石化企業(yè)應根據(jù)不同種類自動化特性及故障分析編制儀表預防性維護方案，實踐表明開展儀表預防性維護不僅能降低儀表故障率、促進儀表系統(tǒng)安全管理的提升, 同時也節(jié)約了儀表維護成本、為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。
隨著石油化工企業(yè)向集約化、規(guī)模化發(fā)展，以及對經(jīng)營效益、安全生產(chǎn)的持續(xù)追求，對生產(chǎn)過程自動化程度的要求也越來越高，生產(chǎn)裝置內(nèi)各種過程監(jiān)測點、控制點的設(shè)置日臻完善，儀表的臺件數(shù)也不斷增多，在新建石油化工裝置中自動化儀表的投資也占有相當?shù)谋壤?，一般要占整個生產(chǎn)裝置總投資的6%-10%左右，運行中的一個20Mt/a的煉油廠，其儀表設(shè)備臺件數(shù)在8萬臺以上。
一方面，自動化儀表系統(tǒng)為生產(chǎn)操作人員提供一個良好的人機界面，對生產(chǎn)裝置和設(shè)備進行全過程監(jiān)視、操作，同時記錄存儲相關(guān)的報警、操作、參數(shù)趨勢等信息。
另一方面，自動化儀表系統(tǒng)通過預置的控制算法、控制程序?qū)ιa(chǎn)裝置和設(shè)備進行自動控制和安全保護，所以生產(chǎn)裝置的安全運行與自動化儀表系統(tǒng)的穩(wěn)定與否息息相關(guān)，由于儀表設(shè)備故障造成生產(chǎn)裝置運行波動甚至聯(lián)鎖停工的事件時有發(fā)生。因此，保證自動化儀表系統(tǒng)穩(wěn)定運行、少出故障以致不出故障，是儀表設(shè)備維護管理工作的基本目標，但是儀表設(shè)備種類多、臺件多、分布廣、結(jié)構(gòu)原理各異、配件不統(tǒng)一，造成了儀表設(shè)備的維護難度很大。
自動化儀表巡回檢查的局限性
在石油化工企業(yè)中，已普遍實施了行之有效的定點、定人、定方案、定標準、定巡檢周期的閉環(huán)巡檢法，確實發(fā)現(xiàn)了許多設(shè)備隱患和事故苗頭，比如介質(zhì)泄漏、設(shè)備缺陷等。但是，由于石化裝置中儀表設(shè)備點多面廣，一套石化裝置中儀表設(shè)備少則有幾百臺件、多則有數(shù)千臺件，而且在裝置中分布面廣，地面空中、塔上塔下、管廊管道等都設(shè)置有儀表檢測點和控制點，要想做到每天的全面巡回檢查，困難很大，所以，儀表設(shè)備的巡回檢查只能檢查裝置關(guān)鍵部位的儀表和明顯的跑冒滴漏現(xiàn)象，有些非關(guān)鍵部位的儀表和高處、偏遠部位的儀表，可能長期得不到檢查；而且儀表設(shè)備的檢查維護，關(guān)鍵是檢查其運行環(huán)境、安裝等方面的完好性，做到防水、防潮、防凍、防高溫、防雷電、防腐蝕等，使其運行條件得到改善，從而延長儀表設(shè)備的使用壽命。因此，需要根據(jù)儀表設(shè)備的不同特點，設(shè)置不同的定期檢查項目和相應的檢查周期，實行預防性維護，對儀表設(shè)備進行全面的定期檢查，及時發(fā)現(xiàn)間題、及時整改問題。
自動化儀表預防性維護的規(guī)劃
設(shè)備的預防性維護不同于設(shè)備的檢修和故障處理，設(shè)備檢修和故障處理屬于事后維修，是在設(shè)備出現(xiàn)故障后采取的維修活動，是被動的和帶有損失性的，而預防性維護是指采取必要的措施和方法，在設(shè)備發(fā)生故障前發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備缺陷，使其處于完好狀態(tài)，避免對生產(chǎn)造成沖擊，是主動的和積極的。
