降低炼化厂仪表故障率的措施①

韩 邦 杨海军

(1.镇海石化建安工程有限公司；2.中国石油兰州石化公司设备维修公司)

降低炼化厂仪表故障率的措施①

韩 邦1杨海军2

(1.镇海石化建安工程有限公司；2.中国石油兰州石化公司设备维修公司)

通过对炼化厂重大仪表故障的归类分析，研究制定降低仪表故障率的措施，以提高仪表设备的可用性和可靠性，保障装置的长周期运行。

仪表 故障率 解决措施

自动化检测仪表具有测量精确、显示清晰及操作简单等特点，随着微电子技术、计算机技术、网络通信技术和信息处理技术的飞速发展，检测仪表在炼化生产过程中得到广泛应用，是工业过程控制的“眼睛”[1]。但由于初期设计、安装质量和后期维保中的不足，由仪表联锁动作造成的装置波动和停车时有发生。某炼化厂连续4年的统计数据显示，4年里共发生引起生产波动和停工的仪表设备故障52次，其中联锁动作29次，占故障总数的70.7%，它是影响生产装置长周期运行的主要原因；仪表本体和附件故障12次，占故障总数的29.3%，它是造成装置生产波动的重要因素。

1 仪表故障联锁动作原因分析及其解决措施

早期仪表控制设计理念总是将工艺和设备的安全性作为第一要素，对工艺过程和转动设备运行参数越限设置了充分的保护，但在工艺测量参数超过检测仪表量程引发故障导致停车方面考虑不足，对联锁保护误动作可能对设备造成的损害考虑的更少，尤其是开工十年以上的老装置，普遍存在联锁保护设计过多、联锁仪表配置不合理的情况。而近年来新建的炼化厂项目，仪表控制的设计日趋完善，在关键机组上反映尤为明显。比如，通常大型转动机械都有的轴瓦温度、轴振动等联锁保护，要么是对单一联锁改为二取二联锁，要么就直接改为报警提示；参与保护的油压、位移及超速等参数的检测仪表都按冗余、容错三重化配置，合理性的变化为设备长周期运行创造了条件。同时，引入安全联锁回路保护充分性定量分析方法，做出符合炼化厂未来设备和安全保护趋势的预测结论，为联锁回路保护过度或不足的优化和决策提供理论依据。

针对联锁保护设计和联锁仪表配置不合理，笔者提出了以下对策与措施：

a. 按新的联锁管理制度对所有联锁回路的管理级别进行梳理，依据保护对象对装置生产的影响程度划分联锁管理级别，并依据联锁管理级别规范检测仪表配置需求；

b. 对有多个保护层的联锁回路进行必要的简化，如转动设备轴瓦温度，其检测故障高发是客观存在，而进行三重化又较为困难，可以改为独立报警加手动联锁的方式；

c. 转动设备轴瓦振动检测是按垂直轴向双测点布置的，可以按同测点一个超保护动作值，另一个需变化一定幅度，两个条件都满足时启动联锁保护的方式；

d. 对工艺过程保护对象有多个不同位置同类测点的联锁回路，当分析后确认某个测点仪表故障时工艺过程可以继续进行有限时间的运行，可以采取仪表故障在线判断，将联锁回路检测仪表设置为故障运行方式，同时在联锁控制系统内对失效检测仪表数量或测点位置进行监控，当发生多个仪表故障或有限制的测点位置故障且达到无法监控运行条件时，将自动联锁；

e. 当保护设备或过程检测参数客观上不会发生瞬时跃变的，可以将检测输入信号进行适当延时，以防外部干扰因素引起的短时波动。

引入安全联锁回路保护充分性定量分析方法，通过定量分析确定联锁仪表定期检验测试周期，防范联锁仪表的误动和拒动。通过安全联锁回路保护充分性定量分析方法的引入，预测仪表的最佳使用周期，可以根据联锁回路保护完整性变化情况制定联锁回路的校验时间，按最短6个月、最长与装置检修同步的周期进行合理设置，同时按每个联锁回路编制校验测试方法和标准并严格执行。鉴于机组温度联锁仪表，由于振动、润滑油浸泡、流体冲击造成温度检测元件或延伸线断线、接触不良的问题导致机组联锁停车比较频繁，因此检查和更换频次要多于振动、转速和油压类检测仪表。同时，为防止温度元件误动作，利用联锁控制系统对温度检测回路故障进行判断，确认温度仪表故障时自动将该联锁切除，同时故障回路联锁切除后向操作员发出报警，操作员确认报警后启动该联锁回路切除运行预案。

