1、上海交通大学硕士学位论文基于RCM的高炉设备维修工程与实例姓名：丁晓东申请学位级别：硕士专业：工业工程指导教师：周炳海;季守军20080601基于 RCM 的高炉设备维修工程与实例摘 要论文以宝钢 2#高炉设备为背景，把设备维修的 RCM（ReliabilityCentered Maintenance）理论运用到高炉系统的维修方案中，形成高炉设备的 RCM 维修方法。宝山钢铁股份有限公司是国内最大最先进的钢铁企业，目前对高炉系统的维修方式多采用状态维修模式（CBM）和适应性模式（AM），两种模式虽然在某些方面具有其优点，但往往难以做到兼顾整体性和经济性，而 RCM 的维修方法则在这两方面具有明
2、显的优势。本文首先介绍了 RCM 的理论依据及实施方法，然后运用这一理论和方法对宝钢 2#高炉的设备进行了系统的分析，并最终形成了该高炉系统设备的 RCM 维修方案。高炉系统作为炼铁系统的核心组成部分，设备数量庞大，很多设备均采用了国际最新技术，其使用还处于技术保密阶段，因此本文不是对所有设备的全盘梳理，而是分析了其中的主要设备。在有限的篇幅内，笔者主要讨论了高炉除尘系统、冷却系统、燃气系统、本体耐材等几部分的主要设备。同时，笔者也将工作的重心放在了设备 RCM 实施过程的中心环节RCM 决断图的收集整理。对于完整的 RCM 维修方案所需要的其他工作，如数据库的建立、维修工作的组合，因其并不是
3、 RCM 维修所特有，所以在I这里只是进行了简单的对工作原理的介绍，实际的实施在本文并没有详述。通过对高炉设备的 RCM 分析，相对于现行的维修方案，新的维修方案明显的提高了具有重要故障后果的设备的运行可靠性，同时在保证安全性的前提下延长了高炉设备的使用寿命。关键字：RCM,设备维修，高炉维修，宝钢 2#高炉IIMAINTENANCE PRACTICE FOR BLAST FURNACEEQUIPMENT BASED ON RCM THEORYABSTRACTThis thesis is based on the No. 2 blast furnace(BF) of the BaosteelG
4、roup. Here, we put the RCM theory into practice and fulfilled its use inthe maintenance of blast furnace equipment.The Baosteel Group is the biggest and most advancing iron-steelcompany in China. Most of the BF maintenance practice are based onthe theory of CBM and AM nowadays. Although there are ma
5、ny obvioustraits in this kind of maintenance program, it is impossible to giveattention to both sides of integrity and cost. However, the RCM methodcan meet it very well.In the thesis, we firstly introduce the RCM theory,then we put it to the full use of analysis of equipment of Baosteel No.2BF, and
6、 lastly we got a whole RCM program on equipment of BF. As thecore of the iron system, the BF has a large number of equipment, andsome advanced instruments are technical protected, so it is impossible toanalyze every piece of equipment here. Provided this condition, we justdiscuss the key parts of BF
7、. The main coverage includes dust system,cooling system, gas supply system, refractory etc. Besides ,we hasIIIcentered on the core part of RCM decision table. But for the sake ofintegrality of maintenance program, here we introduced the principles ofother necessary parts, including construction of t
