FMEA法在電力設備設施運行安全風險管理中的應用

張 濤

中石油獨山子石化公司供水供電公司

在電力設備和設施運行的過程中，一般用于控制缺陷的防線有3種，分別為故障起因的消除或避免、故障的確定或檢測、故障影響后果的減少。而利用FMEA方法最大的優(yōu)點就是做好安全防線，最大限度減少安全事故發(fā)生[1]。FMEA方法本就是一種有效性、可靠性、安全性等比較高的重要設計方法，也是將故障影響分析模式（FEA模式）與故障模式分析方法（FMA）有機結合，對于各種可能存在的風險進行相應的評價和分析，再基于當前的技術將風險降到最低。FMEA方法應用當中最重要的衡量標準是及時性，也就是意味著它是事前發(fā)生的行為，需要在故障發(fā)生之前進行運行管控[2]。

1 FMEA方法主要內容及可行之處

1.1 FMEA方法主要內容

需要在電力設備設施安裝以及運行之前進行相應的可行性分析，所針對的對象則是所有計劃投入安裝或者運營的設備/過程，對已有設備等進行的改造，運行環(huán)境發(fā)生改變的設備等，在該方法具體應用的過程中需要考慮到和計劃相關的設備本身所具有的特性，便于更好的適應環(huán)境[2]。

1.2 FMEA方法的可行之處

（1）分析前的準備階段，一些重要設備的廠家資料以及包含的參數，設備在之前所發(fā)生過的維修記錄和故障，現有的國家標準技術規(guī)范等。

（2）需要構建專門的小組。小組當中的成員應當包含對FMEA方法運行產生重要幫助的人，比如供配電單位電氣專業(yè)管理人員、安全人員、班組技師，廠商設備的維修人員等。

（3）對設備設施進行FMEA分析，包含分析的對象以及按照不同的類別來進行重點設備的分類分析，例如將設備按照系統(tǒng)功能劃分成主要單元。

（4）明確具體分析內容，包含設備的功能要求，遇到風險后失效的模式，所帶來的后果，出現風險的原因以及當前所采取的措施，風險的嚴重程度等。

（5）分析設備設施的風險順序數。這項任務的完成需要由配電車間的各班組和設備維修廠商來進行相應的點檢。班組人員分析FMEA，評價一些特殊性的風險，最終的評價結果是由小組內的所有成員都認可通過的，只有這樣才可以具體投入使用。

（6）利用公式來對風險優(yōu)先數進行計算。所采用的計算公式為：

式中，

S—風險的嚴重度系數，也就是風險所帶來的危害程度。風險程度需要依照設備的安全、運行狀態(tài)以及可維修特點來進行判斷。失效分為：較小，檢修時間＜1h；一般失效，檢修時間1～6h之間；主要失效，檢修時間＞6h；嚴重失效為設備出現故障，需要停運，或者故障需要更換。

D—不易探測度，分為總發(fā)現，可以及時發(fā)現引起故障的原因，能夠有效避免；便于發(fā)現，則是可以發(fā)掘大部分的失效原因，但是有少數幾種探測不到；另外，還有難于發(fā)現和內部幾乎不能發(fā)現。

O—拼讀系數，分為不存在，即在設備的運行周期之內，風險未出現或者最多出現1次；罕有則是表現每年可能會出現1次故障；偶然則是風險或失效會偶然發(fā)生；頻繁為設備頻繁發(fā)生，每月發(fā)生1次或者1次以上。

2 FMEA在電力設備設施風險分析中具體的應用

本次以110kV為例，開展針對FMEA方法在電力設備設施風險分析當中的具體應用分析。

（1）確定110kV變電站的性質、運維檢修的范圍以及安裝投運的范圍，是繼續(xù)開展研究的約束和條件。

（2）對參與到本次風險分析當中的人員進行確認，要讓相關的成員、工廠用戶以及配電設備廠商都參與其中。為了讓小組內的成員更加了解110kV變電站電氣設備在應用當中的特點、安裝以及運維檢修等，需要做好準備工作。

