化工設備故障發生規律及預防研究

摘要：對化工設備故障發生規律必要性進行了分析，對化工設備投運初期的設備內在質量、安裝質量、工藝布置，設備正常運轉中期故障發生因素、設備運轉后期常發生故障和規律進行了研究。闡述了化工設備故障診斷可靠性分析方法并提出了故障預防及維修控制措施。

關鍵詞：化工設備故障；規律；預防措施

1 概述

化工企業生產能力是由各種設備形成的，是企業生產重要的技術基礎。為使企業創造安全、穩產的良好環境，最終實現企業效益最大化，必須加強企業設備管理現代化。設備管理是一門科學，在設備運轉的一生中，大體分為設備運行的初級階段，正常投產中期運行階段和連續運轉后期三個階段。設備在每次進行大修或中修后，也同樣存在以上三個階段的過程，經多年的實踐和管理經驗，每個階段故障發生和預防又都具有其規律性和特點。

2 化工設備故障發生規律分析

2.1 投運初期故障的產生

設備經安裝，最初投入運行后，雖已經過技術鑒定和驗收，但初期故障總是不同程度的反映出來，少則一個月，多則幾個月，甚至一年，其表現為：

設備內在質量方面：如設備的設計結構和性能，零部件加工、材料的選用缺陷，操作人員對設備、結構、性能、特點的認識掌握和認知程度，以及現場操作人員誤操作導致設備故障。裝質量方面：設備安裝質量是企業內技術管理、人員素質、綜合效能、計量檢測手段等諸多因素的綜合反映。要注重設備安裝人員的素質和實踐經驗，這是預防初期設備故障的重要環節。

工藝布置上的缺陷：由于布局不合理，它可能導致設備有形磨損的加快發展而造成設備故障；有些時候因工藝上的問題使設備的工作性能和環境發生變化，也可導致設備嚴重損壞，這樣的實例發生過多次。工作人員技術不熟練：現場操作設備基本的“四懂三會”沒掌握，甚至不按規程操作，也是導致設備投產初期易出現故障的原因之一。產生這類故障的原因往往是由于誤操作或違章的行為造成。

2.2 設備正常運轉中期的故障因素

在設備運行過程中，零部件經過一段磨合期后，初期故障已基本排除，現場操作人員水平也逐步提高，并且基本掌握了每臺設備的特性、原理和性能，故障率明顯降低，即便如此，設備的運行還會出現新的問題，例如：

故障易發生在易損件或該換而未及時更換的零部件上，因每臺設備所有靜、動零部件密封、軸承等磨損件都具有使用周期和壽命，運行中的中期設備已逐步接近此項指標。經過停車檢修而更換的零部件之后，有些不配套、不穩合、尚處在磨合期，或發生裝配錯誤，也會導致設備故障，甚至帶病運行，這類故障也多處發生。日常維護保養不及時或工作質量差，甚至異物不慎掉入設備內，造成突發性事故，縮短設備檢修周期。一味追求高產，常時間超負荷、超溫、超壓臨界狀態下工作，也是導致設備出故障原因之一，有時還釀成設備事故。設備運行初期不易暴露的設備缺陷，經過一段時間運行后，有可能在運行中期暴露出來，諸如非易損件的疲勞、復合應力的消耗、材料磨損、先天性缺陷的故障等等。

以上故障現象中，值得注意的是，故障發生除自身原因以外，人為因素占有較大的因素。建立必要的運行檔案和維修臺帳，將各類故障原因消除在萌芽狀態，保證長周期安全、穩定的運行系統。

2.3 設備運轉后期常發生故障

化工生產設備的運轉后期進入了故障多發期，一方面設備經多年的運行和多頻次大、中、修的過程，零配件換件較多，如果檢修水平跟不上或檢測手段缺乏，加之主體周期性的運行磨損，設備已不能達到設計出力的水平，另一方面長期處于運行狀態下的設備，各部位間隙和損耗，即使是不常維修的零件，也因老化和疲勞而降低運行效率。這期間綜合效能的降低，除磨損、老化現象凸顯以外，機器各方面不確定的故障現象也多處發生，維修頻率、耗材成本不斷增加，甚至將考慮大修、更新或報廢。

