石油化工企業(yè)設(shè)備運(yùn)行可靠性維修策略

何鵲，董雙安，馬濤，王得蛟

(1.蘭州中石油潤(rùn)滑油添加劑有限公司，甘肅 蘭州 730060；2.甘肅建投重工科技有限公司，甘肅 蘭州 730300)

0 引言

中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，石油化工企業(yè)在社會(huì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用，石油為原料的產(chǎn)品滲透到化工、輕工、建材、國(guó)防、燃料、機(jī)械制造等多個(gè)領(lǐng)域，石油化工企業(yè)具有連續(xù)化生產(chǎn)特點(diǎn)，需要多專業(yè)技術(shù)人員交叉合作，具備精湛的高溫、高壓、催化技術(shù)。石油化工生產(chǎn)介質(zhì)具有易燃、易爆、易揮發(fā)且對(duì)設(shè)備腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)備種類較多，生產(chǎn)工藝嚴(yán)格，如果不能采取正確流程維修，將會(huì)引發(fā)重大安全事故。石油化工企業(yè)對(duì)技術(shù)人員素質(zhì)要求較高，由于投資巨大，如果不能保持設(shè)備可靠性運(yùn)行，將會(huì)制約石油化工企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 可靠性維修

1.1 相關(guān)概念

設(shè)備可靠性概念是指設(shè)備系統(tǒng)或各部件運(yùn)行過(guò)程中，確保在特定環(huán)境下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成既定的工作目標(biāo)。特定環(huán)境包括設(shè)備所處的外部運(yùn)行環(huán)境，例如空氣溫度、濕度以及使用和運(yùn)維條件等。規(guī)定時(shí)間包括設(shè)備在一定時(shí)間內(nèi)，如果超出既定時(shí)間，表明設(shè)備可靠性不足，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)包括設(shè)備運(yùn)行在一定時(shí)間內(nèi)的質(zhì)量是否達(dá)到工作目標(biāo)要求。設(shè)備的可靠性包括兩種，一種是固有可靠性，是設(shè)備設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中形成的固有可靠性；另一種是使用可靠性，包括設(shè)備的使用環(huán)境、運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境因素。設(shè)備的運(yùn)行可靠性可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

工作可靠度=固有可靠度×使用可靠度 (1)

1.2 RCM與傳統(tǒng)維修差異

石油化工企業(yè)一般以國(guó)有形式為主，隨著近年來(lái)國(guó)家對(duì)科技創(chuàng)新型企業(yè)重視，鼓勵(lì)企業(yè)不斷創(chuàng)新研發(fā)技術(shù)，借鑒國(guó)外先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，探索先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，但國(guó)有企業(yè)固化的維修觀念難以快速概念?？煽啃跃S修(reliability centered maintenance, RCM)迎合現(xiàn)代化石油化工企業(yè)設(shè)備概念需求，其原理更加科學(xué)、系統(tǒng)，具體如表1所示。

表1 RCM 與傳統(tǒng)維修觀念的差異

2 設(shè)備修理周期預(yù)測(cè)

損耗故障期是設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間使用，內(nèi)部元件在運(yùn)行過(guò)程中受到腐蝕、磨損等出現(xiàn)老化，故障發(fā)生頻率會(huì)逐漸增加，設(shè)備故障隨著時(shí)間推移，應(yīng)適當(dāng)采取預(yù)防性維修來(lái)控制故障發(fā)生頻率。設(shè)備修理周期也應(yīng)根據(jù)設(shè)備當(dāng)前是否剛投產(chǎn)運(yùn)行還是即將淘汰，修理周期預(yù)測(cè)可以根據(jù)設(shè)備過(guò)去的保養(yǎng)記錄為依據(jù)，統(tǒng)計(jì)設(shè)備故障概率，維修部位，原件更換情況，具體如表2所示。

表2 預(yù)定修理周期

應(yīng)全面分析維修記錄的故障發(fā)生頻次和修改具體部位，并結(jié)合設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀，設(shè)置維修方案。平均修理周期可設(shè)置為Tm，設(shè)備的預(yù)訂修理周期可視為2θ/3。

表2所示，采用平均修理周期，表明故障在Tm=θ/2條件下，可靠度R=60%，表明設(shè)備仍有40%的故障幾率，因此，石油化工企業(yè)關(guān)鍵部位或者重點(diǎn)設(shè)備應(yīng)發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)作用，實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)維修，根據(jù)運(yùn)行情況及時(shí)修改，確保設(shè)備運(yùn)行可靠性。通過(guò)設(shè)備故障分布服從指數(shù)可以求得設(shè)備平均故障間隔期：

