石化行業(yè)動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性實(shí)施策略研究應(yīng)用

王文凱

（中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100010）

1 概述

1.1 設(shè)備設(shè)施資產(chǎn)管理現(xiàn)狀

設(shè)備設(shè)施是企業(yè)運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)和載體，是為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值、保障安全的重要工具和手段。目前，我國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)發(fā)展迅速，經(jīng)濟(jì)總量大幅度增加，化工園區(qū)建設(shè)初具規(guī)模，設(shè)備設(shè)施呈現(xiàn)規(guī)模大、分布廣、投入高、風(fēng)險(xiǎn)高及技術(shù)先進(jìn)等特點(diǎn)，老舊設(shè)備增多，管理難度增加，存在不同程度的管理和技術(shù)問(wèn)題，如設(shè)備維修維護(hù)過(guò)?；虿蛔愕取Ｅc此同時(shí)，設(shè)備設(shè)施完整性管理技術(shù)和方法得以廣泛研究和應(yīng)用，對(duì)企業(yè)設(shè)備設(shè)施的科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)管理起到至關(guān)重要的作用。

1.2 動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性管理現(xiàn)狀

2014年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）發(fā)布實(shí)施了ISO 55000資產(chǎn)管理系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，該體系已實(shí)現(xiàn)組織資產(chǎn)價(jià)值最大化的目標(biāo)，在組織內(nèi)外部風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的基礎(chǔ)上，確定組織的方針和戰(zhàn)略資產(chǎn)管理計(jì)劃，并通過(guò)循環(huán)改良，以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造更大的價(jià)值。2016年，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)等同采用ISO 55000系列標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布實(shí)施GB/T 33172、GB/T 33173、GB/T 33174等一系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)我國(guó)各類(lèi)型資產(chǎn)的管理工作。

但動(dòng)設(shè)備作為設(shè)備設(shè)施資產(chǎn)一種，目前尚未有針對(duì)動(dòng)設(shè)備的自身特點(diǎn)，對(duì)其技術(shù)完整性實(shí)施方式加以深入研究和細(xì)化完善，僅對(duì)個(gè)別場(chǎng)景下的動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性實(shí)施流程的部分環(huán)節(jié)開(kāi)展了相關(guān)的研究。如劉文才對(duì)煉化動(dòng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)設(shè)備故障預(yù)警和實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，并為煉化企業(yè)動(dòng)設(shè)備檢維修的決策提供依據(jù)；黃艾丹基于多態(tài)模糊BN的石化動(dòng)設(shè)備故障概率定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以往復(fù)式壓縮機(jī)為例，基于FMEA和多態(tài)模糊BN形成了動(dòng)設(shè)備失效概率的定量評(píng)估方法；劉強(qiáng)基于RCM理論對(duì)動(dòng)設(shè)備維修策略進(jìn)行優(yōu)化研究，以離心泵為例，利用RCM分析并針對(duì)性制定和修改維護(hù)策略，保證設(shè)備的可靠性；邱澤陽(yáng)對(duì)油氣輸送動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行研究，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)了油氣輸送動(dòng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障，構(gòu)建了一種油氣輸送動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；楊鑫對(duì)煉化關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備維修進(jìn)行了優(yōu)化研究，通過(guò)對(duì)比煉化生產(chǎn)常用的維修理論，建立了基于RCM理論的維修決策理論體系，制定了關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備應(yīng)用RCM理論分析方法；葉劍基于RCM對(duì)FPSO動(dòng)設(shè)備完整性管理實(shí)踐進(jìn)行研究，分析了海洋石油生產(chǎn)裝備完整性管理的實(shí)踐做法，總結(jié)了一套技術(shù)方法。因此，有必要在國(guó)內(nèi)外大量設(shè)備設(shè)施完整性管理成果和工作的基礎(chǔ)上，形成石油化工行業(yè)動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性實(shí)施策略，對(duì)該行業(yè)動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全和長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行將起到至關(guān)重要的作用。

