輸配工藝設備全生命周期管理體系的分析研究

付國強

（新疆燃氣集團有限公司天然氣輸配分公司，新疆 烏魯木齊 830013）

工藝設備在燃氣輸配系統中占據非常重要的地位，是保證輸配體系安全穩定運行的重要部分。隨著我國經濟水平和科學技術的快速發展，燃氣企業生產運行所使用的主、輔設備也逐步向大型化、集成化、精密化和智能化的方向發展。設備在企業的固定資產投入中占比達到60%～70% 以上，大中型設備成套系統中往往包涵了機械、電氣、自控、熱工等多種專業技術，設備的運行操作、維護與管理的要求日益提高。

工藝設備的可靠性、利用率，設備的安全與能效管理，都決定著燃氣企業在生產經營過程中能否保障安全生產、提升生產效率、保證運行質量、降低經營成本，從而實現企業的盈利與可持續發展。設備管理工作的開展需要具備有完整的知識體系、專業技能和數據信息的綜合處理能力。設備全生命周期管理是從設備的選型采購、運行維護到技改報廢的全生命周期，進行設備不同階段的全過程管理；對設備全生命周期內的整體費用、運行管理、安全效能等方面進行全面管控，以企業總體效益為出發點運用先進地管理方法與技術手段，來實現設備全面、系統和科學的管理。目前，我公司輸配場站工藝設備在設備管理體系方面以及管理技術手段方面還存在一些短板，需要進一步引入先進的管理理念，建立現代化的設備管理體系來完善。

1 工藝設備生命周期管理的框架

設備全生命周期管理是從設備的選型采購、運行維護到技改報廢的全生命周期，進行設備不同階段的全過程管理；對設備全生命周期內的整體費用、運行管理、安全能效等方面進行全面控制，以企業總體效益為出發點運用先進地管理方法與技術手段，來實現設備全面、系統和科學的管理。主要適用于生產領域中設備使用年限長、運行維護費用高、能源消耗費用大的大中型設備。根據設備采購、使用和管理的不同側重點可分為前期投入（前期管理）、運行維護（中期管理）、技改報廢（后期管理）三個階段。前期管理主要是設計制造安裝，中期管理主要是使用維修，后期管理主要是資產報廢。設備全生命周期管理框架如圖1。

圖1 設備全生命周期管理的框架圖

2 輸配工藝設備管理現狀分析

2.1 歷年事后維修（故障維修）情況分析

目前，輸配工藝設備主要以事后維修、計劃性維修的檢修管理體制為主。以2015～2017年設備維修情況（事后維修）為例進行說明目前設備故障維修的特點。將2015～2017年各工藝設備故障維修量統計如表1。

從表1可知，2015～2017年各工藝設備故障維修數量呈下降趨勢，2016年故障總量較2015年相比減少了 26.04% ，2017 年較 2016 年相比減少了 26.59%。

2015年全年各月度維修趨勢圖（圖2）來看，全年工藝設備故障維修呈現波浪形式。其中調壓設備故障維修量最高， 在11月達到最大值；計量儀表故障次之，基本上貫穿全年各月，過濾設備、加臭設備、控制閥門、供熱采暖設備、供電設施的故障量處在高位。

表1 2015～2017年各工藝設備故障維修量統計表 起

圖2 2015年故障維修趨勢圖

2016年全年設備故障維修呈兩頭高中間低。對比各月度可知1～3月處在冬供期間故障維修率較高，自上一期冬供結束后，設備故障維修量逐漸減少。到本采暖季10月起，故障量呈逐漸上升趨勢。從設備類型對比來看調壓設備故障維修數量最多，在1月、11月達到故障高峰，控制閥門和采暖設備次之，其它類別設備故障維修量均較低。故障維修趨勢基本接近可靠性維修理論的故障規律（圖3）。

