基于RCM的超临界汽轮机电动液压油系统维修决策模型优化

2011-06-06李必成刘洋何淦标张俊

电力建设 2011年11期

李必成，刘洋，何淦标，张俊

(粤电集团广东珠海金湾发电有限公司，广东省珠海市，519050)

0 引言

电动液压(Electro-hydraulic，EH)油系统作为汽轮机电液调节系统的执行机构，其可靠性运行直接关系到汽轮机的安全运行。近年来，汽轮发电机组因EH油系统密封材料损坏导致油系统泄漏，电液伺服阀故障导致汽轮机调节异常，油质劣化导致油品指标不合格，系统振动导致油管爆裂漏油等故障，对机组的安全运行造成了极大影响。同时，EH抗燃油是一种抗燃性的三芳基磷酸脂液体，具有一定的腐蚀性和毒性。EH油的意外大量泄漏，对环境和人身安全具有一定的损害。本文探讨了应用以可靠性为中心的维修(reliability-centered maintenance，RCM)理论，优化EH油系统的传统维护方法，提高机组的运行可靠性，降低EH油系统对环境和安全的管理风险。

1 EH油系统RCM策略分析

1.1 RCM 分析原理

RCM将“以可靠性为中心的维修”定义为:确保有形资产在当前运行背景下达到用户预期而所必须采取的一种维修需求分析过程［1］。RCM分析的基本思路是:对系统进行功能与故障分析，明确系统内各故障后果;然后用规范化的逻辑决断程序，确定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、量化建模等手段，实现设备的安全、环保、可靠性维修。

1.2 系统分析边界条件划分

本次分析对象主要包括EH供油系统、EH供油系统仪表及控制装置、EH油油动机和油动机仪表及控制装置。其中EH供油系统由油箱、冷油器、滤油器、高压蓄压器、低压蓄压器、各种压力控制阀、油泵及马达等组成。EH油油动机由2台主汽门油动机、4台高压调节汽门油动机、2台再热主汽门油动机和4台再热调节汽阀油动机组成。由于RCM是一个需要投入大量时间和人力资源的技术分析过程，有效的边界条件界定，能够使RCM分析小组成员在有限的时间内集中精力有针对性地开展RCM分析，从而形成有价值的分析结果。

1.3 EH油系统的RCM决策过程

EH油系统RCM分析小组由汽机、热控、运行专业人员和RCM督导员各1人组成。整个RCM分析分为16次分析会议，耗时56个工时，历时2个月。最终成果共形成4份文件:EH油系统功能清单、RCM信息单、RCM决策工作单以及任务对比表。

1.3.1 功能清单

罗列功能清单是RCM分析的基本出发点，即在当前的使用环境下，明确设备的功能及相关性能标准。设备功能列举的来源不仅限于用户手册和设计文件，还来源于现场维修工程师和运行工程师的预期功能。本次EH油系统的主要功能和辅助功能分析共列举53个。

1.3.2 RCM 信息单

信息单是对于功能故障、故障模式及故障影响的分析。从设备的功能入手，然后分析哪些故障会导致功能丧失，再根据功能的重要程度和故障发生的可能性，讨论故障的后果。本次RCM分析中，根据53个EH油系统功能，共列举功能故障88个，故障模式222个，RCM信息单(部分内容)如表1所示。

在RCM分析过程中，以下几点值得注意:

(1)将导致EH油系统功能故障的原因尽可能列举完备，以避免在确定预防性维修任务时有遗漏。

(2)确定功能故障的根本原因，这也是整个RCM分析过程中难度最大的技术分析环节，需要RCM小组中各专业人员通过共同的探讨和分析才能实现。因为找不到真正的原因就无法找到正确的预防性维修任务来避免或减小这种故障。

(3)在实际的RCM分析过程中，列举所有的故障模式既无意义又浪费时间。故障模式辨析的原则是，在相同或相似的设备上曾经发生过的故障;在现有维修大纲中已列入进行预防的故障模式;尚未发生但在当前运行情况下会有合理可能性发生的故障;一旦发生会产生很严重后果必须加以预防的故障。

1.3.3 RCM 决策工作单

根据RCM预防性维修决策逻辑图，讨论决定对每种故障模式所采取的预防性维修措施，形成RCM决策工作单，从而形成最终的EH油系统可靠性维修大纲。在本次RCM分析中，针对222个故障模式确定了222个预防性维修措施。

1.3.4 RCM 维修任务对比表

将原有的EH油系统维护大纲和RCM分析后的维修大纲进行对比后，形成RCM维修任务对比表，作为对原有维修大纲进行措施优化的技术依据，如表2所示。

表1 RCM信息单(部分内容)Tab.1 Information sheet of RCM analysis(partial contents)

表2 RCM维修任务对比表(部分内容)Tab.2 Maintenace tasks sheet of RCM analysis(partial contents)

2 EH油系统RCM分析优化措施

2.1 定期翻修优化措施

功能故障“EH油箱油位不高于193.5 mm不发‘EH OIL TANK LEV LL2’报警”的故障模式之一为“液位开关损坏”。由于这种故障后果为隐蔽式，一旦发生可能损坏备用EH油泵，讨论后采取的预防性措施是通过打开EH油箱底部手动泄放阀，缓慢放油，检查液位开关动作情况及报警信号。检修规程和厂家推荐的EH油系统维护导则中并未提及此项液位开关的定期翻修检查，目前已增加到相应的大修检修文件包中。

2.2 控制逻辑的优化

当EH油箱意外发生大量泄漏导致汽轮机跳闸后，对于功能故障“EH油箱油位不高于193.5 mm不发‘EH OIL TANK LEV LL2’报警”，其故障后果为不能闭锁备用EH油泵启动，无法及时提醒运行人员进行检查处理，可能造成EH备用油泵损坏。因此，主EH油泵和备用EH油泵的闭锁启动逻辑(或者联锁跳闸逻辑)应增加“汽轮机跳闸且EH油箱油位低于193.5 mm”。

2.3 定期试验优化措施

功能故障“不能在线试验EH油母管压力不大于(11.03±0.2)MPa启动备用泵”的故障模式之一是“就地无试验压力表或试验压力表不准”。查阅运行规程，只有EH主、辅油泵的轮换运行，没有EH油泵联锁自启在线试验。经过现场检查，就地EH油站控制箱内缺少试验指示压力表，无法进行在线试验，通过小修技改加装试验压力表，优化运行规程，增加EH备用油泵联锁自启定期试验。

2.4 定期试验周期计算

根据2.3节的优化措施，增加了EH备用油泵的在线试验启动试验，但相关厂家资料和规程并没有指出此类试验的试验周期。

故障类型为随机故障的保护装置，其定期试验周期TFFI可按如下公式计算

式中:MTED为被保护设备的平均无故障时间;MTIVE为保护装置的不可用度;MMF为多重故障发生的平均时间。

查阅相关EH油用户说明书，EH油泵的平均无故障时间MTED为10年，在线联锁试验压力开关装置的平均无故障时间MTIVE为1年;用户根据运行情况希望EH油泵故障导致EH油压丧失跳机的多重故障的概率小于1/100，即 MMF为100，可以计算得出TFFI为2.4个月，因此EH备用油泵在线启动试验周期定为2个月。