以可靠性为中心的维修在风电行业的应用

1、水电水利规划设计总院水电水利规划设计总院 彭加立彭加立20112011年年8 8月月2525日日以可靠性为中心的维修以可靠性为中心的维修在风电行业的应用在风电行业的应用 一、以可靠性为中心的维修形成和发展一、以可靠性为中心的维修形成和发展二、以可靠性为中心的维修简介二、以可靠性为中心的维修简介三、以可靠性为中心的维修的应用范例三、以可靠性为中心的维修的应用范例四、以可靠性为中心的维修在风电行业内的应用四、以可靠性为中心的维修在风电行业内的应用五、风电场维修情况简介五、风电场维修情况简介六、总结六、总结1设备维修模式与策略的变迁设备维修模式与策略的变迁 三三个阶段个阶段 第一代维修模式第一代维修

2、模式 ： 事后维修事后维修( (BMBMBreakdown Maintenance)Breakdown Maintenance) ( (上世纪上世纪5050年代前年代前) ) 坏了才修，不坏不修坏了才修，不坏不修 ( (故障后果轻微，且有备件的设备适用故障后果轻微，且有备件的设备适用) )1 1、设备维修模式与策略的变迁、设备维修模式与策略的变迁 第二代维修模式第二代维修模式 ：预防维修阶段（PM，PreventMaintenance） 1950-1960年两大体系：两大体系：前苏联为首的计划预修制前苏联为首的计划预修制美国为首的预防维修制美国为首的预防维修制n理论根据：摩擦学、磨损理论；理论

3、根据：摩擦学、磨损理论；n优点：可以减少非计划（故障）停机，将潜在的故障消灭优点：可以减少非计划（故障）停机，将潜在的故障消灭在萌芽状态；在萌芽状态；n缺点：经济性考虑不够；缺点：经济性考虑不够；n由于计划准确性的影响，可能产生维修过剩或维修不足，由于计划准确性的影响，可能产生维修过剩或维修不足，不注意设备的基础保养。不注意设备的基础保养。前苏联为首的计划预修制前苏联为首的计划预修制n理论根据：摩擦学、周期检查、诊断；理论根据：摩擦学、周期检查、诊断；n优点：减少故障停机，检查后的计划维修可以减少了部分优点：减少故障停机，检查后的计划维修可以减少了部分维修的盲目性。维修的盲目性。n缺点：受检查

4、手段和人经验的制约，仍可能使计划不准确缺点：受检查手段和人经验的制约，仍可能使计划不准确，造成维修冗余或不足。，造成维修冗余或不足。美国为首的计划预修制美国为首的计划预修制2 2、以可靠性为中心维修的产生、以可靠性为中心维修的产生19601960 年年, ,美国国联邦航空局和联合航空公司双方的代表组成维修指导小美国国联邦航空局和联合航空公司双方的代表组成维修指导小组组对可靠性与拆修间隔之间的关系进行了研究。对可靠性与拆修间隔之间的关系进行了研究。1961 1961 年年11 11 月月7 7 日颁布了日颁布了联邦航空局联邦航空局/ / 航空工业可靠性大纲航空工业可靠性大纲。1965 1965

5、年首次出现了一种初始的年首次出现了一种初始的“逻辑决断图逻辑决断图” 方法。方法。1968 1968 年年7 7 月出现月出现“MSG- 1 MSG- 1 手册手册: :维修的鉴定与大纲的制定维修的鉴定与大纲的制定”, ,首次提出首次提出定时、视情和状态监控的定时、视情和状态监控的3 3 种维修方式种维修方式, ,用于制订用于制订B - 747 B - 747 飞机预防性大飞机预防性大纲纲, ,这是以可靠性为中心的维修理论实际应用的第这是以可靠性为中心的维修理论实际应用的第1 1 次尝试次尝试, ,并获得了成并获得了成功。功。20 20 世纪世纪70 70 年代初年代初, ,美国军事装备的维修

6、费用以相当惊人的幅度增长美国军事装备的维修费用以相当惊人的幅度增长, ,而而与此同时采用与此同时采用MSG- 2 MSG- 2 的民航维修费用却下降了的民航维修费用却下降了30 % ,30 % ,因而引起美国军方因而引起美国军方的注意的注意, ,美国防部明确命令在全军推广以可靠性为中心的维修美国防部明确命令在全军推广以可靠性为中心的维修 。20 20 世纪世纪70 70 年代后期年代后期RCMRCM开始在美国陆、海、空三军装备上获得广泛应用开始在美国陆、海、空三军装备上获得广泛应用。2020世纪世纪80 80 年代中期年代中期, ,美国陆、海、空三军分别就美国陆、海、空三军分别就RCMRCM的

7、应用颁布了标准和的应用颁布了标准和规范。规范。1978 1978 年美国联合航空公司提出多重故障的概念年美国联合航空公司提出多重故障的概念, ,用用4 4种工作类型种工作类型( (定时拆定时拆修、定时报废、视情维修和隐患检测修、定时报废、视情维修和隐患检测) ) 替代替代3 3 种维修方式种维修方式( (定时方式、视定时方式、视情方式和状态监控方式情方式和状态监控方式) ,) ,重新建立逻辑决断图重新建立逻辑决断图, ,使以可靠性为中心的维使以可靠性为中心的维修又向前迈进了一大步。修又向前迈进了一大步。从此人们把制订预防性维修大纲的逻辑决断分从此人们把制订预防性维修大纲的逻辑决断分析的方法统称

