务管理。然而由于国家体制等个方面的不同，或行业部门的特点不同，在具体措施上也存有差别。 在这一时期，以前苏联为代表的计划经济模式国家的各行业，普遍采用定期维修保养模式。它以追求完好率为特征，根据传统经验统计制定出一系列保养周期和间隔规定，通过预防性维护保养达到预期目的。 在一些西方国家的航空部门，出于对设备的安全考核，普遍采用一种状态维修(CBM)模式。它把同类故障率达到一定比例时，作为一类设备普遍故障规律，来确定它们的维修或零部件乃至总成与整机的更新期。 而在大多数西方国家的其它行业，更多地采用了一种所谓视情维修模式。尽管这种思想在当时看起来是先进的，因为它强调设备在有需要时才进行维修，但由于缺乏必要的技术监测手段作支撑。它的维修含有较多的人为因素。因此在实际操作中，仅仅是定期维修与状态维修的简单结合，即在进行定期维护保养的前提下，某种设备一旦出现某种故障率比例，将对其它同类设备施行同等级别的维护，甚至更换部件。 随着八十年代计算机技术的应用和监测技术与仪器的发展，一些发达的先进国家开始采用预知维修(PDM)模式，并逐步在欧美国家得以普遍应用。这一时期的特点在于突出了技术手段，其技术基础来源于失败部件所发出的信息，它可以使设备的技术状态随时可知，维修计划可以规划并预知，对生产影响可降至最小。 九十年代世界经济逐步走向一体化，激烈的市场竞争使一些具有创新意识的企业脱颖而出，它们广泛采用一种主动维修(PAM)模式。这种维修模式的特点在于通过先进的调查分析和科学的修理模式、纠错技术，显著地延长机器的使用寿命。它从技术与管理两个方面同时人手，进行故障根源分析，采取严格的监测与纠错手段，明确和实施管理，加强对安装与操作过程的控制，贯彻可靠性工作，定期监测采样跟踪等，极大地提高设备管理的效率，提高了经济性。 近年来，部分发达国家进行在PAM实践过程中，引入了经济性的概念，进一步发展了一种以可靠性为中心的维修(RCM)模式，这是在主动维修（PAM）模式的基础上与改进性维修的结合，它合理地对关键部位加以区分，以可靠性为前提，以经济适用为原则，对故障类别、维修手段、是否进行改造进行分类，它以动态管理为主，充分发挥不解体检测、不解体保养技术特长，不断指导使用者采取措施，适时改善薄弱部件，使维修工作获得最大经济效益。 1. 以可靠性为中心的维修（RCM） 1.1 以可靠性为中心的维修（RCM）基本概念和原则 RCM（Reliability Centered Maintenance）是为以可靠性为中心的维修。RCM模式是近年在国际上日益受到重视和推广的先进的设备维修制度，是一种充分考虑以经济性、可靠性为原则，并与先进的设备诊断技术相结合的服务模式。它最显著的特征在于以降低维护成本为出发点，运用先进的诊断手段，尽一切可能延长大修周期，减少设备维修停用时间和台数，适时做出改进性维修，提高机械设备的可利用率，进而提高整体的经济效益与社会效益。 RCM模式是随世界科技进步、管理技术及其市场经济理论日趋完善的基础上发展起来的先进模式。它不仅适用于一般的设备管理部门，而且尤其适合于工程设备维修管理。由于工程设备最显著的特点就是品种多、机构复杂、设备庞大、单品种社会保有量小、工作环境恶劣等，导致了配件少、价格高、故障频繁、计划维修可能性小、故障维修技术难度大等不良因素的产生，使得传统的设备管理“管、用、养、修、供”五个环节在高节奏的运行状态中脱节，管理部门往往顾此失彼，疲于奔命。而RCM模式恰恰可以利用先进的动态管理模式和先进的检测技术与经济思想，使之贯穿于上述五个环节之中，从而实现低投入、高产出，使机械效能得以发挥，进而有益于部门经济效益和整体社会效益的获得。 尽管RCM模式有其先进性，并且在欧美等发达国家被广泛应用于各行各业的设备管理中，特别是军事装备部门更是日趋完善。但在我国受多种因素制约，目前还仅限于一些军事部门、大型矿山、铁道企业内部摸索阶段，在我们电行业也以被逐渐认识和试用阶段。 1.1.1 RCM原则 RCM的准确定义为：一种用于确定为确保任一设备在现行使用环境下保持实现其功能的状态所必须的活动的方法。它最大的特点是从故障后果的严重程度出发，尽可能避免或至少可减轻故障后果，改变了过去那种根据设备故障的技术特性对故障本身进行预防的传统观念(容易造成头痛医头、脚痛医脚的不合理维修策略)。 RCM中将故障后果根据重要性分为四种： (1)安全性和环境性后果 故障会引起人员伤亡或导致违反行业、地方和国家的环境标准。此类故障后果是应该避免或应尽一切努力将其风险降到可接受的水平； (2)隐蔽性故障后果 对设备运行没有直接影响，但可能导致严重的、甚至灾难性的故障后果。RCM方法可有效检测和排除隐蔽性故障； (3)使用性后果 影响到正常使用。如停产、产量下降、次品率提高等； (4)非使用性后果 只涉及直接维修费用的故障后果。 针对上述故障后果，RCM方法遵循如下四种原则： (1)功能丧失或者其故障具有安全性和环境性后果，则必须进行预防维修，如果预防维修不能满足要求，即不能将该故障的危害降低到一个可接受的水乎，必须重新设计或改变工艺流程； (2)功能故障对操作人员来说不是显而易见的(隐蔽性故障)．