化工自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)
趙慶林 中海油惠州石化有限公司
摘要：隨著石化企業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度的提高, 生產(chǎn)過程監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)及儀表系統(tǒng)的設(shè)置日臻完善, 儀表系統(tǒng)的可靠性與生產(chǎn)裝置的安全運(yùn)行息息相關(guān)。本文介紹了基于各類儀表的特性及故障分析所制定的預(yù)防性維護(hù)方案, 付諸實(shí)施后取得了良好的效果。實(shí)踐表明石化企業(yè)開展儀表系統(tǒng)預(yù)防性維護(hù),不僅能降低儀表故障率、促進(jìn)儀表系統(tǒng)安全管理的提升, 同時(shí)也節(jié)約了儀表維護(hù)成本、為企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：石油化工; 自動(dòng)化; 儀表; 預(yù)防性維護(hù)
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1 引言
隨著石油化工企業(yè)向集約化、規(guī)?；l(fā)展,以及對(duì)經(jīng)營(yíng)效益、安全生產(chǎn)的持續(xù)追求, 對(duì)生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度的要求也越來(lái)越高, 生產(chǎn)裝置內(nèi)各種過程監(jiān)測(cè)點(diǎn)、控制點(diǎn)的設(shè)置日臻完善,儀表的臺(tái)件數(shù)也不斷增多, 在新建石油化工裝置中自動(dòng)化儀表的投資也占有相當(dāng)?shù)谋壤? 一般要占整個(gè)生產(chǎn)裝置總投資的6%~10%左右,運(yùn)行中的一個(gè)2 0 M t / a 的煉油廠, 其儀表設(shè)備臺(tái)件數(shù)在8 萬(wàn)臺(tái)以上。一方面, 自動(dòng)化儀表系統(tǒng)為生產(chǎn)操作人員提供一個(gè)良好的人機(jī)界面, 對(duì)生產(chǎn)裝置和設(shè)備進(jìn)行全過程監(jiān)視、操作, 同時(shí)記錄存儲(chǔ)相關(guān)的報(bào)警、操作、參數(shù)趨勢(shì)等信息;
另一方面, 自動(dòng)化儀表系統(tǒng)通過預(yù)置的控制算法、控制程序?qū)ιa(chǎn)裝置和設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制和安全保護(hù), 所以生產(chǎn)裝置的安全運(yùn)行與自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的穩(wěn)定與否息息相關(guān), 由于儀袁設(shè)備故障造成生產(chǎn)裝置運(yùn)行波動(dòng)甚至聯(lián)鎖停工的事件時(shí)有發(fā)生。因此, 保證自動(dòng)化儀表系統(tǒng)穩(wěn)
定運(yùn)行、少出故障以致不出故障, 是儀表設(shè)備維護(hù)管理工作的基本目標(biāo), 但是儀表設(shè)備種類
多、臺(tái)件多、分布廣、結(jié)構(gòu)原理各異、配件不統(tǒng)一, 造成了儀表設(shè)備的維護(hù)難度很大。
2 自動(dòng)化儀表巡回檢查的局限性
在石油化工企業(yè)中, 已普遍實(shí)施了行之有效的定點(diǎn)、定人、定方案、定標(biāo)準(zhǔn)、定巡檢周期的閉環(huán)巡檢法, 確實(shí)發(fā)現(xiàn)了許多設(shè)備隱患和事故苗頭, 比如介質(zhì)泄漏、設(shè)備缺陷等。