2 流程構(gòu)建

動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性管理應(yīng)運(yùn)用基于風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)和方法，系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)地在規(guī)劃投資、工程建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、廢棄處置等全生命周期各個(gè)階段，對(duì)數(shù)據(jù)管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)測(cè)與檢測(cè)、完整性評(píng)價(jià)和維護(hù)維修等五個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施完整性工作，并保存動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性實(shí)施過(guò)程中的相關(guān)記錄文件。動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性實(shí)施內(nèi)容與路線如圖1所示。

圖1 全生命周期各階段動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性實(shí)施內(nèi)容與路線

3 實(shí)施內(nèi)容

3.1 數(shù)據(jù)管理

設(shè)備設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)單位需建立動(dòng)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的全生命周期管理。規(guī)劃投資階段設(shè)備選型要充分考慮同類(lèi)型動(dòng)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并將其作為選型依據(jù)；工程建設(shè)階段要開(kāi)展基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集，包括但不限于設(shè)備選型報(bào)告、設(shè)備設(shè)計(jì)資料、監(jiān)測(cè)與檢測(cè)方案設(shè)計(jì)、設(shè)備廠家資料、機(jī)械調(diào)試和完工報(bào)告；運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段要開(kāi)展運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)采集，包括但不限于制度與規(guī)程類(lèi)、監(jiān)測(cè)與檢測(cè)類(lèi)、維護(hù)維修記錄類(lèi)和統(tǒng)計(jì)分析類(lèi)的數(shù)據(jù)；廢棄處置階段要保存設(shè)備棄置相關(guān)記錄。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段可采用RCM方法針對(duì)關(guān)鍵和重要?jiǎng)釉O(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其一般步驟包括故障模式及影響分析、故障模式風(fēng)險(xiǎn)分析、故障模式風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等。廢棄處置階段要對(duì)動(dòng)設(shè)備全生命周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，評(píng)估整體使用效果。

3.3 監(jiān)測(cè)與檢測(cè)

工程建設(shè)與運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段要制定基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的監(jiān)測(cè)與檢測(cè)方案，優(yōu)化動(dòng)設(shè)備監(jiān)測(cè)與檢測(cè)方案，并實(shí)施監(jiān)測(cè)與檢測(cè)工作，關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備推薦實(shí)施在線監(jiān)測(cè)，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足故障發(fā)現(xiàn)的要求。動(dòng)設(shè)備監(jiān)測(cè)與檢測(cè)技術(shù)方法的選用應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可行性。監(jiān)測(cè)與檢測(cè)技術(shù)方法包括振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)檢測(cè)技術(shù)、聲信號(hào)監(jiān)測(cè)檢測(cè)技術(shù)、紅外監(jiān)測(cè)檢測(cè)技術(shù)和潤(rùn)滑油分析技術(shù)等。

3.4 完整性評(píng)價(jià)

當(dāng)動(dòng)設(shè)備的功能故障、性能下降或故障征兆應(yīng)開(kāi)展動(dòng)設(shè)備完整性評(píng)價(jià)，判斷設(shè)備的適用性。完整性評(píng)價(jià)主要通過(guò)對(duì)比設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與規(guī)定的閾值，判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，分析存在的問(wèn)題及原因，為實(shí)施維護(hù)維修提供支持。完整性評(píng)價(jià)應(yīng)考慮以下情形包括：設(shè)備振動(dòng)參數(shù)達(dá)到或超過(guò)設(shè)備制造和檢驗(yàn)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的閾值；設(shè)備振動(dòng)、溫度、流量、轉(zhuǎn)速和電機(jī)電流等參數(shù)達(dá)到或超過(guò)設(shè)備廠家提供的報(bào)警和停機(jī)閾值；通過(guò)對(duì)比設(shè)備歷史監(jiān)測(cè)與檢測(cè)數(shù)據(jù)和同類(lèi)型設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)備運(yùn)行相關(guān)參數(shù)異常；設(shè)備運(yùn)行時(shí)間達(dá)到MTBF。設(shè)備監(jiān)測(cè)與檢測(cè)數(shù)據(jù)頻繁或嚴(yán)重異常時(shí)，評(píng)價(jià)應(yīng)增加設(shè)備選型合理性分析，泵和電機(jī)的效能限定值經(jīng)評(píng)價(jià)不滿足要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行改造或更換。