则必须进行预防维修； (3)故障后果的经济性，即预防故障的维修任务经济上必须是合理的； (4)设计中考虑维修性原则，即尽量满足标准化、模块化、互换性、可达性的要求，易于故障查找和识别。 1.1.2 RCM基本问题 RCM方法需要对每一个设备进行下列问题的讨论： (1)在现行的使用环境下，设备的功能及相关的性能指标是什么？ (2)什么情况下设备无法实现其功能？ (3)引起各故障的原因是什么？ (4)各故障发生时会出现什么情况？ (5)什么情况下各故障至关重要？ (6)做什么工作才能预防各故障? (7)找不到适当的预防工作应怎么办? 1.1.3 RCM信息基础 (1)设备的工作原理、原始设计图纸及说明书； (2)性能指标、任务剖面及工作环境； (3)关键零部件及其失效模式； (4)故障发生过程及后果； (5)设计可靠性数据及现场使用数据； (6)已有的维修记录，包括维修任务的执行情况、故障发生频率、检测方法、维修效果及费用等。 1.1.4 RCM主要研究阶段和内容 RCM方法包括三个分析阶段： (1)失效分析阶段 分别在设备、子系统、部件和零件级的水平上进行失效分析； (2)失效模式和影响分析阶段 确定潜在失效模式及其相应的原因、结果、发生频率和严重性； (3)评估阶段 应用逻辑过程对每一失效模式的维修要求进行评估。 RCM方法的主要研究内容为： (1)设备功能研究； (2)FMEA分析 利用功能框图和完成任务的要求来发现设计中潜在的薄弱环节，分析寿命及任务剖面内的故障模式、故障原因及危害性，即对运动安全、任务完成、维修和后勤保障的影响； (3)RCM逻辑分析研究 a.通过失效模式分析，确定给定设备的关键元件； b.对每个关键元件进行RCM逻辑判断、选择优化的维修方法，确定是否需要重新设计或改进； c.确定维修任务、设备和周期，建立后勤分析所需数据完成RCM判断； d.利用可获得的实际设备的可靠性、维修性数据．对维修过程进行优化。 (4) 制定适用的、有效的维修计划。 1.1.5 RCM分析的技术关键 (1)数据的获取； (2)失效模式、机理、原因分析（力学、物理、化学、生物学机理和人为因索)； (3)鉴定重要项目(故障对设备性能有严重后果的项目)和隐蔽项目(不易发现因而会成为隐患的项目)； (4)RCM逻辑分析； (5)可靠性、维修性设计与分析。 1.2 以可靠性为中心的设备维修工作步骤 RCM分析过程分七个步骤： 1) 系统选择与资料收集 2) 系统边界定义 3) 系统说明与功能框图 4) 系统功能与功能故障 5) 故障模式与后果分析（FMEA） 6) 逻辑树分析（LTA） 7) 检修方式选择 1.2.1系统选择与资料收集 (1)系统选择 当需要进行RCM分析编制维修计划时首先需要考虑是否整个电厂都要进行分析和系统如何划分，然后确定机组、系统、部件、零件。 机组：将一些系统按一定逻辑昨天在一起，并运行。 系统：一些部件组合在一起，能完成一系列工作所需的关键功能，如可分成：给水系统、凝结水系统、主蒸汽系统、燃料系统等等。 部件设备：一群零件组合在一起后能至少完成一种功能的独立件，如：泵、风机、阀门、电动机和电源等。 零件：设备经过最后彻底解体后存在的完整的部分，如：轴承、齿轮、叶轮等。 经过实践表明，RCM分析以系统为基础开展分析最为合适。在实际应用中确定了哪台机组的什么系统后，自然而然就涉及到设备的部件和零件，在分析过程中部件和零件不是完全独立可以分开的，而是系统、部件和零件紧密结合的。 在RCM系统分析中应考虑如下原则选择系统： 1) 预防性维护工作量较大的机组和系统； 2) 近几年来事故检修工作量较大的系统； 3) 结合预防性维护工作量较大和事故检修工作量较大的系统综合考虑 4) 近几年中事故检修费用较高的系统 5) 近几年中导致停机或降负荷较多的系统 6) 影响安全和环保程度较大的系统 7) 设备的价值和检修费用较高的系统 (2)资料收集 为了完成RCM系统分析需要收集的资料： 1) 系统设计说明书； 2) 设备说明书； 3) 设备运行规程； 4) 系统管道和仪表图(P&ID)； 5) 设备历史档案资料； 6) 机组可靠性统计历史； 7) 检修历史档案记录等； 总之，RCM分析中必须充分了解机组的系统和设备运行、维护、检修情况，对于RCM分析人员一定要熟知设备和系统情况以及积累足够的经验和RCM知识。 在火电厂中大致分了25至30个大系统，在系统选择过程中，一般从中选出10至12个系统；核电厂一般从100多个系统中选出30到40个系统。 1.2.2 系统边界确定 根据电厂现有设计系统中确定系统界限，根据RCM分析的要求需要作出进一步的精确定义。