2 采用新技术和装备提高联锁仪表运行的可靠性

对于关键联锁回路，联锁控制系统采用智能变送器，通过自身软硬件判断信号采集、电源、数据处理及输出等功能是否正常，采用阀门智能定位器，监测和诊断行程死区、迟滞性、偏差和阀位趋势。智能仪表在诊断故障情况下限制输出信号在非动作范围，并由上位机显示该变送器自诊断的特殊信息代码，由维护人员及时确认并处理[2]。

3 控制系统、检测变送仪表、自动控制阀门及其附件故障的分析与对策

关键生产装置或设备的DCS、PLC等，其主控部件和输入输出卡件按冗余配置，控制系统大部分故障主要表现在电源系统和操作站设备老化失效方面。对于使用年限较长的系统，由于性能下降、备件停产、技术支持不及时，对正常生产有严重的潜在隐患。现场仪表故障有一定的随机性，通常与仪表设备选型不当或安装使用不规范有关。相应的改造措施如下：

a. 将仪表控制系统的单电源运行改造为双电源工作；

b. 坚持控制系统的巡检、记录和运行诊断；

c. 对DCS、PLC、ESD及ITCC等系统操作站按冗余原则进行配置和组态，依据设备使用寿命，积极与厂家工程技术人员沟通，与设备管理单位合理制定软硬件升级计划，合理储备备件并对配件储存和定期通电测试操作进行研究和规范；

d. 认真执行控制系统、现场检测仪表、执行机构及其所属附件完好状况的巡回检查要求，及时发现并处理存在的设备运行缺陷；

e. 以仪表回路为基本单位编制维护策略，将仪表定期维护工作(如定期吹扫、排凝、充灌、防冻及润滑等)按回路个性化具体化，修订完善仪表检修规程并在维护检修作业中认真执行；

f. 结合生产装置一体化周检工作和仪表设备预防性维护保养，发现并及时消除影响仪表长周期运行的缺陷。

4 提升全员素质保证装置安稳长周期运行

服务生产是仪表管理、技术、维护人员职业道德和职业精神的落脚点和出发点。全员职业素质的养成和技术与管理能力的不断提高是仪表管理工作的基础，要培植仪表专业从业人员的职业自尊心、职业自豪感，形成具有一定特色的仪表职业精神和文化。技术、管理专家团队的培养及其作用发挥是仪表管理工作持续提升的核心和动力。全员、全过程、全寿命周期的设备管理理念要坚持体现在所有的管理活动中。坚持总结、完善和规范管理活动，不断提高专业管理能力。

5 结束语

设备的长周期运行、工艺产生的误操作、仪表维护技术水平不能及时发现设备故障隐患，导致了设备停机率高、生产效率低，也造成了设备维护成本不断升高的种种不良现象。为了延长机组设备的使用寿命，避免或减少设备故障，维修人员通过制定合理的计划，充分辨识仪表安装存在的风险，改造结构上的缺陷，提高日常保养的质量，对设备进行预防性维护，是提高设备开机完好率，运行完好率的有效办法。

[1] 蒋晓蕾.硫酸浓度测量的仪表选择[J].石油化工自动化,2016,52(2): 50～53.

[2] 李雕.浅述焦化厂应用自动化仪表的预防维护[J].中小企业管理与科技,2010,(8):254.

韩邦(1983-)，工程师，从事石化企业设备维修管理工作，hb2740944@163.com。

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