浅谈炼化企业仪表自动化设备的预防性维护

来源：SCI期刊网分类：电子论文时间：2022-04-25 09:47 热度：

摘要：摘要：当今大型炼油化工企业仪表自动化设备的投入在逐年提高主要是仪表自动化设备直接控制生产装置的运行仪表自动化技术的应用可反映出一个企业生产控制水平对仪表自动化设备实

　　摘要：当今大型炼油化工企业仪表自动化设备的投入在逐年提高主要是仪表自动化设备直接控制生产装置的运行仪表自动化技术的应用可反映出一个企业生产控制水平对仪表自动化设备实行科学有效的维护方法不仅可以提高仪表设备的完好率而且还能够延长仪表的使用寿命降低仪表设备的使用成本而仪表预防性维护正是维护过程中的重要组成部分做好仪表预防性维护是确保设备长周期运行的关键。

浅谈炼化企业仪表自动化设备的预防性维护

　　关键词：预防性维护;测量仪表;执行机构;DCS;TP M

　　0 引言

　　当今大型炼油化工企业仪表自动化设备投入占整个生产装置设备总投资的8%～15%一般一个20Mt/a 的炼油厂其仪表设备台件数在8万台以上因仪表设备直接控制着生产装置的运行所以仪表设备的维护工作量及难度都很大。在生产过程中为确保仪表设备的正常运行需要对设备进行维护保养、定期检修和故障处理而故障检修和故障处理都属于滞后性维护是被动的和带有损失性的会对生产带来一定影响当然这也是迫不得已的。仪表设备的预防性维护不同于装置仪表设备检修和故障处理是在设备未发生故障前对设备进行有针对性、有计划、有目标采取预防性的修补方法是主动的和积极的属于预见性维护。根据统计数据、历史经验推断出的预防性维护其目的是把故障消灭在萌芽状态。预防性设备维护是指采取必要的措施和方法防止设备在运行中可能造成的磨损、损伤或出现故障所以开展仪表设备的预防性维护对设备的长周期运行是十分必要的。下面从以下几方面结合炼化企业仪表自动化设备特点谈谈炼化企业仪表自动化设备的预防性维护。

　　1 仪表设备的分级管理和预防性维护

　　炼化企业的仪表设备巡回检查制度是仪表设备预防维护的一种方式可以及时发现仪表设备运行中出现的问题或异常把设备故障消灭在萌芽状态防微杜渐。但随着企业规模扩大仪表设备台件数的不断增加从几万台件增加到十几万台件而仪表维护人员又不断减少在这种情况下设备管理模式必须要不断创新以适应企业发展需要。结合日常设备巡检制度实行仪表设备分级管理可以突出重点加强关键仪表管理。以镇海炼化公司为例仪表维护实行二级维护一级维护在班组全员维护设备按区域承包到人由班长监督指导;重要设备在一级维护基础上实行二级维护每周一次由区域主管工程师负责检查重要设备运行状况监督一级维护的维护质量并进行可预见性维护及故障处理;对重大关键设备再实行每月一次的特别护理由公司主管部门负责。实行分级维护之后由于各级维护人员的职责明确分工清晰突出重点及关键设备设备维护水平有了明显的提高影响装置运行的仪表故障明显减少。

　　医生加护士的管理模式是仪表设备分级管理的体现也是仪表设备预防性维护的另一种方式。设备管理工程师就是医生负责制订维护方案、故障处理方案、检修方案等如制订仪表维护保养计划、仪表周检计划、仪表校验计划、仪表备品配件计划、仪表检修计划等而护士就是具体维护人员按医生制订计划或方案去实行负责向医生及时反馈信息工作目标明确有的放矢。这种管理模式的目的不仅职责明确而且管理工程师可以指导、监督维护人员具体工作。

　　2 仪表设备的生命周期及预防性维护

　　同一台仪表设备因使用环境不同其使用寿命肯定也不相同环境是指仪表与外部接触的空气环境、内部接触的介质环境以及仪表安装位置等所以不同装置环境下使用的仪表设备不尽相同对温度、材质、压力等级也就有不同要求。那么如何运用设备维护策略[1]通过科学理论结合维护经验对设备进行生命周期成本分析测算设备生命周期量化仪表设备维护管理在仪表设备故障发生前有计划、有预见性地进行维护检修或更新掌握主动权就显得十分必要。炼化企业仪表设备可分三大部分即测量仪表、控制系统以及执行机构部分。以下从三方面探讨仪表设备的寿命管理。