但是, 由于石化裝置中儀表設(shè)備點(diǎn)多面廣, 一套石化裝置中儀表設(shè)備少則有幾百臺(tái)件、多則有數(shù)千臺(tái)件, 而且在裝置中分布面廣, 地面空中、塔上塔下、管廊管道等都設(shè)置有儀表檢測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn), 要想做到每天的全面巡回檢查, 困難很大, 所以, 儀表設(shè)備的巡回檢查只能檢查裝置關(guān)鍵部位的儀表和明顯的跑冒滴漏現(xiàn)象, 有些非關(guān)鍵部位的儀袁和高處、偏遠(yuǎn)部位的儀表,可能長(zhǎng)期得不到檢查; 而且儀表設(shè)備的檢查維護(hù), 關(guān)鍵是檢查其運(yùn)行環(huán)境、安裝等方面的完好性, 做到防水、防潮、防凍、防高溫、防雷電、防腐蝕等, 使其運(yùn)行條件得到改善, 從而延長(zhǎng)儀表設(shè)備的使用壽命。因此, 需要根據(jù)儀表設(shè)備的不同特點(diǎn), 設(shè)置不同的定期檢查項(xiàng)目和相應(yīng)的檢查周期, 實(shí)行預(yù)防性維護(hù), 對(duì)儀表設(shè)備進(jìn)行全面的定期檢查, 及時(shí)發(fā)現(xiàn)間題、及時(shí)整改問題。
3 自動(dòng)化儀表預(yù)防性維護(hù)的規(guī)劃
設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)不同于設(shè)備的檢修和故障處理, 設(shè)備檢修和故障處理屬于事后維修,是在設(shè)備出現(xiàn)故障后采取的維修活動(dòng), 是被動(dòng)的和帶有損失性的, 而預(yù)防性維護(hù)是指采取必要的措施和方法, 在設(shè)備發(fā)生故障前發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備缺陷, 使其處于完好狀態(tài), 避免對(duì)生產(chǎn)造成沖擊, 是主動(dòng)的和積極的。
但是, 要做好儀表設(shè)備的預(yù)防性維護(hù), 困難很大。比如動(dòng)靜設(shè)備通過儀表的檢測(cè), 收集統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析評(píng)估, 判斷是否需要預(yù)防性維護(hù); 而對(duì)儀表設(shè)備來(lái)說(shuō), 很難采取有效手段監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài), 提前發(fā)出故障預(yù)警, 當(dāng)儀表本身發(fā)出故障報(bào)警信息時(shí), 其已經(jīng)出現(xiàn)了故障。所以, 儀表設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)主要通過人工定期檢查再結(jié)合控制系統(tǒng)收集的儀表故障報(bào)警信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同種類儀表的特點(diǎn), 制定相應(yīng)的檢查標(biāo)準(zhǔn)和檢查周期, 對(duì)其進(jìn)行定期檢查, 提前發(fā)現(xiàn)儀表缺陷, 及時(shí)加以修理維護(hù), 使儀表保持在完好狀態(tài)。
下面結(jié)合不同種類自動(dòng)化儀表的特點(diǎn), 談?wù)勈髽I(yè)自動(dòng)化儀表的預(yù)防性維護(hù)。
3 . 1 常規(guī)儀表的預(yù)防性維護(hù)
石油化工裝置中的常規(guī)儀表包括溫度、壓力、流量、液位等測(cè)量?jī)x表。隨著電子投術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)化儀表技術(shù)的發(fā)展, 新型儀表不斷涌現(xiàn), 因而儀表的種類多、臺(tái)件數(shù)多,分布廣。除了儀表本身的制造質(zhì)量、測(cè)量原理、適用條件限制外, 其運(yùn)行環(huán)境、被測(cè)介質(zhì)、安裝質(zhì)量、部件完好性等也極大地影響著儀表的運(yùn)行性能和使用壽命。為改善常規(guī)儀表的運(yùn)行條件, 使其處于完好狀態(tài), 保證其穩(wěn)定運(yùn)行,常規(guī)儀表的定期維護(hù)項(xiàng)目應(yīng)包括‥ 儀表密封及防水檢查處理、儀表防高溫及防凍檢查、儀表接地檢查、冗余儀表的指示值比對(duì)、氣相介質(zhì)的儀表導(dǎo)壓管排凝、儀表隔離液定期更換等。
3 . 2 控制閥的預(yù)防性維護(hù)
