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摘要：以可靠性为中心的维修（RCM）技术是设备维修史上继定期预防维修之后出现的一种科学的维修管理新模式，国内电力行业至今仍实行定期预防维修的管理模式，普遍存在“维修过剩”和“维修不足”的现象，实施RCM对降低国内发电设备的维修成本具有重要的意义。本文首先对以可靠性为中心的维修技术（RCM）进行了概述，然后简要说明了RCM技术分析流程，最后从四大方面阐述了汽轮机汽轮机及其辅助设备系统的RCM技术分析要点。
关键词：以可靠性为中心的维修技术；RCM；故障；重要度；安全性
Pick to: reliability centered maintenance (RCM) technology is a equipment maintenance following preventive maintenance on a regular basis in the history of a scientific maintenance management mode, the domestic electric power industry is still at regular preventive maintenance management model, widespread excess "maintenance" and "insufficient maintenance" phenomenon, the implementation of RCM on the reduction of domestic power generation equipment maintenance cost has the vital significance. This article first to the reliability centered maintenance (RCM) technology were summarized, and then briefly explains the technology of RCM analysis process, and finally from the four aspects this paper expounds the turbine steam turbine and its auxiliary equipment system of RCM technical analysis points.
Key words: reliability centered maintenance technology; RCM. Fault; Important degree; security
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
以可靠性为中心的维修技术（RCM）概述
70年代末，以可靠性为中心的维修(简称RCM)技术首次被提出。其实质是一种维修哲学，是指一个能在给定的运行环境中针对各个物理设备制定出一个合理有效的检修策略的过程，该策略被用于管理能引起任何物理设备功能故障的故障模式。
RCM最初是美国商用航空工业为了促进设备的可靠性和安全性而发展起来的。第—次形成正式的文件报告是由F.S.Nowlan和H．F．Heap起草并由美国国防部1978出版。从那以后，在几乎所有的工业化国家的多数领域(包括众多的核电厂和火电厂)，RCM被用于制定设备管理策略。然而，RCM术语的广泛使用导致了一个没有预料到的结果，许许多多被他们的支持者称作所谓的RCM过程并不具有RCM过程本身的含义，这些过程没有完成RCM过程所应达到的目标，有的甚至给生产带来了不利的影响。在这种情况下，发电设备检修领域迫切需要对RCM过程有一个明确的研究分析，从而使得每个RCM过程具有真正意义上的RCM过程。
RCM技术分析流程
确定设备维修工作类型的RCM技术分析流程如下图所示，分为以下步骤：
图1确定设备维修工作类型的RCM技术分析流程
（一）系统划分
把系统分解为分系统、设备和部件，即将系统看作一个集合，把集合分解为若干互不包含的元素。划分的结果记录为设备树或设备编码。
（二）分系统重要度评级
用分级的方法定性评价各分系统对整个系统维修/故障费用的影响，为寻找降低系统维修/故障费用的关键环节提供决策指导。在关键环节上优先开展研究工作，能够以较少的投入使维修成本较快下降。
