化工自動化儀表系統(tǒng)的預(yù)防性維護
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)過程自動化程度的提高, 生產(chǎn)過程監(jiān)測控制點及儀表系統(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)防性維護方案, 付諸實施后取得了良好的效果。實踐表明石化企業(yè)開展儀表系統(tǒng)預(yù)防性維護,不僅能降低儀表故障率、促進儀表系統(tǒng)安全管理的提升, 同時也節(jié)約了儀表維護成本、為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞：石油化工; 自動化; 儀表; 預(yù)防性維護
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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,以及對經(jīng)營效益、安全生產(chǎn)的持續(xù)追求, 對生產(chǎn)過程自動化程度的要求也越來越高, 生產(chǎn)裝置內(nèi)各種過程監(jiān)測點、控制點的設(shè)置日臻完善,儀表的臺件數(shù)也不斷增多, 在新建石油化工裝置中自動化儀表的投資也占有相當?shù)谋壤? 一般要占整個生產(chǎn)裝置總投資的6%~10%左右,運行中的一個2 0 M t / a 的煉油廠, 其儀表設(shè)備臺件數(shù)在8 萬臺以上。一方面, 自動化儀表系統(tǒng)為生產(chǎn)操作人員提供一個良好的人機界面, 對生產(chǎn)裝置和設(shè)備進行全過程監(jiān)視、操作, 同時記錄存儲相關(guān)的報警、操作、參數(shù)趨勢等信息;
另一方面, 自動化儀表系統(tǒng)通過預(yù)置的控制算法、控制程序?qū)ιa(chǎn)裝置和設(shè)備進行自動控制和安全保護, 所以生產(chǎn)裝置的安全運行與自動化儀表系統(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)裝置運行波動甚至聯(lián)鎖停工的事件時有發(fā)生。因此, 保證自動化儀表系統(tǒng)穩(wěn)
定運行、少出故障以致不出故障, 是儀表設(shè)備維護管理工作的基本目標, 但是儀表設(shè)備種類
多、臺件多、分布廣、結(jié)構(gòu)原理各異、配件不統(tǒng)一, 造成了儀表設(shè)備的維護難度很大。
2 自動化儀表巡回檢查的局限性
在石油化工企業(yè)中, 已普遍實施了行之有效的定點、定人、定方案、定標準、定巡檢周期的閉環(huán)巡檢法, 確實發(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)備點多面廣, 一套石化裝置中儀表設(shè)備少則有幾百臺件、多則有數(shù)千臺件, 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)置有儀表檢測點和控制點, 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、偏遠部位的儀表,可能長期得不到檢查; 而且儀表設(shè)備的檢查維護, 關(guān)鍵是檢查其運行環(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, 使其運行條件得到改善, 從而延長儀表設(shè)備的使用壽命。因此, 需要根據(jù)儀表設(shè)備的不同特點, 設(shè)置不同的定期檢查項目和相應(yīng)的檢查周期, 實行預(yù)防性維護, 對儀表設(shè)備進行全面的定期檢查, 及時發(fā)現(xiàn)間題、及時整改問題。
3 自動化儀表預(yù)防性維護的規(guī)劃
設(shè)備的預(yù)防性維護不同于設(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, 是被動的和帶有損失性的, 而預(yù)防性維護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), 避免對生產(chǎn)造成沖擊, 是主動的和積極的。
但是, 要做好儀表設(shè)備的預(yù)防性維護, 困難很大。比如動靜設(shè)備通過儀表的檢測, 收集統(tǒng)計設(shè)備運行數(shù)據(jù)并進行分析評估, 判斷是否需要預(yù)防性維護; 而對儀表設(shè)備來說, 很難采取有效手段監(jiān)測其運行狀態(tài), 提前發(fā)出故障預(yù)警, 當儀表本身發(fā)出故障報警信息時, 其已經(jīng)出現(xiàn)了故障。所以, 儀表設(shè)備的預(yù)防性維護主要通過人工定期檢查再結(jié)合控制系統(tǒng)收集的儀表故障報警信息來實現(xiàn)。根據(jù)不同種類儀表的特點, 制定相應(yīng)的檢查標準和檢查周期, 對其進行定期檢查, 提前發(fā)現(xiàn)儀表缺陷, 及時加以修理維護, 使儀表保持在完好狀態(tài)。