圖3 2016年故障維修趨勢圖

2017年全年設備故障維修趨勢呈現階梯狀（圖4）。在1月至7月期間，各工藝設備故障量均較低，處在低發階段。8月至12月期間，故障量逐漸上升，特別是閥門設備在11月達到峰值。其次是調壓設備、過濾設備受工況（溫度、壓力），氣體流速、氣體雜質、設備自身性能等綜合影響，故障量漸增。SCADA站控系統的故障量也處在高位，供電設施的故障也逐漸增加，而儀表設施的故障量減少。

綜上所述，通過對近3年各工藝設備故障維修量的統計分析，我們可以從中得到設備故障發生的一些規律：各工藝設備在投入運行的初期故障量較低，隨著運行時間的增加，受工況參數、氣體雜質、設備自身性能的綜合影響，在供氣負荷高峰階段10～12月期間，發生故障的概率較大。特別是調壓設備、過濾設備、控制閥門、供電設施、SCADA站控系統、供熱采暖設施故障維修量處在高位。因此針對這些不同功能的設備除了常規的維護保養外，還應進行綜合評價，分析探索故障發生的周期規律及制定相應的管控措施來確保設備的運行質量。

圖4 2017年故障維修趨勢圖

2.2 歷年計劃性維修情況分析

目前，為了提高工藝設施的完整性和可靠性，對于在日常生產運行中存在潛在安全隱患的設備設施進行技術改造，生產過程缺少的儀器設備進行購置補充，各類儀表器具及部分設備進行校驗檢定，確保設備參數精準，運行工況穩定。因此將2014～2018年的設備計劃性維修的各項費用列表說明（表2）。目前設備技改項目費用呈逐漸增加趨勢，設備維修（檢驗、校準、檢定、項修）等費用呈逐漸增加趨勢，設備購置項目費用隨購置設備的種類不同費用波動較大。

表2 2014～2017年設備維修改造費用

3 設備全生命周期管理體系的建設思路

設備全生命周期（LCEM）管理體系主要從成本管理（LCC）、能效管理（EM）和安全管理（SM）三個管理方面形成對設備全過程管理。成本管理（全生命周期成本，簡稱LCC），也被稱為全壽命周期費用，它是指產品在有效使用期間所發生的與該產品有關的所有成本，包括產品設計成本、制造成本、采購成本、使用成本、維修保養成本、廢棄處置成本等。通過幫助客戶優化設計、合理安裝調試、降低運維費用，減少整體投入。設備成本管理主要包含五個方面內容：①投入成本。②運行成本。③維護成本。④故障成本。⑤廢棄成本。設備能效管理（EM），主要通過優化設備管理和技術改進等措施，提高設備利用效率、降低能源消耗，實現企業的制造成本降低、盈利能力的提高。設備安全管理，主要目的在于保證設備安全運行、SOP作業安全、現場管理安全等方面，建立起線上與線下并行的監控管理機制，進行設備故障預警管理。設備全生命管理過程中不僅要考慮到設備采購、運行、維修等階段的費用合理優化；同時在保證設備的日常運行、保養和點檢的基本工作要求下，針對設備使用過程中的可靠性、安全性與利用率等方面進行重要管理；通過提高設備安全、可靠的運行，幫助企業減少設備的計劃停機、故障停機、產品缺陷返廠維修、材料配件的浪費、能源損失等各方面成本。隨著科技技術的快速發展，設備在智能自控、環保節能等方面的新技術、新裝置的發展也是日新月異，所以在設備生命周期過程中的通過新技術、新裝置、新工藝的引進，能夠合理的優化設備利用效率、延長設備使用年限以及降低設備的能源消耗。

3.1 投入期的管理思路

設備的前期管理可稱為是投入期，中期管理可稱為是產出期，設備的后期管理可稱為是衰退期。投入期主要包括設備的需求制定、選型采購、商務招標、合同簽訂、安裝調試、驗收移交的過程。投入期的設備管理的基本思路是：根據工藝設計科學規劃，設計符合工藝條件的設備并進行招標采購，完成設備運輸安裝調試驗收；建立設備資產檔案及設備臺賬；完成設備的操作培訓，建立備品備件庫。投入期設備管理的框架圖如圖5。

