RCM技术在LNG接收站中的应用

石帅，胡军，夏向阳(中海油安全技术服务有限公司，天津 300450)

1 RCM概述

以可靠性为中心的维修(reliability centered maintenance，RCM)是一种用于制定设备检维修策略的一种方法。RCM方法最初在飞机及航空行业进行应用，波音等公司经过应用后取得了良好效果，该方法可以提高设备可靠性并优化检维修费用。目前RCM已在化工、电力、核工业等多个行业进行了应用[1-2]。

2 RCM实施

RCM工作流程如图1所示。在故障模式及影响分析(fault mode and effect analysis，FMEA)基础上采用风险矩阵评估故障模式风险等级，然后依据逻辑判断图，制定设备维修决策。

图1 RCM工作流程图

3 RCM在LNG接收站的应用

对某LNG接收站进行RCM技术应用。根据前期资料收集和现场调研的结果，LNG接收站纳入分析范围转动设备为包括罐内泵、高压泵、BOG压缩机等。

3.1 数据收集及统计分析

项目组从LNG接收站档案馆以及操作现场对数据和资料进行了收集和整理。通过对收集的资料进行整理、汇总、分析，掌握装置设备信息、维修维护资料、设备管理制度，考查影响设备运行的风险因素。项目中采用的故障频率等相关数据来源于LNG接收站项目建设和运行过程中有记录的数据以及厂区范围内的数据，由工作人员协助提供，对于LNG接收站未能提供数据则参考相关数据库、行业内资料以及专家经验。

3.2 风险评价准则

风险评价准则参考国内外先进做法以及结合LNG接收站实际情况进行制定。故障概率/频率(PoF)评价准则的制定综合考虑转动设备故障频率统计结果和用户的可接受程度，以百万工时为评价和统计周期，如表1所示。

表1 故障概率/频率评价准则

故障模式后果评价准则包括：安全后果评价准则、环境后果评价准则、停机时间后果评价准则、维修成本后果评价准则。停机时间后果评价准则如表2所示，停机时间指单台设备故障维修的总时间，包含准备、置换、采办等过程。

表2 停机时间后果评价准则

风险矩阵分为四种(安全风险矩阵、环境风险矩阵、停机时间风险矩阵、维修成本风险矩阵)，将故障模式分为高风险、中风险和低风险。停机风险矩阵如表3所示。

表3 停机风险矩阵

3.3 故障模式总体风险分析

通过故障频率及设备的安全后果、环境后果、停机时间后果和维修成本后果四方面统计，得出设备故障模式风险等级：共分析了300个故障模式，其中高风险等级故障模式15个，中风险故障模式33个，低风险故障模式252个。停机时间和维修成本风险等级分布比例图如图2和图3所示。

图2 故障模式停机时间风险等级分布比例图

通过分析LNG接收站停机时间风险等级计算结果及分布，LNG接收站一些关键动设备维修时间较长，如高压泵的维修首先需要隔离、吹扫、置换，检测合格后才能进行拆卸、吊装，运往检修现场，且泵和电机的拆装过程较为耗时，完成检修工作并回装至泵筒后，需要对设备进行氮气吹扫、预冷和开车测试，整个维修过程时间较长，在生产任务较重时存在一定的风险。

图3 故障模式维修成本等级分布比例图

通过分析LNG接收站故障模式风险等级计算结果及分布，LNG接收站有些关键设备(海水泵、高压泵等)为进口设备，相关备品备件需要进口，维修成本较高。

3.4 制定优化的检维修策略和任务

维修策略的选择是依据RCM逻辑决断图进行的。通过RCM逻辑决断分析，找到对应于某一失效模式下的某一失效原因的维修策略。维修策略主要包括状态维修、定期维修、故障维修。

3.4.1 状态维修

对于罐内泵、BOG压缩机等旋转设备可采用状态维修，应用在线或离线状态监测设备对状态数据进行采集，来进行设备状态判定及预测设备故障发展趋势，在此基础上确定设备检维修内容、维修时间等。

例如LNG接收站内罐内泵、海水泵等离心泵常见故障(不平衡、不对中等)可以通过振动频谱分析进行判断，如图4所示。比如不平衡故障可以在频谱图中观察一倍频进行判断。

图4 离心泵常见故障频谱分段

3.4.2 定期维修

设备随着运行时间增长，零部件受磨损、振动、腐蚀等因素的影响，设备性能逐渐下降，需要按规定的时间间隔或标准进行相关检维修工作。BOG压缩机检修内容及周期如表4所示。

表4 BOG压缩机检修内容及周期

3.4.3 故障维修

对于一般设备的维修应充分考虑经济性，选择故障维修。比如，对于各类加药泵、计量泵等可采用故障维修，从而把有限的资源重点应用到关键设备的维护上，使维修活动和资源利用更有针对性。

4 结语

对LNG接收站转动设备进行RCM技术应用，详细分析BOG压缩机、高压泵等设备在安全、环境、停机时间、维修成本方面的风险，同时提出相应的检维修策略，对保证接收站的安全经济运行、防止重大事故的发生具有重大的意义。随着RCM分析在我国的推广，它必将在保障设备安全运行、优化用户成本等方面发挥更大的作用。