韋濤 宋力
(中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司,天津塘沽,郵編:300452)
RCA(Root Cause Analysis)工具,即根本原因分析工具,是一種找出和消除重復(fù)導(dǎo)致事故事件發(fā)生的根本原因的工具。現(xiàn)今RCA工具在整合事件資源、人力資源,運(yùn)用固定的分析流程得出處理方案,以最終達(dá)到消除事故事件的直接原因、根本原因和系統(tǒng)原因表現(xiàn)出突出的先進(jìn)性。在燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)組維保體系中,將RCA工具建立在以已有設(shè)備故障現(xiàn)象數(shù)據(jù)的前提下展開針對(duì)該故障的地毯式誘因普查,在給處理故障指出一個(gè)明確的方案的同時(shí),也為機(jī)組隱患排查和零部件及系統(tǒng)性能有了一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)與掌握,將會(huì)對(duì)現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)的維保體系起到一個(gè)很好的補(bǔ)充與優(yōu)化的作用。
根據(jù)美國能源部1992年發(fā)布的《根本原因分析指南》中,把根本原因定義為:指一種原因,當(dāng)這種原因被糾正以后,將會(huì)防止此類事故或者類似事故的再次發(fā)生。PII公司對(duì)RCA定義為:通過一整套系統(tǒng)化、邏輯化、客觀化和規(guī)范化的分析方法,找出設(shè)備故障的機(jī)理和根本原因,并通過制定合理的糾正措施徹底消除這些根本原因,從而恢復(fù)設(shè)備的功能,防止同樣或類似故障重復(fù)發(fā)生的一種解決設(shè)備故障問題的分析方法。
RCA在設(shè)備管理方面的實(shí)施過程基本上包括以下幾個(gè)部分:
在設(shè)備維保管理中,當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)失效或者異常情況時(shí),需要立即展開RCA數(shù)據(jù)收集,收集的數(shù)據(jù)包括設(shè)備故障前、故障發(fā)生時(shí)、以及故障發(fā)生后的基本運(yùn)行參數(shù)、現(xiàn)場零部件表面情況、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境因素、操作人員操作過程以及其他一些同事故發(fā)生的有關(guān)因素。
在事故原因分析過程中,通常采用因果分析圖法。因果分析圖遵循追溯原則,同時(shí)包含三要素,即最近端直接原因、證據(jù)、解決方法(如圖一)。
在做設(shè)備故障失效RCA過程中,需要管理團(tuán)隊(duì)各個(gè)職責(zé)人員的參與,組成RCA團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)成員應(yīng)包括設(shè)備管理部門主要負(fù)責(zé)人作為RCA組長(負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)設(shè)備維保各個(gè)部門成員的合作與安排)、參與設(shè)備故障處理的專業(yè)技術(shù)人員、設(shè)備所屬操作人員等。
根據(jù)分析完因果分析圖,檢索出故障處理的解決辦法和需要各個(gè)部門完成的工作,列出工作布置表。各個(gè)部門根據(jù)部署表的內(nèi)容和時(shí)間要求進(jìn)行故障現(xiàn)象的確認(rèn)和解決,將確認(rèn)和解決的結(jié)果記錄在部署表內(nèi)。當(dāng)找到事故的根本原因并做處理措施后,要對(duì)處理措施做評(píng)估,確保該措施能夠徹底解決類似事故,防止類似事故的再次發(fā)生。
表一 RCA解決方案部署表
當(dāng)設(shè)備故障處理完畢后,針對(duì)RCA數(shù)據(jù)進(jìn)行引申應(yīng)用。包括將類似事故的所有原因的解決方法與系統(tǒng)原有設(shè)備維保工作的項(xiàng)目對(duì)比,找出系統(tǒng)中不全面、不精確或者錯(cuò)誤的維保內(nèi)容,加以糾正與補(bǔ)充。針對(duì)設(shè)備故障的根本原因是設(shè)備零部件故障或原設(shè)計(jì)不合理的情況,只要有充分的證據(jù)和前例,可以以RCA數(shù)據(jù)作為依據(jù)進(jìn)行設(shè)備系統(tǒng)改革創(chuàng)新。
據(jù)了解,在大多燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)的維保體系中廣泛使用的是預(yù)防性維修PM (Preventive Maintenance)和簡單的預(yù)知性維修PcM(Predictive Maintenance)相結(jié)合的維修體系。