圖5 投入期設備管理框架圖

投入期設備管理的關鍵環節：①設計選型環節：要從設備的生產效率、產品性能、可靠性、維修性、材料消耗、安全環保等因素綜合考慮，確保設計選型的精準。②設備安裝環節：要從設備的技術資料的準備、機具材料的準備、現場條件、基礎驗收、設備的清點核對、安裝校正、調試運行等方面全面管控，確保設備的安裝質量達到技術要求。③驗收交接環節：要從生產監造、裝箱檢驗、到貨驗收、入庫驗收、精度驗收、空載、負載試運，安裝驗收等方面進行管控，才能確保設備在施工階段的進度質量及技術效能。

3.2 產出期的管理思路

產出期主要是通過設備交接后投入正式運行后的管理，完成設備的維護和故障維修處置。產出期的設備管理思路是：在此階段要做好設備的運行管理，日常維護及故障維修，確保設備的運行工況穩定可靠，設備的技術性能精準優良，通過做好日常運行巡檢，實現設備零事故、零故障、零災害的目標。產出期設備管理框架圖如圖6。

圖6 產出期設備管理框架圖

產出期設備管理的關鍵環節：①運行管理環節：要做好資產交接、建立設備臺賬、知識庫的建立的投運前期準備，制定作業流程，做好運行記錄。 ②維護環節：要制定維保計劃，做好設備的周期維保。③維修環節：做好缺陷故障的處置及工單管理，完成風險評價，做好備品備件的管理。④維修決策：通過維修方法的優化，提高設備的能效管理、安全管理，對管理體系進行綜合分析評價。

衰退期主要是由于設備長期運行，需要進行設備更新或是技術改造，并對淘汰設備進行報廢處置的過程。衰退期的管理思路是：對于閑置的設備進行封存管理，對于不能滿足工藝要求的，為了提高設備能效進行設備更新或技術改造，達到工藝設備的優化。對于故障率居高不下的，失去維修價值的設備或已達到壽命周期的設備進行報廢處置，從而提高設備資產的高效利用，提高企業的綜合收益。衰退期設備管理框架圖如圖7。

圖7 衰退期設備管理框架圖

衰退期設備管理的關鍵環節：①設備更新：對于無法修復卻又不能期待設備功能的設備進行更新。②技術改造：通過技術改造提高設備的性能，優化設備的參數，從而提高運行工況的穩定性。③設備封存：對于尚處于停運的閑置設備進行封存，確保設備的完好率。④設備報廢：對于淘汰的設備、失去維修價值的設備進行集中報廢，消除設備的資源浪費。

4 結語

基于對設備全生命周期管理體系的研究探討，通過對輸配工藝設備歷年維修情況的分析對比，提出建立設備管理體系的建設思路框架，對各階段的關鍵環節的側重點分別進行闡述。結合輸配工藝設備管理現狀，給出的建議如下。

（1）輸配工藝設備的管理方式目前是以事后維修與計劃性維修相結合的管理模式，為了提高設備的效能，應逐步引入全面設備管理理念的管理體制。

（2）進一步建立預防性維修與狀態檢修相結合的管理模式，依托自動化技術做好設備的狀態監測分析。

（3）根據設備運行的工況參數（溫度、壓力、流量）等參數的變化提前進行設備運行狀態的預警，防止發生故障。

（4）設備計劃性維修費用在逐年增加，設備更新和技術改造費用也在逐年增加。因此要想降低維修費用就需要加強預防維修管理，并進一步在日常運行過程中提高點檢量化指標，并對設備的可靠性、經濟性進行分析評價，從而實現設備的綜合效能最大化。

參考文獻：

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