化工廠開關(guān)閥類故障維修優(yōu)化策略

O 包 涵（贏創(chuàng)特種化學(xué)(上海)有限公司 上海 201507）

化工廠開關(guān)閥類故障維修優(yōu)化策略

O 包 涵
（贏創(chuàng)特種化學(xué)(上海)有限公司 上海 201507）

開關(guān)閥是化工廠生產(chǎn)過程中所用到的重要部件。在開關(guān)閥的使用過程中，化工廠也對(duì)其提出高可靠性的要求。本文主要通過對(duì)開關(guān)閥原理的論述及應(yīng)用以可靠性為中心的維修策略（RCM），分析開關(guān)閥的各個(gè)重要部件，并對(duì)重要部件的做失效模式及影響分析（FEMA），最后根據(jù)不同的失效原因優(yōu)化維修方法及策略，以達(dá)到在一方面確保工廠的生產(chǎn)穩(wěn)定性和連續(xù)性，另一方面減少技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)的緊急響應(yīng)次數(shù)，達(dá)到工廠維修費(fèi)用節(jié)省的目的。

開關(guān)閥；以可靠性為中心的維修策略（RCM）；失效模式及影響分析（FEMA）

1.背景介紹

有機(jī)硅工廠從2013年開車至今已經(jīng)有3年多了。整個(gè)生產(chǎn)工藝流程也從原本的試車試生產(chǎn)到現(xiàn)在的平穩(wěn)運(yùn)行。這期間整個(gè)過程和工廠的生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)，維修團(tuán)隊(duì)和技術(shù)服務(wù)部門的努力支持分不開的。當(dāng)然，這其中也存在許多方面值得繼續(xù)深入分析探討和優(yōu)化。本報(bào)告主要闡述的是從2014年10月至2016年6月，這21個(gè)月內(nèi)技術(shù)服務(wù)中心的儀表團(tuán)隊(duì)對(duì)有機(jī)硅工廠的緊急響應(yīng)統(tǒng)計(jì)和分析并根據(jù)分析結(jié)果提出相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化意見，以此一方面確保工廠的生產(chǎn)穩(wěn)定性和連續(xù)性，另一方面減少技術(shù)服務(wù)儀表團(tuán)隊(duì)的緊急響應(yīng)次數(shù)，達(dá)到工廠維修費(fèi)用節(jié)省的目的。

2.初步調(diào)查

表1是2014．10-2016．6這21月內(nèi)工廠各類儀表緊急響應(yīng)故障統(tǒng)計(jì)。根據(jù)收到的緊急工單，故障被大致分成了10大類，包括變送器故障，工藝故障，成套設(shè)備故障，閥門故障等。從表中可以看出，閥門故障發(fā)生的次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他各類問題，在統(tǒng)計(jì)到的109次故障中，有72次屬于閥門類故障（占約66%），位于發(fā)生故障的第一位。在發(fā)生的72次的閥門故障中，開關(guān)閥發(fā)生故障次數(shù)達(dá)到61次（約占85%）。調(diào)節(jié)閥相對(duì)較少，僅發(fā)生11次故障。因此在隨后的報(bào)告中，分析將主要集中在對(duì)開關(guān)閥使用情況的介紹，開關(guān)閥的工作原理以及各類開關(guān)閥故障發(fā)生的原因并針對(duì)故障原因提出的優(yōu)化建議。

開關(guān)閥門工作原理

表 1 2014.10-2016.6 工廠各類儀表緊急響應(yīng)故障統(tǒng)計(jì)

在本工廠使用最多的開關(guān)閥由SAMSON公司提供的BR26S 和BR26D型的單作用球閥。它是由SAMSON 3963型2位3通電磁閥⑨，Rotech閥門回訊反饋機(jī)構(gòu)⑧，Pfeiffer的閥門氣缸①和球閥⑥組成。圖1是一臺(tái)單作用球閥的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，開關(guān)閥分別由電磁閥、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥體機(jī)構(gòu)和回訊反饋機(jī)構(gòu)組成的。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由支架②，閥桿③和壓蓋④組成。閥體機(jī)構(gòu)主要由閥體⑤，閥座密封圈⑦和球體⑥組成。當(dāng)在DCS界面點(diǎn)擊開/關(guān)按鈕，DCS對(duì)應(yīng)的DO控制卡件輸出信號(hào)，經(jīng)過安全柵至現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)開關(guān)閥的電磁閥。電磁閥導(dǎo)通，壓縮空氣通入氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(氣缸)，氣缸內(nèi)的齒輪推動(dòng)閥桿，閥桿帶動(dòng)球閥球體旋轉(zhuǎn)，完成球閥的開啟和關(guān)閉過程，使閥內(nèi)的介質(zhì)流量發(fā)生變化，完成對(duì)工藝流程的控制。當(dāng)開關(guān)到位后，閥桿另一頭和回訊反饋機(jī)構(gòu)相連接，回訊反饋機(jī)構(gòu)主要由聯(lián)動(dòng)件，感應(yīng)片和一對(duì)關(guān)到位和開到位的限位傳感器組成。當(dāng)球閥旋轉(zhuǎn)到位時(shí)，對(duì)應(yīng)的閥桿另一頭聯(lián)動(dòng)件帶著感應(yīng)片一起旋轉(zhuǎn)，反饋機(jī)構(gòu)的限位傳感器收到信號(hào)，傳回DCS的DI卡件，并在DCS畫面上顯示閥門最終開/關(guān)狀態(tài)。

