RCM技術(shù)在污水處理設(shè)備管理中的應(yīng)用

王 丹 暴麗宏

（中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司天津）

RCM技術(shù)在污水處理設(shè)備管理中的應(yīng)用

王 丹 暴麗宏

（中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司天津）

傳統(tǒng)的檢維修方式是基于廠家說(shuō)明書和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)考慮的，對(duì)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和可能的風(fēng)險(xiǎn)等方面考慮不足。以可靠性為中心的維修（Reliability Centered Maintenance，RCM）作為先進(jìn)的設(shè)備管理方法，是保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行的有效措施之一。RCM技術(shù)根據(jù)不同設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，并結(jié)合不同維修方式的特點(diǎn)來(lái)確定設(shè)備維修策略，解決傳統(tǒng)維修管理模式中存在的“過(guò)剩維修”、“維修不足”等問(wèn)題。本文分析和探討了RCM技術(shù)在污水處理設(shè)備管理中的應(yīng)用。

RCM技術(shù)；污水處理；設(shè)備管理

隨著科技的發(fā)展、先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用以及環(huán)境保護(hù)力度的加大，污水排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，污水處理場(chǎng)紛紛改進(jìn)污水處理工藝流程，購(gòu)置了系列污水處理設(shè)備，這些設(shè)備具有造價(jià)高、種類多、技術(shù)先進(jìn)等特點(diǎn)，相應(yīng)的維護(hù)成本高，無(wú)形中也加大了管理難度。傳統(tǒng)設(shè)備管理模式普遍存在著維修過(guò)剩或維修不足的問(wèn)題，維修過(guò)剩造成資源的浪費(fèi)，維修不足則導(dǎo)致設(shè)備失效，引發(fā)事故，甚至造成嚴(yán)重的環(huán)境危害[1-2]。對(duì)污水處理場(chǎng)各類設(shè)備實(shí)施以可靠性為中心的維修（RCM）管理，可確保污水處理設(shè)備維護(hù)既經(jīng)濟(jì)又可靠。

1 RCM概述

傳統(tǒng)的檢維修方式是基于廠家說(shuō)明書和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和可能的風(fēng)險(xiǎn)等方面考慮不足，傳統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)頻次和效益與所維護(hù)的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)大小不匹配，設(shè)備維護(hù)資源使用也不合理，存在“維修不足”或“維修過(guò)剩”的問(wèn)題。

RCM是一種科學(xué)的系統(tǒng)工程方法，廣泛應(yīng)用于各行業(yè)關(guān)鍵的設(shè)備。RCM的核心是以最少的資源消耗保持設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。RCM的工作思路主要是對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行功能與故障評(píng)價(jià)分析，采取科學(xué)的分析方法，制定針對(duì)性的維護(hù)管理策略，通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種故障分析手段，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

RCM理論于上世紀(jì)60年代起源于美國(guó)波音公司，最初應(yīng)用于飛機(jī)及航空設(shè)施，發(fā)展到上世紀(jì)90年代趨于成熟。至今，RCM已在許多國(guó)家的鋼鐵、電力、化工、鐵路、汽車、地鐵、海洋石油、核工業(yè)、建筑、供水、食品、造紙、卷煙及藥品等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。實(shí)踐證明利用RCM方法可以有效地提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性并降低維修成本。

2 RCM理論體系

2.1 RCM基本思想在實(shí)施RCM分析之前，首先應(yīng)該明確以下概念：（1）潛在故障與功能故障

潛在故障是指設(shè)備還未發(fā)生功能故障，具體表現(xiàn)為磨損、振動(dòng)、裂紋、噪聲等。正確處理潛在故障可以有效避免功能故障的發(fā)生，設(shè)備從潛在故障逐漸發(fā)展為功能性故障的時(shí)間間隔稱為P-F間隔，如圖1所示。P點(diǎn)表明設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入潛在故障期，設(shè)備F點(diǎn)表明設(shè)備即將進(jìn)入功能故障，各設(shè)備的P-F間隔各有不同，有的幾微秒，有的長(zhǎng)達(dá)幾十年。狀態(tài)維修的實(shí)施往往要根據(jù)P-F時(shí)間間隔來(lái)確定。

圖1 設(shè)備P-F維修間隔圖

（2）隱蔽性功能故障和多重故障

隱蔽性故障是指在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下工作人員不容易發(fā)現(xiàn)的故障或者是不工作的設(shè)備工作時(shí)是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)不容易發(fā)現(xiàn)。多重故障是指兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立故障依次發(fā)生所組成的故障事件，多發(fā)生在儀表保護(hù)裝置或系統(tǒng)故障時(shí)。檢查并排除隱蔽性故障可以降低多重故障的發(fā)生概率，減少不必要的損失。