8、为析的方法统称为RCM(Reliability - Centered Maintenance)RCM(Reliability - Centered Maintenance) 。2020世纪世纪80 80 年代以后年代以后, ,以可靠性为中心的维修理论又有了进一步的发展。以可靠性为中心的维修理论又有了进一步的发展。RCMRCM不仅被军事领域所重视不仅被军事领域所重视, ,而且在商界也具有广泛的应用而且在商界也具有广泛的应用 进入进入20 20 世纪世纪90 90 年代后年代后,RCM,RCM逐渐在工业发达国家兴起并应用于生产设备的维修管逐渐在工业发达国家兴起并应用于生产设备的维修管理。理。我国设

9、备维修发展历程我国设备维修发展历程20 20 世纪世纪70 70 年代中期以前一直沿用苏联的体制和方式方法年代中期以前一直沿用苏联的体制和方式方法, ,“安全第一、预防为主安全第一、预防为主”1979 1979 年年, ,我国民航和空军首先引进了以可靠性为中心的维修。我国民航和空军首先引进了以可靠性为中心的维修。1989 1989 年年5 5 月月, ,原航空航天工业部发布了航空工业标准原航空航天工业部发布了航空工业标准HB6211HB6211飞机、发动机及设飞机、发动机及设备以可靠性为中心的维修大纲的制订备以可靠性为中心的维修大纲的制订, ,并运用于轰炸机和教练机维修大纲的制订并运用于轰炸机

10、和教练机维修大纲的制订。1992 1992 年国防科工委颁布了国家军用标准年国防科工委颁布了国家军用标准GJB1378GJB1378装备预防性维修大纲的制定要装备预防性维修大纲的制定要求与方法求与方法, ,该标准在海军、空军及二炮部队有关装备上的初步应用取得了显著的该标准在海军、空军及二炮部队有关装备上的初步应用取得了显著的军事、经济效益。军事、经济效益。第三代维修模式第三代维修模式( (上世纪上世纪6060年代出现，上世纪年代出现，上世纪8080年代至今天广泛使用年代至今天广泛使用) )基于可靠性的维修基于可靠性的维修( (RCM )RCM )状态维修状态维修( (CBMCBMConditi

11、on Based Maintenance)Condition Based Maintenance) 全员生产维修全员生产维修( (TPM)(TPM)(日本日本) )全面计划质量维修全面计划质量维修( (TPQM)TPQM)适应性维修适应性维修( (AM)AM)利用率为中心的维修利用率为中心的维修( (ACM)ACM)风险维修风险维修( (RBM)RBM)费用有效性维修费用有效性维修( (CEMCEMCost Effective Maintenance)Cost Effective Maintenance)商业关键性维修商业关键性维修( (CCACCACommercial Criticality

12、 Maintenance)Commercial Criticality Maintenance)检测间隔期检测间隔期P-F1间隔间隔图图1 潜在故障的潜在故障的P-F间隔示意间隔示意A故障开始发生点故障开始发生点 P能检测到的潜在故障点能检测到的潜在故障点 F功能故障发生点功能故障发生点检测法：检测法：振动检测振动检测油液分析油液分析红外检测红外检测声发射或声发射或超声波检超声波检测测可靠性分析理念可靠性分析理念 安全与经济性的统一安全与经济性的统一 计算机技术应用计算机技术应用 该修必修该修必修 需要时随时修需要时随时修 能不修就不修能不修就不修RCM 定义定义RCM 定义定义1 1、RCM

13、RCM定义定义RCM (Reliability Centered Maintenance)RCM (Reliability Centered Maintenance)以可靠性为中心的维修管理以可靠性为中心的维修管理一种优化维修的理念，一种优化维修的策略，一种优化维修的模式一种优化维修的理念，一种优化维修的策略，一种优化维修的模式依据依据 可靠性状况可靠性状况应用应用 逻辑判断方法逻辑判断方法确定维修大纲确定维修大纲达到优化维修的目的达到优化维修的目的维修内容维修内容维修类型维修类型维修间隔期维修间隔期维修级别维修级别功能与故障分析功能与故障分析后果与严重程度后果与严重程度安全安全最小的维修资源

14、消耗最小的维修资源消耗以可靠性为中心的维修以可靠性为中心的维修(RCM)(RCM) 是目前国际上通用的、用以确定资产预防性维修需求、是目前国际上通用的、用以确定资产预防性维修需求、优化维修制度的一种系统工程方法。优化维修制度的一种系统工程方法。它的基本思路是它的基本思路是: : 对系统进行功能与故障分析对系统进行功能与故障分析, , 明确系统内各故障的后果明确系统内各故障的后果; ;用规范化的逻用规范化的逻辑决断方法辑决断方法, , 确定出各故障后果的预防性对策确定出各故障后果的预防性对策; ; 通过现场故障数据统计、专家评估、定通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段在保证安全性和完

15、好性的前提下量化建模等手段在保证安全性和完好性的前提下, , 以维修停机损失最小为目标优化系统以维修停机损失最小为目标优化系统的维修策略。的维修策略。以可靠性为中心的维修方式是预防维修、预测维修和主动维修三者结合，以可靠性理以可靠性为中心的维修方式是预防维修、预测维修和主动维修三者结合，以可靠性理论为基础发展起来的一种维修方式。它是根据预测维修提供精确的设备状态数据，选论为基础发展起来的一种维修方式。它是根据预测维修提供精确的设备状态数据，选用预防维修或主动维修用预防维修或主动维修类型类型故障率特性故障率特性在大系统在大系统(如飞机如飞机)故障中比例故障中比例相关性相关性“浴盆曲线，为两种或两

