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RCM技术在污水处理设备管理的应用

随着科技的发展、先进技术的运用以及环境保护力度的加大,污水排放标准越来越高,污水处理场纷纷改进污水处理工艺流程,购置了系列污水处理设备,这些设备具有造价高、种类多、技术先进等特点,相应的维护成本高,无形中也加大了管理难度。传统设备管理模式普遍存在着维修过剩或维修不足的问题,维修过剩造成资源的浪费,维修不足则导致设备失效,引发事故,甚至造成严重的环境危害[1-2]。对污水处理场各类设备实施以可靠性为中心的维修(RCM)管理,可确保污水处理设备维护既经济又可靠。

1RCM概述

传统的检维修方式是基于厂家说明书和实践经验,对设备的经济性、可靠性和可能的风险等方面考虑不足,传统的设备维护频次和效益与所维护的设备风险大小不匹配,设备维护资源使用也不合理,存在“维修不足”或“维修过剩”的问题。RCM是一种科学的系统工程方法,广泛应用于各行业关键的设备。RCM的核心是以最少的资源消耗保持设备的经济性和可靠性。RCM的工作思路主要是对关键设备进行功能与故障评价分析,采取科学的分析方法,制定针对性的维护管理策略,通过生产现场各种故障分析手段,确保设备稳定运行。RCM理论于上世纪60年代起源于美国波音公司,最初应用于飞机及航空设施,发展到上世纪90年代趋于成熟。至今,RCM已在许多国家的钢铁、电力、化工、铁路、汽车、地铁、海洋石油、核工业、建筑、供水、食品、造纸、卷烟及药品等行业得到广泛应用。实践证明利用RCM方法可以有效地提高设备运行的可靠性并降低维修成本。

2RCM理论体系

2.1RCM基本思想

在实施RCM分析之前,首先应该明确以下概念:(1)潜在故障与功能故障潜在故障是指设备还未发生功能故障,具体表现为磨损、振动、裂纹、噪声等。正确处理潜在故障可以有效避免功能故障的发生,设备从潜在故障逐渐发展为功能性故障的时间间隔称为P-F间隔,如图1所示。P点表明设备已经进入潜在故障期,设备F点表明设备即将进入功能故障,各设备的P-F间隔各有不同,有的几微秒,有的长达几十年。状态维修的实施往往要根据P-F时间间隔来确定。图1设备P-F维修间隔图(2)隐蔽性功能故障和多重故障隐蔽性故障是指在设备正常运转情况下工作人员不容易发现的故障或者是不工作的设备工作时是否能正常运转不容易发现。多重故障是指两个或多个独立故障依次发生所组成的故障事件,多发生在仪表保护装置或系统故障时。检查并排除隐蔽性故障可以降低多重故障的发生概率,减少不必要的损失。(3)预防性定期维修与故障后果对设备进行预防性维护可以降低设备故障发生频率。发生故障的后果按其重要度可以分为安全性和环境性后果、生产性后果和维修成本后果。(4)预防性定期维修工序预防性定期维修工序的制定是RCM维修的主要RCM目的之一。维修内容不局限于定期维修的内容,更注重设备的操作环境、性能要求、故障模式、原因及影响、潜在故障检测频率、视情维修任务类型等内容,可以根据设备风险等级重要度以及不同维修方式的特点来确定维修项目、维修决策、维修周期等,优于传统的定期维修工序[3-4]。

2.2RCM实施过程

RCM过程包括以下七个问题[5]:(1)当前运行条件下,设备性能特点是什么?(性能特点)(2)什么情况引起功能故障?(功能故障)(3)什么因素导致功能故障?(故障模式和原因分析)(4)发生故障会导致什么后果?(故障后果)(5)各种故障发生会有什么影响?(故障影响)(6)应采取什么措施来预防故障发生?(预防性维护)(7)没有合理的维护方式,怎么办?(暂定措施)

3RCM在污水处理设备管理中的应用

3.1污水处理设备及管理现状

污水处理设备可以分为通用设备和专用设备,在实际应用中具有不同的作用和效果。通用设备主要有水泵类、阀门类、风机类等。专用设备包括拦污机械设备、刮吸泥设备、砂水分离设备、投药和消毒设备、曝气和搅拌设备、深度氧化设备、除臭设备、脱水设备、污泥浓缩和沼气利用设备等。目前,污水处理设备主要还是以预防性维护的定期检维修模式为主,针对不同设备特点按照厂家说明书制定出设备检维修工序。这种检维修模式可以提高设备可靠性,但是由于计划固定,易造成设备维护不足、维修过剩、盲目维修和设备管理脱节等问题。