控制閥處于自動(dòng)控制回路的執(zhí)行環(huán)節(jié), 安裝在工藝管道上, 起著降壓、節(jié)流作用, 控制生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位等參數(shù),保證在其正常操作范圍內(nèi)。控制閥從功能上分為切斷閥和調(diào)節(jié)閥, 從型式結(jié)構(gòu)上為閘閥、蝶閥、球閥、單座閥、雙座閥、套筒閥、角閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、多級(jí)降壓閥等, 其執(zhí)行機(jī)構(gòu)上還有種類繁多的附件, 比如過濾減壓器、定位器、電磁閥、閥位開關(guān)、增速器、保位閥、換向閥、單向閥等氣動(dòng)附件以及密封圈、膜片等橡膠元件。由于控制閥部件眾多、頻繁動(dòng)作以及介質(zhì)沖刷腐蝕等原因, 容易出現(xiàn)填料泄漏、部件松
動(dòng)、連接件脫開、氣管路松動(dòng)泄漏、膜頭漏氣、彈簧斷裂等現(xiàn)象, 造成控制閥不動(dòng)作或誤動(dòng)作。為避免此類故障現(xiàn)象的發(fā)生, 控制閥的定期維護(hù)內(nèi)容主要包括‥
( 1 ) 定期檢查控制閥是否有卡澀震蕩, 閥體是否有介質(zhì)泄漏, 執(zhí)行機(jī)構(gòu)附件是否被高溫烘烤, 供氣壓力是否正常, 定位器反饋部件等連接件是否松動(dòng)。
( 2 ) 定期檢查控制閥氣路系統(tǒng)是否有泄漏,檢查氣路系統(tǒng)備元件、備接頭、氣動(dòng)膜頭是否存在漏氣、接頭松動(dòng)現(xiàn)象。
( 3 ) 定期清潔閥桿污垢, 保證閥桿的光潔度, 防止把四氟乙烯、石墨等密封填料內(nèi)環(huán)拉壞, 破壞其密封性能, 導(dǎo)致介質(zhì)泄漏。
（4）定期潤(rùn)滑反饋機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸及其他轉(zhuǎn)動(dòng)部分, 防止生銹、腐蝕、卡澀, 保證靈活好用。
( 5 ) 定期對(duì)裝置儀表總供風(fēng)罐排液、儀表供風(fēng)系統(tǒng)裝置最低點(diǎn)處排污閥排空、集中供風(fēng)過濾器排空, 防止儀表風(fēng)帶液, 排液過程中要時(shí)刻保持氣源壓力在正常范圍內(nèi)。
3 . 3 可燃/ 有毒氣報(bào)警儀的預(yù)防性維護(hù)
石油化工裝置的最大特點(diǎn)是易泄漏、易燃易爆, 所以在裝置內(nèi)易泄漏處設(shè)置可燃/ 有毒氣體報(bào)警儀, 一旦發(fā)生介質(zhì)泄漏, 第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警信息, 及時(shí)處理泄漏點(diǎn), 所以作為安全儀表的可燃/ 有毒氣體報(bào)警儀, 必須保證完好投
用, 時(shí)刻處于正常狀態(tài)。但是可燃/ 有毒氣體報(bào)警儀由于受到其測(cè)量原理所限, 故障率高、靈敏度低、漂移量大、線性度差、響應(yīng)時(shí)間滯后,需要加強(qiáng)檢查維護(hù)。為及時(shí)處理故障, 一方面要保證備件充足, 另一方面要定期檢查維護(hù),主要包括：
( 1 ) 定期檢查D C S 畫面可燃/ 有毒氣體報(bào)警儀示值有無(wú)零點(diǎn)漂移。
( 2 ) 定期檢查可燃/ 有毒氣報(bào)警器表頭及接線密封是否良好、探頭保護(hù)罩是否阻塞、外殼接地是否良好、顯示是否正常、聲光報(bào)警器是否正常。
( 3 ) 定期測(cè)試D C S 輔助操作臺(tái)上可燃/ 有毒氣體報(bào)警儀聲光報(bào)警系統(tǒng)是否正常。
( 4 ) 定期校驗(yàn)可燃/ 有毒氣體報(bào)警器, 校驗(yàn)內(nèi)容包括零點(diǎn)校驗(yàn)、一級(jí)報(bào)警測(cè)試、響應(yīng)時(shí)間、標(biāo)氣濃度的實(shí)測(cè)值等。
( 5 ) 定期委托法定計(jì)量機(jī)構(gòu)接照檢定規(guī)程的要求進(jìn)行檢定。
( 6 ) 定期更新可燃/ 有毒氣體檢測(cè)報(bào)警儀的傳感器, 并建立和完善定期更換臺(tái)賬。
3 . 4 控制系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)