16、种以上类型的浴盆曲线，为两种或两种以上类型的组合组合 4使用年限使用年限(TBM)有适有适用性用性疲劳疲劳腐蚀腐蚀氧化氧化故障率恒定或逐渐增大，最后是耗损区故障率恒定或逐渐增大，最后是耗损区 2故障率缓慢增加，没有明显的耗损工龄故障率缓慢增加，没有明显的耗损工龄区，可能原因为疲劳区，可能原因为疲劳 5新或刚出厂时故障率低，以后迅速增加新或刚出厂时故障率低，以后迅速增加到一个较稳定的水平到一个较稳定的水平 7与使用年与使用年限无关限无关(TBM不适不适用用)整个寿命期内故障稳定，随机故障，难整个寿命期内故障稳定，随机故障，难以进行状态监测以进行状态监测 14起始时早期损坏率较高，以后故障率逐起始

17、时早期损坏率较高，以后故障率逐渐下降到一个稳定的水平上，其早期故渐下降到一个稳定的水平上，其早期故障原因是制造、安装、调试不当障原因是制造、安装、调试不当 68RCM中的理论模型中的理论模型RCMRCM基本工作流程基本工作流程RCM 流程图流程图维修工作类型的技术方法维修工作类型的技术方法故障后果及维修工作分析流程图故障后果及维修工作分析流程图(第一步第一步)预防性维修工作类型分析流程预防性维修工作类型分析流程(第二步第二步)RCRCM M 故障与后果分类及处理原则故障与后果分类及处理原则 故障故障设备不能实现预定功能的状态设备不能实现预定功能的状态功能故障功能故障 明显功能故障明显功能故障潜

18、在故障潜在故障 隐蔽功能故障隐蔽功能故障 故障后果：故障后果：安全性和环境后果：人员伤亡与环境污染安全性和环境后果：人员伤亡与环境污染隐蔽性故障后果：隐蔽性故障后果：暂无直接影响，导致严重的多重故障后果暂无直接影响，导致严重的多重故障后果使用性后果：使用性后果：影响生产影响生产(产量、质量、销售服务与运行费用产量、质量、销售服务与运行费用)非使用性后果：非使用性后果：只影响直接经济费用，不影响安全只影响直接经济费用，不影响安全 处理原则：处理原则：功能丧失与安全性环境性后果功能丧失与安全性环境性后果必须预防维修，否则改变设计或流程必须预防维修，否则改变设计或流程隐蔽性故障对操作人员不是显显而易

19、见的隐蔽性故障对操作人员不是显显而易见的预防维修为主预防维修为主 事后维修事后维修(非使用性后果非使用性后果)使用性与非使用性使用性与非使用性根据效果费用根据效果费用决定决定 状态维修状态维修 预防维修预防维修 改进设计改进设计2 2、RCMRCM故障与后果分类及处理原则故障与后果分类及处理原则对安全性与环境性后果更加重视对安全性与环境性后果更加重视RCM 认为认为: 故障后果的严重程度影响着我们采取预防性维修工作的决策。即如果故障有严重故障后果的严重程度影响着我们采取预防性维修工作的决策。即如果故障有严重后果后果,就应尽全力设法防止其发生。反之除了日常的清洁和润滑外就应尽全力设法防止其发生。

20、反之除了日常的清洁和润滑外, 可以不采取任何预防措施。可以不采取任何预防措施。RCM 过程把故障后果分成下列过程把故障后果分成下列4 类类:(1) 隐蔽性故障后果。隐蔽性故障没有直接的影响隐蔽性故障后果。隐蔽性故障没有直接的影响, 但它有可能导致严重的、经常是灾难性的多但它有可能导致严重的、经常是灾难性的多重故障后果。重故障后果。(2) 安全性和环境性后果。如果故障会造成人员伤亡安全性和环境性后果。如果故障会造成人员伤亡, 就具有安全性后果就具有安全性后果; 如果由于故障导致企如果由于故障导致企业违反了行业、地方、国家或国际的环境标准业违反了行业、地方、国家或国际的环境标准, 则故障具有环境性

21、后果。则故障具有环境性后果。(3) 使用性后果。如果故障影响生产使用性后果。如果故障影响生产(产量、产品质量、售后服务或除直接维修费用以外的运行产量、产品质量、售后服务或除直接维修费用以外的运行费用费用) , 就认为具有使用性后果。就认为具有使用性后果。(4) 非使用性后果。划分到这一类里的是明显功能故障非使用性后果。划分到这一类里的是明显功能故障, 它们既不影响安全也不影响生产它们既不影响安全也不影响生产, 它只它只涉及直接维修费用。涉及直接维修费用。环境性后果已成为预防性维修决策的重要因素之一。环境性后果已成为预防性维修决策的重要因素之一。几种维修方式的分析几种维修方式的分析(1) 事后维

22、修事后维修 是在设备事故基础上进行的检修。这种检修是被动的，能造成很大是在设备事故基础上进行的检修。这种检修是被动的，能造成很大的经济损失，特别是灾难性事故，后果更为严重，危及人身和设备安全。这种停的经济损失，特别是灾难性事故，后果更为严重，危及人身和设备安全。这种停机检修往往是突然发生的，不能准备好维修用的合适的资料、工具和零备件，因机检修往往是突然发生的，不能准备好维修用的合适的资料、工具和零备件，因此检修周期也会拖得很长。此检修周期也会拖得很长。(2) 预防维修预防维修 这种维修方式是在定期基础上对机器进行拆卸检修，检查机器的各个这种维修方式是在定期基础上对机器进行拆卸检修，检查机器的各