　　a) 现场测量仪表不外乎就是温度、压力、流量、液位等参数的测量仪表对现场仪表进行寿命管理首先要运用统计学方法找出多年来仪表在同一装置相同环境下发生的故障分析产生故障的主要原因从而相应制订预防措施;其次要区分关键仪表与非关键仪表关键仪表一旦发生故障是要影响装置安稳长运行的给企业带来损失因此对关键或重要仪表设备一定要建立仪表生命周期档案确定各类仪表平均无故障时间( MT BF)依此确定定期保养或检修计划同时进行风险评价甚至提前(与其他非重要仪表设备相比)更新设备。例如联锁仪表或关键性仪表可在两个生产周期后强制换下换下仪表检修校验后可作为应急备件或非重要仪表备件。

　　b) 目前炼化企业控制系统均采用 DCS。DCS 可靠性高故障率低自诊断报警功能强机柜间设置在装置周边的安全区机房建设标准高使用环境好而且重要仪表控制回路又采用冗余配置因此 DCS 设备生命周期较长优于现场仪表设备。一般 DCS 制造商在出厂时都有明确的 MT BF 和使用寿命的建议若在每个生产周期强制进行一次 DCS 点检或清扫保养一般可以使用5个生产周期或10年以上。例如镇海炼化公司关键生产装置近40套 DCS 使用寿命均超过12年这与平日严格执行仪表设备每日巡回检查制度和 DCS 管理制度且每个生产周期进行一次 DCS 点检保养有关。

　　c) 生产控制的执行机构绝大部分是仪表调节阀。仪表调节阀应用面广故障率高故障点多调节阀内件、盘根及其附件使用寿命差异较大对其实行寿命管理十分必要。镇海炼化公司对仪表调节阀实行寿命管理在统计分析各类不同装置仪表调节阀各种故障基础上对不同装置调节阀的部件及其附件制订不同预防性维护方案确定相应的寿命管理办法。以加氢裂化装置为例如在2006～2009年期间Ⅰ套加氢裂化装置调节阀运行过程中共出现各类调节阀故障146次归纳统计见表1所列。

　　进一步利用排列图对调节阀故障原因进行分析排列如图1所示。

　　由图1看出造成调节阀故障的主要原因是附件故障、控制过程故障、盘根漏与内漏占故障总频率的75.3%。而卡/堵、整台更换也是次要原因占故障总频率的15%左右。也有 C 类故障但是数量不多其故障类型是调节阀本体故障应从寿命角度上进行考虑。分析故障产生原因发现调节阀在多年实际使用中受各类因素的多种影响并直接对调节阀的使用寿命和故障产生原因有关。如人的因素维护保养未做到位保养方法错误、技术数据不遵守等;阀体材料设计选择及附件质量因素;工艺各类操作条件因素包括操作压力与压差、温度及介质变化;受到各类环境因素的影响包括调节阀安装区域的环境温度、环境湿度雨季的影响、冬季低温和夏天高温的影响风源的质量影响电源的质量影响都直接关系到调节阀的使用寿命和故障产生的频率。

　　d) 对仪表设备进行预防性维护还应该以仪表回路为基础。一个仪表回路不仅包括测量仪表、控制器、执行机构等“大设备”它还有接线端子、保险丝、继电器、电磁阀及定位器、电缆以及回路的供电和接地等“小设备”构成维护过程中对任何环节都不应该放过一点有问题整个回路就不能正常工作。因此对这些“小设备”特别是重要回路、关键回路中的任何设备或部件更应该建立生命周期档案进行生命周期成本分析测算设备生命周期中最佳的维护策略将设备维护和生产、设备费用联系起来降低成本和风险提高企业效益。

　　3 仪表设备的预防性维护

　　近年来有炼化企业设备管理推行 T NPM (T otal Normalized Productive Maintenance ) 管理[2]是指全面规范化生产维护是规范化的 TPM (T otal Productive Maintenance)是全员参与步步深入的通过制订规范执行规范评估效果不断完善、改进 TPM。实行 T NPM 的主要环节：首先要走进现场观察现实了解现物;然后要找出规律分析原理提炼优化;再制订行为(包括操作、维护、保养、维修等)规范给出文件化的行为准则;最后跟踪、评价找出不足并持续改进再优化形成新规范。

