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【摘 要】低压加热器是汽轮机的重要辅机设备,它属于压力容器产品,制造必须符合TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》要求,如果压力容器设备在设计,制造和运行中得不到可靠的质量保证,一旦发生事故,往往引起爆炸、火灾、等事故,造成灾难性的恶果,会给国家、企业和人民生命财产带来巨大的损失.因此加强压力容器制造过程的质量控制是十分必要的.本文重点探讨利用PFMEA分析技术对低压加热器过程失效模式进行分析,尽可能地保证各种潜在的失效模式及其相关的起因/机理已得到充分的考虑和论述,并通过预防、控制措施的实施,有效降低失效风险,保证低压加热器满足标准、法规以及客户的要求.
【关 键 词】PFMEA分析；低压加热器；制造；失效；严重度；风险系数；质量管控
1概述
低压加热器是与汽轮机主机配套的表面换热器设备,因其设计压力在0.1MPa≤P<1.6MPa,工作介质是蒸汽、水和凝结水,因此将其归入压力容器范畴.压力容器在其制造过程中对于相关工艺、技术的要求十分严格,制造单位首先应当取得《特种设备制造许可证》.为了保证低压加热器的各制造环节均得到科学、合理的质量控制,制造企业必须在应用先进工艺、技术研究的基础上,进一步完善现行的质量管控体系,并且对制造过程中的实施严格监督和管理.
2低加的结构和制造流程
2.1低加的构造
低压加热器一般是按GB150标准设计.不同低加产品在结构上无太大差异,主要由壳体、水室和换热管系三大部件构成,其外形庞大、结构复杂.主要零件有壳体筒节、水室筒节、管板、隔板、端板、换热管、抽气管、挡气板、给水进出管、壳体法兰等.
2.2产品的制造流程
由于低压加热器的结构基本固定,针对这类设备的结构特点,基本可以确定的制造流程如下：
这样的生产流程在引入基本的人、机、料、法、环、测基本资源后,可能产生失效及失效后果,通过找出制造过程中零部件或系统的潜在失效模式,分析失效原因/机理,评价各类失效对客户的影响,可以提供设计、工艺、质量管理等部门采取可行性对策,避免或减少失效发生的风险.在这里使用的工具即PFMEA.
3过程失效模式和影响分析――PFMEA
PFMEA是过程失效模式及后果分析（ProcessFailureModeandEffectsAnalysis）的英文简称,是由负责制造/装配的工程师/小组主要采用的一种分析技术,用以最大限度地保证各种潜在的失效模式及其相关的起因/机理已得到充分的考虑和论述.对失效模式和失效后果的评价是通过风险系数（RPN）体现.
风险系数（RPN）等于严重度①（S）X频度②（O）X不易探测度③（D）.
根据以上公式和要求,需要整理出低加制造流程各环节可能出现的失效模式和失效结果,并确定严重度（S）X频度（O）X不易探测度（D）各自的评价标准.此项工作需要设计人员、工艺人员、质管人员、财务人员组成PFMEA小组共同完成.
3.1严重度（S）、频度（O）、不易探测度（D）各自的评价标准
确定了几个维度的评价标准后,PFMEA小组确定实施的步骤：
（1）讨论制造流程各个环节出现失效模式,信息来自“不合格品系统”、日常质量巡查、工艺纪律检查,电厂反馈信息、同行间交流信息.
（2）确定失效结果对顾客（包括下工序）的影响,确定严重度等级
（3）分析失效产生原因和机理,并确认发生频度和现有的预防控制措施对失效的检测能力.
（4）计算失效模式风险系数,对严重度级别高的和风险系数高的失效模式制定控制策略.
（5）控制措施实施后对失效模式的再次评价.
PFMEA小组通过头脑风暴的方式从低加的零件制造、部套成型、设备总装这些环节,列出50多条潜在失效模式和失效后果,并对各项失效模式产生的原因和机理做出分析,形成过程分析列表
4制定质量控制策略
对可能出现的失效模式进行识别后,就需要对其中风险系数和危害程度较大的失效制定防范措施,以降低风险.风险评估及控制策略确定原则：
（1）在小组进行风险降低的活动中,严重度（S）是一个非常重要的考虑因素..设计更改可以降低严重度.
（2）严重度――频度（SO）是第二个需要考虑的重要因素,严重度不高但频繁的发生,也会造成恶劣影响.
（3）RPN：风险顺序数综合考虑了三个方面的风险：严重度、频度数和探测度.降低RPN的直接考虑是增加控制措施（包括预防型与探测型）,用来降低频度与不可探测度.
4.1应用5“WHY”方法分析原因给出改进建议,采用5W1H方法制定措施.
对任意种失效模式均可以采用问5个为什么（5WHY）的方式来查找原因,并用5W1H原则制定措施表.
例如：“材料用错”这种失效模式严重度非常高,风险系数RPN值也相对较高.就需要通过体系的质量管理制度层面对其进行控制：
4.2对于严重度不高但频度较高的问题采取的控制方式
此类问题即通常所说的重复发生问题,这些问题在企业中通常会采用QC改进的方法加以解决,目的多是“提高合格率”,“降低质量损失”、“提高XX效率”等.其改进措施多固化在工艺和SOP（作业指导书（中.通过工艺和SOP指导操作者的行为,能够有效减少是小发生的频度.
4.3对于风险系数（RPN）值高的问题的控制方式
此类问题对企业最常用的方式是增加其探测能力（检查力度）.尽量及早并在厂内发现缺陷,避免损害自己质量形象.此类风险一般被纳入产品质量检验试验计划（ITP）中加以控制.5控制措施实施后对失效情况的再次评价.
对制造过程中的潜在失效模式制度控制措施后,需要运行一段时间检测措施的有效性,有些预防措施可以避免缺陷发生,有些措施只能降低风险系数.
实施控制措施后大部分的失效模式严重度并未减低,但在发生频度和不可测度方面得到降低,从而降低其风险系数.
6结论
质量管理是一门系统性很强的科学,它并不是从生产流程末端的产品瑕疵检查才开始的,而是贯穿于整个生产过程的各个环节,需要从设计人员到最普通的车间工人等所有人合作,质量管理水平不仅影响到企业的经济利益与竞争能力,还能反映一个企业的综合管理和技术水平.随着科学技术的发展和企业经营管理上的需要,质量控制的重点也逐步从事后的补救向事前的预防转变.
PFMEA的就是这样一种有效工具.它采用预防的方式,在失效发生之前对流程进行改善,一方面减少失效发生的可能性,降低失效对成本的后果,防止失效发生扩散.另一方面增加用于流程改善的资源,降低失效风险,使企业与顾客获得双赢.PFMEA分析技术不仅适用于设备制造的大系统流程的预防、改善,对于设备中一个零件、部件或者某个工序的改进,也有较强的适用性.
注解
①严重度（S）：是潜在失效模式对客户/下工序的影响后果严重程度的评价指标.
②频度（O）：是指具体失效起因/机理发生的频率.
③不易探测度（D）：是指现行设计或过程控制方法找出失效起因/机理缺陷的可能性的评价指标.