基于RCM 技术的煤矿机电设备维修

关生德

（国家能源集团新疆能源有限责任公司，新疆乌鲁木齐 830000）

0 引言

随着采矿机械和设备现代化程度的不断提高，对故障诊断、维护支持以及机器和设备运行后的标准化提出了更高的要求。实践应用表明，矿山机械设备行业使用的RCM（Reliability Entered Maintenance，以可靠性为中心的维修）方法应从设计变更、过程管理、系统集成和维修计划设计等方面进行。矿业公司引入RCM 维修方法可以减少维修设备故障次数，提高整体可靠性和采矿机械设备的运行效率、运行安全性，同时确保对设备进行最低限度的必要维护，有助于提高设备的耐久性。

1 RCM 技术概述

RCM 是美国在研究设备的故障曲线和诊断技术后提出的，一种基于不同设备在不同时间段的故障规则的维修系统。其目标是以最低的资源利用率实现最高的设备可用性，维护方法的主要依据是设备在运行期间的实际状态，提倡对设备异常情况实现“早期发现、早期诊断和尽快治疗”。RCM 在设备上执行大量工作，如定性分析、定量计算、逻辑决策、实际行动和反馈优化等。理想情况下，现代煤矿机电设备通过计算机、传感器、控制系统、电子液压系统有机地利用集成外部伺服等，使机电设备具有显著的运行质量、工作效率、运行性能、环保和自动化水平。通过煤炭行业机电设备不断的更新换代，特别是通过自动化的应用机电设备的施工变得更加复杂，导致机电设备故障和损失的频率增加。拟议的基于RCM 技术的煤矿机电设备维护分析系统，采用先进的诊断方法和手段，并考虑机电设备的可靠性和成本效益，以保证煤矿的正常生产。

2 基于RCM 技术的煤矿机电设备维修

在确保设备可靠性和安全性的前提下，RCM 可以针对不同的设备特性制定不同的维护计划和系统，通过逻辑评估方法选择适当的维护程序，最大限度地利用维护资源。具体过程是：首先，了解构成整个系统的不同组件以及这些组件故障可能导致的问题；其次，通过科学的逻辑评估方法进行分析，针对每个单独部件的故障所造成的问题，制定不同和适当的维修计划和方法；然后，为了确保整个设备的安全性和可靠性，作为维护的先决条件，收集和整理故障设备的故障信息；最后，进行建模、分析和评估，损耗最小化的主要目的是不断优化和调整维护方式方法（图1）。

图1 RCM 维修分析流程

2.1 维修分析

在RCM 理论中，维修周期是一个非常重要的指标，用于确定维修设备使用的计划。如果维修周期的参数选择时间较长，设备的故障率会增加，即一些可忽略的故障如果算作设备故障，则不利于设备的正常运行；维护时间太短则会导致维修时间延迟，导致设备出现重大问题后才需要维修的错觉，从而间接增加维修成本。因此，选择合理的维修周期尤为重要。

随着维护周期的增加，维护成本逐渐降低，但由于机械和电气设备故障造成的损失也在增加。总维护成本可被视为维护成本和因机械和电气设备故障造成的损失之和，因此在对机电设备进行维护分析时，为实现总维护成本的最佳值，有必要选择适当的维护周期。

RCM 应根据不同的维护特点选择适当的评级指数，评级指数的解释和分析如下：

（1）平均无故障时间。平均无故障时间是机电设备的寿命，是可修机电设备可靠性评估指标中最重要的基本参数。其重要性是指在规定的时间和条件下，机电设备的总寿命与设备故障总数之间的关系。

（2）平均失效时间。平均停机时间是不可修复设备可靠性评估的基本指标，是指机电设备的总寿命与特定条件下设备的总停机次数之间的关系。

（3）平均维护时间。平均维修时间是可修设备可靠性评估的基本指标。其重要性与机电设备故障的单位修理时间与设备故障总数之间的比率有关。

（4）可靠性。假设t 是设备预先需要的工作时间，T 是设备实际运行时间，可靠性可以表示为：R（t）≥P（T＞t）。其中，R（t）=［1，F（t）］，F（t）=P（T≤t）是装置外壳的概率分布函数。