23、个关键部位，并按规范更换一些零部件。因为这种维修方案是按计划进行的，维修关键部位，并按规范更换一些零部件。因为这种维修方案是按计划进行的，维修前可以做好充分准备，因此能够在检修期内及时地排除一些毛病，防止潜在的事前可以做好充分准备，因此能够在检修期内及时地排除一些毛病，防止潜在的事故发生。这种维修方案的缺点是在工厂中定期停车检修要付出许多人力、物力并故发生。这种维修方案的缺点是在工厂中定期停车检修要付出许多人力、物力并损失许多时间，而且定期检修的合适期限很难确定，以致影响机器的正常运行。损失许多时间，而且定期检修的合适期限很难确定，以致影响机器的正常运行。(3) 预测维修预测维修 这种维修方式

24、是建立在机器状态基础上的，利用完善的监视和分析这种维修方式是建立在机器状态基础上的，利用完善的监视和分析诊断系统，可以及早发现机器的异常现象，并分析诊断出故障原因，通过调整工诊断系统，可以及早发现机器的异常现象，并分析诊断出故障原因，通过调整工作条件或减小负荷，使机器维持正常运转，直到必须对机组进行检修时在停机。作条件或减小负荷，使机器维持正常运转，直到必须对机组进行检修时在停机。因为在维修前充分准备，又能判断出机组的故障及发生部位，所以大大减少维修因为在维修前充分准备，又能判断出机组的故障及发生部位，所以大大减少维修所用的时间。所用的时间。(4) 主动维修主动维修 主动维修是为了永久地消除设

25、备部件的故障和失效。其目标是经过主动维修是为了永久地消除设备部件的故障和失效。其目标是经过周密细致的调查分析和矫正技术处理，主动消除故障的根源、延长设备的寿命。周密细致的调查分析和矫正技术处理，主动消除故障的根源、延长设备的寿命。四种维修方式在维修实践中所占的比例四种维修方式在维修实践中所占的比例 四种维修方式在维修实践中所占的比例四种维修方式在维修实践中所占的比例国外某厂的维修方式实际统计将维修的重点转移到国外某厂的维修方式实际统计将维修的重点转移到以预知维修为主，预防维修和主动维修并重的维修以预知维修为主，预防维修和主动维修并重的维修体系，即实行以可靠性为中心的维修方式。体系，即实行以可靠

26、性为中心的维修方式。John Moubray John Moubray 在在Reliability Centered MaintenanceReliability Centered Maintenance专著提出，已被专著提出，已被广泛采用广泛采用七个逻辑步骤七个逻辑步骤 功能：现行的使用环境下，设备的功能及其性能指标是什么？功能：现行的使用环境下，设备的功能及其性能指标是什么？ 故障模式：什么情况下设备无法实现其功能？故障模式：什么情况下设备无法实现其功能？ 故障原因：引起各故障的原因是什么？故障原因：引起各故障的原因是什么？ 故障影响：各故障发生时会现现什么情况？故障影响：各故障发生时会现

27、现什么情况？ 故障结果：什么情况下各故障至关重要？故障结果：什么情况下各故障至关重要？ 预防性措施：做什么工作才能预防各故障？预防性措施：做什么工作才能预防各故障？ 被动维修对策：被动维修对策：找不到适当的主动找不到适当的主动维修故障预防措施怎么办维修故障预防措施怎么办? ? v故障模式及影响分析故障模式及影响分析(FMEA)3 3、RCM RCM 基本问题基本问题 设备的工作原理、原始设计图纸及说明书；设备的工作原理、原始设计图纸及说明书； 性能指标、任务剖面及工作环境；性能指标、任务剖面及工作环境； 关键零部件及其失效模式；关键零部件及其失效模式； 故障发生过程及后果；故障发生过程及后果；

28、 设计可靠性数据及现场使用数据；设计可靠性数据及现场使用数据； 已有的维修记录，包括维修任务的执行情况、已有的维修记录，包括维修任务的执行情况、 故障故障发生频率、检测方法、维修效果及费用等。发生频率、检测方法、维修效果及费用等。 4 4、RCMRCM基础信息基础信息失效分析阶段失效分析阶段 分别在设备、子系统、部件和零件级分别在设备、子系统、部件和零件级的水平上进行失效分析的水平上进行失效分析 故障现象（故障模式）故障现象（故障模式）故障产生的原因和机理故障产生的原因和机理离心泵不能正常运转离心泵不能正常运转轴承烧坏轴承烧坏轴承烧坏轴承烧坏轴承过热轴承过热轴承过热轴承过热润滑不良、轴承安装不

29、正确、轴承润滑不良、轴承安装不正确、轴承磨损等磨损等表表1 故障模式的层次表故障模式的层次表5 5、RCMRCM三个分析阶段三个分析阶段失效模式和影响分析阶段失效模式和影响分析阶段 确定潜在失效模式及其相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；应的原因、结果、发生频率和严重性；故障现象学故障现象学(故障模式故障模式)故障产生的原因和机理故障产生的原因和机理 维修方法维修方法离心泵振动离心泵振动 叶轮磨损不均或流道堵塞，造成叶叶轮磨损不均或流道堵塞，造成叶轮不平衡轮不平衡 对叶轮作平衡校正或清洗叶轮对叶轮作平衡校正或清洗叶轮 轴承磨损轴承磨损 修理或更换轴承修理或更换轴承 泵轴弯

