基于RCM的超臨界汽輪機電動液壓油系統(tǒng)維修決策模型優(yōu)化

李必成，劉洋，何淦標(biāo)，張俊

(粵電集團廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東省 珠海市，519050)

0 引言

電動液壓(Electro-hydraulic，EH)油系統(tǒng)作為汽輪機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，其可靠性運行直接關(guān)系到汽輪機的安全運行。近年來，汽輪發(fā)電機組因EH油系統(tǒng)密封材料損壞導(dǎo)致油系統(tǒng)泄漏，電液伺服閥故障導(dǎo)致汽輪機調(diào)節(jié)異常，油質(zhì)劣化導(dǎo)致油品指標(biāo)不合格，系統(tǒng)振動導(dǎo)致油管爆裂漏油等故障，對機組的安全運行造成了極大影響。同時，EH抗燃油是一種抗燃性的三芳基磷酸脂液體，具有一定的腐蝕性和毒性。EH油的意外大量泄漏，對環(huán)境和人身安全具有一定的損害。本文探討了應(yīng)用以可靠性為中心的維修(reliability-centered maintenance，RCM)理論，優(yōu)化EH油系統(tǒng)的傳統(tǒng)維護方法，提高機組的運行可靠性，降低EH油系統(tǒng)對環(huán)境和安全的管理風(fēng)險。

1 EH油系統(tǒng)RCM策略分析

1.1 RCM 分析原理

RCM將“以可靠性為中心的維修”定義為:確保有形資產(chǎn)在當(dāng)前運行背景下達到用戶預(yù)期而所必須采取的一種維修需求分析過程［1］。RCM分析的基本思路是:對系統(tǒng)進行功能與故障分析，明確系統(tǒng)內(nèi)各故障后果;然后用規(guī)范化的邏輯決斷程序，確定各故障后果的預(yù)防性對策;通過現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計、專家評估、量化建模等手段，實現(xiàn)設(shè)備的安全、環(huán)保、可靠性維修。

1.2 系統(tǒng)分析邊界條件劃分

本次分析對象主要包括EH供油系統(tǒng)、EH供油系統(tǒng)儀表及控制裝置、EH油油動機和油動機儀表及控制裝置。其中EH供油系統(tǒng)由油箱、冷油器、濾油器、高壓蓄壓器、低壓蓄壓器、各種壓力控制閥、油泵及馬達等組成。EH油油動機由2臺主汽門油動機、4臺高壓調(diào)節(jié)汽門油動機、2臺再熱主汽門油動機和4臺再熱調(diào)節(jié)汽閥油動機組成。由于RCM是一個需要投入大量時間和人力資源的技術(shù)分析過程，有效的邊界條件界定，能夠使RCM分析小組成員在有限的時間內(nèi)集中精力有針對性地開展RCM分析，從而形成有價值的分析結(jié)果。

1.3 EH油系統(tǒng)的RCM決策過程

EH油系統(tǒng)RCM分析小組由汽機、熱控、運行專業(yè)人員和RCM督導(dǎo)員各1人組成。整個RCM分析分為16次分析會議，耗時56個工時，歷時2個月。最終成果共形成4份文件:EH油系統(tǒng)功能清單、RCM信息單、RCM決策工作單以及任務(wù)對比表。

1.3.1 功能清單

羅列功能清單是RCM分析的基本出發(fā)點，即在當(dāng)前的使用環(huán)境下，明確設(shè)備的功能及相關(guān)性能標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備功能列舉的來源不僅限于用戶手冊和設(shè)計文件，還來源于現(xiàn)場維修工程師和運行工程師的預(yù)期功能。本次EH油系統(tǒng)的主要功能和輔助功能分析共列舉53個。

1.3.2 RCM 信息單

信息單是對于功能故障、故障模式及故障影響的分析。從設(shè)備的功能入手，然后分析哪些故障會導(dǎo)致功能喪失，再根據(jù)功能的重要程度和故障發(fā)生的可能性，討論故障的后果。本次RCM分析中，根據(jù)53個EH油系統(tǒng)功能，共列舉功能故障88個，故障模式222個，RCM信息單(部分內(nèi)容)如表1所示。

在RCM分析過程中，以下幾點值得注意:

(1)將導(dǎo)致EH油系統(tǒng)功能故障的原因盡可能列舉完備，以避免在確定預(yù)防性維修任務(wù)時有遺漏。

(2)確定功能故障的根本原因，這也是整個RCM分析過程中難度最大的技術(shù)分析環(huán)節(jié)，需要RCM小組中各專業(yè)人員通過共同的探討和分析才能實現(xiàn)。因為找不到真正的原因就無法找到正確的預(yù)防性維修任務(wù)來避免或減小這種故障。

(3)在實際的RCM分析過程中，列舉所有的故障模式既無意義又浪費時間。故障模式辨析的原則是，在相同或相似的設(shè)備上曾經(jīng)發(fā)生過的故障;在現(xiàn)有維修大綱中已列入進行預(yù)防的故障模式;尚未發(fā)生但在當(dāng)前運行情況下會有合理可能性發(fā)生的故障;一旦發(fā)生會產(chǎn)生很嚴重后果必須加以預(yù)防的故障。