預(yù)防性維修的特點(diǎn)是為了降低零部件或系統(tǒng)失效概率或防止功能退化,按照預(yù)定的時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的強(qiáng)制維修和檢查。采油設(shè)施設(shè)備管理部門根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)廠家給出的參考資料和設(shè)備使用要求,制定了包括 800h、2000h、4000h、8000h PM 工單,結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件(如MAXIMO管理軟件)形成了燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)的預(yù)防性維修管理制度。該制度通過多年的實(shí)踐證明,對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和機(jī)組壽命起到了重要作用。但是,PM制度也存在明顯的不利方面:
(1)以時(shí)間為基準(zhǔn)的強(qiáng)制行維修或僅有的強(qiáng)制檢查勢必造成過度維修或過少維修。
(2)設(shè)備投產(chǎn)初期PM制度不適用于已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)多年時(shí)間的老設(shè)備和老系統(tǒng)。
(3)PM制度中的工單內(nèi)容制定是以廠家標(biāo)準(zhǔn)工況為基礎(chǔ)的,但設(shè)備所處工況包括環(huán)境因素、負(fù)載輕重情況、燃料品質(zhì)等都有所區(qū)別,如果一概只按照PM工單執(zhí)行設(shè)備維保工作,可能會(huì)造成設(shè)備維保偏失。
輪機(jī)的預(yù)知性維修PcM是在對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測基礎(chǔ)上進(jìn)行的。燃?xì)廨啓C(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)測主要在以下幾個(gè)方面:
(1)操作人員點(diǎn)檢數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)的抄錄。人員在燃?xì)廨啓C(jī)橇內(nèi)運(yùn)行情況的檢查、橇外儀表數(shù)據(jù)抄錄和監(jiān)控軟件。人員巡檢和數(shù)據(jù)記錄的目的是隨時(shí)觀察橇內(nèi)外有無異常情況,掌握機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)有無明顯變化趨勢,這種以人的能動(dòng)性為基礎(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測有助于操作人員對(duì)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的直接把握。
(2)監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。包括重要參數(shù)的歷史記錄和曲線分析、機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)綜合性能分析、機(jī)組壓氣機(jī)污染指數(shù)計(jì)算以及機(jī)組的報(bào)警關(guān)斷系統(tǒng)等。這些實(shí)時(shí)、充分的數(shù)據(jù)記錄給維保工作提供了直接的依據(jù)。
(3)機(jī)組滑油的油液分析。目前維保體系中規(guī)定了對(duì)機(jī)組的滑油每三個(gè)月取樣化驗(yàn)以監(jiān)測機(jī)組內(nèi)部軸承和齒輪箱的磨損狀態(tài)等機(jī)組重要因素。
燃?xì)廨啓C(jī)的預(yù)知性維修是建立在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的,這就要求設(shè)備管理人員對(duì)數(shù)據(jù)的較高敏感度和對(duì)數(shù)據(jù)的勤于觀察。依靠預(yù)知性維修,我們可以確切的掌握機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否健康,同時(shí)可以根據(jù)數(shù)據(jù)決策需要做的檢修或保養(yǎng)。但是,預(yù)知性維修的盲區(qū)在于零部件本身質(zhì)量的變化,因?yàn)榫植康牧悴考г斐蓹C(jī)組故障無法在預(yù)防性維修中涉及到。
