基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)在常減壓裝置上的應(yīng)用

宋肖苗

（北京化工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院 北京 100029）

1 引言

近年來，石化產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，它在帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也伴隨著巨大的安全隱患，對(duì)人民和社會(huì)的安全和健康產(chǎn)生了威脅。而常減壓蒸餾是原油的一次加工，而作為煉油廠的重要工序，常減壓裝置的安全性是重中之重。如何對(duì)常減壓裝置進(jìn)行有效的檢驗(yàn)和分析，對(duì)于保證整套石化裝置的安全、平穩(wěn)、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行具有重大的意義。因此需要我們做好裝置的危險(xiǎn)性辨識(shí)、評(píng)估和控制，保證在初期就將事故的隱患控制及排除。

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（RBI）技術(shù)是近些年來對(duì)石化企業(yè)的設(shè)備等進(jìn)行科學(xué)有效的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，不僅能夠保證安全性，還可以在很大程度上降低檢修成本。通過對(duì)被評(píng)估單元進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，得出設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)排序，找出高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備并針對(duì)其失效機(jī)理制定合理的檢驗(yàn)計(jì)劃，制定檢驗(yàn)策略。20世紀(jì)90年代，應(yīng)用于各類區(qū)域的RBI指導(dǎo)性文件首先是由美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）頒發(fā)的[1]。

在之后的十幾年的時(shí)間中，RBI技術(shù)實(shí)施范圍增加，例如亞洲區(qū)域Singapore等國家和地區(qū)的工廠中[2]；非洲區(qū)域南非的部分液化廠之中，都能夠有效的降低設(shè)備出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的概率，由此可以大大縮減檢驗(yàn)維修的花費(fèi)[3,4]。隨著國外RBI技術(shù)實(shí)施的成功和逐漸成熟的技術(shù)，國內(nèi)也開始在有關(guān)地區(qū)項(xiàng)目實(shí)踐，主要是在煉油石化產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。例如獨(dú)山子石化利用RB.eye軟件對(duì)它的催化裂化裝置進(jìn)行了RBI檢測(cè)[5]；還有其他石化廠通過對(duì)RBI技術(shù)的應(yīng)用，大大降低了裝置出現(xiàn)事故的風(fēng)險(xiǎn)概率，使得安全性和經(jīng)濟(jì)效益都有了良好的提升和保障[6]。

本課題研究通過使用PCMS軟件來實(shí)施RBI技術(shù)，以設(shè)備的失效機(jī)理和后果為切入點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)估，并在此基礎(chǔ)上制定有效的檢驗(yàn)計(jì)劃，并且對(duì)風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)之前的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行驗(yàn)證、分析后進(jìn)行改善，最終取得完善的檢驗(yàn)結(jié)果。

2 PCMS軟件RBI模塊

工廠狀態(tài)管理軟件PCMS（Plant Condition Management Software,PCMS），由美國物理聲學(xué)公司（PAC）和北京化工大學(xué)聯(lián)合研發(fā)，是一個(gè)專注于工業(yè)加工過程應(yīng)用的企業(yè)資產(chǎn)狀態(tài)管理綜合性軟件。它對(duì)企業(yè)資產(chǎn)實(shí)施有效的管理，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，為生產(chǎn)安全提供了保障并在一定程度上降低了成本，同時(shí)也增加了事故發(fā)生前的識(shí)別能力，減少了非計(jì)劃停工及其帶來的利益上的損失。

PCMS與RBI之間，建立了一種有機(jī)的聯(lián)系。這種聯(lián)系能夠?qū)崿F(xiàn)將檢測(cè)歷史和腐蝕速度直接輸入到RBI數(shù)據(jù)庫中，可以根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行RBI的定量檢測(cè)分析。首先自動(dòng)識(shí)別每條回路中的腐蝕機(jī)理和腐蝕結(jié)果；通過識(shí)別潛在的腐蝕機(jī)理、推薦的檢驗(yàn)技術(shù)和檢驗(yàn)方法的有效性，自動(dòng)制定檢驗(yàn)計(jì)劃；然后基于風(fēng)險(xiǎn)的閾值，設(shè)定RBI目標(biāo)檢驗(yàn)日期，幫助制定檢驗(yàn)計(jì)劃；最后給出RBI風(fēng)險(xiǎn)矩陣和參數(shù)（后果和可能性），并對(duì)每一種設(shè)備失效程度進(jìn)行排序。PCMS可自動(dòng)更新檢測(cè)時(shí)間表，同時(shí)提供一個(gè)完整的檢測(cè)歷史描述和傳統(tǒng)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)時(shí)間表。而當(dāng)RBI的評(píng)估數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)，PCMS可以同步更新事件和計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的更新，為新一輪的RBI分析循環(huán)奠定了基礎(chǔ)。PCMS和RBI之間的這種緊密鏈接，能夠共享和同步更新兩者的信息?？梢酝ㄟ^簡(jiǎn)單的操作，進(jìn)行選擇、校核和更新基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)信息。