（3）預(yù)防性定期維修與故障后果

對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)可以降低設(shè)備故障發(fā)生頻率。發(fā)生故障的后果按其重要度可以分為安全性和環(huán)境性后果、生產(chǎn)性后果和維修成本后果。

（4）預(yù)防性定期維修工序

預(yù)防性定期維修工序的制定是RCM維修的主要目的之一。維修內(nèi)容不局限于定期維修的內(nèi)容，更注重設(shè)備的操作環(huán)境、性能要求、故障模式、原因及影響、潛在故障檢測(cè)頻率、視情維修任務(wù)類型等內(nèi)容，可以根據(jù)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)重要度以及不同維修方式的特點(diǎn)來(lái)確定維修項(xiàng)目、維修決策、維修周期等，優(yōu)于傳統(tǒng)的定期維修工序[3-4]。

2.2 RCM實(shí)施過(guò)程

RCM過(guò)程包括以下七個(gè)問(wèn)題[5]：

（1）當(dāng)前運(yùn)行條件下，設(shè)備性能特點(diǎn)是什么？（性能特點(diǎn)）

（2）什么情況引起功能故障？（功能故障）

（3）什么因素導(dǎo)致功能故障？（故障模式和原因分析）

（4）發(fā)生故障會(huì)導(dǎo)致什么后果？（故障后果）

（5）各種故障發(fā)生會(huì)有什么影響？（故障影響）

（6）應(yīng)采取什么措施來(lái)預(yù)防故障發(fā)生？（預(yù)防性維護(hù)）

（7）沒(méi)有合理的維護(hù)方式，怎么辦？（暫定措施）

3 RCM在污水處理設(shè)備管理中的應(yīng)用

3.1 污水處理設(shè)備及管理現(xiàn)狀

污水處理設(shè)備可以分為通用設(shè)備和專用設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中具有不同的作用和效果。通用設(shè)備主要有水泵類、閥門類、風(fēng)機(jī)類等。專用設(shè)備包括攔污機(jī)械設(shè)備、刮吸泥設(shè)備、砂水分離設(shè)備、投藥和消毒設(shè)備、曝氣和攪拌設(shè)備、深度氧化設(shè)備、除臭設(shè)備、脫水設(shè)備、污泥濃縮和沼氣利用設(shè)備等。

目前，污水處理設(shè)備主要還是以預(yù)防性維護(hù)的定期檢維修模式為主，針對(duì)不同設(shè)備特點(diǎn)按照廠家說(shuō)明書制定出設(shè)備檢維修工序。這種檢維修模式可以提高設(shè)備可靠性，但是由于計(jì)劃固定，易造成設(shè)備維護(hù)不足、維修過(guò)剩、盲目維修和設(shè)備管理脫節(jié)等問(wèn)題。

3.2 RCM技術(shù)應(yīng)用

污水處理設(shè)備種類較多，結(jié)合不同設(shè)備的特點(diǎn)有不同的檢維修方法。污水處理設(shè)備管理應(yīng)借鑒RCM思想，從安全環(huán)保影響、生產(chǎn)影響程度、設(shè)備維修難度、設(shè)備原值、有無(wú)備用設(shè)備等方面對(duì)設(shè)備進(jìn)行分析，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況和風(fēng)險(xiǎn)程度對(duì)設(shè)備進(jìn)行分類分級(jí)管理，按照“二八”或“一九”原則，對(duì)相關(guān)污水處理設(shè)備采取不同的檢維修方式，風(fēng)險(xiǎn)高影響程度大的污水處理設(shè)備采用基于風(fēng)險(xiǎn)的狀態(tài)維修，影響程度相對(duì)不太大的采取預(yù)防性定期維護(hù)，風(fēng)險(xiǎn)不大影響小的污水處理設(shè)備采取故障維修方式（事后維修），形成科學(xué)合理的檢維修模式。

3.2.1 基于風(fēng)險(xiǎn)的狀態(tài)維修

對(duì)于離心泵、鼓風(fēng)機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備可采用基于風(fēng)險(xiǎn)的狀態(tài)維修，使用狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備在線或離線采集狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)故障特征信號(hào)的提取、監(jiān)測(cè)來(lái)預(yù)測(cè)部件故障發(fā)展趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上確定部件維修內(nèi)容、維修級(jí)別、維修時(shí)間或間隔期等內(nèi)容。通過(guò)對(duì)離心泵、鼓風(fēng)機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行基于風(fēng)險(xiǎn)的振動(dòng)檢測(cè)和故障分析，對(duì)異常狀態(tài)及時(shí)做出報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期故障征兆，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員采取相應(yīng)的措施提供技術(shù)支持，避免、減緩和減少設(shè)備事故的發(fā)生。通過(guò)對(duì)設(shè)備異常情況運(yùn)行早期評(píng)估分析，可以預(yù)測(cè)設(shè)備故障發(fā)生的程度、位置、趨勢(shì)等內(nèi)容。通過(guò)對(duì)污水處理設(shè)備離線和在線狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，為設(shè)備狀態(tài)調(diào)整、停機(jī)檢維修提供科學(xué)的依據(jù)，可延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行周期，顯著降低維護(hù)成本。