除了預(yù)防性維修和預(yù)知性維修外,海上燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的故障在處理完后都以故障報(bào)告的形式給出。故障報(bào)告包含三個(gè)部分,故障描述、故障分析、解決方法,這幾個(gè)部分都是針對(duì)故障解決完后形成的直接報(bào)告,不涉及引起故障的其他可能原因和預(yù)防措施,同時(shí)其解決方法針對(duì)性強(qiáng),往往治標(biāo)不治本,造成故障的反復(fù)出現(xiàn)。
總體而言,目前的燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)維保體系較為全面涵蓋了機(jī)組的維保內(nèi)容和性能監(jiān)測。但在故障處理方面沒有給出明確的方法和策略,同時(shí)維保內(nèi)容相對(duì)固定而不能因機(jī)組服役期延長等外界因素而改變,另外現(xiàn)有維保體系未涵蓋對(duì)長期使用的系統(tǒng)零部件的失效預(yù)期與檢查。
筆者所在渤海明珠號(hào)FPSO上配置有燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)4臺(tái),其中兩臺(tái)ROLLS&ROYCE機(jī)組是早期建造FPSO期間配置,距今幾近20年,兩臺(tái)SOLAR機(jī)組與2003設(shè)施整體改造時(shí)新增發(fā)電機(jī)。近年來,幾臺(tái)主機(jī)動(dòng)力部分多次達(dá)到預(yù)訂大修時(shí)間,也順利完成主機(jī)大修或交換機(jī)組項(xiàng)目。然而,伴隨機(jī)齡的增長,機(jī)組的輔助系統(tǒng)包括滑油系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)等經(jīng)過多年的使用,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)意想不到故障,給電站穩(wěn)定和日常生產(chǎn)生活造成一定的影響。
筆者所在渤海明珠號(hào)維修部門在引進(jìn)RCA工具后,成功處理了多次機(jī)組疑難故障,同時(shí)在處理故障后針對(duì)RCA過程中的數(shù)據(jù)和分析內(nèi)容,建立了一些新的檢查制度、針對(duì)特殊零部件失效情況提出了系統(tǒng)改進(jìn)等,在故障處理過程中也對(duì)所屬系統(tǒng)零部件進(jìn)行了徹底的檢查。在今年年初至今,渤海明珠號(hào)運(yùn)用RCA工具,成功處理了機(jī)組喘振故障、起機(jī)速度爬坡失敗故障、機(jī)組滑油高溫故障、機(jī)組橇內(nèi)火氣報(bào)警事故以及機(jī)組起機(jī)停滯等疑難故障。在此以SOLAR機(jī)組橇內(nèi)火氣報(bào)警導(dǎo)致停機(jī)故障和R&R機(jī)組起機(jī)爬坡失敗故障為例,詳述RCA在燃?xì)廨啓C(jī)故障處理和管理中的實(shí)踐方式。
(1) 數(shù)據(jù)收集
3月1 3日,SOLAR D機(jī)經(jīng)過維修各部門詳細(xì)檢查并恢復(fù)CO2氣瓶后,用燃油啟機(jī)試驗(yàn)。在燃油方式下啟機(jī)后各參數(shù)無異常,切換到燃?xì)饽J揭杂^察吹掃閥動(dòng)作和柴油管線溫度。發(fā)現(xiàn)吹掃閥在主燃油關(guān)斷閥動(dòng)作后開啟,約10S左右關(guān)閉(邏輯動(dòng)作要求20S。)。在此過程中檢測柴油管線溫度,沒有發(fā)現(xiàn)溫度有明顯上升。為了再次確認(rèn),重復(fù)了切油再切氣的過程,同樣觀察到閥動(dòng)作和溫度無異常。在觀察半小時(shí)后,SOLAR D機(jī)帶載供電。
設(shè)施操作人員在D機(jī)帶載后,每隔十分鐘對(duì)柴油管線溫度進(jìn)行檢測,離噴嘴距離稍遠(yuǎn)的位置開始溫度均為30~50℃左右,并在C機(jī)上測量同樣位置對(duì)比,溫度幾乎一致。加密觀察直到晚上21:00,確認(rèn)無異常后,每隔2小時(shí)巡檢定點(diǎn)測量溫度。21:00后回復(fù)火氣系統(tǒng)自動(dòng)狀態(tài)。
此過程持續(xù)到3月15日,仍無任何異?,F(xiàn)象。3月16日上午8:15,為了停機(jī)檢查天然氣壓縮機(jī),將三臺(tái)主機(jī)切換到燃油模式。9:30,燃油模式切換到燃?xì)饽J?,切換的過程中觀察吹掃閥動(dòng)作和柴油管線溫度正常。此后每兩小時(shí)巡檢定點(diǎn)測量燃油管線溫度,直到下午17:00左右的巡檢無異常;
下午19:00設(shè)施操作人員照例打開撬門準(zhǔn)備測量溫度時(shí),發(fā)現(xiàn)柴油管線pigtail和燃油分配器(如圖二)部燒紅。
圖二 平發(fā)電機(jī)pigtail燃油分配器
(2)因果分析圖
圖三 因果關(guān)系圖局部視圖