3.5 維護(hù)維修

工程建設(shè)階段應(yīng)制定動(dòng)設(shè)備維護(hù)、檢驗(yàn)和維修方案。運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段應(yīng)基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，滿足法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求優(yōu)化維護(hù)維修方案并開(kāi)展維護(hù)維修工作，應(yīng)制定動(dòng)設(shè)備定期巡檢要求，基于巡檢和監(jiān)測(cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并判斷設(shè)備故障狀況。根據(jù)動(dòng)設(shè)備歷史故障記錄、運(yùn)行狀況和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制定維護(hù)計(jì)劃。除此之外，各設(shè)備設(shè)施使用單位應(yīng)建立動(dòng)設(shè)備備品備件的安全庫(kù)存，備品備件的安全庫(kù)存應(yīng)綜合考慮設(shè)備重要程度、備件更換記錄、備件金額和采購(gòu)周期等因素，運(yùn)用合適的方法確定備品備件數(shù)量。

3.6 案例分析

液化天然氣（接收站是儲(chǔ)存液化天然氣然后往外輸送天然氣的多套系統(tǒng)裝置組成的有機(jī)整體，包括儲(chǔ)存系統(tǒng)、BOG處理系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、海水系統(tǒng)、儀表和工廠空氣系統(tǒng)、柴油系統(tǒng)、消防泵系統(tǒng)等，包含各種類(lèi)型的動(dòng)設(shè)備。

本文針對(duì)某液化天然氣接收站中運(yùn)營(yíng)維護(hù)的2臺(tái)BOG壓縮機(jī)采取以上實(shí)施策略，從數(shù)據(jù)管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)測(cè)與檢測(cè)、完整性評(píng)價(jià)和維護(hù)維修等五個(gè)步驟開(kāi)展動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性管理工作。

（1）數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理是運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的常規(guī)工作，除以上策略要求的數(shù)據(jù)采集管理外，動(dòng)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估收集整理的數(shù)據(jù)還有：BOG壓縮機(jī)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備選型報(bào)告、設(shè)計(jì)資料、監(jiān)測(cè)與檢測(cè)方案設(shè)計(jì)、設(shè)備廠家資料、機(jī)械調(diào)試和完工報(bào)告；BOG壓縮機(jī)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，包括日常管理制度、操作規(guī)程、作業(yè)指導(dǎo)書(shū)、檢維修規(guī)程、保養(yǎng)規(guī)程、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用情況或DCS數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)、保養(yǎng)/故障/檢維修記錄、維修費(fèi)用、備品備件資料、歷年大修及預(yù)防性維修計(jì)劃、故障情況統(tǒng)計(jì)分析等。

（2）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。本文評(píng)估對(duì)象為該接收站運(yùn)行的2臺(tái)BOG壓縮機(jī)，其故障模式有工藝介質(zhì)泄露、有用介質(zhì)泄露、聲音異常（導(dǎo)向軸承損壞）、異常儀表讀數(shù)、冷卻水系統(tǒng)壓力下降。從安全、環(huán)境、停機(jī)時(shí)間、維修成本四個(gè)方面的后果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行分析，這四方面最高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)決定該故障模式的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，當(dāng)只要其中一個(gè)為高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，則故障模式則為高風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)全部為低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí)，故障模式即為低風(fēng)險(xiǎn)模式；其余為中風(fēng)險(xiǎn)故障模式。綜合四方面故障概率/頻率與故障后果，在風(fēng)險(xiǎn)矩陣中表示當(dāng)前2臺(tái)BOG壓縮機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，見(jiàn)圖2。