（三）FMEA（功能、故障、故障模式及故障后果分析）的总体规划
根据分系统重要度等级，确定各分系统的最终分析层次，等级越高，最终分析层次越深入。FMEA一般有系统、分系统、设备、部件4个层次。规划结果记录为FSI索引表。FSI(Function significant item)即功能重要相关项，是指系统中一些重要的元素，若该元素出现故障，会严重影响整个系统功能的维持。
（四）逻辑决断分析（LTA：logic tree analysis）
系统构成元素维修需求的逻辑决断分析，即用RCM逻辑决断方法确定元素合适的维修工作类型。
汽轮机及其辅助设备系统的RCM技术分析
（一）系统划分
1、系统结构特点
汽轮机及其辅助设备系统的结构具有以下特点：
（1）整个系统由具有主功能的热力系统主回路和若干具有辅助功能的辅助回路构成。
（2）每个回路上基本都有若干实现主要功能的核心设备。核心设备是指回路中具有重要功能、结构复杂、购置费用和维修费用高或故障后果严重的设备。
2、系统划分应遵循的原则
（1）费用直观，即划分结果能够直观反映系统维修费用的分布情况。
（2）功能相关，即把联合起来共同实现某一完整功能的机件群划分为1个集合的元素。
（3）相互独立，即集合内元素之间没有重叠，1个元素不能同时属于2个集合（如分系统），且系统的可靠度等于所有元素可靠度的连乘积。
（4）属性相近，即设备内流动的介质相近（同为高温、高压，或中温、中压），或机件的结构复杂程度相近。
根据上述原则将汽轮机及其辅助设备系统划分为4类不同的分系统：主回路上的核心设备；主回路上由管、阀、滤网及其它附件构成的分系统；辅助回路上的核心设备；辅助回路上由管、阀、滤网及其它附件构成的分系统。
（二）汽轮机及其辅助设备系统的FMEA
1、功能分析
在各分析层次上，以FSI为分析单位，分析各FSI的功能。将各分系统、设备、部件之间的协作、配合关系用功能结构框图表示，填写各FSI的功能索引表。
2、故障分析
以FSI的每一项功能为分析单位，分析功能对应的故障。填写功能、故障分析表。
3、故障模式、故障后果及类型分析
列出FSI每一项功能所对应的全部故障和该FSI所有的下一层构成元素，判断故障和构成元素是否有关，将分析结果记录为故障、构成元素关联索引表，以故障、构成元素之间的一个关联为分析单位，分析故障后果和类型，分析結果记录为故障模式、故障后果及类型分析表。
4、填写重要故障模式汇总表
重要故障是指具有安全性后果、隐蔽性后果和对整个系统有严重的使用性后果的故障。重要故障模式汇总表的每一项都将作为RCM逻辑决断分析的对象。
（三）核心设备和分系统重要度评级
核心设备和分系统重要度评级实质上就是定性地比较元素维修/故障费用的大小，用分级估计的方法来评价它们对整个系统维修/故障费用的影响。系统构成元素重要度评级需要考虑故障后果及其概率、预防维修费用及其发生频度。
重要度评级的基本原则
（1）根据元素主导故障的后果类型进行重要度评级。后果越严重，元素重要度等级越高。
（2）估计故障发生概率的大小，故障发生概率和故障后果的乘积越大，元素的重要度等级越高。
（3）统计设备和重要部件的购置费用，元素故障毁坏的设备或部件的购置费用越高，其重要度等级越高。
（4）元素每次预防维修费用越多、工期越长以及维修周期越短，元素的重要度等级越高。
2、核心设备重要度等级
1 级：汽轮机。
2 级：本体保护装置(保安系统) 、给水泵、高压加热器、辅助油泵、自动主汽门、抽汽逆止门、主蒸汽至再热器旁路门、再热蒸汽至凝汽器旁路门。
3 级：主油泵、调节系统（含调节汽门）、高压油泵及蓄能器。
4 级：凝结水泵、循环水泵、凝汽器。
5 级：低压加热器（轴封加热器）、除氧器、抽气器或真空泵、除盐装置、顶轴油泵、冷油器 。
3、管、阀及附件构成的分系统重要度等级
1 级：给水系统、主蒸汽及疏水系统、再热蒸汽系统、高压抽汽回热系统。
2 级：凝结水系统、抗燃油系统、循环水及胶球清洗系統、真空系统。
3 级：润滑、顶轴油系统、法兰螺栓加热系统、轴封供、回汽系统、低压抽汽回热系统、旁路系统。
（四）维修工作类型的LTA
1、针对各类故障选择维修工作类型的优先顺序