根據(jù)事故的數(shù)據(jù)分析,海上維修團(tuán)隊(duì)討論的結(jié)果,做出如圖三因果關(guān)系分析圖,原因鎖定在以下幾個(gè)方面,包括燃油吹掃閥泄漏或吹掃時(shí)間過長、主燃料管線上的單向閥破損泄漏、PCD反竄或循環(huán)、燃油分配塊有缺陷等幾個(gè)問題上。
(3)解決方案部署表
以下是針對(duì)以上四個(gè)原因的檢查方案部署表和完成情況。(總體RCA部署表更全面,此處以四個(gè)方面為簡例)
部門檢查發(fā)現(xiàn),燃油分配塊在燃料分支管線上有非常細(xì)小的裂紋缺陷(如圖四),同時(shí)比較新舊型號(hào)燃油分配塊,發(fā)現(xiàn)型號(hào)差異表現(xiàn)在燃油分支館內(nèi)的阻尼孔差異,新型號(hào)滑油分配塊有阻尼孔用于阻止噴嘴間的高溫氣體竄流。
圖四 燃油分配器
(4)RCA分析結(jié)果引申
本次RCA找出了故障的根本原因和解決方法,在整改過程中,RCA的收獲不僅僅是處理了故障,通過RCA中的各種原因分析和檢查情況,我們大致可以得出以下需要關(guān)注和改進(jìn)的地方:
1)橇內(nèi)由于燃料管線或閥門等部件的外漏碰上高溫表面是可能造成機(jī)組橇內(nèi)失火的潛在隱患。所以需要制定針對(duì)燃燒類設(shè)備定期的火災(zāi)隱患排查,包括對(duì)管線表面缺陷、接頭是否松動(dòng)、管線震動(dòng)磨損情況以及火氣系統(tǒng)等的檢查和確認(rèn)。由此RCA,我們建立了全船燃燒類設(shè)備的火災(zāi)隱患專項(xiàng)檢查制度。
表二 檢查方案部署表
2)老型號(hào)燃油分配閥的內(nèi)在設(shè)計(jì)問題是造成此次事故的一個(gè)重要原因。而我們的設(shè)備管理中卻沒能及時(shí)更近廠家的服務(wù)公告,及時(shí)更換新型號(hào)燃油分配塊。由此,我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦幸皶r(shí)與服務(wù)商溝通,了解最新服務(wù)公告等信息。
在RCA過程中,我們對(duì)相關(guān)零部件進(jìn)行了檢查,發(fā)現(xiàn)了一些平時(shí)沒有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)的隱患。例如在檢查主油路上的單向閥時(shí),發(fā)現(xiàn)單向閥內(nèi)O型密封圈已經(jīng)缺失四分之一,無法起到密封作用,失去了其設(shè)計(jì)功效。但在此次RCA前幾組仍然在此隱患下運(yùn)行,只是還沒因此發(fā)生故障而已。由此,我們體會(huì)到針對(duì)輔助系統(tǒng)的一些長期服役的部件,我們需要做定期檢查或者更換。
(1)數(shù)據(jù)和信息收集
雙羅機(jī)組在發(fā)生火氣報(bào)警后,在高速帶載情況下停機(jī)。操作人員將火氣報(bào)警復(fù)位后啟動(dòng)機(jī)組,發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火正常,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從2200rpm開始上升到5600rpm,報(bào)警停機(jī)。報(bào)警描述為:TURBINE STAGNATION。
檢查此報(bào)警條件為:監(jiān)測透平啟動(dòng)過程中,判斷連續(xù)3秒內(nèi),發(fā)動(dòng)機(jī)每秒轉(zhuǎn)速上升小于40轉(zhuǎn)。判斷為加速過程中燃料和氣路供應(yīng)問題?,F(xiàn)場對(duì)燃油管線上的濾器進(jìn)行檢查更換,包括橇外雙聯(lián)濾器,橇內(nèi)Y型濾器,燃油泵出口高壓濾器。清潔燃料氣濾網(wǎng)。再次啟動(dòng)機(jī)組,觀察bleed valve狀態(tài)。機(jī)組在啟動(dòng)加速到5600附近,同樣的報(bào)警停機(jī)。Bleed valve有空氣排出,因轉(zhuǎn)速低排氣量很小。在排除燃料系統(tǒng)濾器等節(jié)流問題后,進(jìn)行RCA分析全面排查。
(2)RCA因果分析圖
通過維修團(tuán)隊(duì)集思廣益,采用頭腦風(fēng)暴的形式對(duì)機(jī)組故障可能原因進(jìn)行分析,列出因果分析圖如下:
圖五 因果分析圖局部圖
(3)RCA措施部署和結(jié)果
圖六 燃料系統(tǒng)圖
在RCA過程中,基本排除高溫超速和機(jī)組轉(zhuǎn)阻大兩個(gè)大方向的原因后,我們將問題鎖定在機(jī)組動(dòng)力不足的角度。根據(jù)前期機(jī)組保養(yǎng)和故障排查工作,我們將問題重點(diǎn)集中到如下幾個(gè)重點(diǎn)排查方面,一下是排查點(diǎn)和排查結(jié)果:(附燃料系統(tǒng)圖)
表三 排查結(jié)果表
(4)RCA引申
