基于TPM 管理的故障分析閉環模式的實踐探索

張寶丹

（中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）

0 引言

隨著科技的不斷進步，如今TPM（Total Productive Maintenance，全員生產維護）管理在企業的發展進程中起著舉足輕重的作用。TPM 管理是以實現四個“零”目標為任務，即“零缺陷”“零故障”“零不良”“零事故”，在保證全員參與的基礎上，提高職工操作技能，加強設備維修保養，確保裝置的安全平穩運行。

天津石化公司歷經多次裝置停工大檢修，期間涌現了許多積極有效的TPM 管理方法。在1#催化裂化裝置反應再生系統的檢修改造中，基層車間以TPM 管理為基礎，積極開展職工培訓工作，動員全員參與。在保證安全的基礎上，以裝置現場作為講授課堂，在情境教學中加深了職工對設備的了解，在缺陷排查中強化了職工對故障分析的理論深入，在實踐活動中提高職工對設備維護的能動作用。這種從培訓學習到全員參與，從缺陷識別到故障分析，從理論深化到日常重點維護的閉環管理模式，體現了積極的應用效果。

1 設備TPM 管理現狀

TPM 管理最初源于20 世紀70 年代，后來逐漸應用于各企業的設備管理中。天津石化公司基層車間在貫徹落實公司TPM 管理的基礎上，做出了一系列有效可行的舉措，并以此為基礎不斷更新管理模式與方法，提高職工全員參與的積極性，深化理論知識學習，提升職工設備操作與維護水平，保證裝置安全平穩生產。

在近年裝置大檢修中，車間通過貫徹實施TPM 管理，完成了催化四機組檢修、催化沉降器封頭更新、余鍋模塊更換、煙機入口膨脹節更新、LTAG 適應性改造等涉及專業面廣、施工難度大的檢修項目。此外，在防腐管理、環保設施管理優化、持續攻堅創效節能等方面也取得一定成效。TPM 管理推行以來，堅持“TPM 管理，從5S 做起，從你我做起”原則，發動車間管理、班組、保運等各級人員積極參與，在改善現場面貌的同時，不斷深化職工對理論知識的理解，提升設備維護操作能力水平。

2 設備故障分析閉環模式的實踐探索

在TPM 管理的基礎上，車間以裝置大檢修為契機，動員職工積極參與培訓活動。在完成檢修任務的前提下，不斷深化培訓內容，深入設備缺陷分析，形成故障分析閉環模式。

2.1 全面開展多樣化培訓活動

TPM 管理的開展實施，離不開廣大職工的共同努力。為更好地應對裝置的檢修改造，車間積極開展多樣化培訓活動。

近年來，由于疫情影響，培訓活動由最初的線下培訓轉化為線上線下相結合的方式進行，由經驗豐富的技術人員帶領青年職工對檢修內容進行理論知識的學習。其中反再系統反應器、再生器等設備內部的檢查尤為關鍵。對于檢查組成員來說，設備內部襯里的缺陷檢查，旋風分離器、噴嘴等是否存在缺陷，如何判別缺陷以及對故障缺陷的分析等問題，是進入檢修現場前要學習的必修課。

對于課程培訓，車間鼓勵更多的職工積極參與，加強理論知識儲備。課程多采用線上培訓、理論與實物圖片相結合的方式，這種多元化學習培訓平臺，更方便職工們靈活利用工余時間進行自主學習，促進青年職工們快速成長。

2.2 現場排查，確保設備“零缺陷”

通過現場培訓學習，職工們對設備內部構件有了大概的認識和了解。以催化裂化反應再生系統為例，設備內部襯里、旋風分離器、噴嘴等隱蔽工程的缺陷排查之前，必須了解各個設備內部構件的結構與用途，并對其缺陷種類有清晰的認識和判斷。