30、曲泵轴弯曲 校直或更换泵轴校直或更换泵轴 转动部件有摩擦转动部件有摩擦 检修检修 转动部件松驰或破裂转动部件松驰或破裂 检修或更换磨损零件检修或更换磨损零件 泵内发生气蚀现象泵内发生气蚀现象 排除产生气蚀的原因排除产生气蚀的原因 两联轴器结合不良两联轴器结合不良 重新调整重新调整 地脚螺栓松弛地脚螺栓松弛 拧紧地脚螺栓拧紧地脚螺栓表表2 故障现象分析及维修方法故障现象分析及维修方法评估阶段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应用逻辑过程对每一失效模式的维修要求进行评估 几种方法综合，状态检测为主几种方法综合，状态检测为主故障原因故障原因检测、加油等辅助工作是否有效减少该故障？检

31、测、加油等辅助工作是否有效减少该故障？定期维护定期维护是否能用在线监控检查出异常情况？是否能用在线监控检查出异常情况？是是否否状态检修状态检修是否能用状态检修分析有效查处异常情况？是否能用状态检修分析有效查处异常情况？是是否否定期更换定期更换组合所有预防检修措施是否能有效降低故障？组合所有预防检修措施是否能有效降低故障？是是否否定期修复损伤定期修复损伤是否能通过定期更换备品部件有效降低故障率？是否能通过定期更换备品部件有效降低故障率？是是否否状态检修状态检修是否能通过定期修复损伤部件有效降低故障？是否能通过定期修复损伤部件有效降低故障？是是否否组合使用组合使用维修措施维修措施改进维修或维修改进

32、改进维修或维修改进是是否否 RCM 检修方式选取方法检修方式选取方法 设备功能与性能标准设备功能与性能标准 在具体使用条件下，设备的各功能标准是什么？为了使设备按用户的要求运行在具体使用条件下，设备的各功能标准是什么？为了使设备按用户的要求运行, , 就必须了解什么是用户要求以及确保按要求执行。就必须了解什么是用户要求以及确保按要求执行。 故障模式故障模式 在什么情况下设备无法实现其功能？为了使功能恢复到用户的要求在什么情况下设备无法实现其功能？为了使功能恢复到用户的要求, , 必须了解必须了解什么情况下何种故障会发生。什么情况下何种故障会发生。 故障原因故障原因 引起各功能故障的原因是什么？

33、主要有引起各功能故障的原因是什么？主要有: : 正常磨损、人为失误正常磨损、人为失误( (维修、运行维修、运行) )、设计错误和管理失误等原因。设计错误和管理失误等原因。 故障影响故障影响 各故障发生时，都会出现什么情况？在各故障发生时，都会出现什么情况？在RCM RCM 中中, , 必须对缺陷发生了什么以及何必须对缺陷发生了什么以及何时发生时发生, , 要有清楚的了解要有清楚的了解, , 为此要对故障进行评估。故障已发生了的证据是什为此要对故障进行评估。故障已发生了的证据是什么？它以何种途径对安全与环境带来危害？它以什么方法影响生产或运行？故么？它以何种途径对安全与环境带来危害？它以什么方法

34、影响生产或运行？故障会带来什么物理性损坏？消除故障时必须做什么？障会带来什么物理性损坏？消除故障时必须做什么？ 6 6、RCMRCM主要研究的内容主要研究的内容 故障影响故障影响 各故障发生时，都会出现什么情况？在各故障发生时，都会出现什么情况？在RCM RCM 中中, , 必须对缺陷发生了什么以及何时发生必须对缺陷发生了什么以及何时发生, , 要要有清楚的了解有清楚的了解, , 为此要对故障进行评估。故障已发生了的证据是什么？它以何种途径对安全为此要对故障进行评估。故障已发生了的证据是什么？它以何种途径对安全与环境带来危害？它以什么方法影响生产或运行？故障会带来什么物理性损坏？消除故障时与环

35、境带来危害？它以什么方法影响生产或运行？故障会带来什么物理性损坏？消除故障时必须做什么？必须做什么？ 故障后果故障后果 各故障都在什么情况下至关重要？故障数目众多各故障都在什么情况下至关重要？故障数目众多, , 其产生的后果也是有大有小其产生的后果也是有大有小, , 为此必为此必须充分认识它们须充分认识它们, , 对那些会产生重大影响的缺陷就尽力避免对那些会产生重大影响的缺陷就尽力避免, , 而对小故障就按需要再判断是而对小故障就按需要再判断是否及时处理。故障可分为否及时处理。故障可分为: :隐蔽性故障，即虽然没有直接冲击隐蔽性故障，即虽然没有直接冲击, , 但其逐渐累积会带来灾难性后果；但其

36、逐渐累积会带来灾难性后果；安全环境性故障，即会造成人员伤亡或违反地方、国家的环保法规；使用性故障，即会造成安全环境性故障，即会造成人员伤亡或违反地方、国家的环保法规；使用性故障，即会造成生产下降生产下降( (产量、质量、服务或成本产量、质量、服务或成本) )；非使用性故障，即以上三种以外的故障。消除故障的；非使用性故障，即以上三种以外的故障。消除故障的任务可分为任务可分为: :主动性维修和被动性维修。主动性维修和被动性维修。 主动性维修主动性维修 需要什么工作才能预防故障的发生？在故障未发生之前需要什么工作才能预防故障的发生？在故障未发生之前, , 采取必要的措施来预防故障采取必要的措施来预防