1)在此次故障處理RCA過程中,我們檢查了包括燃油系統(tǒng)、燃?xì)庀到y(tǒng)、儀表氣系統(tǒng),這些系統(tǒng)都是導(dǎo)致機(jī)組爬坡故障的可能因素。在此檢查過程中,我們對(duì)這些系統(tǒng)的有了更加深入的了解和狀態(tài)的掌握。
2)在最終根本原因的分析發(fā)現(xiàn),速度感應(yīng)閥是一個(gè)容易損壞的機(jī)械傳動(dòng)部件,容易造成機(jī)組無法運(yùn)轉(zhuǎn),參與討論的人員認(rèn)為有必要對(duì)這種機(jī)械感應(yīng)防喘方式做一個(gè)改革創(chuàng)新,即該造為以采集速度信號(hào)和電磁閥控制模式的防喘方式。
結(jié)合以上對(duì)海上現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)的維保體系現(xiàn)狀的介紹和兩個(gè)RCA運(yùn)用案例的分析,我們可以發(fā)現(xiàn),RCA工具是建立在以已有設(shè)備故障現(xiàn)象數(shù)據(jù)的前提下展開針對(duì)該故障的地毯式誘因普查,在給處理故障指出一個(gè)明確的方案的同時(shí),也為機(jī)組隱患排查和零部件及系統(tǒng)性能有了一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)與掌握,總體而言,RCA工具的應(yīng)用是對(duì)現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)的維保體系起到一個(gè)補(bǔ)充與優(yōu)化的作用。具體模型如下:
5.1 該模型對(duì)P M體系的優(yōu)化與補(bǔ)充
RCA過程以現(xiàn)有設(shè)備狀態(tài)為基礎(chǔ)對(duì)設(shè)備可靠性做出分析,給出措施和意見,這些措施中就包括建立以時(shí)間為基礎(chǔ)的新的定期工作項(xiàng)目或者RCA發(fā)現(xiàn)已有PM工單時(shí)間間隔和工作項(xiàng)目不適合的情況,根據(jù)新的RCA結(jié)果,我們可以對(duì)已有PM工單進(jìn)行改進(jìn),也即對(duì)PM體系的一個(gè)優(yōu)化的過程。
1)PdM預(yù)知性維修體系是建立在現(xiàn)有監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上展開對(duì)機(jī)組性能和機(jī)組零部件可靠性的未來預(yù)期和維修保養(yǎng)。簡言之,預(yù)知性維修是對(duì)未發(fā)生的事情提前做出故障判斷和處理。RCA過程中,我們將已經(jīng)發(fā)生的故障做出詳細(xì)分析,這些故障分析案例將為PdM預(yù)知性維修體系提供更加真實(shí)可靠的數(shù)據(jù),豐富了預(yù)知體系中的的內(nèi)容和方向。
2)RCA過程中,不僅僅處理了故障,也利用這個(gè)機(jī)會(huì)進(jìn)一步大面積的對(duì)某個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了檢查和確認(rèn),得出的結(jié)果可以作為機(jī)組性能和狀態(tài)預(yù)測的基礎(chǔ),即RCA過程給PdM提供了機(jī)組某系統(tǒng)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)信息,豐富了預(yù)知性維修數(shù)據(jù)庫,也某些系統(tǒng)預(yù)知性的盲區(qū)。
1)RCA過程中,涉及的原因多種多樣,包括系統(tǒng)性的原因,例如人員管理、崗位職責(zé)明晰、現(xiàn)有備件管理制度等。在RCA過程中,對(duì)不合適的人員管理理念和設(shè)備管理理念做出分析和判斷,有助于我們對(duì)不合時(shí)宜的理念和制度做出改變。
2)RCA的結(jié)果暴露出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷或選型缺陷,如果要徹底改變故障的頻發(fā),我們需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新。例如R&R機(jī)組的防喘控制信號(hào)采用的是機(jī)械傳動(dòng)速度信號(hào),速度感應(yīng)閥容易出現(xiàn)故障導(dǎo)致機(jī)組趴窩,多次影響機(jī)組運(yùn)行,由此我們可以在此對(duì)防喘系統(tǒng)做技術(shù)優(yōu)化。所以RCA工具是設(shè)備優(yōu)化創(chuàng)新的重要推動(dòng)力。
3)團(tuán)隊(duì)成員在參與RCA過程中,通過集體討論和辯論的形式詳細(xì)地了解了系統(tǒng)知識(shí),提高了團(tuán)隊(duì)成員的技術(shù)水平和維修團(tuán)隊(duì)的整體實(shí)力。
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