8、he data, combination ofrepair works. But those are not only appeared in RCM program, so thispart of work is rather summary.Through the RCM analysis on equipment of No.2 BF ofBaosteel,comparing the exist practice,we found that new maintenancemethod can not only improve the reliability of equipments w
9、ithdangerous failure affect, but also prolong the service life of the wholeequipment of BF under the asked safety.Keywords: RCM, maintenance of equipment, maintenance of BF，No.2 BF of BaosteelIV上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究
10、做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：丁晓东日期：2008 年 6 月 日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在本学位论文属于不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：丁晓东年解密后使用本授权书。指导教师签名：周炳海日期：2008 年 6 月 日 日期：2008 年 月 日上海交通大学工程硕士学位论
11、文 第一章 RCMII 设备管理策略第一章 RCMII 设备管理策略1.1 现代设备维修和 RCM 的历史简介1.1.1 现代设备维修的发展阶段过去半个世纪的设备维修演化过程大致分如下三个阶段：1.1.1.1 第一阶段这一阶段一直延续到第一次世界大战，当时工业机械化程度不高，因此停机时间无足轻重 。这一时期，在大多数管理人员的头脑里，预防设备的故障并非头等大事。同时大部分设备都比较简单，而且设计余量比较大，这就使设备比较可靠且易于维修。因此，除了简单的清洁、维护和润滑等日常检修工作外，不需要进行系统的维修，对工人的技能要求也比今天的要低。1.1.1.2 第二阶段第二次世界大战期间，情况发生了明
12、显变化。战争带来的压力增加了对各种物品的需求，而产业劳动力却锐减，这促进了机械化程度的提高。到了 50 年代，设备的数量更多且更复杂，生产开始依赖于这些设备。随着这种依赖性的增长，停机时间就成为突出的问题。这就使人们想到可能并且能够预防设备故障，进而形成了预防性维修的概念。在 60 年代，预防性维修主要表现为定期对设备进行大修。与其他运行费用相比，维修费用也开始急剧增加，这使维修计划和控制系统应运而生。这种系统在很大程度上使维修得到了控制，而且目前仍是维修实践中的既定组成部分。固定资产占用的资本数量以及该资本成本的急剧增长，促使人们开始寻求最大寿命延长设备寿命的方法。1.1.1.3 第三阶段自
13、 70 年代中叶，工业领域的变革进程异常迅猛，变革可分为新期望值、新研究和新技术：新期望更高的设施可用度和可靠性更高的安全性更高的产品质量对环境无危害更长的设备寿命更高的成本效益新研究1上海交通大学工程硕士学位论文 第一章 RCMII 设备管理策略除了增高的期望值外，新研究大大改变了我们对设施工龄期与故障之间的许多基本看法，其中突出的就是大多数设施的运行工龄与设施发生故障可能性之间的联系越来越少。早期的故障观点比较简单，认为设施越陈旧越可能发生故障，到了第二期，人们开始相信浴盆曲线的故障发生概率。但是，第三阶段的研究揭示，事实上，实际中出现的故障模型，不是一种、两种，而是 6 种，以后的章节我
14、们将介绍那 6 种故障模型。新技术新的维修观念和技术迅速发展，现在，每天几乎都有新东西问世。以前强调大修和保障系统的经典思想演变成包括各种不同领域里的多种研究的过程。今天的维修人员所面临的挑战，不仅是要学习这些新技术，而且要能决定在本单位内哪些值得做，哪些不值得做。如果我们做出了正确的选择，就能够改善设施的性能且同时控制住维修费用。维修所面临的挑战归纳起来，现代管理人员所面临的挑战可归纳为下面几点：选择最合适的技术；研究每种故障过程；以满足设备拥有者、使用者和全社会的期望为目的；经济效益最佳和最持久的形式；所有相关人员的合作与积极支持；这时期，RCM 正好提供了一种能使维修人员简单而迅速的应付