但是，要做好儀表設(shè)備的預防性維護，困難很大。比如動靜設(shè)備通過儀表的檢測，收集統(tǒng)計設(shè)備運行數(shù)據(jù)并進行分析評估，判斷是否需要預防性維護；而對儀表設(shè)備來說，很難采取有效手段監(jiān)測其運行狀態(tài)，提前發(fā)出故障預警，當儀表本身發(fā)出故障報警信息時，其已經(jīng)出現(xiàn)了故障。所以，儀表設(shè)備的預防性維護主要通過人工定期檢查再結(jié)合控制系統(tǒng)收集的儀表故障報警信息來實現(xiàn)。根據(jù)不同種類儀表的特點，制定相應的檢查標準和檢查周期，對其進行定期檢查，提前發(fā)現(xiàn)儀表缺陷，及時加以修理維護，使儀表保持在完好狀態(tài)。
下面結(jié)合不同種類自動化儀表的特點，談談石化企業(yè)自動化儀表的預防性維護。
1、常規(guī)儀表的預防性維護
石油化工裝置中的常規(guī)儀表包括溫度、壓力、流量、液位等測量儀表。隨著電子投術(shù)、計算機技術(shù)以及自動化儀表技術(shù)的發(fā)展，新型儀表不斷涌現(xiàn)，因而儀表的種類多、臺件數(shù)多，分布廣。除了儀表本身的制造質(zhì)量、測量原理、適用條件限制外，其運行環(huán)境、被測介質(zhì)、安裝質(zhì)量、部件完好性等也極大地影響著儀表的運行性能和使用壽命。為改善常規(guī)儀表的運行條件，使其處于完好狀態(tài)，保證其穩(wěn)定運行，常規(guī)儀表的定期維護項目應包括：儀表密封及防水檢查處理、儀表防高溫及防凍檢查、儀表接地檢查、冗余儀表的指示值比對、氣相介質(zhì)的儀表導壓管排凝、儀表隔離液定期更換等。
2、控制閥的預防性維護
控制閥處于自動控制回路的執(zhí)行環(huán)節(jié)，安裝在工藝管道上，起著降壓、節(jié)流作用，控制生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位等參數(shù),保證在其正常操作范圍內(nèi)?？刂崎y從功能上分為切斷閥和調(diào)節(jié)閥，從型式結(jié)構(gòu)上為閘閥、蝶閥、球閥、單座閥、雙座閥、套筒閥、角閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、多級降壓閥等，其執(zhí)行機構(gòu)上還有種類繁多的附件，比如過濾減壓器、定位器、電磁閥、閥位開關(guān)、增速器、保位閥、換向閥、單向閥等氣動附件以及密封圈、膜片等橡膠元件。由于控制閥部件眾多、頻繁動作以及介質(zhì)沖刷腐蝕等原因，容易出現(xiàn)填料泄漏、部件松動、連接件脫開、氣管路松動泄漏、膜頭漏氣、彈簧斷裂等現(xiàn)象，造成控制閥不動作或誤動作。為避免此類故障現(xiàn)象的發(fā)生，控制閥的定期維護內(nèi)容主要包括：
①定期檢查控制閥是否有卡澀震蕩，閥體是否有介質(zhì)泄漏，執(zhí)行機構(gòu)附件是否被高溫烘烤，供氣壓力是否正常，定位器反饋部件等連接件是否松動。
②定期檢查控制閥氣路系統(tǒng)是否有泄漏，檢查氣路系統(tǒng)備元件、備接頭、氣動膜頭是否存在漏氣、接頭松動現(xiàn)象。
③定期清潔閥桿污垢，保證閥桿的光潔度，防止把四氟乙烯、石墨等密封填料內(nèi)環(huán)拉壞，破壞其密封性能，導致介質(zhì)泄漏。
④定期潤滑反饋機構(gòu)的轉(zhuǎn)軸及其他轉(zhuǎn)動部分，防止生銹、腐蝕、卡澀，保證靈活好用。
⑤定期對裝置儀表總供風罐排液、儀表供風系統(tǒng)裝置最低點處排污閥排空、集中供風過濾器排空，防止儀表風帶液，排液過程中要時刻保持氣源壓力在正常范圍內(nèi)。
