以可靠性为中心的维修在风电设备维修管理中的应用

　　引言
　　
　　根据“十二五”风电规划，到2015年中国风电并网装机容量将达到1.5×108kW，发电量达到1 900×108kW·h。到2020年中国风电装机容量有望达到3×108kW左右。随着风机规模的不断扩大，如何做好风电设备运行周期内的安全管理成为众多风电企业关注的焦点。在充分调研风电场当前运维现状及设备可靠性管理水平的基础上，积极借鉴核电先进的设备可靠性管理体系，吉林乾安风电场在风电行业率先引进和推行以“可靠性为中心的维修 （Reliability-cente-red Maintenance，简称RCM）”应用研究和试点，结果证明RCM对优化风机维修制度，提升风电设备维修管理水平具有重要作用，可作为其它风电场开展RCM应用的参考。

　　1 以可靠性为中心的维修

　　1.1 RCM技术方法介绍及应用

　　以可靠性为中心的维修 （Reliability-centered Ma-intenance，简称RCM） 起源于美国航空工业，后盛行于军事、电力、民用工业等领域，是用于确定系统设备在现行使用环境下的维修需求、制定和优化维修策略的一种系统工程方法。基本思路是：对系统设备进行功能和故障分析，详细分析相关故障模式及其故障影响，用规范化逻辑决断方法确定管理相应故障后果的有效维修策略，从而保证系统设备的安全、可靠、经济运行。

　　中国开展RCM应用研究相对较晚，八十年代民航和军事部门引入RCM理念。中国广东核电集团自1998年开始，经过十多年的引进、消化、吸收，先后在大亚湾核电站、岭澳核电站推进RCM系统分析，不仅积累了丰富的实践经验，而且对RCM方法进行了创新和完善。截至2009年12月，已完成大亚湾核电站和岭澳核电站共150多个重要系统的RCM分析，不仅提高了电站运行可靠性和设备可利用率，而且还大幅降低了设备维修成本；国内其它核电站，例如田湾核电、秦山核电等核电企业也相继开展RCM拓展分析，应用效果显着。

　　1.2 RCM技术方法应用优势

　　RCM从设备的故障后果出发决定是否需要制定设备的预防性维修策略，突出管理故障后果比故障模式更重要的思维理念；RCM根据设备的功能和故障分析，结合对设备运行维修历史数据及相关内外部经验反馈的可靠性分析制定针对性维修策略，从而确定哪些维修策略是技术可行的、多长时间执行一次，优化资源配置，减少了不必要维修措施和花费。为设备维修的实施提供了准确判据。

　　2 RCM在风电行业的应用实施

　　2.1 风电维修与设备管理现状分析

　　a) 中国风电分布地域广，自然环境恶劣，维修作业环境艰苦且工作负荷重。一般而言风机相距较远，故障维修受环境和空间限制维修实施困难，如果发生重大设备损坏，例如发电机、齿轮箱等需要动用吊车，所需费用极高，加之运维技能水平差异，由维修引起的综合成本较高；b) 风场虽然实行定检的预防性维修制度，但维修策略基本照搬厂家，未开展可靠性分析。随着风机运行地域和运行环境发生变化，多数风场并未及时开展可靠性分析和制定针对性维修策略，维修策略存在不断改进和完善的空间；c) 风电场在风机故障维修时，因缺乏对设备的了解，多数通过更换解决问题。由于目前多数风电场处于质保期内，部件更换及费用开支由厂家负责，虽然短时故障得到解决，但是并未深究其因果关系，故障机理不清晰，不利于风机的长期稳定运行。

　　2.2 风电行业开展RCM分析的必要性

　　a) 风机设计寿命普遍为20 a，提高风机利用率、降低维修成本是企业追求的目标。风电机组运行受到运行环境、维修水平、设备制造水平的限制，相同设备在不同环境下运行特性亦有差异，因此需要借助RCM方法结合经验数据制定科学合理的维修措施；b) 在风电快速发展过程中，风电企业需要建立和完善自身可靠性分析能力。以可靠性为中心的维修是一套系统性工程方法，不仅能够从理论上分析得出科学合理的预防性维修措施，而且对提高风电场运维人员可靠性管理水平具有促进作用，附加效益可观；c) RCM分析对风电企业建立自身可靠性数据库，提升维修能力具有促进作用。在RCM分析过程中，RCM小组将会总结分析设备可能故障模式及原因，并形成完整信息化文档，维修人员则可根据分析出故障模式，准确、及时排查和解决故障，减少了因故障维修而导致的停机时间。