系统边界确定目的： 1) 避免系统中的设备和功能遗漏或与相邻系统设备重叠； 2) 需要确定输入接口与输出接口； (1) 系统界限定义 表1 系统界限定义格式 步骤2-1：系统界限定义 系统名称：凝结水系统 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 系统主要界限描述： 系统内主要设备包括： 系统开始于： 汽轮机排汽缸法兰 凝结水补水阀进口侧… 系统结束于： 凝结水出口端… 凝汽器、凝汽器热井、轴冷风机、输送泵… 备注： (2) 系统输入接口与输出接口 表2 系统输入接口与输出接口格式 步骤2-2：系统输入接口与输出接口 系统名称：凝结水系统 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 系统主要界限描述： 系统内主要设备包括： 状态 系统外围 图号 接口位置 入 汽轮机 汽轮机排汽缸法兰 入 主蒸汽 1号旁路在凝汽器进口 入 主蒸汽 2号旁路在凝汽器进口 入 直流信号 液位转换器的输入 入 凝结水 凝结水补水手动隔离阀入口 出 直流信号 凝汽器出口温度控制输出 …… 备注： (2) 系统的设备和部件编码和整理 对于已有计算机化维修管理系统的设备和部件可以利用原由的设备编码；对于没有计算机化维修管理系统的设备和部件，可以按机组、系统、设备、部件分层次、分级别进行编码，有利于RCM分析和整理。 1.2.3 系统说明与功能框图 (1) 系统描述和说明 分析员对收集的资料进行整理和消化，通过系统描述和说明，记录了系统的准确范围，充分反映和识别系统功能的参数变化状况，充分了解原来预防性维修中可以改变的内容。 表3 系统描述和说明格式 步骤3-1：系统描述和说明 系统名称：凝结水系统 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 系统主要描述： 1) 系统描述 2) 功能说明 3) 关键参数 4) 设备备用情况 5) 保护连锁特点和条件 6) 关键设备和仪表特点… 备注： (2) 功能框图 表4 系统功能框图 步骤3-2：系统功能说明与框图 系统名称：凝结水系统 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 凝结水系统的主要功能是把凝结水从凝汽器热井送到除氧器，在输送过程中，对凝结水系统进行控制、过滤、加热等一系列必要的环节… 备注： 1.2.4 系统功能与功能故障 (1) 功能和性能标准 维修的目的就是希望设备能保持完成设计功能的状态。这意味着任何部件的维修需求只有在清楚了解其功能后 , 才能被确定。 所有设备通常有多种功能。其功能可分成 4 种类型 : 主要功能、次要功能、保护装置、冗余功能。 1) 主要功能 投入运行的每一设备都要完成一种或几种特定的功能 , 这就是我们所知道的主要功能 , 这也是设备存在的根本理由 , 同时也是为设备检修计划人员所感兴趣的。所以 , 应该认真仔细、尽可能准确地对这些功能进行定义。 2) 次要功能 除了主要功能外 , 几乎每一设备还有许多次要功能。这些次要功能通常不象主要功能那样明显 , 但其故障仍然会带来严重的后果 , 有时比主要功能所引起 的故障更严重。这意味着对这些功能进行维护常常会像维护主要功能那样耗费一样多的时间和精力。因此也必须对这些次要功能作出清楚的解释。典型的次要功能包括 ： 密封作用 ：主要功能是输送各种物质 ( 尤其是液体 ) 的装置 , 都必须有密 封作用。这些装置常包括各种泵、管路、滑槽、漏斗和空气动力及液压系统。为 了保证不忽略有关的故障 ( 泄漏或溢出 ), 除了主要功能外 , 还应列举次要功能。 支撑作用 ：许多设备有结构性的次要功能 , 如承受构件的重量。 外观、卫生。 仪表 ：固定的仪表是次要功能的重要组成部分。它们可显示像压力、温度、速度、流速、液位这些变量以特定比例来反映实际情况。 一般来说， 设备越复杂其功能也就越多。对于一台设备 , 可能有多达 20种次要功能。 3) 保护装置 随着设备向复杂化方向发展 , 它产生的故障模式的数量也呈指数增长 , 这导致故障后果的种类和严重性也相应地增长。为设法消除 ( 或至少降低 ) 故障后果 , 大量采用了自动保护装置 , 其作用方式如下：吸引设备操作者对不正常状态的注意力 ( 对故障影响起反应的警告灯和警报器 , 故障影响由多种限位开关、过载或超速装置、振动或加速度传感器、温度或压力等传感器来监测 )： 报器 , 故障影响由多种限位开关、过载或超速装置、振动或加速度传感器、温度或压力等传感器来监测 )： 一旦发生故障， 则使设备停止运行（这些装置也对故障影响起反应 , 采用相同的传感器而且常与警报器的回路相同 ，只是设置不同而已)： 消除或缓解由于故障而产生的不正常状态 ，否则它会引起更为严重的损坏( 消防设备、 安全阀、安全膜、防爆膜)： 接替己失效的功能 ( 各种备用设备 , 冗余结构元件)： 有时，这些装置的目的是防止人员受到伤害， 有时是防止设备故障 ，常常是兼而有之。有时它们的功能是很明显的，有时却是隐蔽性的。 保护装置能保证被保护功能的故障后果比不保护时其后果的严重性程度要低得多。因此，保护装置的存在常常意味着被保护功能的维修需求远非无保护装置时的维修需求那样严格。 保护装置特别是隐蔽性保护装置的维修有两个基本点：其一 , 对保护装置的日常维护 ，比对被保护设备的日常维护要更加留意； 其二 , 不考虑保护装置的维修需求，就不可能合理地考虑被保护设备的维修需求。 然而，只有理解了保护装置的功能，才有可能考虑其维修需求。因此，当列出设备的功能时， 也必须列出所有保护装置的功能。 4) 冗余功能 有时会遇到有些设备或部件是完全多余的。这种事情常发生在几年内一直在对设备进行技术改造、或者新设备的技术规范提得过高时 ( 当然上述论点不适用于安全原因所加装的元余部件，但适用于在使用范围内根本无用途的设备)。 