3 應(yīng)用

3.1 裝置概況

本課題中采用PCMS對(duì)該常減壓裝置進(jìn)行基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)。該裝置的總設(shè)備數(shù)量為88個(gè)，腐蝕單元數(shù)為44個(gè)，腐蝕監(jiān)測(cè)(CML)數(shù)量為275個(gè)，每日停工損失為$150,000.00。安裝日期于1972年1月15日，下一次的停機(jī)日期為2016年1月11日，再下一次的停機(jī)日期為2025年1月1日。

圖1 裝置基本概況Fig.1 Basic condition of the device

3.2 裝置評(píng)估結(jié)果

本裝置在PCMS中所得出的RBI分析結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2 風(fēng)險(xiǎn)矩陣Fig.2 Risk matrix

圖3 風(fēng)險(xiǎn)比例Fig.3 Risk ratio

我們可以看出，在整個(gè)裝置一共41個(gè)評(píng)價(jià)單元中，處于中高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的有30個(gè)，處于中風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的有8個(gè)，處于低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的有3個(gè)，整體風(fēng)險(xiǎn)水平較高。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序

裝置的回路風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序如圖4所示。

圖4 回路風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序Fig.4 The risk ranking of the circuit

裝置的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序報(bào)告中包括設(shè)備的編號(hào)，回路編號(hào)，風(fēng)險(xiǎn)后果的總數(shù)，可能性等級(jí)以及現(xiàn)役設(shè)備的損害機(jī)理，后果的等級(jí)，后果總數(shù)以及目標(biāo)日期。我們從報(bào)告中可以看出，罐、塔的頂、中，殼體和管處于高風(fēng)險(xiǎn)較多，所以在這些地方我們可以根據(jù)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備著重進(jìn)行檢修，合理分配檢修資源，避免過度檢驗(yàn)的浪費(fèi)，節(jié)約檢修成本。

3.4 檢驗(yàn)計(jì)劃

下面是PCMS程序?yàn)樵摮p壓裝置提出的檢驗(yàn)計(jì)劃，包括資產(chǎn)單元編號(hào)，設(shè)備類型，描述，下次檢驗(yàn)日期，再下次檢驗(yàn)日期，P&ID圖編號(hào)，是否存檔以及針對(duì)這個(gè)單元所提出的檢驗(yàn)計(jì)劃?rùn)z驗(yàn)計(jì)劃包括回路編號(hào)，損傷類型，檢查有效性，事件類型，事件基礎(chǔ)，期限日期，目標(biāo)日期，損傷機(jī)理，篩選依據(jù)以及期限日期與目標(biāo)日期的對(duì)比（本文僅放兩個(gè)例子）。

圖5 檢驗(yàn)計(jì)劃例子Fig.5 Examples of the inspection plan

3.5 管理總結(jié)與統(tǒng)計(jì)

該裝置的管理總結(jié)與統(tǒng)計(jì)情況如下圖6所示。

圖6 管理總結(jié)與統(tǒng)計(jì)Fig.6 Management summary and statistics

通過管理總結(jié)與統(tǒng)計(jì)報(bào)告我們可以很容易的看出裝置的檢修情況，包括全部的設(shè)備數(shù)、全部回路數(shù)、所有腐蝕檢測(cè)回路數(shù)、未超過退役日期的回路數(shù)，超過目標(biāo)日期的回路數(shù)以及是在30天內(nèi)，30天到1年，1年到3年的日期的數(shù)量，可以對(duì)檢修日期有清晰直觀的了解。

4 結(jié)語

本課題通過對(duì)常減壓裝置的組成、工藝流程、腐蝕特征和RBI的基本概念方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)PCMS程序和RBI模塊的計(jì)算方法進(jìn)行研究后，利用PCMS程序?qū)δ吵p壓裝置進(jìn)行了實(shí)施。依據(jù)實(shí)施結(jié)果提出了檢驗(yàn)計(jì)劃，集中對(duì)中高風(fēng)險(xiǎn)的裝置重點(diǎn)檢修，合理配置檢修資源，節(jié)約維修成本，為科學(xué)檢修奠定了基礎(chǔ)。