37、故障的发生的发生, , 这其中包括视情维修、预期翻修和预期报废。这其中包括视情维修、预期翻修和预期报废。 被动性维修被动性维修 找不到适当的预防性维修工作应怎么办？在故障发生后所采取的有关措施找不到适当的预防性维修工作应怎么办？在故障发生后所采取的有关措施, , 它包括故它包括故障查找、重新设计和投入运行。障查找、重新设计和投入运行。 数据的获取数据的获取 失效模式、机理、原因分析失效模式、机理、原因分析(力学、物理、化学、力学、物理、化学、生物学机理和人为因素生物学机理和人为因素) 鉴定重要项目鉴定重要项目(故障对设备性能有严重后果的项目故障对设备性能有严重后果的项目)和隐蔽项目和隐蔽项目(

38、不易发现因而会成为隐患的项目不易发现因而会成为隐患的项目) RCM 逻辑分析逻辑分析 可靠性、维修性设计与分析可靠性、维修性设计与分析7 7、RCMRCM技术关键技术关键 状态维修中，注意状态维修中，注意P-FP-F间隔时间间隔时间 排除隐蔽功能故障至关重要排除隐蔽功能故障至关重要 若不改变设计，若不改变设计，RCM RCM 只能保持固有可靠性，不能提只能保持固有可靠性，不能提供设备可靠性供设备可靠性 若不改变设计，若不改变设计，RCM RCM 只能降低故障频率，不能改变只能降低故障频率，不能改变故障后果故障后果 RCM RCM 计划要根据后果不断修订，逐步改善不要轻易计划要根据后果不断修订，

39、逐步改善不要轻易节省过程，不要轻易类比。故障模式及影响分析节省过程，不要轻易类比。故障模式及影响分析( (FMEA)FMEA)至关重要至关重要8 8、RCMRCM注意的几个问题注意的几个问题 对设备故障模式、机理等能有较好的了解；对设备故障模式、机理等能有较好的了解； 改善安全性和环境完整性；改善安全性和环境完整性； 有利于提高运行性能和维修成本效益；有利于提高运行性能和维修成本效益； 延长物项的使用寿命；延长物项的使用寿命； 增进了设计、生产、使用和维修部门之间的协作精神；增进了设计、生产、使用和维修部门之间的协作精神； 可以最低费用保证最大安全性和可靠性；可以最低费用保证最大安全性和可靠性

40、； 大大减少了维修条款（项目）；大大减少了维修条款（项目）； 节省人力、物力和财力，缩短了维修时间。节省人力、物力和财力，缩短了维修时间。 多维修、多保养多维修、多保养安全安全避免避免故障后再维修故障后再维修提高国际竞争力提高国际竞争力( (维修不足维修不足) )节约节约8 8、RCMRCM前景前景建立设备可靠性维修管理系统建立设备可靠性维修管理系统系统综合管理系统综合管理（CMMS)CMMS)系统将设备和部件的运行状态监测、数据处理、故障特性分析、改进系统将设备和部件的运行状态监测、数据处理、故障特性分析、改进故障部件等提高系统可靠性的各个环节组成一个有机整体故障部件等提高系统可靠性的各个环

41、节组成一个有机整体, 并建立起并建立起使用管理、设备维修和质量监督部门的横向联系使用管理、设备维修和质量监督部门的横向联系, 实现了高效率的设实现了高效率的设备运行管理体制。备运行管理体制。改进维修方式改进维修方式在运行状态监测的基础上建立以可靠性为中心的维修管理体系。对应在运行状态监测的基础上建立以可靠性为中心的维修管理体系。对应装备的特点和工作状态改进维修方式装备的特点和工作状态改进维修方式, 建立既高效又适应可靠性变化建立既高效又适应可靠性变化的定期维修、标准性能维修、状态维修等三种维修方式。这三种维修的定期维修、标准性能维修、状态维修等三种维修方式。这三种维修方式可以相互补充方式可以相

42、互补充, 以提高系统整体可靠性。以提高系统整体可靠性。设备状态监测设备状态监测重要项目监测重要项目监测重要项目监测确定依据是设备发生故障后对系统的影响程度。其核心是将设备或结重要项目监测确定依据是设备发生故障后对系统的影响程度。其核心是将设备或结构的安全性放在第一位。即是将设备或结构发生故障后造成火灾、爆炸或主要部位构的安全性放在第一位。即是将设备或结构发生故障后造成火灾、爆炸或主要部位的脱落的脱落, 应急操作系统的故障应急操作系统的故障, 系统安全保护部位的故障系统安全保护部位的故障, 造成控制系统失灵或功率损造成控制系统失灵或功率损失等故障作为首选重要项目进行监测。失等故障作为首选重要项目

43、进行监测。连续监连续监测测连续监测是以设备的异常现象、运行的重要程度、故障发生的倾向作为确定具体监连续监测是以设备的异常现象、运行的重要程度、故障发生的倾向作为确定具体监测部件的依据。以对运行和故障修理的统计数据定量分析为基础测部件的依据。以对运行和故障修理的统计数据定量分析为基础, 对设备进行连续的对设备进行连续的状态监测。其中把与运行、维修、成本相关的故障倾向作为监测重点定为一级监测状态监测。其中把与运行、维修、成本相关的故障倾向作为监测重点定为一级监测,其它的定为二级监测。其它的定为二级监测。性能监测性能监测对特定的对象从运行重要性对特定的对象从运行重要性, 故障倾向及可靠性参数方面分别

