化工儀表自動化設(shè)備的預(yù)防性維修淺析

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[摘要]隨著科技的不斷進(jìn)步，自動化技術(shù)為我國化工行業(yè)的發(fā)展帶來了積極的影響。文章首先對儀表故障和故障檢測方法進(jìn)行基本介紹，然后分析自動化儀表常見的問題，以儀表自動化設(shè)備的故障預(yù)防和維護(hù)措施為研究對象，闡述了儀表自動化設(shè)備故障的檢修策略。針對石油化工企業(yè)中，儀表自動化設(shè)備故障預(yù)防策略，提出改進(jìn)建議措施，隨后結(jié)合石油化工生產(chǎn)實(shí)際，提出基于現(xiàn)場裝置的儀表自動化設(shè)備預(yù)防性維護(hù)策略。

[關(guān)鍵詞]儀表設(shè)備；自動化；預(yù)防性維修；故障檢修；維護(hù)策略

1引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國石油化工企業(yè)也蓬勃發(fā)展，并且處于發(fā)展上升期[1]。目前，我國化工企業(yè)在自動化設(shè)備維護(hù)管理過程中，存在諸多問題，導(dǎo)致儀表設(shè)備利用率不高，表現(xiàn)在儀表設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)各種故障，給化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生很大的影響。儀表設(shè)備本身很容易發(fā)生各種故障問題，不利于石油化工企業(yè)生產(chǎn)效率提升。基于此，為有效實(shí)現(xiàn)問題解決，一方面需要我們采取有效措施，加強(qiáng)儀表自動化設(shè)備故障的預(yù)防，降低故障發(fā)生概率。另一方面，執(zhí)行儀表自動化設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)策略，降低故障發(fā)生帶來的損失，消除現(xiàn)場儀表隱患。

2自控儀表設(shè)備典型問題

2.1溫度系統(tǒng)故障

在化工企業(yè)的日常運(yùn)轉(zhuǎn)中，溫度偏差是較常見的故障，溫度過高或者過低，都會對儀表設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定的負(fù)面影響。溫度檢測儀表現(xiàn)場側(cè)主要由溫度套管、熱電阻或熱電偶組成。在長時(shí)間使用過程中，由于套管與工藝介質(zhì)接觸，套管外部會出現(xiàn)磨損，嚴(yán)重會導(dǎo)致套管沖刷腐蝕穿孔，套管內(nèi)部的熱電阻或熱電偶在使用過程中，可能發(fā)生一定程度的磨損，導(dǎo)致溫度測量不準(zhǔn)確，嚴(yán)重影響儀表的正常使用。

2.2流量儀表系統(tǒng)故障

流量儀表根據(jù)測量原理的不同，常用的有質(zhì)量流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、差壓流量計(jì)等。現(xiàn)場經(jīng)常出故障的主要集中在差壓流量計(jì)中。現(xiàn)場差壓流量計(jì)絕大部分的原因是，由于工藝介質(zhì)的變化，引起引壓管堵塞，導(dǎo)致現(xiàn)場指示不準(zhǔn)，尤其是油性較強(qiáng)的介質(zhì)。如果出現(xiàn)管路擁堵的情況，儀表人員需要第一時(shí)間查明擁堵原因，通過手動調(diào)試排放閥的方式來清堵，來解決管路擁堵的問題。

2.3壓力儀表系統(tǒng)故障

現(xiàn)場壓力變送器主要分為帶引壓管的壓力變送器和膜盒式壓力變送器。變送器出現(xiàn)的故障中可大致分為以下兩種。第一種是變送器本身質(zhì)量存在問題，該與現(xiàn)場工藝使用環(huán)境無關(guān)，為杜絕此現(xiàn)象，必須從源頭抓起，即物資采購流程，目前裝置使用的變送器品牌屬于公司采購框架內(nèi)產(chǎn)品，；而第二種則是變送器，在使用的過程中，引壓管或膜盒處出現(xiàn)物料堵塞的情況，導(dǎo)致壓力指示存在偏差，有些能達(dá)到最大值或最小值。