例如 , 湿蒸汽供汽管路需要用到凝汽阀 ，供汽系统后来被修改成提供干蒸汽，因此凝汽阀变得多余了。另一个例子是供气管上所用的减压阀，阀的原始功能是把气力从840 降到 560 。后来此系统被改造成进气压力为 56OKPa，那么减压阀就毫无用途。 有时人们会主张像这样的部件不会有害，移去它们要花费较多的钱，因此最简单的解决方法可能是把多余部件留下来直到整个设备退役为止。不幸的是，实际中尽管这些设备没有确定的功能，但它们仍然可以发生故障以致降低整个系统的可靠性。为避免发生这种情况，仍然需要对这些部件进行维修，这意味着它们仍然要消耗资源。 在一个复杂系统中，有 5%~20% 多余的部件是很平常的。如果把它们都去维修量和经费可以减少相同的比例。但是，在有把握做这项工作之前，首先辨别和清楚地理解这些部件的功能。 鉴于上述原因，记录重要设备的所有功能是十分必要的 ，无论这些功能是主要的、次要的，还是保护的或是多余的。 (2) 功能与功能故障的描述方式 第 1 步至第 3 步的工作方向是收集开发一套有规律的资料来定义系统的功能， RCM 的原则是 “ 保持系统功能 ”， 所以分析人员有责任在整个分析过程中不 漏一个功能。这样在定义保持功能所需的预防性检修工作时也不会遗漏。 在说明功能时，要注意说明的对象是功能而不是设备本身，即不能用设备名称来说明功能，当然有时为了能完整说明功能，有必要在说明中提及系统界限 屈外的设备或系统。下面用几个例子说明如何正确说明功能： 表5 设备历史故障记录格式 步骤3-3：设备历史故障记录 系统名称：凝结水系统 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 设备或部件 日期 故障模式 故障原因 表6 功能和功能故障记录格式 步骤4：功能和功能故障记录 系统名称：凝结水系统 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 设备或部件 功能号 功能号故障号 功能或功能故障说明 表7 功能和功能故障记录格式 步骤5-1：功能和功能故障记录 系统名称： 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 编号 设备或部件 功能故障1 功能故障2 功能故障3 功能故障4 …… 1.2.5 故障模式与故障后果分析（FMEA） FMEA是可靠性工程中最常用的基本工具，用于对系统的可靠性进行定性分析，FMEA的整个过程包括设备故障模式的识别、故障原因的探索以及故障后果的评估。FMEA原来是为一种工具提出的，在设计中可利用FMEA来识别设备的弱点，设计人员掌握着方面情况后就能确定采用哪些措施以防止或减轻这些故障模式发生的可能性。FMEA 是RCM中重要的环节，是RCM分析中重要的一步，通过这一步可以确定使功能发生故障的部件名称、故障模式与故障原因，并可确定应采取哪些预防维修措施来防止故障的发生、减轻故障的后果或检测到故障出现的开始阶段。FMEA分析可以按以下格式进行。 表7 故障模式与故障后果分析（FMEA）记录格式 步骤5-2：故障模式与故障后果分析 系统名称：凝结水系统 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 设备或部件 故障模式 故障原因 故障后果 是否逻辑树分析？ 局 部 系 统 全 厂 故障模式都有典型的用词，如下表： 表8 故障模式典型用词 擦伤 切割 腐蚀 熔化 点蚀 粘着 电弧 沾污 爆炸 遗漏 嵌入堵塞 撕裂 后退 软化 虚假指示 缺口 刺破 扭曲 不平衡 裂缝 疲劳 刻痕 破裂 未粘着 弯曲 损坏 波动 打开 脆化 不稳定 吹穿 有缺陷 绽裂 过热 刮伤 平面翘曲 断裂 分层 间断 超温 分离 耗尽 挠曲 劣化 不正确 应力过高 碎裂 堵塞 烧损 超压 剪切 摩擦发热 脏污 松动 …… …… 1.2.6 逻辑树分析（LTA） 表9 逻辑树分析（LTA）记录格式 步骤6：逻辑树分析（LTA） 资料：各种故障模式的后果严重性分析 系统名称：凝结水系统 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 功能故障 部件及故障模式 严重性程度分析 明显？ 人身安全？ 停机？ 减负荷？ 等级或类别 1.2.7 检修方式选择 表9 检修方式选择记录格式 步骤7：检修方式选择 资料：选择过程与决策 系统名称：凝结水系统 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 功能故障 部件及故障模式 故障原因 选择过程 检修方式 有效资料 选择决定 维护频度 1 2 3 4 5 6 7 8 1.3 以可靠性为中心的设备维修的实施 1) 检修方式的比较和最终任务确定 表10 检修方式的比较记录格式 步骤8：检修方式的比较 资料：比较RCM选用的方式与原有的方式 系统名称：凝结水系统 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 设备及部件 故障模式 RCM检修方式说明 频 度 目前所用检修方式说明 频 度 表11 检修方式的比较记录格式 步骤7：检修方式的选择 资料：再次确认RTF项目 系统名称：凝结水系统 工作日期： 工作人员： 系统或设备主人： 设备及部件 故障模式 费用 比较 故障损失高 间接 损失 与制造厂不一致 电厂内部不一致 与规定不不一致 与保险条款不一致 是否RTF 2 简化的以可靠性为中心的维修（简化RCM） 2.1 简化RCM现状 “简化RCM”主要的体现是集中于维修工作量的缩减，通过验证占主要影响作用的故障模式和针对该模式的预防性维修工作来确认现有的维修任务，改进或者删除那些不适用的或者无效的维修任务。