3.以可靠性為中心的維修策略（RCM）

以可靠性為中心的維修(Reliability Centered Maintenance)是目前國(guó)際上通用的用以確定裝備設(shè)備需求、優(yōu)化維修制度的一種系統(tǒng)過程。它的基本思路是：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能與故障分析，明確系統(tǒng)內(nèi)可能發(fā)生的故障模式、故障原因及故障后果；用規(guī)范化的邏輯決斷方法，確定出各故障的預(yù)防性對(duì)策；通過現(xiàn)場(chǎng)故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、專家評(píng)估、定量化建模等手段在保障安全性和完好性的前提下，以維修停機(jī)損失最小為目標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)的維修策略。在之后的討論中，RCM策略將被應(yīng)用于分析優(yōu)化閥門的緊急響應(yīng)。

(1)RCM分析過程的基本步驟

針對(duì)閥門緊急響應(yīng)的分析和優(yōu)化，整個(gè)RCM分析由下列步驟組成：①收集緊急響應(yīng)的歷史信息、閥門數(shù)據(jù)表、產(chǎn)品手冊(cè)及歷史運(yùn)行狀態(tài)。②構(gòu)建閥門部件表，明確各部分組成和功能。并在同時(shí)，確定重要關(guān)鍵部件。③對(duì)各重要功能部件的FMEA（Failure Mode & Effect Analysis）分析，通過FMEA分析，確定發(fā)生功能故障的部件、故障模式、故障原因和故障影響。④當(dāng)故障模式與后果確定后，接下來就要針對(duì)故障模式及其后果，確定最有效的維修方式，優(yōu)化維修策略，力求避免此類故障通過緊急響應(yīng)來完成。

在第1及第2部分中已經(jīng)對(duì)收集的歷史相應(yīng)信息、閥門數(shù)據(jù)表、產(chǎn)品手冊(cè)及歷史運(yùn)行狀態(tài)做了詳細(xì)闡述，這里不再累述。

(2)FEMA分析及優(yōu)化的維修策略

確定了緊急響應(yīng)中閥門的重要功能部件之后，接下來的工作就是對(duì)開關(guān)閥的每個(gè)重要功能部件進(jìn)行FMEA分析，為之后的選擇合適的維修方式，優(yōu)化維修策略提供信息。當(dāng)故障模式與后果確定后，接下來就要針對(duì)故障模式及其后果，確定最有效的預(yù)防維修方式，優(yōu)化維修策略，力求避免此類故障通過緊急響應(yīng)來完成。針對(duì)減少閥門類緊急響應(yīng)，可操作的預(yù)防性維護(hù)工作類型可分為以下幾類：

巡檢；定期保養(yǎng)；變更和改造；培訓(xùn)及標(biāo)準(zhǔn)流程制定針對(duì)FEMA分析，在緊急響應(yīng)中的開關(guān)閥各類重要部件可以采取以下預(yù)防性維護(hù)措施：

表2 緊急響應(yīng)中開關(guān)閥的重要功能部件FEMA分析及優(yōu)化的維修策略

4.結(jié)論

本文以緊急響應(yīng)的歷史記錄為討論對(duì)象，對(duì)工廠緊急響應(yīng)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析，得出了緊急響應(yīng)發(fā)生的故障主要集中在開關(guān)閥。隨后根據(jù)閥門的工作原理和以可靠性為中心的維修(RCM)方法，先建立了開關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥的重要部件結(jié)構(gòu)樹，之后進(jìn)行FMEA分析，并根據(jù)FEMA的結(jié)果確定了合適的預(yù)防性維修方式，優(yōu)化維修策略。以此一方面確保工廠的生產(chǎn)穩(wěn)定性和連續(xù)性，另一方面減少TSC儀表緊急響應(yīng)次數(shù)，達(dá)到工廠維修費(fèi)用節(jié)省的目的。

[1]葉喜忠,導(dǎo)師:劉春雨.輔蒸汽減壓閥調(diào)節(jié)特性和維修策略研究.哈爾濱工程大學(xué),2013-03-01.碩士論文.

[2]劉玉杰,導(dǎo)師:曹學(xué)武.核電廠氣動(dòng)閥可靠性研究與維修策略的建立.上海交通大學(xué),2007-03-22.碩士論文.

Breakdown Maintenance and Optimizing Strategy of Switching Valve Types in Chemical Plant

Bao Han
（Evonik Specialty Chemicals ( Shanghai ) co ., LTD, Shanghai, 201507）

Switching valve is an important part in the production process of chemical plant. In the applied process of switching valve, the che mical plant has put forward the requirements of high reliability. This article mainly analyzes the important components of switching valve and takes F EMA on important components through the analysis and application of switching valve and RCM, fi nnally, according to different failure causes to op timize the maintenance methods and strategies so that to guarantee the production the stability and continuity of the factories, on the other hand, decr ease the emergency response times of technical and service teams to achieve the goal of plant maintenance cost saving.

switching valve；RCM；FEMA

T

A

包涵（1986～），男，贏創(chuàng)特種化學(xué)（上海）有限公司，研究方向：儀表電氣管理。