44、进行重点详细故障倾向及可靠性参数方面分别进行重点详细的监测。如运行数据监测、表面腐蚀监测等。的监测。如运行数据监测、表面腐蚀监测等。总体监测总体监测将上述重要项目监测、连续监测和性能监测的结果进行集约将上述重要项目监测、连续监测和性能监测的结果进行集约, 形成对系统总形成对系统总体可靠性水平的监测。体可靠性水平的监测。分析研究故障部件分析研究故障部件数据收集数据收集问题分析问题分析建立维修技术标准规范体系建立维修技术标准规范体系规范设备维修原则、方式及一般规则的维修系统手册。规范设备维修原则、方式及一般规则的维修系统手册。规定日常维护中定时维护保养和排除故障基本项目的维修要求手册。规定日常维护

45、中定时维护保养和排除故障基本项目的维修要求手册。由设备维修运行规范、基本程序和使用技术标准构成的维修标准手册。由设备维修运行规范、基本程序和使用技术标准构成的维修标准手册。规范维护保养作业的基本程序的设备维护手册。规范维护保养作业的基本程序的设备维护手册。规范设备修理作业的基本程序的设备修理手册。规范设备修理作业的基本程序的设备修理手册。规范零部件维修作业基本程序的部件修理手册。规范零部件维修作业基本程序的部件修理手册。规范维修过程中通用操作程序的基本操作手册。规范维修过程中通用操作程序的基本操作手册。规范维修过程中使用的各种材料的成分、性能及加工方法的材料性能手册。规范维修过程中使用的各种材

46、料的成分、性能及加工方法的材料性能手册。改进优化部件设计改进优化部件设计现代维修管理人员面现代维修管理人员面临的挑战临的挑战选择最合适的技术选择最合适的技术研究每种故障的过研究每种故障的过程程经济效益最佳和最经济效益最佳和最持久的形式持久的形式RCM解决方案解决方案 RCM RCM能够提供一种能使用户迅速而简单地应付这些挑战的框架系统能够提供一种能使用户迅速而简单地应付这些挑战的框架系统1、建立设备可靠性维修管理系统、建立设备可靠性维修管理系统 1）需要高效的维修管理平台（）需要高效的维修管理平台（CMMS）对设备进行全寿命周期维修活动管理）对设备进行全寿命周期维修活动管理 2）通过以可靠为中

47、心的维修）通过以可靠为中心的维修(RCM) 优化维修技术优化维修技术 3）采用先进的维修技术与方法对设备进行状态检修（）采用先进的维修技术与方法对设备进行状态检修（CBM） 2 2、 确立合理的预防维修方案确立合理的预防维修方案 依照适用性和有效性准则确定哪些该做的和哪些不该做的项目，并以现依照适用性和有效性准则确定哪些该做的和哪些不该做的项目，并以现场的状态数据或试验结果，经过可靠性统计推断得出最适合的维修周期。包场的状态数据或试验结果，经过可靠性统计推断得出最适合的维修周期。包括两方面的内容，一是合理确定预防性维修实施范围，二是对选定范围的预括两方面的内容，一是合理确定预防性维修实施范围，

48、二是对选定范围的预防性维修进行科学的计划和安排防性维修进行科学的计划和安排。 充分利用现代化仪器和方法，实行预测维修方式充分利用现代化仪器和方法，实行预测维修方式 。 预测维修常用的技术包括振动分析、振动趋势分析、润滑油质和磨损颗预测维修常用的技术包括振动分析、振动趋势分析、润滑油质和磨损颗粒分析、管道超声波测厚、电机电流特性分析、电机定子分析等诊断技术。粒分析、管道超声波测厚、电机电流特性分析、电机定子分析等诊断技术。据国外企业统计，据国外企业统计，采用诊断技术后采用诊断技术后事故率可减少事故率可减少75%75%，维修费用可降低维修费用可降低25%25%50%50%。 由于旋转设备由于旋转设

49、备70%70%以上的故障都可以由以上的故障都可以由振动数值的变化表现出来，因此在进行预防振动数值的变化表现出来，因此在进行预防性维修的基础上，运转中设备有性维修的基础上，运转中设备有50%50% 以上问以上问题可以由振动信号的变化题可以由振动信号的变化分析出来，在设备分析出来，在设备故障停机之前及时解决。故障停机之前及时解决。3 3、有针对性的开展主动维修、有针对性的开展主动维修对潜在故障使用强制性的预防维修。通过在线或周期性的故障检查来寻找故对潜在故障使用强制性的预防维修。通过在线或周期性的故障检查来寻找故障；障；对危害安全的故障使用强制性的预防维修方法。如果没有可以使故障灾害降对危害安全的

50、故障使用强制性的预防维修方法。如果没有可以使故障灾害降低的维修方法，则应考虑设备或部件的重新设计；低的维修方法，则应考虑设备或部件的重新设计；运行和非运行的经济性故障，则根据经济合理性来决策到底使用何种维修方运行和非运行的经济性故障，则根据经济合理性来决策到底使用何种维修方式；式；对于那些找不到可行的预防维修方法所能解决的问题，可以采用技术改造，对于那些找不到可行的预防维修方法所能解决的问题，可以采用技术改造，重新设计何改装的方式解决。重新设计何改装的方式解决。风机系统故障特点：风机系统故障特点：风力发电机组是一种高技术复杂的设备，在技术上，它涉及广泛，包含有光电、风力发电机组是一种高技术复杂