因为“简化RCM”需要更少的限制条件。因此，费用更低，速度更快，效果也更为直接。目前，美国一些主要的维修管理咨询机构都在以“简化RCM”作为其基本的理论依据，但是需要指出，不同咨询机构之间其“简化”内容也各不相同。 与工业界对RCM的应用热潮相呼应的是，1994年，美国开始推行国防采办改革，对军用标准也进行了有史以来最大的一次全面改革。此间，国防部发布的关于采用军用标准和规范的新政策指出，美国军方不再要求承包商必须使用军方标准或某个专用过程。取而代之的是，军方只负责提出性能需求，允许承包商使用能够满足这些性能需求的任何过程。该政策使美国军用标准和一些规范中定义的“RCM”变得无效。尽管在军方内部仍使用这些标准，但他们已经不能约束承包商所采用的规范或者标准。 到了90年代，美国涌现出大量致力于装备维修的杂志和会议，关于RCM的杂志、文章和会议论文变得越来越多，甚至一些完全不同的分析过程也使用“RCM”的名称。“简化”和“经典”两种不同观念引起学术界激烈的辩论。其结果，如果一个咨询机构说他们能够帮助用户学习RCM，用户已经不能确定自己究竟能够得到什么样的维修分析过程。 在混乱的“RCM”名称中，军方和工业界都看到了一种需求，即需要准确定义RCM过程。1994年的国防部备忘录中指出：“我们鼓励在国防部(采办和技术)部长的指导下，和相关的工业协会协作，为取代军用标准而开发新的可行的非政府标准。” 1996年，汽车工程师协会(Society of Automotive Engineers，SAE)的技术标准部在国防部的授意下开始从事RCM相关标准的研究，他们从美国海军航空兵和舰船RCM委员会中，邀请了一大批代表。这些代表事先已经为开发海军的RCM过程标准投入了一年左右的时间，他们打算把这个标准变成航空和舰船领域的通用标准，因此在加入SAE之前已经做了大量工作。1997年下半年，商业界和工业界的代表也参加进来，人们意识到，成员的增加有利于RCM的更加通用化。1998年，开发小组找到了制定新标准的最佳方法。1999年，完成了标准草案，获得SAE批准后开始印刷出版。 针对新发布的RCM标准，SAE的主席说，“现在由SAE制定的标准并不代表典型的RCM分析过程。这个标准只针对那些可以进行比较的RCM过程，确定了一个评价准则，如果这个RCM过程满足了该准则，它就可以被称为‘RCM’。否则就不能使用‘RCM’这个术语。但是，这并不意味着不遵守SAE‘RCM评价准则’的分析过程在用于形成维修策略时是无效的。它只是意味着该分析过程不能被冠以‘RCM’这个名称”。 SAE标准JAl011的第五部分“对RCM过程的评价准则”中，对任何RCM过程的关键属性总结如下。 任何RCM过程，应该确保下述七个问题按照规定的顺序全部得到满意的回答。 1．装备在当前使用环境中的功能是什么，与之相联系的预期的性能指标是什么(功能)? 2．它是以怎样的方式不能完成其功能的(功能故障)? 3．每一个功能的失效是由什么引起的(故障模式)? 4．每一种故障发生时会有什么样的后果(故障影响)? 5．每一种故障以怎样的方式发生(故障后果)? 6．为了预报或阻止每项故障的发生，应该采取怎样的措施(预防性维修和维修间隔期)? 7．如果不能找到合适的预防性维修措施，还应该怎么办(缺省的行动)? 为了满意地回答上述问题，需要收集相应的信息，制定出相应的决策。所有的信息和决策都应该文件化，以使这些信息和决策能被装备的所有者或用户得到并被接受。 由于经典的RCM分析工作量很大，由此产生了简化的RCM分析方法论。目前在国外各个行业中都产生了适合本行业的简化RCM分析法，一般有如下几种简化方法： 1) 回溯法 对RCM方法加以“简化”的最流行的做法，是不从确定设备的功能开始(如SAE标准所规定的那样)，而是从现有的维修作业人手。这种方法的使用者试图确定每项作业假设可以预防的故障模式，然后再通过RCM决策过程的最后三个步骤进行下去，重新检查每一种故障的后果并希望找到一种费用有效度更高的故障管理方针。它也被称作“反向的RCM”。 回溯法在表面上是很吸引人的，但是，实际上它们在简化方法论中是最具危险性的，原因是与其它简化RCM的版本中，回溯法更加注重于减少维修工作量而却不是改善设备的性能，而RCM的主要目标是面向设备功能。由于将RCM单纯用作为减省维修费用的手段时所产生的回报通常是较低的，有时甚至要比将它用来提高可靠性时所产生的回报低一或两个数量级，因此，从经济的角度来看，采用这种表面上看来费用较低的回溯法其实是与自己的本意相悖的，因为它实质上所能保证的回报要远低于真正的RCM所产生的回报。 