一种基于RCM知识库的燃气轮机维护任务逻辑决断方法
周登极,陈梅珊,张会生,翁史烈
【摘 要】燃气轮机维护费用高，可靠性要求严苛，现行的基于时间的维护策略存在若干缺陷，可以借助以可靠性为中心的维修(Reliability-centered Maintenance, RCM)技术，降低维护成本，保障设备可靠性。RCM基于逻辑决断图选择维护任务，针对性不强，且主观性太强。提出了一种基于RCM知识库的维护任务逻辑决断方法。该方法按照功能属性、故障属性、维护属性分析已有故障，形成知识库；对新发现的故障按照功能属性，基于知识库，应用C4.5算法生成逻辑决断图，根据其故障属性判断合适的维护任务。该方法被应用于某燃气轮机，对29台该燃气轮机5年的故障数据进行RCM分析，生成RCM知识库，并为预防可燃气体探测器误报警与防冰系统高背离两种故障，提供了解决方法。
【期刊名称】燃气轮机技术 【年(卷),期】2015(028)004 【总页数】6
【关键词】关 键 词：燃气轮机；以可靠性为中心的维修；逻辑决断；信息熵；C4.5算法
以可靠性为中心的维修(Reliability-centered Maintenance, RCM)中进行逻辑决断的目的是针对可维护部件的每一种故障，为了尽可能地消除或者减小故障发生所带来的各种损失，基于故障特征，通过逻辑决断的方法找到合适的维护任务[1]。RCM技术发展至今，其逻辑决断图在不断发展[2-3]，然而当前基于逻辑决断图的维护任务决策方式存在以下两点不足：(1) 并非所有的故障模式都
适合相同的逻辑决断图；(2) 当前逻辑决断图中的许多决策环节高度依赖分析人员的定性判断。因此，本文提出了一种基于RCM知识库的维护任务逻辑决断方法，并将其应用于燃气轮机的维护任务规划。
1 以可靠性为中心的维修
传统的定时维护(Time based Maintenance, TBM)观念，是基于经典的“磨损理论”，认为故障概率随着时间的推移，会在某一时刻急剧上升。因此只要计算出故障概率急剧上升的时间，在之前适时安排维护工作，就能排除大部分故障。
随着设备设计、制造工艺日渐复杂，迄今为止至少发现了六种故障模型，如图1所示。而TBM的维护方式仅适合于故障模型B，故继续使用TBM维护策略不能满足如今设备管理的需求。
RCM是一种系统过程工具。不同于TBM，它不是一种具体的维护手段，而是一种维护分析方法。关于RCM的定义非常多，本文选取如下定义：按照以最少的资源消耗保持设备固有可靠性和安全性的原则，应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程或方法[5]。在RCM分析过程中，始终蕴含着其两个基本观点。第一，设备的性能、可靠性、安全性都是设计制造过程决定的，再优秀的维护也不能提高设备的性能、可靠性、安全性，仅能将其恢复到尽可能接近新设备的水平；第二，RCM按照系统、部件、故障模式的层次，针对每一故障模式进行分析，通过对故障模式的分析结果指导维护活动。故RCM的核心思想为承认故障是不可避免的，应对故障、保障设备可靠性的最佳途径是深入分析故障的各类属性，并依此为各故障安排合适的维护任务。
RCM的标准流程包含了七个基本问题，依次回答这七个问题，即可完成一个完
整的RCM分析过程[6]。
(1) 在现行的使用背景下，设备的功能及相关的性能标准是什么？ (2) 什么情况下设备无法实现其功能？ (3) 引起各功能故障的原因是什么？ (4) 各故障发生时会出现什么情况？ (5) 各故障在什么情况下至关重要？ (6) 做什么工作才能预计或者预防各故障？ (7) 找不到适当的主动性维护工作应该怎么办？
可见RCM包括两个部分：(1) RCM分析过程，从功能出发分析故障模式的各属性；(2) 维护任务逻辑决断过程，依据故障模式的属性，通过逻辑决断选择合适的维护任务。
RCM虽然在工业界被广泛接受，但其科学性在学术界一直备受诟病，主要因为其基于逻辑决断图的决断过程过份依赖分析人员的主观性。
2 基于知识库的维护策略逻辑决断方法
基于RCM思想，本文认为每一故障模式包含三方面的信息：功能属性、故障属性、维护属性。其中，功能属性为RCM分析的出发点，表明该故障将影响设备的何种功能；故障属性是故障模式特征，本文选取故障风险、故障后果、故障模型、故障的可监测性四项故障属性；维护属性指应对该故障应采取何种维护任务，潜在故障的维护属性是整个逻辑决断过程的输出。
本文的逻辑决断方法如图2所示，首先对原始资料进行RCM分析，获取示范故障的功能属性、故障属性和维护属性，形成RCM知识库。当需要确定新的潜在故障的维护任务时，筛选出功能属性相似的故障模式形成子知识库。依据
一种基于RCM知识库的燃气轮机维护任务逻辑决断方法