在RCM中合适的维修工作类型有预防维修、状态监控（即事后维修，corrective maintenance，简写CM）和更改设计，其中预防维修含3种工作类型：视情维修（condition-directed maintenance 简写为CDM）、定期维修（time-directed maintenance 简写为TDM）、隐患检测（failure find task简写为FFT）。
根据RCM逻辑决断分析原则，选择维修工作类型的依据是设备故障后果的类型和设备可靠性特性。除具有安全性后果的故障必须进行预防维修外，针对其他类型的故障可以按经济性原则选择状态监控。选择状态监控的经济性原则是预防维修费用大于故障后果损失和修理费用。针对各类故障选择维修工作类型的优先顺序如下表所示。
表1针对各类故障选择维修工作类型的优先顺序
按上表依次选择3类预防维修工作类型时，需要考虑如下的适用条件：
（1）视情维修
设备功能的退化是可探测的，且存在一个可定义的潜在故障状态，同时设备从潜在故
障发展到功能故障之间有一段较长的时间。
（2）定期维修
设备有确定的耗损期，且大部分能工作到耗损期，定时维修可以将设备恢复到规定的状态。
（3）隐患检测
能够找到确定隐蔽功能故障发生的方法。
逻辑决断分析的原则
针对不同的设备故障后果和设备可靠性特性，用RCM逻辑决断分析的原则如下:
（1）安全性后果
需进行预防维修，优先考虑视情维修，其次考虑定期维修。如果视情维修和定期维修均不能将故障概率降低至可接受的水平，则必须更改设计。
（2）隐蔽的安全性后果
需进行预防维修，优先考虑隐患检测，其次考虑视情维修，再次考虑定期维修；如果预防维修不能将故障概率降低至可接受的水平，则必须更改设计。
（3）隐蔽的使用性后果
应优先考虑隐患检测，假定原设计合理，不更改设计。
用上述RCM逻辑决断分析原则确定核心设备和分系统的维修工作类型如表2。
表2汽轮机及其辅助设备系统核心设备和分系统的维修工作类型
结语
综上，RCM工作是一项系统工程，它的理论基础是可靠性工程、系统理论和运筹学理论。因此，我们在开展RCM工作时，需要结合可靠性预计、可靠性设计和经济性分析等内容，制定维修策略，有效地开展维修工作，积极进行一些创新性的研究和实践。
参考文献
[1]刘晓锋，陆颂元.发电设备RCM实施方法的研究与探讨[J].汽轮机技术，2005.8.
[2]姚战军，罗明洋.以可靠性为中心的维修推广应用研究[J].装备学院学报，2013.6.
[3]李颖，黄进永.以可靠性为中心的维修技术工程应用探讨[J].电子产品可靠性与环境试验，2010.10.
关键词：以可靠性为中心的维修技术；RCM；故障；重要度；安全性
Pick to: reliability centered maintenance (RCM) technology is a equipment maintenance following preventive maintenance on a regular basis in the history of a scientific maintenance management mode, the domestic electric power industry is still at regular preventive maintenance management model, widespread excess "maintenance" and "insufficient maintenance" phenomenon, the implementation of RCM on the reduction of domestic power generation equipment maintenance cost has the vital significance. This article first to the reliability centered maintenance (RCM) technology were summarized, and then briefly explains the technology of RCM analysis process, and finally from the four aspects this paper expounds the turbine steam turbine and its auxiliary equipment system of RCM technical analysis points.