　　2.3 风电开展RCM分析的可行性

　　a) 在风电行业推行RCM分析，符合设备可靠性管理发展趋势。以可靠性为中心的维修，综合各种维修方法，针对风机设备可能的故障模式制定相应维修措施，在实施定检的同时，强调状态维修的应用，不仅适用于现阶段运行环境，且其闭环管理过程为后续维修策略的优化和调整注入了新活力；b) 现代信息化管理和平台的应用，为风电企业RCM分析提供了宝贵的基础数据。为加强对风电场实时运行状况监控，保障风电场设备安全运行，风电企业正在积极建设生产信息监测平台，例如SIS系统的研发、SAP系统改进应用等，均为RCM故障模式分析、维修策略制定提供了宝贵的数据来源；c) 国内电力行业RCM技术分析具有多年实践经验，具备开展风电RCM分析的能力。大亚湾核电站是国内核电领域最早推行RCM的核电站，不仅提升了系统可靠性而且降低了维修费用；风电机组较核电而言系统结构简单、设备数量少，分析难度相对较低，且核电积累的大量RCM分析数据为风电RCM提供了丰富的信息参考；d) 国内风电机组型号相对较少、单机容量小，且机组内部结构与布局方式相差较小，同类型风机数量庞大。如果开展一种机型的RCM分析，则非常容易做成标准化分析模板，不仅可以在同机型进行推广和适应性修改，而且还为其它机型开展RCM分析的转化和应用提供分析基础，推广效益巨大。

　　3 RCM在一风电场的应用实施

　　为提升风电系统设备可靠性水平，风电场积极引进核电RCM分析方法并将其推广应用至风电领域，2011年底开始了适合风电的改进型RCM试点分析工作，并成立了以督导员牵头、场内专工和技术员及风机厂家技术人员组成的RCM专项工作小组，以液压制动系统为试点开展RCM分析与应用。

　　风电改进型RCM分析强调维修资源的优化配置，在功能分析时根据其故障影响分析制定合适的标准对其进行重要度区分，一般分为重要和非重要功能，然后根据预先确定的合适标准对支持重要功能的设备根据其主要故障模式影响分析进行关键度判定，并筛选出关键与非关键设备。经过两次筛选的目的在于加强关键设备的故障预防和维护，实现资源的优化配置。

　　关键设备与非关键设备维修策略的制定需要结合设备故障模式，包括已发生和潜在故障模式，然后根据故障历时数据及经验反馈信息制定其合理的维修策略。对于非关键设备则需考虑维修措施实施的经济性，然后决定是否需要制定其预防性维修任务；如果不需要制定预防性维修措施则允许其运行至失效。

　　4 风电RCM应用建议

　　建议风电企业开展以下工作：

　　a) 广泛开展RCM培训和相关人才培养，提升风电自主维修策略分析和制定能力；b) 建立适合自身企业的RCM推行机制和工作流程；c) 选择试点系统开展RCM分析，并逐渐推广至其它型号机组，拓展其应用成效；d) 建立预防性维修大纲管理平台，加强数据库管理平台建设，为RCM持续优化提供可靠数据来源，为其它设备管理工作的开展提供基础数据。

　　5 结语

　　随着中国风电行业的快速发展，风电机组设备的安全可靠运行成为企业提高经济效益的重要目标，以可靠性为中心的维修不但能够根据设备特性、运行环境等制定完善预防性维修措施，提高机组可靠性，而且还能够针对具体故障深入探究其故障机理，制定科学合理的纠正措施，避免或降低事故的发生概率。

　　参考文献：

　　［1］ 莫布雷.以可靠性为中心的维修［M］.石 磊，谷昌宁，译.北京：机械工业出版社，1995.
　　［2］ 陈 宇.以可靠性为中心的维修技术在大亚湾核电站的应用［J］.电力设备，2008(9)：113-116.