化工仪表自动化设备的预防性维修浅析

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[摘要]随着科技的不断进步，自动化技术为我国化工行业的发展带来了积极的影响。文章首先对仪表故障和故障检测方法进行基本介绍，然后分析自动化仪表常见的问题，以仪表自动化设备的故障预防和维护措施为研究对象，阐述了仪表自动化设备故障的检修策略。针对石油化工企业中，仪表自动化设备故障预防策略，提出改进建议措施，随后结合石油化工生产实际，提出基于现场装置的仪表自动化设备预防性维护策略。

[关键词]仪表设备；自动化；预防性维修；故障检修；维护策略

1引言

随着我国经济的迅速发展，我国石油化工企业也蓬勃发展，并且处于发展上升期[1]。目前，我国化工企业在自动化设备维护管理过程中，存在诸多问题，导致仪表设备利用率不高，表现在仪表设备在运行过程中出现各种故障，给化工企业经济效益产生很大的影响。仪表设备本身很容易发生各种故障问题，不利于石油化工企业生产效率提升。基于此，为有效实现问题解决，一方面需要我们采取有效措施，加强仪表自动化设备故障的预防，降低故障发生概率。另一方面，执行仪表自动化设备的预防性维护策略，降低故障发生带来的损失，消除现场仪表隐患。

2自控仪表设备典型问题

2.1温度系统故障

在化工企业的日常运转中，温度偏差是较常见的故障，温度过高或者过低，都会对仪表设备的稳定运行带来一定的负面影响。温度检测仪表现场侧主要由温度套管、热电阻或热电偶组成。在长时间使用过程中，由于套管与工艺介质接触，套管外部会出现磨损，严重会导致套管冲刷腐蚀穿孔，套管内部的热电阻或热电偶在使用过程中，可能发生一定程度的磨损，导致温度测量不准确，严重影响仪表的正常使用。

2.2流量仪表系统故障

流量仪表根据测量原理的不同，常用的有质量流量计、涡街流量计、电磁流量计、差压流量计等。现场经常出故障的主要集中在差压流量计中。现场差压流量计绝大部分的原因是，由于工艺介质的变化，引起引压管堵塞，导致现场指示不准，尤其是油性较强的介质。如果出现管路拥堵的情况，仪表人员需要第一时间查明拥堵原因，通过手动调试排放阀的方式来清堵，来解决管路拥堵的问题。

2.3压力仪表系统故障

现场压力变送器主要分为带引压管的压力变送器和膜盒式压力变送器。变送器出现的故障中可大致分为以下两种。第一种是变送器本身质量存在问题，该与现场工艺使用环境无关，为杜绝此现象，必须从源头抓起，即物资采购流程，目前装置使用的变送器品牌属于公司采购框架内产品，；而第二种则是变送器，在使用的过程中，引压管或膜盒处出现物料堵塞的情况，导致压力指示存在偏差，有些能达到最大值或最小值。

2.4液位仪表系统故障

液位控制仪表系统出现故障时，维修人员需要对仪表的指示状态进行检测。工作人员需要时刻关注操作过程中的液位变化，可以通过手动控制液位的方式来确定液位控制仪表中出现故障的部分。如果液位变化范围固定，工作人员就可以判定故障出现在液位控制系统中。如果液位变化不稳定，那么就要检查工艺操作系统，维修人员可以根据产品生产的工艺对故障进行判断。

2.5阀门故障

阀门故障在化工生产中极其常见，且影响较大，阀门主要由执行机构、阀体组成。阀门故障原因较常见的执行机构密封圈老化，造成气缸串气，阀门动作不畅；阀体与工艺介质直接接触，经常会出现内漏、阀芯抱死、卡滞等故障；还有另一种情况，由于阀门的气控原件故障，导致阀门导致异常，比如定位器、电磁阀、过滤减压阀、增压器等故障，造成阀门动作异常。还会出现比较极端的故障状况，调节阀的频率与整个系统设备的频率一致，针对这个问题，仪表人员根据现有工况，重新选型，替换原有的调节阀门，采用全新的阀门进行工作。

3仪表设备的维护策略

在化工企业中，仪表设备的稳定运行，对于企业的正常生产和正常运营有着重要作用。因此，企业必须提高对仪表自动化设备的重视程度，落实预防性维修，减少设备出现故障的可能性，减轻设备故障对生产的影响。

3.1制定科学预防性维修计划

自动化仪表设备融入在整个工业生产的过程中，是化工企业的“眼睛”，因此制定科学的预防性维护计划极其重要，以此为基础，提高生产效率以及提升产品质量，制度科学的预防性维修计划，能够满足装置的安稳持久的稳定运行。

3.2制定分级管理制度

分级维护制度对于化工企业仪表自动化设备的管理有着重要意义，可以通过分级管理减小故障设备给企业带来的影响，对提升企业的经济效益和社会效益都有着重要作用。在化工企业的日常生产中，仪表设备发挥极其重要的作用，基于此，仪表管理人员必须对仪表自动化设备采取科学合理的预防性维修方案。可以采取分级维护方案，根据仪表设备的重要程度制定合理的管控措施。

