谭松韵母亲
寒食古诗>李琼斯摘要：随着现代化进程的加快，水利现代化己经提上了议事日程。进入21世纪，水利建设进入了一个新的阶段，传统的工程水利己开始向资源水利发展，传统的工程管理己开始向信息管理、数字管理发展。大型泵站工程现代化的主要任务是进一步提高泵站防洪、灌溉、排水、调水标准，全面提高抗御自然灾害能力；全面改善泵站运行环境和管理条件；应用先进科技，提高大型泵站机电设备的质量、性能和安全性、可靠性。本文回顾了泵站系统可靠性研究的历史，从可靠性计算模型，FTA分析、以可靠性为中心的维修在泵站可靠性研究中的应用几个方面总结了泵站可靠性研究的现状。
关键词：泵站可靠性FTA分析可靠性模型 RCM方法
1引言
1.1研究的目的及意义
大型泵站机电设备的可靠性是指设备在供排水规定的约束条件下，在一定时间内安全不间断地抽水的能力。可靠性管理是现代化管理的一项重要内容，通过分析机电设备可靠性、可用率等指标，评价与预测机组可靠性，达到降低机组停运率、提高可用率和抽水效益的目的。大型泵站应开展主机组可靠性管理，通过可靠性管理，对安排设备检修、消除设备薄弱环节和评价通过检修或技术改造后的效果都将起到一定的作用。
在南水北调的梯级泵站工程中，任何一座泵站的故障或一台机组的故障或大修都不可避免地会对全线工程的输水能力产生极大的影响。对于大型排涝泵站，虽然年运行时间并不太长，有些甚至多年不需运行，但这类泵站对城市和农村工农业生产和人民生命财产来说却显得特别重要。在短短十几天甚至十几个小时的运行中一旦发生故障，所造成的后果和损失也是无可挽回的。因此，在泵站的科学研究和技术发展方面，应该把提高设备的可靠性作为主要目标[6]。
1.2国内外发展及现状
1.2.1国外发展及应用情况
电子科学与技术是学什么的可靠性作为专门课题来研究开始于第二次世界大战，最初是用于比较复杂的兵器，如雷达、飞机、导弹等。美国空军的电子设备到达远东60%发生故障，海军舰艇70%的电子设备处于故障状态，这些问题促使人们开始了早期的可靠性研究。当时主要是开展电子管的可靠性研究，虽然取得了可喜的进展，但对电子设备的可靠性提高不大.于是各国纷纷成立专门机构开展对产品可靠性的系统研究。
随着研究的进展，从20世纪60年代末开始，可靠性研究已由狭义可靠性扩展到包括可靠性、维修性、保障性、可用性的广义可靠性的概念。1950年美国国防部成立了电子装置的可靠性委员会Ad Hoc Group开始系统可靠性研究，1952年该委员会更名为AGREE。日本于1960年左右开始重视可靠性保证技术。1961年开始飞机的可靠性研究。1965年IEC(国际电气标准会议)设立了电子器件与部件的可
靠性技术委员会。1970年日本科学技术联盟主办了第一届可靠性会议。1970年5月日本宇宙开发事业团下设可靠性安全管理部，对可靠性和质量管理起到了推动作用，取得了大量可靠性方面的成果，FMEA, FTA, DR等技术也得到广泛应用[12]。
在水利方面，1990年，美国人L.Duckstein和德国人E.J.Plate在《水利工程中的可靠性设计概念》一文中，通过河流的防洪堤的设计，介绍几种不同以概率为基础的水利工程设计概念，它们可以取代或完善以设计荷载加安全余量的概念为基础的传统设计[23]。
炎亚纶 夏天1994年，俄国人对萨彦一舒申斯克水利枢纽泄水建筑物工况可靠性进行了评价。萨彦-舒申斯克水利枢纽泄水建筑物位于混凝土大坝河床部分，由11个同样型式的坝段组成。设计部门对坝顶溢流和消力池受到严重损坏并形成冲刷坑这两种情况产生的后果作了评价，结果大坝各坝段的稳定性都可以得到保证。在考虑6种压力脉动值的情况下，对消力池护坦构件进行了计算论证，结果表明其安全系数是足够的[24]。