下面結(jié)合不同種類自動化儀表的特點, 談?wù)勈髽I(yè)自動化儀表的預(yù)防性維護。
3 . 1 常規(guī)儀表的預(yù)防性維護
石油化工裝置中的常規(guī)儀表包括溫度、壓力、流量、液位等測量儀表。隨著電子投術(shù)、計算機技術(shù)以及自動化儀表技術(shù)的發(fā)展, 新型儀表不斷涌現(xiàn), 因而儀表的種類多、臺件數(shù)多,分布廣。除了儀表本身的制造質(zhì)量、測量原理、適用條件限制外, 其運行環(huán)境、被測介質(zhì)、安裝質(zhì)量、部件完好性等也極大地影響著儀表的運行性能和使用壽命。為改善常規(guī)儀表的運行條件, 使其處于完好狀態(tài), 保證其穩(wěn)定運行,常規(guī)儀表的定期維護項目應(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、氣相介質(zhì)的儀表導壓管排凝、儀表隔離液定期更換等。
3 . 2 控制閥的預(yù)防性維護
控制閥處于自動控制回路的執(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)?？刂崎y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、多級降壓閥等, 其執(zhí)行機構(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、連接件脫開、氣管路松動泄漏、膜頭漏氣、彈簧斷裂等現(xiàn)象, 造成控制閥不動作或誤動作。為避免此類故障現(xiàn)象的發(fā)生, 控制閥的定期維護內(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。
( 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、氣動膜頭是否存在漏氣、接頭松動現(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, 導致介質(zhì)泄漏。
（4）定期潤滑反饋機構(gòu)的轉(zhuǎn)軸及其他轉(zhuǎn)動部分, 防止生銹、腐蝕、卡澀, 保證靈活好用。
( 5 ) 定期對裝置儀表總供風罐排液、儀表供風系統(tǒng)裝置最低點處排污閥排空、集中供風過濾器排空, 防止儀表風帶液, 排液過程中要時刻保持氣源壓力在正常范圍內(nèi)。
3 . 3 可燃/ 有毒氣報警儀的預(yù)防性維護
石油化工裝置的最大特點是易泄漏、易燃易爆, 所以在裝置內(nèi)易泄漏處設(shè)置可燃/ 有毒氣體報警儀, 一旦發(fā)生介質(zhì)泄漏, 第一時間發(fā)出報警信息, 及時處理泄漏點, 所以作為安全儀表的可燃/ 有毒氣體報警儀, 必須保證完好投
用, 時刻處于正常狀態(tài)。但是可燃/ 有毒氣體報警儀由于受到其測量原理所限, 故障率高、靈敏度低、漂移量大、線性度差、響應(yīng)時間滯后,需要加強檢查維護。為及時處理故障, 一方面要保證備件充足, 另一方面要定期檢查維護,主要包括：
( 1 ) 定期檢查D C S 畫面可燃/ 有毒氣體報警儀示值有無零點漂移。
( 2 ) 定期檢查可燃/ 有毒氣報警器表頭及接線密封是否良好、探頭保護罩是否阻塞、外殼接地是否良好、顯示是否正常、聲光報警器是否正常。
( 3 ) 定期測試D C S 輔助操作臺上可燃/ 有毒氣體報警儀聲光報警系統(tǒng)是否正常。
( 4 ) 定期校驗可燃/ 有毒氣體報警器, 校驗內(nèi)容包括零點校驗、一級報警測試、響應(yīng)時間、標氣濃度的實測值等。
( 5 ) 定期委托法定計量機構(gòu)接照檢定規(guī)程的要求進行檢定。
( 6 ) 定期更新可燃/ 有毒氣體檢測報警儀的傳感器, 并建立和完善定期更換臺賬。
3 . 4 控制系統(tǒng)的預(yù)防性維護
隨著石化企業(yè)自動化程度的提高, 所配置的自動控制系統(tǒng)越來越多、規(guī)模越來越大, 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, 自動控制被控對象的運行, 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, 對環(huán)境要求高, 比如D C S系統(tǒng)對環(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 , 對相對濕度的要求為5 0%±1 0%, 對環(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 ) , 對腐蝕性氣體要求為腐蝕程度小于G 級( 0 . 0 3 μm /月) ?？刂葡到y(tǒng)地位如此重要, 對運行環(huán)境要求如此之高, 為保證其安全運行, 需要小心呵護,加強定期維護: 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、散熱風扇的運行狀態(tài), 定期檢查機房溫度、機房濕度、機柜內(nèi)溫度是否在允許范圍內(nèi), 定期檢查操作站報警功能并確認報警音響是否正常, 定期檢查系統(tǒng)診斷信息, 定期檢查操作站歷史庫存儲
