化工儀表自動化設備的預防性維修淺析

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[摘要]隨著科技的不斷進步，自動化技術為我國化工行業的發展帶來了積極的影響。文章首先對儀表故障和故障檢測方法進行基本介紹，然后分析自動化儀表常見的問題，以儀表自動化設備的故障預防和維護措施為研究對象，闡述了儀表自動化設備故障的檢修策略。針對石油化工企業中，儀表自動化設備故障預防策略，提出改進建議措施，隨后結合石油化工生產實際，提出基于現場裝置的儀表自動化設備預防性維護策略。

[關鍵詞]儀表設備；自動化；預防性維修；故障檢修；維護策略

1引言

隨著我國經濟的迅速發展，我國石油化工企業也蓬勃發展，并且處于發展上升期[1]。目前，我國化工企業在自動化設備維護管理過程中，存在諸多問題，導致儀表設備利用率不高，表現在儀表設備在運行過程中出現各種故障，給化工企業經濟效益產生很大的影響。儀表設備本身很容易發生各種故障問題，不利于石油化工企業生產效率提升。基于此，為有效實現問題解決，一方面需要我們采取有效措施，加強儀表自動化設備故障的預防，降低故障發生概率。另一方面，執行儀表自動化設備的預防性維護策略，降低故障發生帶來的損失，消除現場儀表隱患。

2自控儀表設備典型問題

2.1溫度系統故障

在化工企業的日常運轉中，溫度偏差是較常見的故障，溫度過高或者過低，都會對儀表設備的穩定運行帶來一定的負面影響。溫度檢測儀表現場側主要由溫度套管、熱電阻或熱電偶組成。在長時間使用過程中，由于套管與工藝介質接觸，套管外部會出現磨損，嚴重會導致套管沖刷腐蝕穿孔，套管內部的熱電阻或熱電偶在使用過程中，可能發生一定程度的磨損，導致溫度測量不準確，嚴重影響儀表的正常使用。

2.2流量儀表系統故障

流量儀表根據測量原理的不同，常用的有質量流量計、渦街流量計、電磁流量計、差壓流量計等。現場經常出故障的主要集中在差壓流量計中。現場差壓流量計絕大部分的原因是，由于工藝介質的變化，引起引壓管堵塞，導致現場指示不準，尤其是油性較強的介質。如果出現管路擁堵的情況，儀表人員需要第一時間查明擁堵原因，通過手動調試排放閥的方式來清堵，來解決管路擁堵的問題。

2.3壓力儀表系統故障

現場壓力變送器主要分為帶引壓管的壓力變送器和膜盒式壓力變送器。變送器出現的故障中可大致分為以下兩種。第一種是變送器本身質量存在問題，該與現場工藝使用環境無關，為杜絕此現象，必須從源頭抓起，即物資采購流程，目前裝置使用的變送器品牌屬于公司采購框架內產品，；而第二種則是變送器，在使用的過程中，引壓管或膜盒處出現物料堵塞的情況，導致壓力指示存在偏差，有些能達到最大值或最小值。

2.4液位儀表系統故障

液位控制儀表系統出現故障時，維修人員需要對儀表的指示狀態進行檢測。工作人員需要時刻關注操作過程中的液位變化，可以通過手動控制液位的方式來確定液位控制儀表中出現故障的部分。如果液位變化范圍固定，工作人員就可以判定故障出現在液位控制系統中。如果液位變化不穩定，那么就要檢查工藝操作系統，維修人員可以根據產品生產的工藝對故障進行判斷。

2.5閥門故障

閥門故障在化工生產中極其常見，且影響較大，閥門主要由執行機構、閥體組成。閥門故障原因較常見的執行機構密封圈老化，造成氣缸串氣，閥門動作不暢；閥體與工藝介質直接接觸，經常會出現內漏、閥芯抱死、卡滯等故障；還有另一種情況，由于閥門的氣控原件故障，導致閥門導致異常，比如定位器、電磁閥、過濾減壓閥、增壓器等故障，造成閥門動作異常。還會出現比較極端的故障狀況，調節閥的頻率與整個系統設備的頻率一致，針對這個問題，儀表人員根據現有工況，重新選型，替換原有的調節閥門，采用全新的閥門進行工作。

3儀表設備的維護策略

在化工企業中，儀表設備的穩定運行，對于企業的正常生產和正常運營有著重要作用。因此，企業必須提高對儀表自動化設備的重視程度，落實預防性維修，減少設備出現故障的可能性，減輕設備故障對生產的影響。

3.1制定科學預防性維修計劃

自動化儀表設備融入在整個工業生產的過程中，是化工企業的“眼睛”，因此制定科學的預防性維護計劃極其重要，以此為基礎，提高生產效率以及提升產品質量，制度科學的預防性維修計劃，能夠滿足裝置的安穩持久的穩定運行。

3.2制定分級管理制度

分級維護制度對于化工企業儀表自動化設備的管理有著重要意義，可以通過分級管理減小故障設備給企業帶來的影響，對提升企業的經濟效益和社會效益都有著重要作用。在化工企業的日常生產中，儀表設備發揮極其重要的作用，基于此，儀表管理人員必須對儀表自動化設備采取科學合理的預防性維修方案。可以采取分級維護方案，根據儀表設備的重要程度制定合理的管控措施。