2.4液位儀表系統(tǒng)故障

液位控制儀表系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，維修人員需要對儀表的指示狀態(tài)進(jìn)行檢測。工作人員需要時(shí)刻關(guān)注操作過程中的液位變化，可以通過手動控制液位的方式來確定液位控制儀表中出現(xiàn)故障的部分。如果液位變化范圍固定，工作人員就可以判定故障出現(xiàn)在液位控制系統(tǒng)中。如果液位變化不穩(wěn)定，那么就要檢查工藝操作系統(tǒng)，維修人員可以根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝對故障進(jìn)行判斷。

2.5閥門故障

閥門故障在化工生產(chǎn)中極其常見，且影響較大，閥門主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥體組成。閥門故障原因較常見的執(zhí)行機(jī)構(gòu)密封圈老化，造成氣缸串氣，閥門動作不暢；閥體與工藝介質(zhì)直接接觸，經(jīng)常會出現(xiàn)內(nèi)漏、閥芯抱死、卡滯等故障；還有另一種情況，由于閥門的氣控原件故障，導(dǎo)致閥門導(dǎo)致異常，比如定位器、電磁閥、過濾減壓閥、增壓器等故障，造成閥門動作異常。還會出現(xiàn)比較極端的故障狀況，調(diào)節(jié)閥的頻率與整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的頻率一致，針對這個(gè)問題，儀表人員根據(jù)現(xiàn)有工況，重新選型，替換原有的調(diào)節(jié)閥門，采用全新的閥門進(jìn)行工作。

3儀表設(shè)備的維護(hù)策略

在化工企業(yè)中，儀表設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，對于企業(yè)的正常生產(chǎn)和正常運(yùn)營有著重要作用。因此，企業(yè)必須提高對儀表自動化設(shè)備的重視程度，落實(shí)預(yù)防性維修，減少設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性，減輕設(shè)備故障對生產(chǎn)的影響。

3.1制定科學(xué)預(yù)防性維修計(jì)劃

自動化儀表設(shè)備融入在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的過程中，是化工企業(yè)的“眼睛”，因此制定科學(xué)的預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃極其重要，以此為基礎(chǔ)，提高生產(chǎn)效率以及提升產(chǎn)品質(zhì)量，制度科學(xué)的預(yù)防性維修計(jì)劃，能夠滿足裝置的安穩(wěn)持久的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2制定分級管理制度

分級維護(hù)制度對于化工企業(yè)儀表自動化設(shè)備的管理有著重要意義，可以通過分級管理減小故障設(shè)備給企業(yè)帶來的影響，對提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都有著重要作用。在化工企業(yè)的日常生產(chǎn)中，儀表設(shè)備發(fā)揮極其重要的作用，基于此，儀表管理人員必須對儀表自動化設(shè)備采取科學(xué)合理的預(yù)防性維修方案。可以采取分級維護(hù)方案，根據(jù)儀表設(shè)備的重要程度制定合理的管控措施。

3.3儀表設(shè)備生命周期

儀表自動化設(shè)備的使用壽命是整個(gè)化工項(xiàng)目中的關(guān)鍵影響因素，因此在生產(chǎn)中，必須考慮儀表設(shè)備的全生命使用周期，采用科學(xué)的技術(shù)手段對設(shè)備發(fā)生故障的原因進(jìn)行研究。同時(shí)，以此為依據(jù)制定合理有效的改善措施，以此來提高設(shè)備的使用壽命[2]。化工企業(yè)在對儀表自動化設(shè)備進(jìn)行維護(hù)時(shí)，需要重視自動化設(shè)備的使用壽命。無論是哪種先進(jìn)的儀表自動化設(shè)備，其使用壽命都是有限的。儀表自動化設(shè)備的有效使用周期與設(shè)備所處環(huán)境有著緊密的聯(lián)系。基于此，化工企業(yè)為了充分發(fā)揮儀表自動化設(shè)備的效用，延長自動化設(shè)備的使用周期，降低設(shè)備發(fā)生故障的可能性，需要對儀表自動化設(shè)備進(jìn)行預(yù)防工作。維修人員要保障儀表自動化設(shè)備的所處環(huán)境不會影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對設(shè)備所處環(huán)境要進(jìn)行檢查和清掃工作，避免設(shè)備因?yàn)榄h(huán)境原因而出現(xiàn)故障。在對儀表自動化設(shè)備進(jìn)行維護(hù)的過程中，包括儀表的溫度、壓力、液位等參數(shù)，維護(hù)人員都需要對其進(jìn)行詳細(xì)的記錄，保障儀表各項(xiàng)指標(biāo)的參數(shù)都在正常范圍內(nèi)。