如催化裂化裝置反再系統再生器為一圓筒形焊接設備，其殼體一般采用A3 碳鋼焊接制造。由于再生器的操作溫度高達700 ℃，遠超過碳鋼所允許的溫度，通過內壁敷設隔熱耐磨襯里的緩沖作用，實際殼壁溫度在200 ℃以下，從而有效地防止殼體的磨損。1#催化裂化裝置采用的襯里存在3 種結構型式：單層耐磨襯里、單層耐磨隔熱襯里和雙層耐磨隔熱襯里。一般單層耐磨襯里用于再生器等設備的內構件內壁中，而再生器器壁多采用單層隔熱耐磨襯里[1-2]。

在培訓學習中了解到，襯里的常見缺陷有鼓包變形（圖1）、沖刷脫落（圖2）、擋圈脫碳損壞、龜甲網腐蝕生銹（圖3）等。此外，用于催化劑與油氣或煙氣分離的旋風分離器，是保證催化裂化裝置長周期穩定運行的重要設備。在高溫高濃度環境下，長周期運行可能會發生諸如旋風分離器拉筋開裂、焊道裂紋、翼閥缺陷等現象，這些故障是導致分離效率下降，催化劑跑損量增大，壓力降減小的主要原因（圖4）。

圖1 襯里鼓包開裂

圖2 襯里沖刷脫落

圖3 龜甲網腐蝕生銹

圖4 翼閥閥板與閥座間隙變大

檢修期間，檢查組人員對催化裂化裝置反再系統內塔、器隱蔽工程缺陷進行了全面排查，共發現問題343 項。在車間技術組人員帶領下，檢查組人員仔細檢查設備內的每個角落、每處細節，將發現的缺陷及時記錄在案，以備后續整改，確保檢修結束設備“零缺陷”。

裝置大檢修任務雖然繁重，但為了讓青年職工在檢修中盡快成長，提高設備的操作維護能力，車間利用工余時間開展OPL（One Point Lesson，單點課程）教育等一系列管理措施。在設備缺陷全面整改階段，青年職工在專業人員帶領下對催化反再系統塔器的內構件及缺陷進行現場學習及辨識，這一舉措充分激發了他們的學習積極性及對問題探索的動力。

2.3 深化分析，實現設備“零故障”

針對全面排查中發現的各項缺陷，車間技術人員采用適當的方式引導職工深入思考，分析缺陷形成的原因，并對其進一步深化分析。

以催化反再系統再生器為例，襯里的作用一是耐磨、二是隔熱。1#催化裂化裝置采用的Al2O3催化劑磨損指數較高，遠大于不銹鋼等金屬材料。由于再生器操作溫度高達700 ℃，在此環境中處于流化狀態的催化劑會對內壁襯里造成沖刷，長周期運行易造成襯里脫落現象。此外，龜甲網焊接是否規范也會直接影響襯里的質量。對襯里而言，龜甲網起骨架固定的作用，其焊接不規范、受熱后膨脹不均勻，使龜甲網與耐磨襯里間相互擠壓或分離，導致襯里出現鼓包或裂紋[3]。圖5 為龜甲網焊接不規范現象，此龜甲網接縫處存在間隙，在操作運行過程中接縫處容易被拉開，形成扒縫，造成襯里開裂（圖6）。襯里一旦失效，很快會磨穿再生器，使器壁變薄，隨時有泄漏的風險，從而導致裝置停工。該過程不可逆，即使操作調整也很難維持裝置的正常運行。

圖5 龜甲網焊接不規范

圖6 襯里開裂

旋風分離器等其他設備的故障缺陷分析與此類似。根據旋分器的特性，翼閥一旦失靈，會造成催化劑倒竄，引發嚴重跑劑現象。一方面不能將催化劑有效地回收，影響催化劑循環，大量補充催化劑，造成能耗增加；其次，攜帶著大量催化劑的油氣進入煙氣系統和分餾系統，造成催化劑對器壁的沖刷磨損，影響設備壽命；另外，還會造成煙氣和油漿固體物含量偏高，導致分餾塔塔盤和換熱器堵塞，操作難以維持，裝置則被迫停工。