检查设备评估内容和时间的方法是指维护方法，可以根据特定的方法对设备进行分类，并制定设备的初始维护计划。具体的维护方法可分为3 类，分别是定期维护、情景维护和事后维护。应根据设备类型，结合不同的维护方法，选择设备故障类型和单元生产的不同要求，充分考虑设备的成本效益和可靠性等因素对设备部件的不同可靠性和每个部件的不同损坏程度的影响，选择合适的维护方法。

2.2 实施RCM 的决策管理

RCM 中最重要的步骤是执行错误模式和影响分析。该分析可根据“结构树”的结构列出不同级别的故障模式，并将重点放在躯干位置的部件和子系统上，以确定任何故障后果和影响的可能原因。这些影响主要包括对子系统和组件性能的影响、对人身安全的影响、对环境的影响和对性能的影响。故障模式和影响分析确定故障模式，包括故障部件的名称、故障原因和对设备系统的影响，然后根据部件的参数确定发生错误的统计数据，根据维护目的和成本，最终确定预防性维护的选择。分析还应分类列出的故障类型：统计数据的分析和计算应确定每个部件的故障频率和频率，确定故障率高的部件，并进一步优化逻辑模型。为了提高维护效率，不可能在每项工作的预防性维护间隔内完成维护，应进行适当的维护组合。组合应基于指定的间隔，规定的间隔时间使维修工作相对集中，这样可以最大限度提高预防性维护的效率。

为快速组织和开展设备的维护工作，开发了维护控制系统。整个维修管理体系的运行必须清晰，结构严谨，目标明确，必有一个简单的评估体系，并且能达到更好的维修效果。设备的不同维护策略的选择是基于故障后设备引起的问题以及设备可靠性的差异，如果设备故障影响设备的安全使用，则必须进行预防性维护，以便在一定程度上控制并最大限度降低设备故障的可能性。如果无法满足这些要求，则有必要进行预防性维护，重新调整和更改设备设计。在选择预防性维修类型时，应首先考虑情景维修方法，然后考虑定期维修方法；如果设备故障后导致的问题被掩盖，则需要在开始时选择监测设备隐患的方法，然后根据设备案例的不同影响选择最合适的维护方法。使用决策分析方法可以分析一些重要设备评估项目中设备的可靠性及设备故障引起的问题，并选择最合适的维护方法（图2）。

图2 RCM 维修决策流程

为降低煤矿机电设备的故障风险，确保其正常运行，有必要找到一个适当的定期更换间隔，以最大限度提高机电设备的可靠性和耐久性。根据RCM 技术的实施过程，对机电设备停机时间、维修时间、维修频率等数据进行了详细的分析。维修人员可以根据机电设备的实际情况，制定科学合理的维修计划，从而有效提高煤矿机电设备的性能。

2.3 先进维修技术的应用

根据采矿和加工设备的发展方向，可以在预防性维护计划中使用大型、连续、快速和自动化的动态监测和维护方法，杜绝发生事故，保证加工设备的正常运行。目前主要有两种采矿机械和设备动态监测和诊断技术。

（1）振动监测技术。采矿和加工设备中轴承、轴和齿轮数量多，故障可能性高，及时监测设备系统中振动敏感部件的工作状态，测量其工作状态。它可以预测设备故障并提前进行维护管理，避免损失。

（2）非破坏性故障检测技术。在不破坏采矿机械和设备的情况下，采用超声波故障检测器、磁性故障检测器和其他专用仪器，检测采矿机械关键部件的内部或表面误差，实现早期检测和及时实施预防性维护。

3 结束语

现代采矿设备正在快速向大型化和机电一体化方向发展，这给设备管理提出了重大挑战。在引入RCM 管理的基础上，还可以利用先进的计算机、数据库、网络等技术，建立基于RCM 的设备评估管理信息系统，更好地满足现代矿山机械维修的要求。由于维修人员成本高、临时维修频率高、盲目维修，煤矿机电设备的常规维修程序对煤矿机电设备的维修影响较大。基于RCM 理论的维修管理系统有效解决了以往维修频率高、故障后维修方式差的问题，大大降低煤矿机电设备的维修成本，全面提升煤矿机电设备的水平，设备维修管理的技术性和专业性在未来具有很大的应用价值。