式中：r為故障設(shè)備數(shù)量；n為設(shè)備總數(shù)量；ti為故障發(fā)生時(shí)間；ri為在ti時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障設(shè)備綜述；t0為實(shí)驗(yàn)截止時(shí)間；T0為觀察時(shí)間總和。

通過(guò)上述修理周期計(jì)算公式，石油石化設(shè)備修理周期應(yīng)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行狀態(tài)靈活調(diào)整，如果在預(yù)測(cè)模型測(cè)試的時(shí)間內(nèi)保持可靠性運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，通過(guò)檢測(cè)無(wú)不良狀況，可適當(dāng)延長(zhǎng)檢修實(shí)踐。此時(shí)，應(yīng)密切監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)生停運(yùn)，應(yīng)立即展開維修[1]。

3 維修方式的選擇

維修方式主要從節(jié)約維修成本方面考慮，全面衡量設(shè)備停運(yùn)損失、維修所消耗資源、人工成本、維修效果，不同設(shè)備維修方式不同，即使相同類型設(shè)備，相同故障點(diǎn)，也會(huì)有不同維修方式，石油化工企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)和故障發(fā)生規(guī)律，選擇相適合的維修方式，確保維修成本投入低，維修效果好，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、高效。目前維修方式主要分為預(yù)防性維修、修復(fù)性維修、升級(jí)性維修和綜合性維修四種。設(shè)備根據(jù)運(yùn)行情況和故障特點(diǎn)，也可融合幾種維修方式。石油化工企業(yè)設(shè)備故障包括磨損性和規(guī)律性，其中磨損性故障與設(shè)備投產(chǎn)運(yùn)行年限有直接關(guān)系，由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，各零部件發(fā)生損耗，一旦某個(gè)部件喪失性能，直接導(dǎo)致設(shè)備停產(chǎn)。偶發(fā)性隨機(jī)故障與設(shè)備投產(chǎn)實(shí)踐沒有密切關(guān)聯(lián)，包括發(fā)展期和無(wú)限發(fā)展期兩種形式[2]。

規(guī)律性的故障使用者會(huì)通過(guò)設(shè)備運(yùn)行異常情況判斷，維修人員通過(guò)查閱觀察記錄本確定狀態(tài)維修方式。如果故障屬于設(shè)備運(yùn)行疲勞斷裂、電氣元件損壞等，應(yīng)參考設(shè)備的使用壽命更換部件。如果不影響運(yùn)行的零部件，一般可以待設(shè)備停止運(yùn)行后維修。偶發(fā)性有發(fā)展期的故障主要指軸承，使用者或者檢修人員通過(guò)觀察設(shè)備就可以發(fā)現(xiàn)故障征兆，如果不參照設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，而一味的按照規(guī)定檢測(cè)實(shí)踐更換，將會(huì)引發(fā)更大的設(shè)備損傷。軸承使用年限不同，在不同設(shè)備上的故障幾率也有所不同，其中，一年期內(nèi)的損壞率可達(dá)10%左右，這種情況一般采取狀態(tài)維修。對(duì)于修理難度不大，對(duì)運(yùn)行不太重要的零部件，可以選擇事后維修方式。偶發(fā)性無(wú)法展期故障，如果石油石化企業(yè)設(shè)備出現(xiàn)腐蝕，使用人員和維修人員難以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷故障發(fā)生，一般采取事后維修方式。對(duì)于停產(chǎn)對(duì)效益不會(huì)產(chǎn)生較大影響的設(shè)備，可在故障發(fā)生后采取緊急措施維修，如果關(guān)鍵設(shè)備，一旦停產(chǎn)造成較大損失，應(yīng)設(shè)置備用機(jī)器，便于故障發(fā)生及時(shí)調(diào)換，做到及時(shí)排除故障的同時(shí)不影響生產(chǎn)效益[3]。

4 維修策略研究

石油石化企業(yè)設(shè)備可靠性對(duì)經(jīng)濟(jì)效益提升具有直接影響，為了確保生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)通過(guò)維保的形式增強(qiáng)設(shè)備可靠性。確保設(shè)備維修成本控制在合理區(qū)間內(nèi)，修理后的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可以恢復(fù)到預(yù)定狀態(tài)。