例如，離心泵常見(jiàn)故障不平衡、不對(duì)中、松動(dòng)等都可以通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)頻譜分析進(jìn)行判斷。比如，轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均會(huì)造成不平衡狀態(tài)，在轉(zhuǎn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生離心力，不平衡質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)在離心力作用下會(huì)引起振動(dòng)，振動(dòng)會(huì)傳遞到軸承，軸承上的各點(diǎn)每旋轉(zhuǎn)一周會(huì)承受一次作用力。因此，在頻譜圖中可以通過(guò)觀察一倍頻來(lái)判斷離心泵不平衡故障。

圖2 離心泵常見(jiàn)故障頻譜分段

3.2.2 預(yù)防性定期維修

污水處理設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，各部件和零件受到摩擦、磨損、腐蝕、碰撞和沖擊等多種因素的影響，技術(shù)性能會(huì)逐漸下降。為降低或延緩設(shè)備失效、功能退化的概率，延長(zhǎng)設(shè)備使用周期，減少設(shè)備故障，需要按預(yù)定的時(shí)間間隔或規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)防維護(hù)，比如按時(shí)間要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行清潔、緊固、調(diào)整、防腐和潤(rùn)滑，并作好相應(yīng)記錄。

例如，砂水分離等設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中由于各種原因會(huì)導(dǎo)致無(wú)法分離的現(xiàn)象，這就需要進(jìn)行原因分析，對(duì)曝氣沉砂池進(jìn)行有效控制。對(duì)砂水分離設(shè)備的日常維護(hù)是對(duì)其表面雜物進(jìn)行清理，對(duì)其傳感器進(jìn)行定期預(yù)防維護(hù)也非常重要。

3.2.3 故障維修

對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)小、影響程度底的一般設(shè)備的維修應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)性，選擇故障維修（事后維修）。例如，對(duì)于各類加藥泵、計(jì)量泵、閥門、管道等可采用故障維修，壞了以后再修理，從而把最大的精力和資源放到關(guān)鍵設(shè)備的維修維護(hù)上，使檢維修活動(dòng)更具有科學(xué)性和針對(duì)性。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)污水處理設(shè)備進(jìn)行RCM技術(shù)應(yīng)用，從設(shè)備的安全可靠、節(jié)能環(huán)保、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)等因素進(jìn)行綜合分析，同時(shí)結(jié)合不同維修方式的特點(diǎn)，根據(jù)不同設(shè)備的實(shí)際情況分別采用基于風(fēng)險(xiǎn)的狀態(tài)維修、預(yù)防性定期維修、故障維修方式，對(duì)保證污水處理裝置的安全經(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技術(shù)在我國(guó)的推廣，它必將在提升工業(yè)安全性能、降低用戶成本等方面發(fā)揮更大的作用。

[1]王慶鋒,高金吉.過(guò)程工業(yè)動(dòng)態(tài)的以可靠性為中心的維修研究及應(yīng)用[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2012,48（8）:135-143.

[2]Wei Liang,Lianfang Pang,Laibin Zhang,Jinqiu Hu. Reliability-centered Maintenance Study on Key Parts of Reciprocating Compressor.2012 International Conference on Quality,Reliability,Risk,Maintenance and Safety Engineering,Chengdu,2012.

[3]Deshpande V S,Modak J P.Modeling of uncertainties in reliability centered maintenance:probabilistic approach.ReliabilityEngineeringandSystemSafety, 2001,2（71）:159-64.

[4]Jaarsveld W V,Dekker R.Spare parts stock control for redundant systems using reliability centered maintenance data.Reliability Engineering and System Safety, 2011,95（11）:1576-1586.

[5]龐連芳.基于RRCM的往復(fù)式壓縮機(jī)組維修決策方法研究[D].北京,中國(guó)石油大學(xué)（北京）,2013.

王丹，女（1978.12-）環(huán)境工程專業(yè)（本科），環(huán)境科學(xué)（碩士研究生），畢業(yè)于南開大學(xué)，從事污水處理工作