4預(yù)防性維修策略的某石化裝置的應(yīng)用

根據(jù)公司的設(shè)備設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)要求以及預(yù)防性維修策略，裝置制定相應(yīng)的預(yù)防性維修方案。以保證裝置的穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行為主線，提升儀表設(shè)備可靠運(yùn)行為目標(biāo)，預(yù)防性維修為主，定期維修為輔[3]。根據(jù)裝置運(yùn)行的特點(diǎn)，結(jié)合不同儀表設(shè)備的生命周期，采用即檢驗(yàn)、測試、預(yù)防性維修“預(yù)防性”維修策略，實(shí)施裝置日常檢查維修、分片停車大修或全面停車大修，確保設(shè)備性能滿足生產(chǎn)運(yùn)行要求。在確保本質(zhì)安全的前提下，做到不過修、不失修；應(yīng)修必修，修必修好；檢修技術(shù)、投入與檢修經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一，設(shè)備檢修總成本最低。通過基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)、以可靠性為中心的維修、儀表安全完整性等級風(fēng)險(xiǎn)管理方法，編制基于風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防性維修計(jì)劃，進(jìn)行基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備管理。

4.1設(shè)備分級選擇維修策略

針對關(guān)鍵儀表設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)的好壞，將直接影響裝置生產(chǎn)的整個(gè)運(yùn)行過程。裝置根據(jù)儀表設(shè)備的重要程度。將儀表設(shè)備分為A\B\C三類，定義為A類的，該儀表設(shè)備基本屬于關(guān)鍵聯(lián)鎖類儀表、重要控制回路儀表或者可能會對環(huán)境造成影響的環(huán)保儀表，一般不超過儀表總臺件數(shù)的1%。定義為B類，該儀表設(shè)備會導(dǎo)致裝置片區(qū)單元波動，其余儀表設(shè)備定為C類。在技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)效益等條件滿足的均前提下，首選預(yù)防性維修，必要時(shí)采取定期維修策略；對于主要儀表設(shè)備，即上述定義的A類設(shè)備以及部分B類設(shè)備，除了在故障突發(fā)的特殊情況下，應(yīng)采用定期維修策略；對于次要設(shè)備，由于其失效對整個(gè)生產(chǎn)過程影響甚微[4]，從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，可采用故障維修。

4.2設(shè)備故障模式選擇維修策略

設(shè)備故障模式選擇維修策略主要分為以下三類。第1類：對造成的后果不嚴(yán)重、狀態(tài)突變影響不大的設(shè)備故障，主要采用事后維修、可靠性維修的策略；第2類：對于造成事故的過程漸變、狀態(tài)離散且不可測的設(shè)備故障，主要采用定期維修策略；第3類：對于儀表設(shè)備造成的后果嚴(yán)重、狀態(tài)漸變、聚集且可測的設(shè)備故障，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行的條件下，應(yīng)采用預(yù)知維修策略、可靠性維修[5]。