4.1 維修應(yīng)突出設(shè)備利用率

隨著我國(guó)近年來(lái)設(shè)備制造領(lǐng)域不斷創(chuàng)新研發(fā)新工藝，設(shè)備性能不斷完善，國(guó)際維修體系也將設(shè)備利用率作為維修考核之一。傳統(tǒng)方式是按照一定周期對(duì)設(shè)備展開維修，借助生產(chǎn)間隙展開離線維修，維修人員會(huì)準(zhǔn)備好備件，便于維修工作開展。如果故障會(huì)隨著時(shí)間的推移呈現(xiàn)變化，故障沒有時(shí)間規(guī)律，則不適合定期維修。狀態(tài)維修是技術(shù)檢修人員根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和產(chǎn)生的故障特點(diǎn)采取的在線維修方式。事后維修需要做好備用零部件、工具的準(zhǔn)備，這種維修方式成本較低，也是諸多維修方式中最后選擇的策略。機(jī)會(huì)維修是介于狀態(tài)維修和定期維修之間，設(shè)備按照狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果，或者達(dá)到定期維修周期，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際靈活調(diào)整的維修方式。升級(jí)維修主要是針對(duì)設(shè)備頻繁發(fā)生故障，進(jìn)行升級(jí)改造維修，從根源上規(guī)避故障的一種維修方式。如果故障已磨損為主，故障間隔期長(zhǎng)，且維修較為困難一般首選定期維修，視生產(chǎn)實(shí)際還可以選擇事后維修、狀態(tài)維修，如果故障檢測(cè)較為容易，維修費(fèi)用少，可以首選狀態(tài)維修，再考慮定期維修；如果故障發(fā)生間隔期長(zhǎng)，應(yīng)首選狀態(tài)維修；如果故障發(fā)生頻繁，應(yīng)首選改進(jìn)維修，再選擇狀態(tài)維修；如果故障會(huì)影響設(shè)備使用壽命，不應(yīng)考慮故障間隔期，應(yīng)立即展開維修。

4.2 全面計(jì)劃質(zhì)量維修

石油石化企業(yè)設(shè)備全生命周期的可靠性維修技術(shù)。包括維修范圍、維修過(guò)程、維修技術(shù)三種，維修策略選擇上應(yīng)提高設(shè)備利用率和可靠性。綜合維修管理是對(duì)設(shè)備的整體化管理，包括組織狀態(tài)、后勤保障、質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)、工作控制、維修任務(wù)、技術(shù)文件、維修文件、人事等。維修實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)對(duì)維修效果和維修質(zhì)量作出評(píng)價(jià)，包括計(jì)劃、實(shí)施、檢查、調(diào)整。

4.3 適應(yīng)性維修

作為一種新的管理模式，根據(jù)石油石化企業(yè)設(shè)備運(yùn)行情況及市場(chǎng)發(fā)展變化靈活掌控，確保設(shè)備維修效果的同時(shí)，降低綜合費(fèi)用。不同設(shè)備，綜合費(fèi)用也有所不同，在事后維修和狀態(tài)維修之間找準(zhǔn)平衡點(diǎn)。例如，在綜合費(fèi)用確定過(guò)程中應(yīng)考慮設(shè)備故障造成的停產(chǎn)損失和發(fā)生的維修費(fèi)用，確定設(shè)備維修后的產(chǎn)出效率。此外，在可靠性維修中，隨著設(shè)備更新迭代，石油石化企業(yè)設(shè)備維修費(fèi)用占整體生產(chǎn)成本的13%左右，維修成本甚至超出了凈利潤(rùn)率。因此，可靠性維修與主動(dòng)維修和預(yù)防維修建立一種平衡關(guān)系，是維修策略一種，可靠性維修要詳細(xì)了解設(shè)備信息，控制設(shè)備故障發(fā)生幾率，最大化地控制維修成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，促進(jìn)設(shè)備獲得最高可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著市場(chǎng)化發(fā)展，石油石化企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中應(yīng)準(zhǔn)確把握市場(chǎng)需求，了解對(duì)標(biāo)企業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合企業(yè)自身生產(chǎn)定位，探尋更加科學(xué)的維修策略。石油化工企業(yè)除了優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行管理，還應(yīng)做好設(shè)備維修管理，增強(qiáng)設(shè)備的可靠性能，維持企業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。文章針對(duì)石油化工企業(yè)設(shè)備維修展開分析，對(duì)設(shè)備維修管理做出了詳細(xì)介紹，為相關(guān)工作開展提供參考借鑒。