1.3.3 RCM 決策工作單

根據(jù)RCM預(yù)防性維修決策邏輯圖，討論決定對每種故障模式所采取的預(yù)防性維修措施，形成RCM決策工作單，從而形成最終的EH油系統(tǒng)可靠性維修大綱。在本次RCM分析中，針對222個故障模式確定了222個預(yù)防性維修措施。

1.3.4 RCM 維修任務(wù)對比表

將原有的EH油系統(tǒng)維護大綱和RCM分析后的維修大綱進行對比后，形成RCM維修任務(wù)對比表，作為對原有維修大綱進行措施優(yōu)化的技術(shù)依據(jù)，如表2所示。

表1 RCM信息單(部分內(nèi)容)Tab.1 Information sheet of RCM analysis(partial contents)

表2 RCM維修任務(wù)對比表(部分內(nèi)容)Tab.2 Maintenace tasks sheet of RCM analysis(partial contents)

2 EH油系統(tǒng)RCM分析優(yōu)化措施

2.1 定期翻修優(yōu)化措施

功能故障“EH油箱油位不高于193.5 mm不發(fā)‘EH OIL TANK LEV LL2’報警”的故障模式之一為“液位開關(guān)損壞”。由于這種故障后果為隱蔽式，一旦發(fā)生可能損壞備用EH油泵，討論后采取的預(yù)防性措施是通過打開EH油箱底部手動泄放閥，緩慢放油，檢查液位開關(guān)動作情況及報警信號。檢修規(guī)程和廠家推薦的EH油系統(tǒng)維護導(dǎo)則中并未提及此項液位開關(guān)的定期翻修檢查，目前已增加到相應(yīng)的大修檢修文件包中。

2.2 控制邏輯的優(yōu)化

當(dāng)EH油箱意外發(fā)生大量泄漏導(dǎo)致汽輪機跳閘后，對于功能故障“EH油箱油位不高于193.5 mm不發(fā)‘EH OIL TANK LEV LL2’報警”，其故障后果為不能閉鎖備用EH油泵啟動，無法及時提醒運行人員進行檢查處理，可能造成EH備用油泵損壞。因此，主EH油泵和備用EH油泵的閉鎖啟動邏輯(或者聯(lián)鎖跳閘邏輯)應(yīng)增加“汽輪機跳閘且EH油箱油位低于193.5 mm”。

2.3 定期試驗優(yōu)化措施

功能故障“不能在線試驗EH油母管壓力不大于(11.03±0.2)MPa啟動備用泵”的故障模式之一是“就地?zé)o試驗壓力表或試驗壓力表不準(zhǔn)”。查閱運行規(guī)程，只有EH主、輔油泵的輪換運行，沒有EH油泵聯(lián)鎖自啟在線試驗。經(jīng)過現(xiàn)場檢查，就地EH油站控制箱內(nèi)缺少試驗指示壓力表，無法進行在線試驗，通過小修技改加裝試驗壓力表，優(yōu)化運行規(guī)程，增加EH備用油泵聯(lián)鎖自啟定期試驗。

2.4 定期試驗周期計算

根據(jù)2.3節(jié)的優(yōu)化措施，增加了EH備用油泵的在線試驗啟動試驗，但相關(guān)廠家資料和規(guī)程并沒有指出此類試驗的試驗周期。

故障類型為隨機故障的保護裝置，其定期試驗周期TFFI可按如下公式計算

式中:MTED為被保護設(shè)備的平均無故障時間;MTIVE為保護裝置的不可用度;MMF為多重故障發(fā)生的平均時間。

查閱相關(guān)EH油用戶說明書，EH油泵的平均無故障時間MTED為10年，在線聯(lián)鎖試驗壓力開關(guān)裝置的平均無故障時間MTIVE為1年;用戶根據(jù)運行情況希望EH油泵故障導(dǎo)致EH油壓喪失跳機的多重故障的概率小于1/100，即 MMF為100，可以計算得出TFFI為2.4個月，因此EH備用油泵在線啟動試驗周期定為2個月。

2.5 控制邏輯定值優(yōu)化

根據(jù)功能故障“油箱油溫不高于21℃不能聯(lián)鎖停運EH油循環(huán)泵”，其故障模式之一為“原設(shè)定值21℃不恰當(dāng)”，因為若設(shè)定21℃聯(lián)鎖停EH油循環(huán)泵時，冷油器溫控閥已全開，無法再參與調(diào)節(jié)EH油箱溫度，造成EH油循環(huán)泵不必要的過度運行循環(huán)，應(yīng)該將此定值由21℃優(yōu)化為45℃。

3 結(jié)語

本文對EH油系統(tǒng)進行了RCM可靠性分析，得出了若干計劃預(yù)防性維修優(yōu)化措施，是對原有的EH油系統(tǒng)維護大綱有益的改進和補充。

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