4.3維修策略對應(yīng)的維修模式選擇

在維修策略中，根據(jù)儀表設(shè)備重要程度、運(yùn)行情況、故障類型、影響程度，與裝置共同綜合分析，對每臺儀表設(shè)備采取不同的維修策略，包括預(yù)防性維修、故障維修、定期維修等可靠的維修模式。4.4預(yù)防性維修策略在裝置的應(yīng)用裝置將需要進(jìn)行預(yù)防性維修全錄入專業(yè)系統(tǒng)，如圖1所示。包括：現(xiàn)場接線盒開蓋檢查、A/B類閥門檢查、電磁閥測溫、機(jī)柜間雨水滲漏檢查、控制系統(tǒng)運(yùn)行狀況巡檢等預(yù)防性維修策略，下面抽取其中項(xiàng)目進(jìn)行介紹，圖中右上角圓圈用于提示作用。4.4.1關(guān)鍵(重要)儀表回路檢查。儀表回路主要包括現(xiàn)場檢測原件、電纜、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電磁閥、定位器、現(xiàn)場接線盒、控制器、系統(tǒng)接線端子、繼電器等組成。由于儀表回路中，涉及到的儀表設(shè)備是多而雜，因此在進(jìn)行預(yù)防性維修保護(hù)的過程中，必須建立起儀表回路的概念，針對部分小儀表部件，同樣需要?jiǎng)?chuàng)建使用壽命記錄。例如重要的電磁閥在使用2個(gè)大修周期后，就需進(jìn)行強(qiáng)制更換。建立詳細(xì)的儀表更換的部件清單，有助于更好的實(shí)施預(yù)防性維修。4.4.2調(diào)節(jié)閥檢查。裝置將現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥分為A類和B類，A類調(diào)節(jié)閥指的是對裝置生產(chǎn)影響較大的閥門，閥門動作不正常，極大可能會導(dǎo)致裝置停車的或者導(dǎo)致環(huán)保事故的閥門。A類以外的全部劃分為B類。A類閥門每月均需現(xiàn)場檢查，B類閥門每季度現(xiàn)場檢查1次，檢查內(nèi)容包括：對氣源的風(fēng)線和接頭部分進(jìn)行漏點(diǎn)檢查、對過濾器、減壓閥等氣動元件進(jìn)行檢查、對現(xiàn)場定位器、回訊器、電磁閥檢查、檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否泄漏及設(shè)備完好情況，對盤根及手動機(jī)構(gòu)進(jìn)行緊固潤滑，若控制閥有工藝管道副線，室內(nèi)送信號檢查閥門動作情況4.4.3控制室接地系統(tǒng)預(yù)防性維修。預(yù)防性維修頻次要求，每年一次，檢修期視檢修內(nèi)容，可增加頻次。檢查內(nèi)容包括：接地島、機(jī)柜、操作臺接線端子緊固，線纜標(biāo)識確保清晰完整，采用便攜式接地環(huán)路電阻測試鉗表，對控制系統(tǒng)機(jī)柜(包括就地控制柜)工作接地匯流排和保護(hù)接地匯流排的接地干線，連接電阻不應(yīng)大于1Ω，測量接地電阻，阻值需合格，否則整改至合格，規(guī)范填寫《接地電阻測量記錄》表格。4.4.4罐區(qū)液位儀表預(yù)防性維修。預(yù)防性維修頻次要求，每年一次，檢修期視檢修內(nèi)容，可增加頻次。預(yù)防性維修主要內(nèi)容有：檢查現(xiàn)場伺服液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、雙法蘭及單法蘭液位計(jì)等防水密封情況，并緊固接線端子；檢查現(xiàn)場伺服液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、雙法蘭及單法蘭液位計(jì)等電源、信號是否正常；檢查現(xiàn)場伺服液位計(jì)罐旁指示變送器、雷達(dá)液位計(jì)、雙法蘭及單法蘭液位計(jì)等電源、信號是否正常。4.4.5關(guān)鍵儀表變送器預(yù)防性檢查。預(yù)防性維修頻次要求，每年一次，檢修期視檢修內(nèi)容，可增加頻次。預(yù)防性維修主要內(nèi)容有：開蓋檢查防水情況、檢查掛牌是否正確，外觀檢查，溫度變送器有無磕碰，安裝位置無震動，信號電纜檢查，有無松動,套管密封檢查，顯示值是否正常，根據(jù)實(shí)際情況作做相應(yīng)處理。4.4.6控制系統(tǒng)預(yù)防性檢查。由于控制系統(tǒng)的特殊性，根據(jù)預(yù)防性維修頻次要求，結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際情況，大致分以下5類。