3.3儀表設備生命周期

儀表自動化設備的使用壽命是整個化工項目中的關鍵影響因素，因此在生產中，必須考慮儀表設備的全生命使用周期，采用科學的技術手段對設備發生故障的原因進行研究。同時，以此為依據制定合理有效的改善措施，以此來提高設備的使用壽命[2]。化工企業在對儀表自動化設備進行維護時，需要重視自動化設備的使用壽命。無論是哪種先進的儀表自動化設備，其使用壽命都是有限的。儀表自動化設備的有效使用周期與設備所處環境有著緊密的聯系。基于此，化工企業為了充分發揮儀表自動化設備的效用，延長自動化設備的使用周期，降低設備發生故障的可能性，需要對儀表自動化設備進行預防工作。維修人員要保障儀表自動化設備的所處環境不會影響設備的正常運轉，對設備所處環境要進行檢查和清掃工作，避免設備因為環境原因而出現故障。在對儀表自動化設備進行維護的過程中，包括儀表的溫度、壓力、液位等參數，維護人員都需要對其進行詳細的記錄，保障儀表各項指標的參數都在正常范圍內。

4預防性維修策略的某石化裝置的應用

根據公司的設備設施維護保養要求以及預防性維修策略，裝置制定相應的預防性維修方案。以保證裝置的穩定連續運行為主線，提升儀表設備可靠運行為目標，預防性維修為主，定期維修為輔[3]。根據裝置運行的特點，結合不同儀表設備的生命周期，采用即檢驗、測試、預防性維修“預防性”維修策略，實施裝置日常檢查維修、分片停車大修或全面停車大修，確保設備性能滿足生產運行要求。在確保本質安全的前提下，做到不過修、不失修；應修必修，修必修好；檢修技術、投入與檢修經濟性相統一，設備檢修總成本最低。通過基于風險的檢驗、以可靠性為中心的維修、儀表安全完整性等級風險管理方法，編制基于風險的預防性維修計劃，進行基于風險的設備管理。

4.1設備分級選擇維修策略

針對關鍵儀表設備，其運行狀態的好壞，將直接影響裝置生產的整個運行過程。裝置根據儀表設備的重要程度。將儀表設備分為A\B\C三類，定義為A類的，該儀表設備基本屬于關鍵聯鎖類儀表、重要控制回路儀表或者可能會對環境造成影響的環保儀表，一般不超過儀表總臺件數的1%。定義為B類，該儀表設備會導致裝置片區單元波動，其余儀表設備定為C類。在技術可行、經濟效益等條件滿足的均前提下，首選預防性維修，必要時采取定期維修策略；對于主要儀表設備，即上述定義的A類設備以及部分B類設備，除了在故障突發的特殊情況下，應采用定期維修策略；對于次要設備，由于其失效對整個生產過程影響甚微[4]，從經濟效益出發，可采用故障維修。

4.2設備故障模式選擇維修策略

設備故障模式選擇維修策略主要分為以下三類。第1類：對造成的后果不嚴重、狀態突變影響不大的設備故障，主要采用事后維修、可靠性維修的策略；第2類：對于造成事故的過程漸變、狀態離散且不可測的設備故障，主要采用定期維修策略；第3類：對于儀表設備造成的后果嚴重、狀態漸變、聚集且可測的設備故障，在技術、經濟可行的條件下，應采用預知維修策略、可靠性維修[5]。