圖2 FMEA風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖

經(jīng)過(guò)FMEA風(fēng)險(xiǎn)分析，2臺(tái)BOG壓縮機(jī)的各故障模式的故障概率/頻率相同和發(fā)生后果相同，則其安全、環(huán)境、停機(jī)時(shí)間、維修成本等四個(gè)方面的后果評(píng)價(jià)也一致，該兩臺(tái)BOG壓縮機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)為中風(fēng)險(xiǎn)。

監(jiān)測(cè)與檢測(cè)。由于BOG壓縮機(jī)為關(guān)鍵設(shè)備，需根據(jù)其中風(fēng)險(xiǎn)采用在線監(jiān)測(cè)和停機(jī)監(jiān)測(cè)相結(jié)合方式，針對(duì)工藝介質(zhì)泄露風(fēng)險(xiǎn)和聲音異常（導(dǎo)向軸損壞）風(fēng)險(xiǎn)，采取預(yù)測(cè)/預(yù)防性監(jiān)測(cè)和檢測(cè)，對(duì)軸振動(dòng)（位移、速度或加速度）數(shù)據(jù)、軸位移數(shù)據(jù)、過(guò)程量（溫度、壓力、流量、功率、轉(zhuǎn)速、效率、電機(jī)電流）數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與檢測(cè)。

完整性評(píng)價(jià)。因此兩臺(tái)BOG壓縮機(jī)未出現(xiàn)功能故障、性能下降或故障征兆，所以本次不開(kāi)展完整性評(píng)價(jià)。

維護(hù)維修。從液化天然氣接收站BOG壓縮機(jī)特點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估出發(fā)，借鑒同行業(yè)類(lèi)似裝置的經(jīng)驗(yàn)，形成維護(hù)維修方案建議，針對(duì)工藝介質(zhì)泄露風(fēng)險(xiǎn)，采取對(duì)易泄露位置加強(qiáng)巡檢，增加可燃?xì)怏w探測(cè)裝置；針對(duì)聲音異常（導(dǎo)向軸損壞）風(fēng)險(xiǎn)，采取設(shè)備振動(dòng)和聲音監(jiān)測(cè)，保證振動(dòng)值＜15mm/s，并對(duì)導(dǎo)向軸承進(jìn)行測(cè)量，確定故障內(nèi)容、推薦頻率、維修單位、維修工種、維修工/機(jī)具、需要零部件、維修技術(shù)文檔、檢修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。

4 結(jié)語(yǔ)

本文梳理了設(shè)備資產(chǎn)管理與石油化工行業(yè)動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性管理現(xiàn)狀，并基于設(shè)備完整性管理理念和良好實(shí)踐，通過(guò)對(duì)動(dòng)設(shè)備固有特點(diǎn)的把握，提出了動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性實(shí)施策略，從數(shù)據(jù)管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)測(cè)與檢測(cè)、完整性評(píng)價(jià)和維護(hù)維修等環(huán)節(jié)對(duì)動(dòng)設(shè)備技術(shù)完整性實(shí)施方式進(jìn)行了更進(jìn)一步的細(xì)化和完善。

依照此實(shí)施策略，對(duì)某液化天然氣接收站生產(chǎn)運(yùn)行的BOG壓縮機(jī)開(kāi)展技術(shù)完整性管理實(shí)施工作，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估得出，該液化天然氣接收站BOG壓縮機(jī)總體處于中風(fēng)險(xiǎn)，并基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，制定維修維護(hù)措施與監(jiān)測(cè)檢測(cè)實(shí)施方案，提升了該動(dòng)設(shè)備的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，保證了本質(zhì)安全。