2) 使用类比分析法 在RCM的实施中，有一条应用得相当广泛的捷径，那就是将对一个系统作出的分析移用于技术上相同的各个系统。 事实上，技术上相同的系统如果其使用的具体情况不同，就常常需要采用完全不同的维修大纲。 因此，不能仅仅是因为碰巧两个系统在技术上是相同的，便可不加进一步思考地将为一个系统作出的RCM分析移用于另一个系统。 3) 故障模式类比表的使用 故障模式的“类比”表是各种故障模式的汇总表，有时则是完整的故障机理和影响分析(FMEA)。这些表可能覆盖整个系统，但更常见的是覆盖各个单台设备或甚至是单个的部件。其特点：分析的层次可能合适性；使用情况可能有所不同；性能标准可能有差异。 如果最终使用了故障模式的类比表，也只应将它用作某种特定情况下的故障机理和影响分析的补充，而决不可单独地将它作为定义表来使用。 4) 省略掉方法中的某些组成部分 在经过“简化”的RCM方法中，另一种常见的情况是完全跳过方法中的若干个组成部分。但是在运用中一定要注意改善设备的性能，实现设备的功能，避免过早或过频地发生故障。 5) 分析“关键的”功能或“关键的”故障 根据自身行业的特点来判断什么设备是“关键”和“非关键”的准则，针对关键设备加强指定维护和维修计划。 2.2 电力行业简化RCM应用 对于火力发电厂而言，在保持和提高电站运行性能的同时还得降低成本。运行和检修（O&M）过程的成本控制包括了实现由常规的计划检修(PM)和故障检修(CM)到状态检修或预知检修(PdM)策略转换的过程。目前都已普遍认识到适当的检修策略是实现成本降低和可靠性和可用性增强的关键所在。采用简化RCM过程为电力公司可以提供具有最高成本效益的方法，根据电厂的系统和设备的重要性和经营目标来决定最好的检修策略。 发达国家的一些电力机构始于20世纪八十年代在核电站系统中已试用了 以可靠性为中心的检修(RCM)方法，因此，国外许多电力公司将RCM应用于它们的核电站。电力公司注意到，典型的RCM需要太多的资源来对一个普通的系统进行分析，于1991年由此而产生了适合电力行业的简化RCM方法论：既在保持检修过程和结果在技术上的完整的同时降低实施RCM分析的成本。 通过将简化RCM 与经典RCM两种方法独立地应用于同一电站上，比较发现两种分析法为PM提供的建议在本质上是相同的，所存在的细微差别是由分析员对涉及的电站和设备知识面的不同而引起的。实施简化RCM时，为保证精确的结果，必须对RCM方法论有基本而详尽的认识。 20世纪九十年代，美国已有二十多家电力公司在超过400个系统上已经成功地应用了简化的RCM过程并取得了很大的经济效益。 进入21世纪，我国已有几家火力发电厂相继进行了简化RCM分析的尝试和探索，使人们逐渐认识到了其有益之处，但在应用推广过程中还需要宣传和调整至适合我国国情的一种方法，这将是每个致力于这方面工作的人员努力的方向。 2.3 经典RCM与简化RCM的分析方法比较 经典RCM的分析过程分为7个步骤： 1) 系统选择与资料收集； 2) 系统边界定义； 3) 系统说明与功能框图； 4) 系统功能与系统故障； 5) 故障模式与后果分析（FMEA）； 6) 逻辑树分析（LTA）； 检修方式选择 （包括：故障检修；定期检修；状态检修；故障查找，主动检修）。 经典RCM分析的主要特点是：以保持系统功能为目的，根据设备与系统功能之间的关系，区分设备的重要程度；对会导致功能故障或功能丧失的设备的故障模式进行识别；根据检修效果和经济效益选择检修方式；根据系统功能的重要性来确定检修资源利用和检修计划的安排。经典RCM的故障树分析，对确定故障模式的严重性是卓有成效的，但很费时费力。 经典RCM分析有一个明显的不足之处，就是需要投入大量的人力、物力，并进行精心组织，尤其是同时对多个系统进行分析时，情况更为复杂，需要很多的资源来对一个普通的系统进行分析。 简化RCM主要步骤： 1) 识别系统和设备的功能和功能故障 2) 进行关键性和非关键性分析 3) 对关键性和非关键性分析，进行检修任务和检修方式的选择 4) 将简化RCM分析结果与现有的检修任务和检修方式的比较 5) 实施优化检修策略的调整 6) 实施不断完善和更新的计划 简化RCM过程的发展来自于以可靠性为中心的维修（RCM）技术，与RCM得益一样。简化RCM是针对RCM分析的不足之处，对经典RCM的分析方法作了一定的简化和改进，但仍然包含了经典RCM分析思想和所有基本步骤，对经典RCM的7个步骤进行了合并和简化，同时又丰富了经典RCM分析。把以可靠性为中心的维修作为优化检修方法的基础工作，在检修策略和分析结果实施等方面，形成了便捷而有效的简化RCM分析方法。该分析方法是注重在不降低设备可靠性和可用率的前提下，以经典RCM分析所需的20％的精力，获得80％的RCM分析结果。简化RCM在保持检修过程和任务的完整性的基础上，来降低经典RCM分析的成本。 2.4 简化RCM工作内容和目标 (1)简化RCM工作目标 1) 将检修资源集中到最能发挥效用的地方； 2) 去除不必要和低效的维护任务； 3) 对设备制定最简单最有经济效益的维护计划，或适当地对一些有劣化倾向的设备开展预防性试验或状态检测工作； 4) 建立起规范的维护过程，制定检修过程记录归档规定； 5) 合理利用电厂检修和制造厂商的经验，制定计划检修任务和周期。 (2)简化RCM分析的具体工作内容如下： 1) 确定系统范围 2) 选择系统内的设备和部件 3) 整理设备和部件的编码 4) 对系统和设备进行功能和功能故障分析 5) 确定设备和部件的重要性、关键性和非关键性的作用。 6) 进行简化RCM任务选择 7) 编制电厂当前任务，进行简化RCM任务和电厂当前任务比较。 8) 进行各阶段的工作回顾，推荐最终的简化RCM任务和检修策略。 简化RCM分析要求对过程进行一定程度的客户化。通过指定设备特有的问题或特点，客户化可以使优化检修基础分析更加容易地贯彻执行；客户化使得分析过程更加适合客户的情况，从而使执行过程变得容易，这就提高了电厂管理人员和工作人员的积极性。 简化RCM分析中客户化的基本原理保持不变，客户化可以包括以下一些内容：(1)计划的目标；(2)研究的范围和深度；(3)涉及电厂人员的程度；(4)关键性标准的制定；(5)把相关计划包含进简化RCM分析过程（例如：检修基础、根本原因分析、备品备件管理等）；(6)预知性检修（PdM）方式和检修计划；(7)单独分析与小组分析。 2.5 电力行业简化RCM过程 图2 简化RCM过程 2.5.1数据收集和电站历史回顾 正如经典RCM分析一样，要实施简化RCM分析也需要相同的系统数据。为使简化RCM分析过程和其响应的成本效益最大化，分析员应在主要分析步骤开始前，先对所有相关的系统信息和资料，包括故障检修和现有计划检修的信息，以及现有的设备监测过程等进行详细的调查。 支持简化RCM分析的文档和数据： 1) 系统描述和说明 2) 系统图（P&ID图，电气图表、逻辑等） 3) 设备部件列表 4) 设备部件检修历史 5) 现有预防性检修和设备监测情况等 2.5.2功能故障识别 系统功能故障识别的实施方式与标准RCM一样。此过程与标准RCM不同的是它将分析资源集中在“重要”的功能故障上。分析员识别所有对系统适用的功能，然后将这些功能按适当的依据分成两类：（１）重要功能和（２）非重要功能。判断某功能是否重要的标准可由实施分析的组织作一定的改变。一般来说，任何直接影响电站安全、环境保护限制或电力生产的功能被认为是重要功能。非重要功能一般包括一些诸如局部指示用的或二级系统功能等。支持重要功能的部件将在关键性分析模块中评述。剩下的支持非重要功能的系统部件可在非关键性分析模块中进行分析。 分析时，只识别那些对电站运行和安全关键的功能可以得到一些另外的好处。我们可先从总体上描述这些功能，然后利用各种资源识别关键功能。这将避免把时间浪费在识别那些不在关键性分析模块中分析的功能，而在非关键性分析模块中分析剩下的支持非重要功能的系统部件。 2.5.3关键性分析 遵照标准RCM分析方法论，判定某一系统部件为“关键”部件时着重于该部件的某个特定故障模式对电站的综合影响。然而，在简化过程中，只有那些被确认为“重要”的功能才用简化故障模式和效果分析（FMEA）来评估以确定关键性设备。在简化过程中，标准的FMEA和LTA（逻辑树分析）合为一条记录。以下讨论部件记录的FMEA部分，LTA过程将在PM任务建议部分进行描述。 2.5.4故障模式与故障后果分析FMEA 标准的RCM分析中，典型的作法是分析员都有为每个主要故障模式及本地的、系统的和整个电站的综合影响作单独的FEMA记录。该记录为每个独立的部件故障模式提供了功能故障分析（FFA）、特定部件故障模式、对本地、系统和电站的影响间的直接联系，综合起来以确定部件的重要性。然而，在SRCM过程中，分析员识别支持功能故障的每个部件并只为每个部件列出最显著的故障模式和相关的电站影响，且保存在同一个记录中。分析员根据各种故障模式／电站影响的综合及部件在特殊功能中功能故障重要性的积累来确定部件的重要性。 如果某个部件被确定为关键部件，下一步要识别潜在的故障模式的正确原因，以使分析员能够为被认为应重点识别的或消除的故障模式和原因找出可利用的和有效的检修任务。如果某个部件被确定为非关键部件，它将在非关键性分析中得到进一步的评估。后面将详细讨论关键部件的任务选择。 对于标准RCM，接受工程和运行部门检验并将检验结果输入到系统部件的重要性评估中是很重要而且有益的。 2.5.5非关键性分析 非关键性分析应用一套不同的标准，该标准更强调对那些在关键性分析中被确定为非关键部件或支持非关键功能部件在设备水平上作经济性考虑。这些标准将评估维持现有的PM任务或鉴定新的PM任务所带来的益处而不是允许部件运行至发生故障，为完整的PM任务提供依据。可对非关键性评估的标准作修改以满足电站特定的需要。如果部件不能满足任一条非关键性标准，则应决定让该部件运行至发生故障并在需要时实施故障维修。如果有一条满足非关键性标准，则作出一条适当的PM任务建议。下面将更详尽的描述非关键设备的适当的PM任务识别。 维修工程师对非关键性评估的检查对于保证良好的评估存档工作而言非常重要。这项工作应与关键性评价的检查联合进行，以保证整个计划的最大效率。以为非关键性评价所开发的任务为基础，该工作还需一些可靠的操作人员，在非关键性检查中提供检修任务的一些相关输入。 2.5.5 PM任务建议 一旦某一部件被确定为关键部件，或虽是非关键部件但不允许运行至发生故障，下一步要做的工作是根据该部件的重要性推荐可行且有效的预防检修任务。