3、可燃/有毒氣報警儀的預防性維護
石油化工裝置的最大特點是易泄漏、易燃易爆，所以在裝置內(nèi)易泄漏處設(shè)置可燃/有毒氣體報警儀，一旦發(fā)生介質(zhì)泄漏，第一時間發(fā)出報警信息，及時處理泄漏點，所以作為安全儀表的可燃/有毒氣體報警儀，必須保證完好投用，時刻處于正常狀態(tài)。但是可燃/有毒氣體報警儀由于受到其測量原理所限，故障率高、靈敏度低、漂移量大、線性度差、響應時間滯后,需要加強檢查維護。為及時處理故障，一方面要保證備件充足，另一方面要定期檢查維護。
可燃/有毒氣報警儀定期檢查維護主要包括：
①定期檢查DCS畫面可燃/有毒氣體報警儀示值有無零點漂移。
②定期檢查可燃/有毒氣報警器表頭及接線密封是否良好、探頭保護罩是否阻塞、外殼接地是否良好、顯示是否正常、聲光報警器是否正常。
③定期測試DCS輔助操作臺上可燃/有毒氣體報警儀聲光報警系統(tǒng)是否正常。
④定期校驗可燃/有毒氣體報警器，校驗內(nèi)容包括零點校驗、一級報警測試、響應時間、標氣濃度的實測值等。
⑤定期委托法定計量機構(gòu)接照檢定規(guī)程的要求進行檢定。
⑥定期更新可燃/有毒氣體檢測報警儀的傳感器，并建立和完善定期更換儀表臺賬。
4、控制系統(tǒng)的預防性維護
隨著石化企業(yè)自動化程度的提高，所配置的自動控制系統(tǒng)越來越多、規(guī)模越來越大，既有全廠性DCS、SIS、CCS系統(tǒng)，又有各類PLC系統(tǒng)。這些控制系統(tǒng)通過預置的控制程序,自動控制被控對象的運行，既能集中操作,又能分散控制，既能節(jié)省人力，又能快速操作調(diào)整,減少操作滯后。控制系統(tǒng)是電子元器件的集合體，結(jié)構(gòu)緊湊復雜，對環(huán)境要求高，比如DCS系統(tǒng)對環(huán)境溫度的要求為冬季(20±2)℃、夏季(26±2)℃，溫度變化率小于5℃/h，對相對濕度的要求為50%±10%，對環(huán)境空氣凈化要求為塵埃小于0.2mg/m3(粒徑小于10μm)，對腐蝕性氣體要求為腐蝕程度小于G級(0.03μm/月)。控制系統(tǒng)地位如此重要，對運行環(huán)境要求如此之高，為保證其安全運行，需要小心呵護，加強定期維護：定期檢查控制器、I/O卡件、遠程I/O模塊、系統(tǒng)電源、直流電源、網(wǎng)絡(luò)交換機、散熱風扇的運行狀態(tài)，定期檢查機房溫度、機房濕度、機柜內(nèi)溫度是否在允許范圍內(nèi)，定期檢查操作站報警功能并確認聲光報警是否正常，定期檢查系統(tǒng)診斷信息，定期檢查操作站歷史庫存儲容量并轉(zhuǎn)存，定期檢查控制系統(tǒng)時鐘同步功能，定期清洗機框過濾網(wǎng)，定期備份控制系統(tǒng)軟件，定期檢查測試控制系統(tǒng)接地等。
5、在線分析儀表的預防性維護
在線分析儀表又稱過程分析儀表，直接安裝在工業(yè)生產(chǎn)流程或其他源流體現(xiàn)場，對被測介質(zhì)的組分或參數(shù)進行自動連續(xù)測量。在線分析儀表不僅應用于生產(chǎn)過程實時分析，在環(huán)境污染源排放連續(xù)監(jiān)測中也有廣泛的應用。隨著對節(jié)能降耗、治污減排和產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高,在線分析儀表的重要性和使用量與目俱增。在線分析儀表測量原理不同于常規(guī)儀表，多采用光學、化學原理，直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場，對環(huán)境條件(包括防爆性能和環(huán)境保護性能等)的要求比較嚴格，對樣品條件(溫度、壓力、流量等)的要求也比較嚴格，與實驗室分析儀器相比，其環(huán)境條件和工作條件適應能力較差，工作性能不穩(wěn)定，其維護量、維護難度較常規(guī)儀表大，對定期維護的需求更高。