（3）確認每個成員需要承擔的責任和任務。比如組長需要對整個小組的活動進行協(xié)調，要進行管理和鼓舞，同時也要和大家一起溝通交流。工廠用戶的需求滿足是電力部門開展風險管理的主要目標，因此需要讓他們參與到電力設備設施運行風險管理控制小組當中，設備的生產廠商和專家則可以提供產品更多的信息以及更專業(yè)的意見。

（4）由小組內不同的成員來對設備的特點、運維檢修等進行研究分析，這個過程是讓成員熟悉配電設備，運維檢修等相關程序的重要內容。

（5）分析可能發(fā)生的風險以及原因和影響等。通過分析可以發(fā)現110kV變電站常見的主變火災類型和原因，如圖1。

圖1 110kV主變火災類型及原因

（6）對主變發(fā)生火災的類型，原因及當前控制情況等進行處理，以其中的一種主變火災類型為例進行分析。

（7）將嚴重程度進行發(fā)生率、發(fā)現率以及嚴重性的相應評分。按照質量等級標準來把因素轉換為相對應的數值。對于任何的一個原因、風險因素以及所帶來的影響都需要進行等級劃分。由于小組內的成員工作背景，知識儲備存在差異，因此也會出現意見相左的現象，建議要事先收集足夠的證據。分別結合S、O、D的情況來計算出最終的風險優(yōu)先度數值。

（8）將風險發(fā)生的嚴重性、發(fā)生率以及發(fā)現度等進行相乘，計算RPN值，每個指標的權重也應當是一致的，見表1。

（9）因為要對現在所有的風險發(fā)生原因進行明確，所以必須選擇最需要進行改善的風險現象和失效模式，這個步驟必須由設備的工程師參與其中，如果設備屬于專變用戶產權設備，則還需要用戶參與其中。不少小組成員對于風險的程度把控存在疑問，即：“哪一種的風險程度在可以被接受的范圍之內呢？”當前進行風險程度衡量的方法也有不少，比如最高分方法、帕累托方法等[4]。

表1 110kV主變類型、原因、當前控制分析

（10）確定需要采取行動的RPN界限值。即帕累托最優(yōu)，如圖2。

圖2 帕累托最優(yōu)

（11）擬定需要改善的方法。針對在110kV變電站主變火災爆炸等發(fā)生的類型及原因進行分析之后，發(fā)現導致主變發(fā)生火災爆炸的原因包含雷電起火、接觸不良起火以及短路過熱起火等。因此在后期改善的過程中應當從以下幾個方面入手改善：

①變電站需要安裝常規(guī)的滅火器、干粉滅火器、MODEL MTZ2 二氧化碳滅火器、干沙滅火器等。

②要安裝JB-QB/LN1010型或者其他型號的區(qū)域火災報警控制器（多點位的煙感和感溫電纜，聲光報警等）。

③需按國家已有的關于變電站相關火災的標準規(guī)范做好防雷設施的預防性試驗和檢修工作。

④需要定期檢查設施設備，一旦發(fā)現問題需要及時維修。對于已經發(fā)生的火災爆炸必須要根據應急事件等級啟動主變火災爆炸應急預案，盡量降低事故損失，確保人員安全。

（12）確定整改的有效性。任務的開展必須要有明確的始終，而FMEA小組則需要對檢查的成效進行檢查，整改并不是最終的目的，而是需要確定通過這一次的整改可以確保這個風險多久不會發(fā)生[5]。如發(fā)現整改無效，還需要繼續(xù)開展研討，見表2。

表2 整改有效性分析

3 結束語

FMEA方法在很多領域都有較好的應用，同樣在電力設備設施運行安全風險管理方面也有應用的價值和必要性。電力設備設施的風險控制管理對于電力行業(yè)的長期發(fā)展產生重要價值，對其相關內容研究也有重要的意義。本文分析了FMEA方法在110kV變電站當中的應用過程及方法，將FMEA方法在110kV變電站的具體應用步驟，如性質確定，人員確定，確認每個成員需要承擔的責任義務，分析可能存在的風險，風險的原因類型，具體到該案例為火災的類型，發(fā)生原因，對風險的嚴重程度進行評分，確定采取行動RPN值，擬定改善方法，確定改革有效性，本次實踐結果證實其有效性比較好，對電力設備設施運行安全的風險評估和控制提供了技術支撐。