51、的设备，在技术上，它涉及广泛，包含有光电、电子、计算机、偏航控制、变桨控制、材料学、机械力学、空气动力学等众多技术。电子、计算机、偏航控制、变桨控制、材料学、机械力学、空气动力学等众多技术。1、系统组成、系统组成电控系统、电控系统、 液压系统、液压系统、 机械系统、机械系统、润滑系统、润滑系统、 变桨系统、变桨系统、 变流系统变流系统由于风机的结构庞大，技术复杂，出现的故障也相对复杂，根据风机出现的故障进行由于风机的结构庞大，技术复杂，出现的故障也相对复杂，根据风机出现的故障进行分类，得到如下的规律。分类，得到如下的规律。1、确定重要功能产品（、确定重要功能产品（FSI）2、进行故障模式影响分

52、析、进行故障模式影响分析(FMEA)3、应用逻辑决断图选择预防性维修工作类型、应用逻辑决断图选择预防性维修工作类型4、系统综合，形成计划、系统综合，形成计划风电行业风电行业进行进行RCMRCM分析的一分析的一般步骤般步骤一、确定重要功能产品（一、确定重要功能产品（FSI）风风 机机 系系 统统 结结 构构 树树生命周期成本的浴盆曲线（失效率变化曲线）生命周期成本的浴盆曲线（失效率变化曲线）了解设备目前所处的寿命期在浴盆曲线的那个区域了解设备目前所处的寿命期在浴盆曲线的那个区域与可靠性相关的成本与可靠性相关的成本安全成本安全成本 火灾灾难性故障火灾灾难性故障 培训培训 临时工临时工吊车成本吊车成

53、本 起动起动 工时工时 待命待命人力成本人力成本 临时工临时工 试用工试用工 专业技术工专业技术工损坏部件成本损坏部件成本 修理损坏部件的高额费用修理损坏部件的高额费用收入损失成本收入损失成本 发电量损失发电量损失残存使用年限（残存使用年限（RUL）损失）损失1.5MW齿轮箱修理成本齿轮箱修理成本分项分项吊车起动吊车起动吊车工时吊车工时齿轮箱修复齿轮箱修复人工人工其它其它合计合计计划性修理计划性修理$10000$7500$75000$75000$100000非计划性修理非计划性修理$30000$5000$125000$12500$2500$175000 必须主动维修必须主动维修部件部件齿轮箱齿

54、轮箱发电机发电机叶片叶片偏航驱动电机偏航驱动电机偏航齿偏航齿偏航轴承偏航轴承液压系统液压系统每台机组上配置数量每台机组上配置数量1132424113失效时间间隔（年）失效时间间隔（年）18154022132514潜在的问题与可靠性浴盆曲线潜在的问题与可靠性浴盆曲线可靠性设计可靠性设计设计是可靠性的最先预报器设计是可靠性的最先预报器疲劳设计疲劳设计寿命设计寿命设计制造过程的质量及过程控制制造过程的质量及过程控制制造并不能提高可靠性制造并不能提高可靠性初期故障初期故障潜在故障潜在故障产品的设计遵循长期可靠性原则产品的设计遵循长期可靠性原则材料材料结构结构质量质量可制造性可制造性疲劳设计以产品达到寿

55、命期为原则疲劳设计以产品达到寿命期为原则疲劳寿命意打零部件寿命跨度。理想的疲劳设计与寿命疲劳寿命意打零部件寿命跨度。理想的疲劳设计与寿命设计一致。设计一致。最好的情况是，制造过程能够生产出具有设计可靠性的最好的情况是，制造过程能够生产出具有设计可靠性的产品产品实际上，制造失误会导致部分故障实际上，制造失误会导致部分故障寿命期早期发生的毁灭性故障是由制造总体过失导寿命期早期发生的毁灭性故障是由制造总体过失导致的致的寿命期后期发生的由潜在问题产生的故障则是由细寿命期后期发生的由潜在问题产生的故障则是由细节的过失导致的节的过失导致的分析风力发电机组的故障模式及其原因，计算单元或系统的可靠性指分析风力

56、发电机组的故障模式及其原因，计算单元或系统的可靠性指标，研究单元或系统故障率的变化规律及对风机出力的影响，找出系标，研究单元或系统故障率的变化规律及对风机出力的影响，找出系统的薄弱环节，提出改善和提高风机系统可靠性的具体而有效的措统的薄弱环节，提出改善和提高风机系统可靠性的具体而有效的措施，根据可靠性分析的结果确定最优的设备备用系数，维修能力、物施，根据可靠性分析的结果确定最优的设备备用系数，维修能力、物质计划和必要的电网等的事故储备量，从而保证风机系统的要求的可质计划和必要的电网等的事故储备量，从而保证风机系统的要求的可靠度指标下工作。靠度指标下工作。 n l可靠度（可靠度（Reliability ）表示单体设备在规定条件下和规定时间内使用时保持无故障状态的概率，又称无表示单体设备在规定条件下和规定时间内使用时保持无故障状态的概率，又称无故障概率。故障概率。式中：式中：风机故障率，次风机故障率，次/年年故障统计分析时间故障统计分析时间第第i年所统计的运行中风机发生的故障次数年所统计的运行中风机发生的故障次数第第i年所统计中的风机数年所统计中的风机数 i= =1 i= =1i 10 3 nili i ni t平均故障间隔（平均故障间隔（MTFB）Tf：表示