1.2.2国内发展及应用情况
我国可靠性工程起步于20世纪60年代，主要在航空、航天、电子、机械等
领域开展研究工作。进入20世纪80年代，可靠性得到了迅速发展。我国已经颁布了一系列可靠性方面的国家标准和国家军用标准，并在大型工程项目中得到了应用[12]。
在水利水电上，国产化核电建设已引入可靠性目标管理，加强系统和设备可靠性研究，将取得重大的经济效益。以秦山二期为例，通过可靠性目标管理，预计可使其负荷因子提高4%，按现行入网电价计算，三年内即可取得效益2.5亿元。和可靠性的基础上，提高核电站的可利用率，以实现更高的经济效益。这些都必须通过可靠性目标管理来实现。
举世瞩目的三峡工程正在紧张的施工中，计划装机26台，单台容量70o raw 总装机容量为18200 MW。年平均发电量为847亿千瓦时，年利用系数为53.1%0水轮发电机组的可靠性对工程的经济效益具有直接的影响，在三峡水轮发电机组设计制造中，均己明确提出可靠性指标。目前我国沿海及内陆地区都在积极要求建设核电站，期望在提高核电系统安全性。
在泵站方面，国内现有研究有，以城市供排水泵站系统为例，提出了泵站系统方案设计的可靠性问题及其评价方法；二级泵站供排水系统的可靠性分析；从水泵与动力机配套运行的角度，给出了水泵机组运行的可靠性度量的表达式，将功率备用系数与机组运行的可靠度联系起来：运用概率与统计方法建立水泵机组运行可靠度计算模型，给出了切实可行的计算方法；利用BP神经网络技术进行泵站机组泵的性能预测，获取泵的性能曲线，以达到提高泵站机组可靠性的目的。
[20] [21] [23] [24] [27]
2泵站系统的可靠性计算模型及指标
所谓可靠性是指产品在规定的时间内, 在规定的条件下, 完成规定功能的能力.当用概率来度量这一“能力”时, 就是可靠度, 即可靠度是可靠性的概率度量.在可靠性的定义中, 论述的对象泛指产品, 本文中可靠性问题的对象是指水泵机组.影响水泵机组运行可靠性的因素主要有：一是各设备本身的技术状况, 包括水泵、动力机、传动装置等；二是水泵与动力机是否合理配套[5]。
李长友等提出了泵站系统方案设计可靠性问题的基本概念，分析了影响泵站系统可靠性的基本要素；并以城市供水泵站系统的实例, 举例说明了泵站系统方案设计的可靠性问题及其评价方法[21]。姜成军等通过对循环泵现场检泵数据的统计处理，得到循环泵中重点单元寿命的概率分布规律及其可靠性特征。根据单
元在循环泵中的逻辑功能关系建立系统可靠性模型，并对系统模型进行抽样模拟，获得循环泵寿命的统计模型，进而确定其可靠性指标，实现对循环泵使用可靠性的定量评定[7]。
李兆基去世
张子贤、刘家春等从水泵与动力机配套运行的角度, 给出了水泵机组运行的可靠性度量的表达式, 将功率备用系数与机组运行的可靠度联系起来；运用概率与统计方法建立了水泵机组运行可靠度计算模型, 给出了切实可行的计算方法。对离心泵、轴流泵各30 种泵型、不同功率备用系数时, 机组运行的可靠度进行了计算, 并对计算的结果进行了分析, 得出了有价值的结论[20]。
3泵系统可靠性的FTA分析
故障树分析法(Fault Tree Analysis简称FTA)是系统可靠性研究中常用的一种重要方法。它是在弄清本失效模式的基础上，通过建立故障树的方法, 出故障原因, 分析系统薄弱环节, 以改进原有设备, 指导运行和维修, 防止事故的发生。F T A 是对复杂动态系统失效形式进行可靠性分析的有效工具。近年来, 随着计算机辅助故障树分析(CAFTA)的出现,FTA已在航天核能电力、电子化工等领域取得了广泛的应用[11]。
