RCM技術在LNG接收站中的應用

石帥，胡軍，夏向陽(中海油安全技術服務有限公司，天津 300450)

1 RCM概述

以可靠性為中心的維修(reliability centered maintenance，RCM)是一種用于制定設備檢維修策略的一種方法。RCM方法最初在飛機及航空行業(yè)進行應用，波音等公司經過應用后取得了良好效果，該方法可以提高設備可靠性并優(yōu)化檢維修費用。目前RCM已在化工、電力、核工業(yè)等多個行業(yè)進行了應用[1-2]。

2 RCM實施

RCM工作流程如圖1所示。在故障模式及影響分析(fault mode and effect analysis，F(xiàn)MEA)基礎上采用風險矩陣評估故障模式風險等級，然后依據(jù)邏輯判斷圖，制定設備維修決策。

圖1 RCM工作流程圖

3 RCM在LNG接收站的應用

對某LNG接收站進行RCM技術應用。根據(jù)前期資料收集和現(xiàn)場調研的結果，LNG接收站納入分析范圍轉動設備為包括罐內泵、高壓泵、BOG壓縮機等。

3.1 數(shù)據(jù)收集及統(tǒng)計分析

項目組從LNG接收站檔案館以及操作現(xiàn)場對數(shù)據(jù)和資料進行了收集和整理。通過對收集的資料進行整理、匯總、分析，掌握裝置設備信息、維修維護資料、設備管理制度，考查影響設備運行的風險因素。項目中采用的故障頻率等相關數(shù)據(jù)來源于LNG接收站項目建設和運行過程中有記錄的數(shù)據(jù)以及廠區(qū)范圍內的數(shù)據(jù)，由工作人員協(xié)助提供，對于LNG接收站未能提供數(shù)據(jù)則參考相關數(shù)據(jù)庫、行業(yè)內資料以及專家經驗。

3.2 風險評價準則

風險評價準則參考國內外先進做法以及結合LNG接收站實際情況進行制定。故障概率/頻率(PoF)評價準則的制定綜合考慮轉動設備故障頻率統(tǒng)計結果和用戶的可接受程度，以百萬工時為評價和統(tǒng)計周期，如表1所示。

表1 故障概率/頻率評價準則

故障模式后果評價準則包括：安全后果評價準則、環(huán)境后果評價準則、停機時間后果評價準則、維修成本后果評價準則。停機時間后果評價準則如表2所示，停機時間指單臺設備故障維修的總時間，包含準備、置換、采辦等過程。

表2 停機時間后果評價準則

風險矩陣分為四種(安全風險矩陣、環(huán)境風險矩陣、停機時間風險矩陣、維修成本風險矩陣)，將故障模式分為高風險、中風險和低風險。停機風險矩陣如表3所示。

表3 停機風險矩陣

3.3 故障模式總體風險分析

通過故障頻率及設備的安全后果、環(huán)境后果、停機時間后果和維修成本后果四方面統(tǒng)計，得出設備故障模式風險等級：共分析了300個故障模式，其中高風險等級故障模式15個，中風險故障模式33個，低風險故障模式252個。停機時間和維修成本風險等級分布比例圖如圖2和圖3所示。

圖2 故障模式停機時間風險等級分布比例圖

通過分析LNG接收站停機時間風險等級計算結果及分布，LNG接收站一些關鍵動設備維修時間較長，如高壓泵的維修首先需要隔離、吹掃、置換，檢測合格后才能進行拆卸、吊裝，運往檢修現(xiàn)場，且泵和電機的拆裝過程較為耗時，完成檢修工作并回裝至泵筒后，需要對設備進行氮氣吹掃、預冷和開車測試，整個維修過程時間較長，在生產任務較重時存在一定的風險。

圖3 故障模式維修成本等級分布比例圖

通過分析LNG接收站故障模式風險等級計算結果及分布，LNG接收站有些關鍵設備(海水泵、高壓泵等)為進口設備，相關備品備件需要進口，維修成本較高。

3.4 制定優(yōu)化的檢維修策略和任務

維修策略的選擇是依據(jù)RCM邏輯決斷圖進行的。通過RCM邏輯決斷分析，找到對應于某一失效模式下的某一失效原因的維修策略。維修策略主要包括狀態(tài)維修、定期維修、故障維修。

3.4.1 狀態(tài)維修

對于罐內泵、BOG壓縮機等旋轉設備可采用狀態(tài)維修，應用在線或離線狀態(tài)監(jiān)測設備對狀態(tài)數(shù)據(jù)進行采集，來進行設備狀態(tài)判定及預測設備故障發(fā)展趨勢，在此基礎上確定設備檢維修內容、維修時間等。

例如LNG接收站內罐內泵、海水泵等離心泵常見故障(不平衡、不對中等)可以通過振動頻譜分析進行判斷，如圖4所示。比如不平衡故障可以在頻譜圖中觀察一倍頻進行判斷。

圖4 離心泵常見故障頻譜分段

3.4.2 定期維修

設備隨著運行時間增長，零部件受磨損、振動、腐蝕等因素的影響，設備性能逐漸下降，需要按規(guī)定的時間間隔或標準進行相關檢維修工作。BOG壓縮機檢修內容及周期如表4所示。

表4 BOG壓縮機檢修內容及周期

3.4.3 故障維修

對于一般設備的維修應充分考慮經濟性，選擇故障維修。比如，對于各類加藥泵、計量泵等可采用故障維修，從而把有限的資源重點應用到關鍵設備的維護上，使維修活動和資源利用更有針對性。

4 結語

對LNG接收站轉動設備進行RCM技術應用，詳細分析BOG壓縮機、高壓泵等設備在安全、環(huán)境、停機時間、維修成本方面的風險，同時提出相應的檢維修策略，對保證接收站的安全經濟運行、防止重大事故的發(fā)生具有重大的意義。隨著RCM分析在我國的推廣，它必將在保障設備安全運行、優(yōu)化用戶成本等方面發(fā)揮更大的作用。