Key words: reliability centered maintenance technology; RCM. Fault; Important degree; security
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
以可靠性为中心的维修技术（RCM）概述
70年代末，以可靠性为中心的维修(简称RCM)技术首次被提出。其实质是一种维修哲学，是指一个能在给定的运行环境中针对各个物理设备制定出一个合理有效的检修策略的过程，该策略被用于管理能引起任何物理设备功能故障的故障模式。
RCM最初是美国商用航空工业为了促进设备的可靠性和安全性而发展起来的。第—次形成正式的文件报告是由F.S.Nowlan和H．F．Heap起草并由美国国防部1978出版。从那以后，在几乎所有的工业化国家的多数领域(包括众多的核电厂和火电厂)，RCM被用于制定设备管理策略。然而，RCM术语的广泛使用导致了一个没有预料到的结果，许许多多被他们的支持者称作所谓的RCM过程并不具有RCM过程本身的含义，这些过程没有完成RCM过程所应达到的目标，有的甚至给生产带来了不利的影响。在这种情况下，发电设备检修领域迫切需要对RCM过程有一个明确的研究分析，从而使得每个RCM过程具有真正意义上的RCM过程。
RCM技术分析流程
确定设备维修工作类型的RCM技术分析流程如下图所示，分为以下步骤：
图1确定设备维修工作类型的RCM技术分析流程
（一）系统划分
把系统分解为分系统、设备和部件，即将系统看作一个集合，把集合分解为若干互不包含的元素。划分的结果记录为设备树或设备编码。
（二）分系统重要度评级
用分级的方法定性评价各分系统对整个系统维修/故障费用的影响，为寻找降低系统维修/故障费用的关键环节提供决策指导。在关键环节上优先开展研究工作，能够以较少的投入使维修成本较快下降。
（三）FMEA（功能、故障、故障模式及故障后果分析）的总体规划
根据分系统重要度等级，确定各分系统的最终分析层次，等级越高，最终分析层次越深入。FMEA一般有系统、分系统、设备、部件4个层次。规划结果记录为FSI索引表。FSI(Function significant item)即功能重要相关项，是指系统中一些重要的元素，若该元素出现故障，会严重影响整个系统功能的维持。
（四）逻辑决断分析（LTA：logic tree analysis）
系统构成元素维修需求的逻辑决断分析，即用RCM逻辑决断方法确定元素合适的维修工作类型。
汽轮机及其辅助设备系统的RCM技术分析
（一）系统划分
1、系统结构特点
汽轮机及其辅助设备系统的结构具有以下特点：
（1）整个系统由具有主功能的热力系统主回路和若干具有辅助功能的辅助回路构成。
（2）每个回路上基本都有若干实现主要功能的核心设备。核心设备是指回路中具有重要功能、结构复杂、购置费用和维修费用高或故障后果严重的设备。
2、系统划分应遵循的原则
（1）费用直观，即划分结果能够直观反映系统维修费用的分布情况。
（2）功能相关，即把联合起来共同实现某一完整功能的机件群划分为1个集合的元素。
（3）相互独立，即集合内元素之间没有重叠，1个元素不能同时属于2个集合（如分系统），且系统的可靠度等于所有元素可靠度的连乘积。
（4）属性相近，即设备内流动的介质相近（同为高温、高压，或中温、中压），或机件的结构复杂程度相近。
根据上述原则将汽轮机及其辅助设备系统划分为4类不同的分系统：主回路上的核心设备；主回路上由管、阀、滤网及其它附件构成的分系统；辅助回路上的核心设备；辅助回路上由管、阀、滤网及其它附件构成的分系统。
（二）汽轮机及其辅助设备系统的FMEA
1、功能分析
在各分析层次上，以FSI为分析单位，分析各FSI的功能。将各分系统、设备、部件之间的协作、配合关系用功能结构框图表示，填写各FSI的功能索引表。
2、故障分析
以FSI的每一项功能为分析单位，分析功能对应的故障。填写功能、故障分析表。
3、故障模式、故障后果及类型分析
列出FSI每一项功能所对应的全部故障和该FSI所有的下一层构成元素，判断故障和构成元素是否有关，将分析结果记录为故障、构成元素关联索引表，以故障、构成元素之间的一个关联为分析单位，分析故障后果和类型，分析結果记录为故障模式、故障后果及类型分析表。
4、填写重要故障模式汇总表