4.3維修策略對應的維修模式選擇

在維修策略中，根據儀表設備重要程度、運行情況、故障類型、影響程度，與裝置共同綜合分析，對每臺儀表設備采取不同的維修策略，包括預防性維修、故障維修、定期維修等可靠的維修模式。4.4預防性維修策略在裝置的應用裝置將需要進行預防性維修全錄入專業系統，如圖1所示。包括：現場接線盒開蓋檢查、A/B類閥門檢查、電磁閥測溫、機柜間雨水滲漏檢查、控制系統運行狀況巡檢等預防性維修策略，下面抽取其中項目進行介紹，圖中右上角圓圈用于提示作用。4.4.1關鍵(重要)儀表回路檢查。儀表回路主要包括現場檢測原件、電纜、執行機構、電磁閥、定位器、現場接線盒、控制器、系統接線端子、繼電器等組成。由于儀表回路中，涉及到的儀表設備是多而雜，因此在進行預防性維修保護的過程中，必須建立起儀表回路的概念，針對部分小儀表部件，同樣需要創建使用壽命記錄。例如重要的電磁閥在使用2個大修周期后，就需進行強制更換。建立詳細的儀表更換的部件清單，有助于更好的實施預防性維修。4.4.2調節閥檢查。裝置將現場調節閥分為A類和B類，A類調節閥指的是對裝置生產影響較大的閥門，閥門動作不正常，極大可能會導致裝置停車的或者導致環保事故的閥門。A類以外的全部劃分為B類。A類閥門每月均需現場檢查，B類閥門每季度現場檢查1次，檢查內容包括：對氣源的風線和接頭部分進行漏點檢查、對過濾器、減壓閥等氣動元件進行檢查、對現場定位器、回訊器、電磁閥檢查、檢查執行機構是否泄漏及設備完好情況，對盤根及手動機構進行緊固潤滑，若控制閥有工藝管道副線，室內送信號檢查閥門動作情況4.4.3控制室接地系統預防性維修。預防性維修頻次要求，每年一次，檢修期視檢修內容，可增加頻次。檢查內容包括：接地島、機柜、操作臺接線端子緊固，線纜標識確保清晰完整，采用便攜式接地環路電阻測試鉗表，對控制系統機柜(包括就地控制柜)工作接地匯流排和保護接地匯流排的接地干線，連接電阻不應大于1Ω，測量接地電阻，阻值需合格，否則整改至合格，規范填寫《接地電阻測量記錄》表格。4.4.4罐區液位儀表預防性維修。預防性維修頻次要求，每年一次，檢修期視檢修內容，可增加頻次。預防性維修主要內容有：檢查現場伺服液位計、雷達液位計、雙法蘭及單法蘭液位計等防水密封情況，并緊固接線端子；檢查現場伺服液位計、雷達液位計、雙法蘭及單法蘭液位計等電源、信號是否正常；檢查現場伺服液位計罐旁指示變送器、雷達液位計、雙法蘭及單法蘭液位計等電源、信號是否正常。4.4.5關鍵儀表變送器預防性檢查。預防性維修頻次要求，每年一次，檢修期視檢修內容，可增加頻次。預防性維修主要內容有：開蓋檢查防水情況、檢查掛牌是否正確，外觀檢查，溫度變送器有無磕碰，安裝位置無震動，信號電纜檢查，有無松動,套管密封檢查，顯示值是否正常，根據實際情況作做相應處理。4.4.6控制系統預防性檢查。由于控制系統的特殊性，根據預防性維修頻次要求，結合系統實際情況，大致分以下5類。第1類：檢查控制系統整體運行狀況，該項目已納入每日巡檢的內容，一旦出現系統報警，立即排查故障原因。第2類：控制系統時鐘同步檢查，控制器負荷及通訊負荷檢查，對SIS系統的SOE記錄進行檢查，是否有高頻非正常報警，輔操臺燈屏及音響試驗，上述項目每周均需關注；第3類：對機柜間空調過濾網、室外機散熱片進行清掃，對控制系統機柜過濾網進行清理，對工程師站、服務器、操作站等上位機主機進行清掃，上述項目每季度實施一次；第4類：對電源柜、系統柜、端子柜、安全柵柜、網絡柜等機柜內的電子設備開展紅外成像檢測，以上每月檢查一次，遇到高溫天氣，提高檢查頻次。第5類：系統點檢，根據預防維修策略要求，系統在一個大修周期內(5年左右)點檢一次。包括對控制系統相關卡件及操作站進行清掃、對系統硬件進行檢測、對系統軟件進行檢測、檢查控制系統運行環境、檢查控制系統等機柜所有接線端子是否腐蝕、松脫并緊固、控制系統卡件、電源模塊冗余和斷電測試。4.4.7計量質量流量計狀態檢測按照預防性維修策略要求，每季度一次檢查，主要內容：對貿易交接、能源及物料計量用質量流量計的基礎零點、驅動增益、檢測線圈電壓、振動頻率等運行狀態參數進行檢查，對異常情況及時處理。同時，按照計量管理的要求，質量流量計每12個月檢定一次，并出具檢定報告，對檢定不合格的流量計，申報更新計劃。4.4.8電磁閥紅外溫度檢測。對220VAC、100VDC、24VDC電磁閥開展紅外溫度檢測。對異常情況及時處理。電磁閥屬于重要的閥門附件，要求每季度全面檢查一次，高溫天氣增加檢測頻次，對達到使用壽命周期的電磁閥實施更新，一般2個大修周期(8~10年)對重要電磁閥進行更換。4.4.9在線分析儀預防性維護。隨著環保要求越來越高，分析儀表的預防性維修策略顯得更加重要。根據預防性維修策略，每月檢查一次。主要內容包括：檢查在線分析儀表氣路有無堵塞、泄漏，對發現問題做相應處理；檢查分析儀各參數是否正常；送氣校準，檢查儀表測量值零漂等，并做相應處理；定期維護、清堵、排放、易損件更換，各類標準氣準備；檢查分析小屋內環境狀況，溫濕度、照明、空調運行、供電線路是否正常。

5結束語

化工儀表設備長期工作在惡劣的環境當中，對于化工企業儀表自動化設備，在現行儀表自動化設備的故障維修基礎上，構建標準化工作信息平臺，實現設備故障維修標準化，需逐步提高儀表設備重視程度，在日常生產活動中要做好設備的維護管理，嚴格落實預防性維修策略，加強對自動化設備的日常維護，及時處理化工儀表自動化設備故障，延長化工儀表自動化設備的使用壽命，為化工企業的高質量生產提供保障。

參考文獻

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作者:陳東昇 單位:中國石化揚子石油化工有限公司電儀中心