FTA是把系统不希望发生的事件(失效状态)作为故障树的顶事件(Top event)，用规定的逻辑符号表示，出导致这一不希望事件所有可能发生的直接因素和原因。它们是从处于过渡状态的中间事件开始逐步深入分析，直到出事故的基本原因，即故障树的底事件为止。这些底事件又称为基本事件，它们的数据是已知的，或者已经有过统计或实验的结果。FTA一般可分为以下几个阶段：（1）选择合理的顶事件和系统的分析边界和定义范围，并且确定成功与失败的准则；
（2）建造故障树，这是FTA的核心部分之一，通过对己收集的技术资料，在设计运行管理人员的帮助下，建造故障树；
（3）对故障树进行简化或者模块化；
（4）定性分析，求出故障树的全部最小割集，当割集的数量太多时，可以通过程序进行概率截断或割集阶截断；
（5）定量分析，这一阶段的任务是很多的，它包括计算顶事件发生概率即系统的点无效度和区间无效度，此外还要进行重要度分析和灵敏度分析[9]。
阳林等利用FTA方法分析了泵站低水位事故的原因, 提出了提高泵站系统
运行可靠性的措施[11]。邵正荣、储训等以江都四站为例，通过对水、油、气三个系统工作原理图的分析，分别建立三个系统的故障树，然后进行定性分析，推断出导致系统最终故障的关键原因，再进行定量分析，求得系统发生故障的概率和部件的重要度[6]。
4 以可靠性为中心的维修在泵站可靠性研究中的应用
以可靠性为中心的维修（Reliability Centered Maintenance），简称RCM，是目前国际上通用的、用以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。国家军用标准GJB 1378A-2007《装备以可靠性为中心的维修分析》给出的定义，RCM分析是指：按照以最少的资源消耗，保持装备固有可靠性和安全性的原则，应用逻辑决断的方式确定装备预防性维修要求的过程。其基本思路是：对系统进行功能与故障分析，明确系统内可能发生的故障、故障原因及其后果；用规范化的逻辑决断方法，确定出针对各故障后果的预防性对策；通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段在保证安全性和完好性的前提下，以维修停机损失最小为目标优化系统的维修策略。RCM是一种方法或过程，用来确定必须完成哪些作业才能确保某种有形资产或系统能够继续完成使用者所需的各种功
能[2]。
泵站机电设备在实际使用中，故障是不可能完全避免的，特别是早期故障和偶然故障是不可能靠维修来预防的，只有耗损性故障才有可能预防。如果早期故障率过高，只有从改进设计和生产上加强质量控制和筛选来降低，对有安全性或任务性影响的偶然故障，如果故障率超过可接受水平，则只能通过改进泵站机电设备的设计来降低。对于耗损性故障，也只有可能会导致严重后果的故障才需要进行预防。因此对于故障应按其性质和后果通过分析采用不同的维修对策。进行RCM分析目的是对泵站系统确定其预防性维修要求，包括需要进行预防性维修的设备、工作类型、间隔期等。
RCM方法目前在军工、核电、铁路领域已经得到了大规模的应用，除此之外，其它一些行业也在其维修管理过程中引入了RCM方法，包括环保设备、化工设备、船舶、建筑物、航天设施、海上设备等。目前国内RCM方法在泵站可靠性研究领域的应用还比较少，蒋娅琳根据污水泵站设备特点，打破传统管理思想，引入RCM管理理念，利用信息化平台，建立设备知识库，将被动维修转变为主动维修，提高污水泵站设备管理水平[1]。邵正荣、储训等在泵站系统维修中，引进