15、这些挑战的框架系统。1.1.2 RCM 维修策略的发展简史1.1.2.1 RCM 在民航业中产生当设施发生故障时，不仅物质财富遭到破坏，服务被迫中断，甚至连人员的生存也会受到威胁。在工业史上，由于设备故障造成的灾难和环境事故频频发生。例如，美国阿莫科.卡蒂斯号油轮原油泄漏事故，前苏联的切诺贝利核电站事故，印度博帕尔市农药厂毒气泄漏事故，墨西哥阿尔法市仓库石油气爆炸事故等等。因此了解这些故障发生的过程以及如何对其进行控制，实际上正迅速成为首要考虑的任务。RCM 的设备维修分析策略在这一时候应运而生。面临这一问题的首先是国际民航业。民航业在调查研究的基础上，发展了一种全新的战略性框架系统，以保证任
16、何设施均处于按用户的要求所运行的状态。这项研究向大多数人所广为信奉的维修信条提出了挑战。在民用航空工业中，这种框架系统被称为 MSG3，在其它领域中被称为“以可靠性为中心的维修”，即 RCM。RCM 是为确保任一设备在现行使用环境下保持实现其设计功能的状态所必需的活动和方法，是一种战略框架系统。1974 年，美国国防部委托联合航空公司编写了一份关于民用航空工业飞机维修大纲所采用的方法的报告，其题目为以可靠性为中心的维修。其中的里程碑就是该公司员工斯坦利.若兰（Stanley Nowlan）和霍华德.希普（Howard Heap）于 1978 年撰写的一篇报告。该报告全面阐述了 RCM 在民用航
17、空工业中的研究与运用情况。这篇报告就成了之后各个维修领域的基础。2上海交通大学工程硕士学位论文 第一章 RCMII 设备管理策略在民航业中，RCM 称为 MSG-3。时至今日，仍保留着对所有主要型号飞机制定和细化维修大纲所采用的标准。1.1.2.2 RCM 在其它领域的应用美国海军从 1978 起广泛运用了 RCM。1984 年美国的三家核电企业在位于圣地亚哥的电力研究院的支持下开始了一系列试验性应用。法国的法兰西电力公司也运用 RCM 制定了核电设施的维修大纲。其它一些项目也开始使用 RCM，其中以在 SINTEF 和挪威技术学院的帮助下挪威石油平台上所实施的项目最为著名。现在，各个行业中都
18、有人开运用 RCM 来制定维修策略，并且取得了很好的预期效果。1.1.2.3 RCMII 的由来最开始出现的 RCM 决断图是 Nowlan 和 Heap 报告中给出的形式，这是 RCM的最初版本。另一种版本是民航业中使用的 MSG-3 的版本。RCMII 是在 RCM 版本的基础上，由英国人莫布雷建立的最新维修处理模式。其中主要是增加了环境相关的因数；同时修改了多重故障概率的计算方法；对容易发生混淆和发生歧义的概念加以修改，并对多处含混不清的地方做了补充说明。英国阿兰顿公司全面的 RCMII 审查可以使一个大型钢铁联合企业从炼钢车间中消除所有的定期大修；石油平台上的固定式燃气轮机的大修周期从
19、 25 000h 增加到 40 000h，而不牺牲可靠性。在保证生产安全性和资产可靠性的条件下，RCM 维修将定期维修工作量降低 40%-60%，大大提高了资产的使用效率。1.2 为什么实施 RCMII前述 6 种物项故障模型如图 1 所示。模型 A 就是众所周知的 “浴盆曲线”；模型 B 显示了故障概率恒定或逐渐增大，最后为耗损区；模型 C 显示了故障概率缓慢增加，而没有明显的耗损工龄区；模型 D 显示了当部件是新的或刚出厂的，故障概率偏低，而后迅速增加到一个恒定的水平；模型 E 显示了整个工龄区内故障的概率都保持不变；模型 F 显示了起始时段，早期损坏率较高，而后期故障概率逐渐下降到一个稳
20、定的或缓慢增加的水平。对民用飞机进行故障统计研究表明：部件的 4%属 A 型，2%属 B 型，5%属 C型，7% 属 D 型，14% 属 E 型，而不低于 68%属 F 型。实施 RCMII，通过设备零件普查和每台设备功能分析，提高参与者对全部设备工作情况的了解，不仅对新设备适用，对老设备也适用；通过故障模式和影响分析，对设备为什么会发生这种故障以及各种设备故障的根本原因有较好的了解，这将把维修力量集中在设法解决问题上。分析隐蔽性功能故障，解决故障检测问题，降低具有严重后果的多重故障的故障。实际上精确计算 MTBF 难以实现。传统方法确定维修间隔期的条件是建立物项工龄与实效率之间的数学关系，比如寿命的实效密度函数服从 Weibull 分布，这需要收集大量的数据。如果故障具有严重的后果时，这批数据将不存在，因为首次故障后必然采取预防措施，因此不能用精确计算分析最为关键的工龄极限保证安全所必需的工龄极限；而后果不严重的故障往往得以发生，可以得到有关的故障历史数据。对这些数据进行精确计算，确定最佳维修间隔期，3