為此，在檢修過程中，除將襯里及旋分器等設備缺陷進行全面整改外，還應在裝置下一運行周期中加強日常巡查。巡檢過程中不僅要重點關注塔器及周邊是否存在泄漏，還應通過熱檢，檢查再生器等器壁溫度是否過高，發現異常及時處理。只有深入分析缺陷原因及可能的事故后果，才能在日常工作中有針對性地對重點設備加強維護，將隱患消滅在萌芽狀態，實現設備“零故障”。

2.4 理論實踐融合，保證“零事故”

實踐是檢驗真理的唯一標準。任何理論只有融入于實踐當中，才能最大程度地發揮它的作用。只有將以往事故認真總結反思，吸取教訓，才能使其為己所用，遇到問題時保持清晰的思路，迅速果斷處理，保證裝置“零事故”。

以2009 年青島煉化公司檢修后運行階段存在的跑劑現象為案例[4]進行分析。結合以往操作經驗，為減少VQS 罩外結焦，檢修開工后沉降器采用高料位操作方式。3 月24 日裝置投料，25 日裝置加工負荷逐步提至110%，期間油漿固含量維持在3～6 g/L，系統催化劑總藏量逐步上升，裝置運行平穩。4 月14 日23:00，沉降器旋分器壓力降突降，循環油漿固含量快速上升，系統催化劑總藏量持續下降。操作判斷為沉降器催化劑突發性跑損，采取降負荷至100%，提外甩及回煉量、小幅調整沉降器料位等措施后，4月15 日2:00 沉降器催化劑大量跑損現象得到控制（期間系統總藏量下降約20 t），油漿固含量逐漸降至3～12 g/L。

事故原因分析：設備方面，主要為沉降器內旋分器處于故障狀態，若料腿內因催化劑結焦堵塞、翼閥卡澀而處于非正常狀態，或料腿斷裂開孔等情況均會導致沉降器催化劑大量跑損。據以往經驗判斷，若旋分器系統的相關構件存在缺陷，催化劑大量跑損表現為油漿固含量高達150～200 g/L，油漿系統循環困難，催化劑藏量顯著降低。而從實際生產狀況分析，油漿中固含量雖偏高，但基本上穩定在15 g/L 左右；且旋分器為檢修改造時的新投用設備，開工前已進行嚴格檢查，由此可排除沉降器內設備故障造成跑劑現象的可能。

根據當時操作變化及參數調整分析，催化劑跑損現象的原因，一方面是沉降器高料位操作后，由于催化劑流化線速低、密度較大，VQS 罩外環形床層面積大等因素，造成VQS 罩外床層可能存在料面不均現象，催化劑局部出現堆積，影響翼閥自由開關，從而導致催化劑下料不暢或倒竄氣，引發催化劑突發性跑損；另一方面，裝置運行負荷及單級旋分運行負荷均偏高，回收催化劑量較大，再加之罩外高料位的因素，影響了VQS 罩外催化劑的流化輸送。

通過深化設備缺陷分析，由原因到結果，再由事故現象推演可能的原因，只有將知識與實踐融會貫通，才能從根本上掌握這一技能，在遇到問題時保持清晰的思考邏輯，在短時間內做出判斷及應對方案。從加強培訓到缺陷排查，從故障分析到與實踐經驗的融合，每一步都引導著職工自主參與到TPM 管理建設當中，循序漸進地實現“零缺陷”“零故障”“零事故”目標，從而更好地做到產品質量“零不良”，以更優化低成本的方式促進企業實現更大的潛在效益。

3 總結

TPM 管理開展以來，涌現出不少積極有效的設備管理方法?；鶎榆囬g在以往管理方式的基礎上，創新培訓方法，用職工更樂意接受的方式動員全員參與。以近年大檢修為契機，由缺陷排查到深入分析，由故障辨識到事故處理，組織技術人員與職工進行深層次的探討與交流，在溝通中提高職工學習的積極性，激發職工的內生動力，從根本上挖掘職工的深層潛力，在循序漸進中引導職工參與到實現TPM 管理的四個“零目標”任務當中，更好地為企業發展培養持續攻堅創效的新生力量。