浅谈海洋石油动设备维修技术

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摘要：本文以设备设施完整性理念为指导，分析海洋石油现有状态检修技术的成果与不足，梳理海洋石油动设备预知性维修的主要管理流程，详细分析设备智能诊断、动态RCM、备件管理、生产管理等关键技术点，采用基于面向服务的体系结构（SOA），研发以功能业务为主线、数据为驱动工具的海洋石油动设备一体化、智能化的预知性维修平台。

关键词：预知性维修；智能诊断；动态RCM；备件管理；生产管理；开放式架构

海洋石油设备设施存在数量多、分布广、价值大、技术新及系统化程度高、自动化程度高、作业环境风险高的特点，开展设备设施完整性管理工作，可有效管控风险、提高效率、降低成本，实现设备设施保值、增值及最大经济回报。聚焦到动设备部分完整性管理的核心技术是以可靠性为中心的维修（RCM），用于确定资产预防性维修需求、优化维修制度的一种系统工程方法。RCM技术主要根据设备的可靠性状态,以最少的维修资源消耗,运用逻辑决断分析法来确定所需的维修内容、维修类型、维修间隔期和维修级别,制订出预防维修策略,达到优化维修的目的。传统RCM有静态性和非实时性的缺点，并未与状态监测和故障诊断技术相结合,无法提供真实设备状态修正的维修策略和风险评估。随着设备管理、维修方式的发展、诊断技术的进步,设备维修在设备状态监测与诊断技术的驱动下已呈现出4个维修模式：（1）事后维修；（2）预防维修；（3）状态检修；（4）智能维修。目前，海洋石油动设备已开展状态检修并在向智能维修（预知性维修）模式转变与建设，文中主要分析目前海洋石油动设备状态检修的成果与不足，并以此为基础开展动设备预知性维修技术的研究。

1状态检修技术

状态检修是一种以设备实际运行状态为基础的预防性维修方式，即基于状态的维修是指以设备运行过程中的实际数据为依据，通过先进的监测技术和故障诊断技术,判断当前设备的状态,并对故障部位进行分析和诊断,从而提出相应的维修策略。目前海洋石油动设备已经建立以基于状态监测的初级设备管理体系（系统），以设备状态信息为核心数据，整合机组台账信息、设备启停机、维修／保养信息等管理信息，建立了基于实时状态信息的设备动态过程管理模式，改变原有设备管理模式，提高设备管理效率，优化设备管理资源配置。目前已有系统还存在以下几个方面的不足：（1）未实现设备智能诊断与预警；（2）不具备动态RCM，由状态监测未触发维修策略产生维修工单；（3）未与生产管理、备件管理系统联通，消除数据孤岛。以上3个主体因素，造成基于状态监测的设备维修管理在实际运作过程中存在一定难度。

2预知性维修技术

预知性维修表述为通过监测产品的状态或性能参数的变化，表明产品已明显退化时所进行的维修，能延长系统的工作寿命而不会增加故障风险，目前诸如专家系统、神经网络和模糊逻辑已应用到状态监测系统学科，可有效缩短评估和诊断故障原因的时间，降低做出错误评估和诊断的概率。基于状态监测的维修不一定是最优的方针，应是整体维修方针的一部分，但对于能实施状态监测的重要设备，最合适的维修方式是基于状态监测的维修。目前以预知性维修理念梳理海洋石油动设备预知性维修管理流程，如图1所示。其中动设备预知性维修技术包含3个方面的核心内容：

2.1动设备智能诊断和基于状态监测的动态RCM

智能诊断是状态监测技术发展新时代的必然趋势，主要包含智能预警、智能诊断评估、智能预测等3个方面。要实现智能诊断，需要建立设备智能诊断专家知识库和标准代码库。专家知识库包含针对具体设备建立相应的设备特征参数库、特征频率库、动态报警门限等内容，以及历史具有典型特征并经确认的典型案例，形成有逻辑规则和历史典型档案特征两类的智能诊断模型，其中基于规则的诊断技术比较适合人的逻辑思维过程,能够解决复杂系统的诊断问题。标准代码库将设备类型、部件、故障类型等内容按照一定规则进行编码，有助于形成自动推理机，可提高设备故障诊断的实时性和容错性。以RCM和设备状态监、检测技术相结合构成了动态RCM闭环设备管理，它具有设备状态监测实时性和设备故障智能诊断功能。传统静态RCM主要进行FEMA分析和风险评估并评估设备风险等级，而动态RCM的关键在于通过状态监测评估设备健康状态，通过设备风险等级与健康状态形成的风险健康矩阵修正决定设备实时的风险等级。

2.2备件寄存寄售管理

备件管理不仅保证设备正常运行,而且也占用了企业大量的资金,可以说无论在技术或经济上都跟企业的发展息息相关，备件的预测与优化更是寿命周期成本实践的一部分，按经济有效方式来管理备件库存的保障供应链中起着至关重要的作用，主要目的用来保证设备完好性且在库存方面投资最低。而基于故障预测研究备件订购，合理订购备件，提高备件的供应效率、降低备件的库存成本和设备故障停机损失，具有非常重要的现实意义和应用价值。海洋石油备件寄存寄售管理平台功能设计如图2所示。在企业管理中，生产管理是核心，也是难点所在，生产部门掌握着企业的生产能力（包括设备、人员、机具等），利用现代企业的先进管理思想，全面地集成了企业的所有资源信息，并为企业提供决策、计划、控制与经营业绩评估的全方位和系统化的管理。预知性维修需要根据维修决策调配人机具等内容有效管控和设备维修工作合理推进，根据企业自身特点和海洋石油装备运维管理的特点，设计生产管理系统架构见图3所示。

3平台研发

海洋石油动设备预知性维修平台将实现监测诊断、动态RCM、备件管理、生产管理的智能化、一体化服务模式，提高服务效率和降低设备维修管理成本，提升设备管理工作效率。考虑动设备预知性维修技术的难点和各模块技术的复杂性，可采用基于面向服务的体系结构（SOA），可实现不同应用相互交换数据、参与业务流程。SOA是一种定义和提供信息结构的方式，可采用不同操作系统或者采用不同编程语言。SOA架构的主要优势在于能够混搭各种执行环境、服务接口与执行技术明确分离，并采用一致的架构方式将它们以“松耦合”的方式结合起来。以SOA架构思想为主线，将平台划分为数据层、处理层、功能层，建立基于中间件的动设备预知性维修平台架构。数据层按照保密格式严格封装，系统任务数据均依托处理层中间件实现底层数据库与功能层、其它系统之间的数据交互，提高数据安全性和处理能力；各个功能服务模型和业务逻辑关系存放在处理层，以便通过这些模块的组合和集成实现更粗粒度的服务；功能展示层按照功能流程与设计展示和反馈相关信息。根据以上平台设计要点，已开发出适合海洋石油特点的备件管理系统平台，见图4所示。

4结语

文中以设备设施完整管理服务为理念，以功能业务为主线、以数据为驱动工具，研究海洋石油动设备预知性维修技术，并详细分析设备智能诊断、动态RCM、备件管理、生产管理等关键技术，采用基于面向服务的体系结构研发海洋石油动设备的一体化、智能化的预知性维修平台。海洋石油动设备预知性维修平台将极大提高设备管理效率、提升设备本质安全，推动海洋石油动设备传统运维模式向数字运维转变。

作者：刘帅 李进 熊振龙  单位：中海石油有限公司天津分公司