容量并轉(zhuǎn)存, 定期檢查控制系統(tǒng)時鐘同步功能,定期清洗機框過濾網(wǎng), 定期備份控制系統(tǒng)軟件,定期檢查測試控制系統(tǒng)接地等。
3 . 5 在線分析儀表的預(yù)防性維護
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, 對被測介質(zhì)的組分或參數(shù)進行自動連續(xù)測量。在線分析儀表不僅應(yīng)用于生產(chǎn)過程實時分析, 在環(huán)境污染源排放連續(xù)監(jiān)測中也有廣泛的應(yīng)用。隨著對節(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。在線分析儀表測量原理不同于常規(guī)儀表, 多采用光學、化學原理, 直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場, 對環(huán)境條件( 包括防爆性能和環(huán)境保護性能等) 的要求比較嚴格, 對樣品條件( 溫度、壓力、流量等) 的要求也比較嚴格, 與實驗室分析儀器相比, 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, 其維護量、維護難度較常規(guī)儀表大, 對定期維護的需求更高。在線分析儀表的預(yù)防性維護包括：
( 1 ) 定期檢查在線分析儀表間的運行環(huán)境如空調(diào)狀況、通風狀況、有無介質(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行狀態(tài)。
針對不同的儀表, 制定相應(yīng)的檢查項目如試劑、標氣、載氣、預(yù)處理單元等; 并記錄相關(guān)運行數(shù)據(jù)如分析儀表的測量值、載氣壓力。
( 4 ) 定期維護標定分析儀表, 結(jié)合儀表的結(jié)構(gòu)原理, 制定相應(yīng)的維護項目和維護標定周期。如環(huán)保煙氣分析儀的每月定期維護項目有：吹掃采樣管線、清理采樣過濾芯、更換老化的管接頭蠕動泵管、清洗氣液分離器及流量計、清理采樣泵膜片、清理風機過濾器、清理煙塵光學鏡面、校準等; 再如C O D 分析儀的每月定期維護項目有：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、校準等。
4 預(yù)防性維護方案的實施
不同類型的儀表, 既有通用的維護保養(yǎng)項目, 又因其結(jié)構(gòu)原理的不同而需要專門的維護保養(yǎng)項目, 在制定預(yù)防性維護方案時需二者兼顧、統(tǒng)籌考慮。根據(jù)維護保養(yǎng)項目的預(yù)估故障周期和儀表的重要程度, 設(shè)定不同的預(yù)防性維護周期, 對儀表進行全方位的逐一檢查。每類儀表均制定有相應(yīng)的預(yù)防性維護檢查表, 維護作業(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、注明檢查日期。對檢查出來的問題采取“定任務(wù)、定責任單位和人員、定整改措施、定整改期限”的“四定”方法進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)防性維護方案得到有效的實施,要對其實施情況進行定期檢查, 對于不按計劃執(zhí)行的或按計劃執(zhí)行但儀表缺陷未消除的, 及時給予提醒和督促。自實施以來, 取得了良好的效果, 儀表故障率有了顯著的下降, 既節(jié)約了維護成本, 又減少了儀表故障應(yīng)急處理的次數(shù), 即使在漫長的雨季, 也沒有出現(xiàn)嚴重的儀表故障。
5 小結(jié)
自動化儀表種類繁多, 各類儀表的維護保養(yǎng)項目備具特點、不盡相同, 而且儀表臺件數(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)防性維護實屬不易。預(yù)防性維護方案要容易實施, 維護內(nèi)容及周期盡量合理, 既能及時消除儀表缺陷, 又使維護工作量適中。備維護保養(yǎng)項目所包含的內(nèi)容不宜太多, 并適當調(diào)整維護項目的維護周期, 使得工作量不至于太大, 各項目能分配到具體維護人員身上,維護人員樂于接受, 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、太陽的直射等, 難以評估其使用壽命, 如果過早地預(yù)防性更換, 會造成資源浪費, 加大維護成本, 如果等到出現(xiàn)故障時再維修更換, 對于聯(lián)鎖儀表、關(guān)鍵儀表等, 可能造成裝置局部波動或停工,造成的生產(chǎn)損失更大。因此, 對于聯(lián)鎖儀表、關(guān)鍵儀表, 需要統(tǒng)計、評估它們的使用壽命,實現(xiàn)定期更換, 既不過度浪費資源, 又能保證
安全生產(chǎn)。
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