3 故障預防及維修控制措施分析

3.1 故障預防及維修的技術基礎

預防及維修的技術基礎是設備狀態監測和故障診斷技術。即在機器運行時對各個部件進行狀態監測，掌握機器的狀態，根據生產需要制定維修計劃。它包含的內容比較廣泛，諸如機械狀態量（力、位移、振動、噪聲、溫度、壓力和流量等）的監測，狀態特征參數變化的辨識，機器發生振動和機械損傷時的原因分析、振源判斷、故障防治，機械零部件使用期間的可靠性分析和剩余壽命的估計等，都屬于機器故障診斷的范疇。

近年來，隨著相關領域理論、方法研究的不斷深入和發展，現代設備技術診斷學已逐步完善起來，特別是傳感器技術、信號處理技術、計算機技術的發展，更為設備技術診斷學的發展奠定了堅實的基礎。

目前，設備診斷技術劃分了很多的分支，諸如振動診斷技術、無損檢測技術、熱溫診斷技術、鐵譜診斷技術、估算預測技術、綜合診斷技術、診斷決策技術等。它們的實施包括幾個主要環節：機械設備狀態參數的監測；進行信號處理，提取故障特征信息；確定故障類型和發生部位；對確定的故障做防治處理和控制。

3.2 應分步驟逐步實施

故障預防及維修的實施首先要求設備管理人員掌握盡量多的相關學科的基本理論和實用技術，成為掌握現代檢測診斷技術的高級技術和管理復合型人才。這需要通過必要的理論和技術培訓，更需要實踐和經驗的積累，是一個長期的過程。另一方面，實施方法和實用技術在各個企業有著不同的特點，都需要經過實踐、總結、摸索和提高。因此，開展初期應分步驟有選擇地進行，在有一定經驗的基礎上再逐步推廣。

3.3 應按裝置和設備的作用和影響程度，劃分級別，作好實施規劃

依據企業生產特點、設備重要程度和監測代價對設備確定恰當的監測方式、檢測部位、監測周期。對不同設備實行不同等級和內容的預防維修措施。一般情況下，按設備對生產量、產品質量、產品成本、維修工作計劃、相鄰工序、安全與環保、維修費用等的影響程度確定其重點。再按重點劃分不同的管理等級，按等級制定不同的標準。

除了上述重點原則外，作為設備管理或維修管理中的手段，利潤原則和例外原則等管理手段同樣適用，圍繞故障預防及維修還要相應制定各種嚴格的作業標準，包括工藝順序、試驗檢查標準、維修標準、更換標準及費用標準。

3.4 故障預防及維修技術實施控制

在技術實施方面，涉及到各類機電設備的原理、結構、運行條件、性能，各類測試技術，信號處理技術，監測診斷技術，信息的組織管理技術和計算機軟硬件技術等多學科的綜合技術，因此它是一個復雜的動態系統，要根據各種信息作出決策，進行總體平衡，從而達到從規劃、實施、監測、信息反饋、分析到總結歸檔的全過程管理。這樣一個技術實施要有全面人才的管理做基礎，通過一個完整的組織機構做保障，對于一個大型企業，面對成千臺設備可以實現維修科學化、費用經濟化。同時設備診斷技術必須在設備壽命周期的全過程中發揮作用。也就是說，如果僅僅是在設備壽命周期的全過程中的某一個特定時間，或只抓住某一個特定的故障和異常，就想作出對癥的診斷是困難的，或者不能取得實質性的效果。因此，要依據設備的綜合管理理論，把設備的全過程作為診斷技術的應用范圍。

結論

化工企業生產能力是由各種設備形成的，是企業生產重要的技術基礎。對設備初期故障如設備內在質量方面、安裝質量方面、工藝布置上的缺陷、工作人員技術不熟練設備；正常運轉期故障如易發生在易損件或該換而未及時更換的零部件上，更換的零部件之后，有些不配套，日常維護保養不及時或工作質量差，常時間超負荷、超溫、超壓臨界狀態下工作非易損件的疲勞、復合應力的消耗、材料磨損；設備運轉后期常發生故障如因老化和疲勞而降低運行效率進行了分析。

闡述了化工設備故障診斷可靠性分析方法：故障樹的建造、故障樹的定性分析、故障樹的定量計算。并對故障預防及維修的技術基礎，分步驟逐步實施，按裝置和設備的作用和影響程度實施，故障預防及維修技術實施控制等進行了研究。

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作者簡介：才永君，1962年4月男，漢族，吉林省吉林市，吉林吉化建修有限公司，大學專科，工程師1981年起從事化工裝置建設和檢修質量管理工作。