有几种方式可实现选择将要实施的任务的类型和任务的频率。 对于重要设备，分析员选择与致命故障模式和影响相关的故障原因，以便预防检修计划能对故障原因起作用。然后分析员鉴别计划推荐的可用而且有效的预防检修任务，并提出相关的故障模式和原因的组合（故障机理）。除非没有故障原因需要确定，对被确定要求PM作业的非关键设备可实施相似的步骤。 另一个可用来为每个部件确定适当的预防检修任务的方法是标准的RCM逻辑树分析（LTA）。 2.5.6任务比较 在简化RCM PM建议已得到认可后，本过程的最后一步是将这些建议与现有的PM相互协调起来。现有的PM计划应包括每个作用于部件上的任务，而且这些任务应能够识别或防止潜在的部件故障和负面的影响（如预防检修任务，监督任务，润滑，运行状态监测等）。经合适的电站工作人员认可的任务比较是实现最后推荐的实施项目的依据。 2.5.7 预防性检修计划变更要求 产生简化RCM分析和维护任务推荐的结果，内容包括删除现有任务，改变现有任务，添加新任务，过程，步骤，技术和频率。 2.6 电厂简化RCM分析的典型系统选择 选择分析系统的使用方法是按照重要性的准则排序、工程上判断、检修成本的历史记录等因素考虑。并非所有系统都需要做分析，而应通过进行系统选择过程来确定哪些系统进行SRCM的分析，确定哪些系统和设备有可能从SRCM中获得更多益处。根据EPRI的经验，对大多数燃煤发电厂来说，选择十个系统就可代表全厂80%的设备 ，即全厂80%的设备可包含100%的重要设备。 为在一个电站实现改进检修过程的目标，必须选择满足该过程特定目标的系统。以下是为检查而选择的典型系统： 1. 主蒸汽； 2. 燃料处理； 3. 循环水； 4. 粉尘处理； 5. 吹灰； 6. 锅炉空气和烟气； 7. 给水加热器的排污／排汽； 8. 煤处理； 9. 给水； 10. 冷凝水； 11. 灰渣处理； 12. 室外开关装置。 2.7 简化RCM分析结果 简化的以可靠性为中心的维修方法产生四个方面结果： 1) 纠错检修（CM）——用到失效后进行更换、修理等检修工作； 2) 预防检修（PM）——进行计划检修，避免故障发生； 3) 主动性检修（PAM）——对于设备存在不合理的问题进行更改、设计的工作； 4) 预知性检修（PDM）——利用状态检测设备和诊断技术及相关的数据，对设备的状态进行跟踪，从而进行时情检修。 具体分类为如下四个方面： 1) 增加：经过关键性和非关键性分析，需要增加的，原来不存在的任务； 2) 保留：电厂当前计划检修过程中存在的任务与分析确定的任务一致的，则保留； 3) 更改：电厂当前计划检修过程中与分析确定的任务相类似，但要更改工作范围或改变检修周期； 4) 删除：原有任务是多余的，不再有用的。 2.8 简化RCM中维修任务模板类型 部件类型模板： 模板包含各种类型的维护策略。这些模板是基于以前通过简化RCM程序分析的系统研究总结。根据燃煤机组的经验积累具有特定模板，包括专门用于燃煤机组类型如磨煤机，燃料处理装置，除尘器等。 2.9 简化RCM分析和实施开展 简化RCM分析过程与设备运行和检修历史的回顾相结合进行可靠性分析，对检修计划提出建议。组织电厂工作人员对每个分析步骤进行回顾，以及与检修人员和运行人员进行面谈和小组讨论是分析成功的基础。通过与检修、运行人员面谈，把各个不同部门的事例通过“漏斗”处理形成统一的设备维护方法。 典型的作法是核心小组的组成包括由工程、运行、计划和检测人员组成。这些员工有权决定和改变检修过程（改变现有的PM任务，增加新的任务，购买PdM技术／设备等）。核心小组还需了解哪个员工对特定的系统而言是个“专家”，且能保证有足够专家参与分析。最常见的是分析员使用作为检查要点的预定步骤来实施分析。通常这些要点是重要性分析，任务选择和任务比较。这些专家通常是来自机械、电气、设备仪器、运行和工程等部门的高级技师、工段长或专职工程技术人员。检查通常由分析员，核心小组和其他合适的工作人员共同完成。其它常见的情况是，重要性分析的检查只由分析员和运行部门的代表完成。这是可以理解的，因为重要性是根据电站运行故障的影响所作出的功能性确认。然而，重要性检查和确认应涉及所有核心小组成员，因为这将保证他们都理解某个部件的重要性的由来。任务选择和任务比较却需要核心小组充分参与检查。 简化RCM分析工作阶段分以下几个方面： 1) 技术培训，全面理解SRCM的技术； 2) 按系统和部件开展SRCM分析； 3) 指导开展SRCM的分析实施； 4) 开展实施相关动态反馈和分析程序； 5) RCM工作开展方式和人员组成。 简化RCM分析工作应用步骤 1) RCM计划编制； 2) 维修工作计划落实； 3) 预知性维修基础工作开展； 4) 经济效益评估； 5) 动态反馈和不断改进工作开展。 凝结水 凝汽器热井 除氧器 入 出 控制、过滤、加热 回顾电站历史及实施电站回顾及访问 建立现行程序 实施改变 将简化RCM结果与现有维护程序作比较 实施非关键分析 实施关键性分析 识别最重要的功能 数据收集 简化RCM电力行业数据库 用户数据库 现场特定 数据库 图3 简化RCM检修任务数据库 图1 经典RCM与简化RCM的比较图 PAGE 26