重要故障是指具有安全性后果、隐蔽性后果和对整个系统有严重的使用性后果的故障。重要故障模式汇总表的每一项都将作为RCM逻辑决断分析的对象。
（三）核心设备和分系统重要度评级
核心设备和分系统重要度评级实质上就是定性地比较元素维修/故障费用的大小，用分级估计的方法来评价它们对整个系统维修/故障费用的影响。系统构成元素重要度评级需要考虑故障后果及其概率、预防维修费用及其发生频度。
重要度评级的基本原则
（1）根据元素主导故障的后果类型进行重要度评级。后果越严重，元素重要度等级越高。
（2）估计故障发生概率的大小，故障发生概率和故障后果的乘积越大，元素的重要度等级越高。
（3）统计设备和重要部件的购置费用，元素故障毁坏的设备或部件的购置费用越高，其重要度等级越高。
（4）元素每次预防维修费用越多、工期越长以及维修周期越短，元素的重要度等级越高。
2、核心设备重要度等级
1 级：汽轮机。
2 级：本体保护装置(保安系统) 、给水泵、高压加热器、辅助油泵、自动主汽门、抽汽逆止门、主蒸汽至再热器旁路门、再热蒸汽至凝汽器旁路门。
3 级：主油泵、调节系统（含调节汽门）、高压油泵及蓄能器。
4 级：凝结水泵、循环水泵、凝汽器。
5 级：低压加热器（轴封加热器）、除氧器、抽气器或真空泵、除盐装置、顶轴油泵、冷油器 。
3、管、阀及附件构成的分系统重要度等级
1 级：给水系统、主蒸汽及疏水系统、再热蒸汽系统、高压抽汽回热系统。
2 级：凝结水系统、抗燃油系统、循环水及胶球清洗系統、真空系统。
3 级：润滑、顶轴油系统、法兰螺栓加热系统、轴封供、回汽系统、低压抽汽回热系统、旁路系统。
（四）维修工作类型的LTA
1、针对各类故障选择维修工作类型的优先顺序
在RCM中合适的维修工作类型有预防维修、状态监控（即事后维修，corrective maintenance，简写CM）和更改设计，其中预防维修含3种工作类型：视情维修（condition-directed maintenance 简写为CDM）、定期维修（time-directed maintenance 简写为TDM）、隐患检测（failure find task简写为FFT）。
根据RCM逻辑决断分析原则，选择维修工作类型的依据是设备故障后果的类型和设备可靠性特性。除具有安全性后果的故障必须进行预防维修外，针对其他类型的故障可以按经济性原则选择状态监控。选择状态监控的经济性原则是预防维修费用大于故障后果损失和修理费用。针对各类故障选择维修工作类型的优先顺序如下表所示。
表1针对各类故障选择维修工作类型的优先顺序
按上表依次选择3类预防维修工作类型时，需要考虑如下的适用条件：
（1）视情维修
设备功能的退化是可探测的，且存在一个可定义的潜在故障状态，同时设备从潜在故
障发展到功能故障之间有一段较长的时间。
（2）定期维修
设备有确定的耗损期，且大部分能工作到耗损期，定时维修可以将设备恢复到规定的状态。
（3）隐患检测
能够找到确定隐蔽功能故障发生的方法。
逻辑决断分析的原则
针对不同的设备故障后果和设备可靠性特性，用RCM逻辑决断分析的原则如下:
（1）安全性后果
需进行预防维修，优先考虑视情维修，其次考虑定期维修。如果视情维修和定期维修均不能将故障概率降低至可接受的水平，则必须更改设计。
（2）隐蔽的安全性后果
需进行预防维修，优先考虑隐患检测，其次考虑视情维修，再次考虑定期维修；如果预防维修不能将故障概率降低至可接受的水平，则必须更改设计。
（3）隐蔽的使用性后果
应优先考虑隐患检测，假定原设计合理，不更改设计。
用上述RCM逻辑决断分析原则确定核心设备和分系统的维修工作类型如表2。
表2汽轮机及其辅助设备系统核心设备和分系统的维修工作类型
结语
综上，RCM工作是一项系统工程，它的理论基础是可靠性工程、系统理论和运筹学理论。因此，我们在开展RCM工作时，需要结合可靠性预计、可靠性设计和经济性分析等内容，制定维修策略，有效地开展维修工作，积极进行一些创新性的研究和实践。
参考文献
[1]刘晓锋，陆颂元.发电设备RCM实施方法的研究与探讨[J].汽轮机技术，2005.8.
[2]姚战军，罗明洋.以可靠性为中心的维修推广应用研究[J].装备学院学报，2013.6.
[3]李颖，黄进永.以可靠性为中心的维修技术工程应用探讨[J].电子产品可靠性与环境试验，2010.10.