隨著石化企業(yè)自動(dòng)化程度的提高, 所配置的自動(dòng)控制系統(tǒng)越來(lái)越多、規(guī)模越來(lái)越大, 既有全廠性D C S 、 S I S 、 C C S 系統(tǒng), 又有各類P L C系統(tǒng)。這些控制系統(tǒng)通過預(yù)置的控制程序, 自動(dòng)控制被控對(duì)象的運(yùn)行, 既能集中操作, 又能分散控制, 既能節(jié)省人力, 又能快速操作調(diào)整,減少操作滯后?？刂葡到y(tǒng)是電子元器件的集合體, 結(jié)構(gòu)緊湊復(fù)雜, 對(duì)環(huán)境要求高, 比如D C S系統(tǒng)對(duì)環(huán)境溫度的要求為冬季( 2 0 ±2 ) ℃ 、夏季( 2 6 ±2 ) ℃, 溫度變化率小于5 ℃/ h , 對(duì)相對(duì)濕度的要求為5 0%±1 0%, 對(duì)環(huán)境空氣凈化要求為塵埃小于0 . 2 m g / m 3 ( 粒徑小于1 0 μm ) , 對(duì)腐蝕性氣體要求為腐蝕程度小于G 級(jí)( 0 . 0 3 μm /月) 。控制系統(tǒng)地位如此重要, 對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求如此之高, 為保證其安全運(yùn)行, 需要小心呵護(hù),加強(qiáng)定期維護(hù): 定期檢查控制器及I / O 卡件、系統(tǒng)電源、直流電源、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、散熱風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài), 定期檢查機(jī)房溫度、機(jī)房濕度、機(jī)柜內(nèi)溫度是否在允許范圍內(nèi), 定期檢查操作站報(bào)警功能并確認(rèn)報(bào)警音響是否正常, 定期檢查系統(tǒng)診斷信息, 定期檢查操作站歷史庫(kù)存儲(chǔ)
容量并轉(zhuǎn)存, 定期檢查控制系統(tǒng)時(shí)鐘同步功能,定期清洗機(jī)框過濾網(wǎng), 定期備份控制系統(tǒng)軟件,定期檢查測(cè)試控制系統(tǒng)接地等。
3 . 5 在線分析儀表的預(yù)防性維護(hù)
在線分析儀表又稱過程分析儀表, 直接安裝在工業(yè)生產(chǎn)流程或其他源流體現(xiàn)場(chǎng), 對(duì)被測(cè)介質(zhì)的組分或參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)測(cè)量。在線分析儀表不僅應(yīng)用于生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)分析, 在環(huán)境污染源排放連續(xù)監(jiān)測(cè)中也有廣泛的應(yīng)用。隨著對(duì)節(jié)能降耗、治污減排和產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高,在線分析儀表的重要性和使用量與目俱增。在線分析儀表測(cè)量原理不同于常規(guī)儀表, 多采用光學(xué)、化學(xué)原理, 直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng), 對(duì)環(huán)境條件( 包括防爆性能和環(huán)境保護(hù)性能等) 的要求比較嚴(yán)格, 對(duì)樣品條件( 溫度、壓力、流量等) 的要求也比較嚴(yán)格, 與實(shí)驗(yàn)室分析儀器相比, 其環(huán)境條件和工作條件適應(yīng)能力較差, 工作性能不穩(wěn)定, 其維護(hù)量、維護(hù)難度較常規(guī)儀表大, 對(duì)定期維護(hù)的需求更高。在線分析儀表的預(yù)防性維護(hù)包括：
( 1 ) 定期檢查在線分析儀表間的運(yùn)行環(huán)境如空調(diào)狀況、通風(fēng)狀況、有無(wú)介質(zhì)泄漏等。
( 2 ) 定期檢查清洗預(yù)處理系統(tǒng)。
( 3 ) 定期檢查在線分析儀表的運(yùn)行狀態(tài)。