3.2RCM技术应用

污水处理设备种类较多,结合不同设备的特点有不同的检维修方法。污水处理设备管理应借鉴RCM思想,从安全环保影响、生产影响程度、设备维修难度、设备原值、有无备用设备等方面对设备进行分析,根据设备的实际情况和风险程度对设备进行分类分级管理,按照“二八”或“一九”原则,对相关污水处理设备采取不同的检维修方式,风险高影响程度大的污水处理设备采用基于风险的状态维修,影响程度相对不太大的采取预防性定期维护,风险不大影响小的污水处理设备采取故障维修方式(事后维修),形成科学合理的检维修模式。

3.2.1基于风险的状态维修

对于离心泵、鼓风机等转动设备可采用基于风险的状态维修,使用状态监测设备在线或离线采集状态数据,通过故障特征信号的提取、监测来预测部件故障发展趋势,在此基础上确定部件维修内容、维修级别、维修时间或间隔期等内容。通过对离心泵、鼓风机等转动设备进行基于风险的振动检测和故障分析,对异常状态及时做出报警,及时发现早期故障征兆,为现场设备运营维护人员采取相应的措施提供技术支持,避免、减缓和减少设备事故的发生。通过对设备异常情况运行早期评估分析,可以预测设备故障发生的程度、位置、趋势等内容。通过对污水处理设备离线和在线状态的监测,为设备状态调整、停机检维修提供科学的依据,可延长设备运行周期,显著降低维护成本。例如,离心泵常见故障不平衡、不对中、松动等都可以通过振动检测频谱分析进行判断。比如,转子质量分布不均会造成不平衡状态,在转动中会产生离心力,不平衡质量的旋转在离心力作用下会引起振动,振动会传递到轴承,轴承上的各点每旋转一周会承受一次作用力。因此,在频谱图中可以通过观察一倍频来判断离心泵不平衡故障。

3.2.2预防性定期维修

污水处理设备在长时间使用过程中,各部件和零件受到摩擦、磨损、腐蚀、碰撞和冲击等多种因素的影响,技术性能会逐渐下降。为降低或延缓设备失效、功能退化的概率,延长设备使用周期,减少设备故障,需要按预定的时间间隔或规定的标准进行预防维护,比如按时间要求对设备进行清洁、紧固、调整、防腐和润滑,并作好相应记录。例如,砂水分离等设备在运行过程中由于各种原因会导致无法分离的现象,这就需要进行原因分析,对曝气沉砂池进行有效控制。对砂水分离设备的日常维护是对其表面杂物进行清理,对其传感器进行定期预防维护也非常重要。

3.2.3故障维修

对于风险小、影响程度底的一般设备的维修应充分考虑经济性,选择故障维修(事后维修)。例如,对于各类加药泵、计量泵、阀门、管道等可采用故障维修,坏了以后再修理,从而把最大的精力和资源放到关键设备的维修维护上,使检维修活动更具有科学性和针对性。

对污水处理设备进行RCM技术应用,从设备的安全可靠、节能环保、生产运营等因素进行综合分析,同时结合不同维修方式的特点,根据不同设备的实际情况分别采用基于风险的状态维修、预防性定期维修、故障维修方式,对保证污水处理装置的安全经济运行、防止重大事故的发生具有重大的意义。随着RCM技术在我国的推广,它必将在提升工业安全性能、降低用户成本等方面发挥更大的作用。

作者:王丹 暴丽宏 单位:中海油节能环保服务有限公司

参考文献

[1]王庆锋,高金吉.过程工业动态的以可靠性为中心的维修研究及应用[J].机械工程学报,2012,48(8):135-143.

[2]WeiLiang,LianfangPang,LaibinZhang,JinqiuHu.Reliability-centeredMaintenanceStudyonKeyPartsofReciprocatingCompressor.2012InternationalConferenceonQuality,Reliability,Risk,MaintenanceandSafetyEngineering,Chengdu,2012.

[3]DeshpandeVS,ModakJP.Modelingofuncertaintiesinreliabilitycenteredmaintenance:probabilisticap-proach.ReliabilityEngineeringandSystemSafety,2001,2(71):159-64.

[4]JaarsveldWV,DekkerR.Sparepartsstockcontrolforredundantsystemsusingreliabilitycenteredmainte-nancedata.ReliabilityEngineeringandSystemSafety,2011,95(11):1576-1586.

[5]庞连芳.基于RRCM的往复式压缩机组维修决策方法研究[D].北京,中国石油大学(北京),2013.

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