3.3仪表设备生命周期

仪表自动化设备的使用寿命是整个化工项目中的关键影响因素，因此在生产中，必须考虑仪表设备的全生命使用周期，采用科学的技术手段对设备发生故障的原因进行研究。同时，以此为依据制定合理有效的改善措施，以此来提高设备的使用寿命[2]。化工企业在对仪表自动化设备进行维护时，需要重视自动化设备的使用寿命。无论是哪种先进的仪表自动化设备，其使用寿命都是有限的。仪表自动化设备的有效使用周期与设备所处环境有着紧密的联系。基于此，化工企业为了充分发挥仪表自动化设备的效用，延长自动化设备的使用周期，降低设备发生故障的可能性，需要对仪表自动化设备进行预防工作。维修人员要保障仪表自动化设备的所处环境不会影响设备的正常运转，对设备所处环境要进行检查和清扫工作，避免设备因为环境原因而出现故障。在对仪表自动化设备进行维护的过程中，包括仪表的温度、压力、液位等参数，维护人员都需要对其进行详细的记录，保障仪表各项指标的参数都在正常范围内。

4预防性维修策略的某石化装置的应用

根据公司的设备设施维护保养要求以及预防性维修策略，装置制定相应的预防性维修方案。以保证装置的稳定连续运行为主线，提升仪表设备可靠运行为目标，预防性维修为主，定期维修为辅[3]。根据装置运行的特点，结合不同仪表设备的生命周期，采用即检验、测试、预防性维修“预防性”维修策略，实施装置日常检查维修、分片停车大修或全面停车大修，确保设备性能满足生产运行要求。在确保本质安全的前提下，做到不过修、不失修；应修必修，修必修好；检修技术、投入与检修经济性相统一，设备检修总成本最低。通过基于风险的检验、以可靠性为中心的维修、仪表安全完整性等级风险管理方法，编制基于风险的预防性维修计划，进行基于风险的设备管理。

4.1设备分级选择维修策略

针对关键仪表设备，其运行状态的好坏，将直接影响装置生产的整个运行过程。装置根据仪表设备的重要程度。将仪表设备分为A\B\C三类，定义为A类的，该仪表设备基本属于关键联锁类仪表、重要控制回路仪表或者可能会对环境造成影响的环保仪表，一般不超过仪表总台件数的1%。定义为B类，该仪表设备会导致装置片区单元波动，其余仪表设备定为C类。在技术可行、经济效益等条件满足的均前提下，首选预防性维修，必要时采取定期维修策略；对于主要仪表设备，即上述定义的A类设备以及部分B类设备，除了在故障突发的特殊情况下，应采用定期维修策略；对于次要设备，由于其失效对整个生产过程影响甚微[4]，从经济效益出发，可采用故障维修。

4.2设备故障模式选择维修策略

设备故障模式选择维修策略主要分为以下三类。第1类：对造成的后果不严重、状态突变影响不大的设备故障，主要采用事后维修、可靠性维修的策略；第2类：对于造成事故的过程渐变、状态离散且不可测的设备故障，主要采用定期维修策略；第3类：对于仪表设备造成的后果严重、状态渐变、聚集且可测的设备故障，在技术、经济可行的条件下，应采用预知维修策略、可靠性维修[5]。