針對(duì)不同的儀表, 制定相應(yīng)的檢查項(xiàng)目如試劑、標(biāo)氣、載氣、預(yù)處理單元等; 并記錄相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)如分析儀表的測(cè)量值、載氣壓力。
( 4 ) 定期維護(hù)標(biāo)定分析儀表, 結(jié)合儀表的結(jié)構(gòu)原理, 制定相應(yīng)的維護(hù)項(xiàng)目和維護(hù)標(biāo)定周期。如環(huán)保煙氣分析儀的每月定期維護(hù)項(xiàng)目有：吹掃采樣管線、清理采樣過濾芯、更換老化的管接頭蠕動(dòng)泵管、清洗氣液分離器及流量計(jì)、清理采樣泵膜片、清理風(fēng)機(jī)過濾器、清理煙塵光學(xué)鏡面、校準(zhǔn)等; 再如C O D 分析儀的每月定期維護(hù)項(xiàng)目有：清洗定量管、更換或清洗管線接頭及管線、檢查電磁閥腐蝕情況、清洗消解池、校準(zhǔn)等。
4 預(yù)防性維護(hù)方案的實(shí)施
不同類型的儀表, 既有通用的維護(hù)保養(yǎng)項(xiàng)目, 又因其結(jié)構(gòu)原理的不同而需要專門的維護(hù)保養(yǎng)項(xiàng)目, 在制定預(yù)防性維護(hù)方案時(shí)需二者兼顧、統(tǒng)籌考慮。根據(jù)維護(hù)保養(yǎng)項(xiàng)目的預(yù)估故障周期和儀表的重要程度, 設(shè)定不同的預(yù)防性維護(hù)周期, 對(duì)儀表進(jìn)行全方位的逐一檢查。每類儀表均制定有相應(yīng)的預(yù)防性維護(hù)檢查表, 維護(hù)作業(yè)人員將相關(guān)的檢查結(jié)果、所查問題記錄于檢查表中, 并在檢查表中簽字確認(rèn)、注明檢查日期。對(duì)檢查出來(lái)的問題采取“定任務(wù)、定責(zé)任單位和人員、定整改措施、定整改期限”的“四定”方法進(jìn)行跟蹤整改直至徹底解決, 將儀表缺陷消滅在萌芽狀態(tài)。
為了使預(yù)防性維護(hù)方案得到有效的實(shí)施,要對(duì)其實(shí)施情況進(jìn)行定期檢查, 對(duì)于不按計(jì)劃執(zhí)行的或按計(jì)劃執(zhí)行但儀表缺陷未消除的, 及時(shí)給予提醒和督促。自實(shí)施以來(lái), 取得了良好的效果, 儀表故障率有了顯著的下降, 既節(jié)約了維護(hù)成本, 又減少了儀表故障應(yīng)急處理的次數(shù), 即使在漫長(zhǎng)的雨季, 也沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的儀表故障。
5 小結(jié)
自動(dòng)化儀表種類繁多, 各類儀表的維護(hù)保養(yǎng)項(xiàng)目備具特點(diǎn)、不盡相同, 而且儀表臺(tái)件數(shù)多、在裝置內(nèi)的分布零散, 要全方位、沒有遺漏地做好預(yù)防性維護(hù)實(shí)屬不易。預(yù)防性維護(hù)方案要容易實(shí)施, 維護(hù)內(nèi)容及周期盡量合理, 既能及時(shí)消除儀表缺陷, 又使維護(hù)工作量適中。備維護(hù)保養(yǎng)項(xiàng)目所包含的內(nèi)容不宜太多, 并適當(dāng)調(diào)整維護(hù)項(xiàng)目的維護(hù)周期, 使得工作量不至于太大, 各項(xiàng)目能分配到具體維護(hù)人員身上,維護(hù)人員樂于接受, 否則容易引起逆反心理,應(yīng)付了事, 不能取得預(yù)期的效果。
石化裝置中的自動(dòng)化儀表容易受到工藝介質(zhì)的沖刷和腐蝕、高溫介質(zhì)的烘烤、空氣中有害物質(zhì)的侵蝕、雨水潮氣的滲透、太陽(yáng)的直射等, 難以評(píng)估其使用壽命, 如果過早地預(yù)防性更換, 會(huì)造成資源浪費(fèi), 加大維護(hù)成本, 如果等到出現(xiàn)故障時(shí)再維修更換, 對(duì)于聯(lián)鎖儀表、關(guān)鍵儀表等, 可能造成裝置局部波動(dòng)或停工,造成的生產(chǎn)損失更大。因此, 對(duì)于聯(lián)鎖儀表、關(guān)鍵儀表, 需要統(tǒng)計(jì)、評(píng)估它們的使用壽命,實(shí)現(xiàn)定期更換, 既不過度浪費(fèi)資源, 又能保證
安全生產(chǎn)。
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