第1類：檢查控制系統(tǒng)整體運(yùn)行狀況，該項(xiàng)目已納入每日巡檢的內(nèi)容，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)警，立即排查故障原因。第2類：控制系統(tǒng)時(shí)鐘同步檢查，控制器負(fù)荷及通訊負(fù)荷檢查，對SIS系統(tǒng)的SOE記錄進(jìn)行檢查，是否有高頻非正常報(bào)警，輔操臺燈屏及音響試驗(yàn)，上述項(xiàng)目每周均需關(guān)注；第3類：對機(jī)柜間空調(diào)過濾網(wǎng)、室外機(jī)散熱片進(jìn)行清掃，對控制系統(tǒng)機(jī)柜過濾網(wǎng)進(jìn)行清理，對工程師站、服務(wù)器、操作站等上位機(jī)主機(jī)進(jìn)行清掃，上述項(xiàng)目每季度實(shí)施一次；第4類：對電源柜、系統(tǒng)柜、端子柜、安全柵柜、網(wǎng)絡(luò)柜等機(jī)柜內(nèi)的電子設(shè)備開展紅外成像檢測，以上每月檢查一次，遇到高溫天氣，提高檢查頻次。第5類：系統(tǒng)點(diǎn)檢，根據(jù)預(yù)防維修策略要求，系統(tǒng)在一個(gè)大修周期內(nèi)(5年左右)點(diǎn)檢一次。包括對控制系統(tǒng)相關(guān)卡件及操作站進(jìn)行清掃、對系統(tǒng)硬件進(jìn)行檢測、對系統(tǒng)軟件進(jìn)行檢測、檢查控制系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境、檢查控制系統(tǒng)等機(jī)柜所有接線端子是否腐蝕、松脫并緊固、控制系統(tǒng)卡件、電源模塊冗余和斷電測試。4.4.7計(jì)量質(zhì)量流量計(jì)狀態(tài)檢測按照預(yù)防性維修策略要求，每季度一次檢查，主要內(nèi)容：對貿(mào)易交接、能源及物料計(jì)量用質(zhì)量流量計(jì)的基礎(chǔ)零點(diǎn)、驅(qū)動增益、檢測線圈電壓、振動頻率等運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢查，對異常情況及時(shí)處理。同時(shí)，按照計(jì)量管理的要求，質(zhì)量流量計(jì)每12個(gè)月檢定一次，并出具檢定報(bào)告，對檢定不合格的流量計(jì)，申報(bào)更新計(jì)劃。4.4.8電磁閥紅外溫度檢測。對220VAC、100VDC、24VDC電磁閥開展紅外溫度檢測。對異常情況及時(shí)處理。電磁閥屬于重要的閥門附件，要求每季度全面檢查一次，高溫天氣增加檢測頻次，對達(dá)到使用壽命周期的電磁閥實(shí)施更新，一般2個(gè)大修周期(8~10年)對重要電磁閥進(jìn)行更換。4.4.9在線分析儀預(yù)防性維護(hù)。隨著環(huán)保要求越來越高，分析儀表的預(yù)防性維修策略顯得更加重要。根據(jù)預(yù)防性維修策略，每月檢查一次。主要內(nèi)容包括：檢查在線分析儀表氣路有無堵塞、泄漏，對發(fā)現(xiàn)問題做相應(yīng)處理；檢查分析儀各參數(shù)是否正常；送氣校準(zhǔn)，檢查儀表測量值零漂等，并做相應(yīng)處理；定期維護(hù)、清堵、排放、易損件更換，各類標(biāo)準(zhǔn)氣準(zhǔn)備；檢查分析小屋內(nèi)環(huán)境狀況，溫濕度、照明、空調(diào)運(yùn)行、供電線路是否正常。

5結(jié)束語

化工儀表設(shè)備長期工作在惡劣的環(huán)境當(dāng)中，對于化工企業(yè)儀表自動化設(shè)備，在現(xiàn)行儀表自動化設(shè)備的故障維修基礎(chǔ)上，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化工作信息平臺，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障維修標(biāo)準(zhǔn)化，需逐步提高儀表設(shè)備重視程度，在日常生產(chǎn)活動中要做好設(shè)備的維護(hù)管理，嚴(yán)格落實(shí)預(yù)防性維修策略，加強(qiáng)對自動化設(shè)備的日常維護(hù)，及時(shí)處理化工儀表自動化設(shè)備故障，延長化工儀表自動化設(shè)備的使用壽命，為化工企業(yè)的高質(zhì)量生產(chǎn)提供保障。

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作者:陳東昇 單位:中國石化揚(yáng)子石油化工有限公司電儀中心