4.3维修策略对应的维修模式选择

在维修策略中，根据仪表设备重要程度、运行情况、故障类型、影响程度，与装置共同综合分析，对每台仪表设备采取不同的维修策略，包括预防性维修、故障维修、定期维修等可靠的维修模式。4.4预防性维修策略在装置的应用装置将需要进行预防性维修全录入专业系统，如图1所示。包括：现场接线盒开盖检查、A/B类阀门检查、电磁阀测温、机柜间雨水渗漏检查、控制系统运行状况巡检等预防性维修策略，下面抽取其中项目进行介绍，图中右上角圆圈用于提示作用。4.4.1关键(重要)仪表回路检查。仪表回路主要包括现场检测原件、电缆、执行机构、电磁阀、定位器、现场接线盒、控制器、系统接线端子、继电器等组成。由于仪表回路中，涉及到的仪表设备是多而杂，因此在进行预防性维修保护的过程中，必须建立起仪表回路的概念，针对部分小仪表部件，同样需要创建使用寿命记录。例如重要的电磁阀在使用2个大修周期后，就需进行强制更换。建立详细的仪表更换的部件清单，有助于更好的实施预防性维修。4.4.2调节阀检查。装置将现场调节阀分为A类和B类，A类调节阀指的是对装置生产影响较大的阀门，阀门动作不正常，极大可能会导致装置停车的或者导致环保事故的阀门。A类以外的全部划分为B类。A类阀门每月均需现场检查，B类阀门每季度现场检查1次，检查内容包括：对气源的风线和接头部分进行漏点检查、对过滤器、减压阀等气动元件进行检查、对现场定位器、回讯器、电磁阀检查、检查执行机构是否泄漏及设备完好情况，对盘根及手动机构进行紧固润滑，若控制阀有工艺管道副线，室内送信号检查阀门动作情况4.4.3控制室接地系统预防性维修。预防性维修频次要求，每年一次，检修期视检修内容，可增加频次。检查内容包括：接地岛、机柜、操作台接线端子紧固，线缆标识确保清晰完整，采用便携式接地环路电阻测试钳表，对控制系统机柜(包括就地控制柜)工作接地汇流排和保护接地汇流排的接地干线，连接电阻不应大于1Ω，测量接地电阻，阻值需合格，否则整改至合格，规范填写《接地电阻测量记录》表格。4.4.4罐区液位仪表预防性维修。预防性维修频次要求，每年一次，检修期视检修内容，可增加频次。预防性维修主要内容有：检查现场伺服液位计、雷达液位计、双法兰及单法兰液位计等防水密封情况，并紧固接线端子；检查现场伺服液位计、雷达液位计、双法兰及单法兰液位计等电源、信号是否正常；检查现场伺服液位计罐旁指示变送器、雷达液位计、双法兰及单法兰液位计等电源、信号是否正常。4.4.5关键仪表变送器预防性检查。预防性维修频次要求，每年一次，检修期视检修内容，可增加频次。预防性维修主要内容有：开盖检查防水情况、检查挂牌是否正确，外观检查，温度变送器有无磕碰，安装位置无震动，信号电缆检查，有无松动,套管密封检查，显示值是否正常，根据实际情况作做相应处理。4.4.6控制系统预防性检查。由于控制系统的特殊性，根据预防性维修频次要求，结合系统实际情况，大致分以下5类。第1类：检查控制系统整体运行状况，该项目已纳入每日巡检的内容，一旦出现系统报警，立即排查故障原因。第2类：控制系统时钟同步检查，控制器负荷及通讯负荷检查，对SIS系统的SOE记录进行检查，是否有高频非正常报警，辅操台灯屏及音响试验，上述项目每周均需关注；第3类：对机柜间空调过滤网、室外机散热片进行清扫，对控制系统机柜过滤网进行清理，对工程师站、服务器、操作站等上位机主机进行清扫，上述项目每季度实施一次；第4类：对电源柜、系统柜、端子柜、安全栅柜、网络柜等机柜内的电子设备开展红外成像检测，以上每月检查一次，遇到高温天气，提高检查频次。第5类：系统点检，根据预防维修策略要求，系统在一个大修周期内(5年左右)点检一次。包括对控制系统相关卡件及操作站进行清扫、对系统硬件进行检测、对系统软件进行检测、检查控制系统运行环境、检查控制系统等机柜所有接线端子是否腐蚀、松脱并紧固、控制系统卡件、电源模块冗余和断电测试。4.4.7计量质量流量计状态检测按照预防性维修策略要求，每季度一次检查，主要内容：对贸易交接、能源及物料计量用质量流量计的基础零点、驱动增益、检测线圈电压、振动频率等运行状态参数进行检查，对异常情况及时处理。同时，按照计量管理的要求，质量流量计每12个月检定一次，并出具检定报告，对检定不合格的流量计，申报更新计划。4.4.8电磁阀红外温度检测。对220VAC、100VDC、24VDC电磁阀开展红外温度检测。对异常情况及时处理。电磁阀属于重要的阀门附件，要求每季度全面检查一次，高温天气增加检测频次，对达到使用寿命周期的电磁阀实施更新，一般2个大修周期(8~10年)对重要电磁阀进行更换。4.4.9在线分析仪预防性维护。随着环保要求越来越高，分析仪表的预防性维修策略显得更加重要。根据预防性维修策略，每月检查一次。主要内容包括：检查在线分析仪表气路有无堵塞、泄漏，对发现问题做相应处理；检查分析仪各参数是否正常；送气校准，检查仪表测量值零漂等，并做相应处理；定期维护、清堵、排放、易损件更换，各类标准气准备；检查分析小屋内环境状况，温湿度、照明、空调运行、供电线路是否正常。

5结束语

化工仪表设备长期工作在恶劣的环境当中，对于化工企业仪表自动化设备，在现行仪表自动化设备的故障维修基础上，构建标准化工作信息平台，实现设备故障维修标准化，需逐步提高仪表设备重视程度，在日常生产活动中要做好设备的维护管理，严格落实预防性维修策略，加强对自动化设备的日常维护，及时处理化工仪表自动化设备故障，延长化工仪表自动化设备的使用寿命，为化工企业的高质量生产提供保障。

参考文献

[1]王志刚．化工仪表自动化设备的预防性维护研究[J]．中国石油和化工标准与质量，2021(5)：53-55．

[2]李伟．教育装备运行费用影响因素的研究[D]．北京：首都师范大学，2007．

[3]王勇．W石化公司设备检维修管理研究[D]．青岛：中国石油大学(华东)，2013．

[4]贾佳．以可靠性为中心的维修研究及其在铁路信号设备中的应用[D]．成都：西南交通大学，2009．

[5]夏良华．设备维修策略的合理选择与决策流程[J]．火炮发射与控制学报，2006(4)：63-68．

作者:陈东昇 单位:中国石化扬子石油化工有限公司电仪中心