在線分析儀表的預防性維護包括：
①定期檢查在線分析儀表間的運行環(huán)境如空調(diào)狀況、通風狀況、有無介質(zhì)泄漏等。
②定期檢查清洗預處理系統(tǒng)。
③定期檢查在線分析儀表的運行狀態(tài)。
針對不同的儀表，制定相應的檢查項目如試劑、標氣、載氣、預處理單元等；并記錄相關(guān)運行數(shù)據(jù)如分析儀表的測量值、載氣壓力。
④定期維護標定分析儀表，結(jié)合儀表的結(jié)構(gòu)原理，制定相應的維護項目和維護標定周期。如環(huán)保煙氣分析儀的每月定期維護項目有：吹掃采樣管線、清理采樣過濾芯、更換老化的管接頭蠕動泵管、清洗氣液分離器及流量計、清理采樣泵膜片、清理風機過濾器、清理煙塵光學鏡面、校準等；再如COD分析儀的每月定期維護項目有：清洗定量管、更換或清洗管線接頭及管線、檢查電磁閥腐蝕情況、清洗消解池、校準等。
自動化儀表預防性維護方案的實施
不同類型的儀表，既有通用的維護保養(yǎng)項目，又因其結(jié)構(gòu)原理的不同而需要專門的維護保養(yǎng)項目，在制定預防性維護方案時需二者兼顧、統(tǒng)籌考慮。根據(jù)維護保養(yǎng)項目的預估故障周期和儀表的重要程度，設(shè)定不同的預防性維護周期，對儀表進行全方位的逐一檢查。每類儀表均制定有相應的預防性維護檢查表，維護作業(yè)人員將相關(guān)的檢查結(jié)果、所查問題記錄于檢查表中，并在檢查表中簽字確認、注明檢查日期。對檢查出來的問題采取“定任務、定責任單位和人員、定整改措施、定整改期限”的“四定”方法進行跟蹤整改直至徹底解決，將儀表缺陷消滅在萌芽狀態(tài)。
為了使預防性維護方案得到有效的實施,要對其實施情況進行定期檢查，對于不按計劃執(zhí)行的或按計劃執(zhí)行但儀表缺陷未消除的，及時給予提醒和督促。自實施以來，取得了良好的效果，儀表故障率有了顯著的下降，既節(jié)約了維護成本，又減少了儀表故障應急處理的次數(shù)，即使在漫長的雨季，也沒有出現(xiàn)嚴重的儀表故障。
小結(jié)
自動化儀表種類繁多，各類儀表的維護保養(yǎng)項目備具特點、不盡相同，而且儀表臺件數(shù)多、在裝置內(nèi)的分布零散，要全方位、沒有遺漏地做好預防性維護實屬不易。預防性維護方案要容易實施，維護內(nèi)容及周期盡量合理，既能及時消除儀表缺陷，又使維護工作量適中。備維護保養(yǎng)項目所包含的內(nèi)容不宜太多，并適當調(diào)整維護項目的維護周期，使得工作量不至于太大，各項目能分配到具體維護人員身上，維護人員樂于接受，否則容易引起逆反心理,應付了事，不能取得預期的效果。
石化裝置中的自動化儀表容易受到工藝介質(zhì)的沖刷和腐蝕、高溫介質(zhì)的烘烤、空氣中有害物質(zhì)的侵蝕、雨水潮氣的滲透、太陽的直射等，難以評估其使用壽命，如果過早地預防性更換，會造成資源浪費，加大維護成本，如果等到出現(xiàn)故障時再維修更換，對于聯(lián)鎖儀表、關(guān)鍵儀表等，可能造成裝置局部波動或停工，造成的生產(chǎn)損失更大。因此，對于聯(lián)鎖儀表、關(guān)鍵儀表，需要統(tǒng)計、評估它們的使用壽命，實現(xiàn)定期更換，既不過度浪費資源，又能保證安全生產(chǎn)。
作者：趙慶林(中海油惠州石化有限公司)
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