　　例如广州石化公司仪表设备管理实行 T NPM 管理即规范化的 TPM做到仪表设备维护检修程序规范化备件管理规范化前期管理规范化维修模式规范化润滑管理规范化现场管理规范化组织结构规范化等。在规定现场仪表设备巡检维护方面明确巡检要点如规范化变送器、仪表沉筒、长行程执行机构、调节阀等详细巡检内容由点到面并做到可视化管理。

　　镇海炼化公司仪表设备管理注重预防为主推行“第一次把事情做对”规范作业行为规范作业程序该公司认为设备故障部分来源于维护人员的不专业作业不规范组织有多年现场仪表维护经验的技师、班长把多年积累下的科学、有效、成功的仪表自动化设备维护经验以及基于风险评价的预见性的维护经验编写到仪表维护作业指导书中去建立仪表设备维护档案、手册。例如编写了 DCS 维护作业指导书调节阀检修维护作业指导书液位仪表、流量仪表维护作业指导书特殊仪表维护作业指导书等。通过一系列作业执导书来规范全体仪表维护人员作业行为提高仪表设备的维护水平。另一方面还根据作业维护执导书结合仪表设备运行状况定期编制预见性维护计划如仪表设备的月检修计划、维护保养计划等确保了设备的长周期运行。

　　4 利用自诊断技术实现仪表设备预防性维护

　　20世纪90年代以来随着计算机技术的快速发展促使电动仪表向智能仪表方向迈进当今智能仪表已在炼化企业的生产过程控制中得以广泛应用智能仪表的自诊断功能采用了人工智能与设备故障诊断技术通过监测和诊断来早期发现仪表故障的先兆能够自动报警或自动消除故障等。随着仪表设备自诊断技术的不断完善可以减轻仪表设备维护工作量充分利用自诊断信息确定维护检修或保养计划促使仪表预防性维护工作更准确具体。

　　例如 Micro Motion 科里奥利流量计的自诊断功能是其首要特征对保证流量计和工艺过程的良好状态很有利通过测量多个参数让客户能够辨别出流量计是否出了问题能够在运行过程中出现问题时向维护人员发出警告。同样有些电磁流量计能自行诊断仪表受运行条件和环境条件变化的影响以及仪表本身的故障通过自动测试和诊断流量传感器励磁线圈性能和电极电路(如电极结垢)性能并始终与出厂数据比较判定仪表是否继续使用或维护或更换。

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　　又如横河公司的 T M20BG 型 pH 计也采用了传感器在线自诊断功能主要有接线自诊断功能、被测溶液自诊断功能、传感器自诊断功能等。接线自诊断功能主要是相关接线的开路、短路诊断被测溶液自诊断功能主要是温度、pH 值超限诊断pH 传感器响应时间的测定等。艾默生公司的6081-P 型 pH 分析变送器其在线自诊断功能可连续监测标定错误、高/低温报警、玻璃电极破裂、参比电极失效、ROM 故障、传感器失效、CPU 故障及玻璃电极和参比电极的各种警告信息等。

　　5 规范各环节为仪表设备的预防性维护创造条件

　　炼化企业仪表及自控设备设计选型在遵循石化标准规范的同时还应根据具体装置的生产规模、流程特点、操作要求和自动控制水平选择技术先进、成熟可靠、功能完善、维护方便售后服务和技术支持良好的仪表和自控设备。而且现场仪表选型还应满足工艺过程温度、压力的等级及所处场所防爆等级、防护等级的要求。设备采购部门在货比三家同时更应该注重产品长周期运行的可靠性及维护方便性不能只比价格。仪表设备的规范安装不仅可确保仪表设备正常运行而且还大大减少日后仪表设备日常维护或预防性维护工作量。例如在炼化企业新上装置中时常发生因设计选型不当或没按设计标准采购或因施工安装不当等造成仪表设备不能按时投用从而影响装置运行有时即便投用也为日后设备长周期运行留下隐患给设备维护工作带来压力。

　　总之在炼化企业仪表自动化设备管理过程中预防重于保养保养重于修复在实际工作中就应该积极地去预防好好地去保养而不应该等仪表设备出现故障时才去修复。仪表设备的预防性维护在设备整个运行过程中尤为重要而预防性维护的方法和模式更应该不断总结和创新以适应大型炼化企业发展需要。——论文作者：练永青

　　参考文献：

　　[1] 李文锋.由仪表接地问题引发的系统故障及其排除方法[J].石油化工自动化2007(4)：77-82.

　　[2] 主成雷.TDC-3000系统故障处理实例 [J].石油化工自动化2006(3)：93-94.

文章名称：浅谈炼化企业仪表自动化设备的预防性维护

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