石油化工儀表生命周期分析

葉創林

（中海油惠州石化有限公司,廣東 惠州 516086）

1 項目儀表簡介

某煉油廠前建成一期和二期共計2200萬噸煉油裝置，裝置里共計儀表臺件數約7萬多臺。有些儀表隨著一期裝置開工投產至今已經運行10多年，二期的儀表運行也有3年多了。儀表長期帶電運行，隨著電子元器件老化等故障原因，儀表運行可靠和穩定性日益受到大家的關注，儀表設備的完整性管理已被正式提上日程。本文主要針對常規智能儀表的運行數據進行歸類分析總結，主要的儀表類別包括可燃及有毒氣體報警儀、流量、壓力、液位、溫度和控制閥這幾大類別，對于就地指示儀表的故障損壞數據不列入本次統計的范疇。

2 儀表維修次數統計及數據分析

2.1 常規智能儀表維修統計

通過公司故障隱患登記信息平臺統計全廠的儀表維修數據分析，一期儀表總體的維修次數是逐年有所增長，儀表更換的備件數量也相應地逐年略有增加。通過具體統計2017～2020年4月的一期裝置的維修數據，可以看出，2017～2019年度，儀表維修頻次是逐年略有增長。

圖1 一期裝置儀表維修次數統計表

二期儀表從2017年下半年才投用，比較近3年的數據，2018年儀表維修次數最多，2019年略有下降。

圖2 二期裝置儀表維修次數統計表

通過對2017年至今全廠一期和二期儀表維修數據的進一步梳理和篩選，一期項目儀表從2009年投用8年以后，儀表需維護的次數逐年遞增，二期項目儀表從2017年開工投用后近一年內儀表維護次數較多，之后維護次數略有下降的趨勢。

導致儀表需要進行維修的原因較多。主要體現在以下幾方面：儀表元器件老化損壞、儀表引壓管或預處理系統故障、異常生產工況導致儀表失靈、儀表接線端子松動、儀表防雨防潮密封不好、雷擊損壞、設計或現場安裝的缺陷、產品質量問題等。2017～2019年，3年數據分析，一期項目儀表每年維護次數均有400～500次左右的增幅，對比每年維修次數的增幅較為平緩，主要原因還是設備老化導致，儀表穩定性較差，需要加強預防性維護次數和故障檢維修。二期項目儀表從2017年開工投用至今，開工頭一年內的儀表維護次數較高，主要解決項目建設施工遺留的問題整改和儀表首次投用后遇到的異常問題整改，2019以后，維護次數明顯有所下降。

2.2 常規智能儀表故障損壞統計

通過一期裝置數據的統計分析，每年兩千多次的儀表設備維修次數中，其中只有少部分是儀表損壞導致的故障維修，具體統計的儀表故障損壞數據如下：2017年儀表設備故障損壞121臺、2018年儀表設備故障損壞131臺、2019年儀表設備故障損壞140臺。儀表損壞的臺件數整體來看也是逐年略有增長的，其中報警儀的損壞率增長幅度較為明顯，流量、液位和溫度儀表損壞率增長較為平緩，2018年一期裝置儀表停工檢修后，部分儀表的故障損壞率還稍微有所下降，具體詳見圖3所示。

圖3 一期裝置儀表故障損壞次數統計表

通過對2017～2020年4月二期儀表故障數據進一步的梳理和篩選，報警儀損壞率的增長較為明顯，其余的儀表在2018年后反而略有下降的趨勢。儀表損壞的數據，如圖4所示。

圖4 二期裝置儀表故障損壞次數統計表

綜上分析，儀表在首次安裝投用后，在前2～3年里，一般儀表產品的質量問題、設計或安裝缺陷等基本都暴露出來，儀表故障率較高，通過改造維修故障率逐年在下降。儀表運行8年后，故障率逐年略有平緩上升的趨勢。儀表故障損壞數量從數據表中可以看出，可燃及有毒氣體報警儀的損壞數量最多，液位、流量和溫度儀表損壞數量其次，壓力變送器和控制閥的備件損壞較少。

3 儀表生命周期的分析

儀表設備生命周期可分為3個失效階段：初期失效階段、偶然失效階段和設備老化失效階段。

初期失效階段指儀表設備在生命周期初期失效，失效最大的原因是工廠設計、制造缺陷和工廠出廠前測試沒有檢測出來導致的。雖然產品在工廠出廠前都會做相關的檢測，但對智能儀表長期運行的穩定性、可靠性和重復性等，有些參數和指標在工廠測試時不能完全被發現，導致在現場應用時出現失效的情況。

偶然失效階段指儀表設備在正常使用的情況下突然失效，這種故障率通常相對較低，但對于關鍵性儀表或聯鎖的儀表設備來講，這種失效對于裝置的平穩運行影響也是很大的。

設備老化失效階段指設備長期運行老化導致的設備故障損壞。儀表設備經過長期運行逐步會進入這個階段，對現場裝置的影響也會隨著時間的推移，影響越來越大。

通過上述儀表故障率的統計分析，該公司儀表設備生命周期3個階段的故障率統計表如圖5。

圖5 儀表生命周期三個階段的故障率統計表

從表中可以看出，儀表初期失效階段一般都是在儀表剛投用的時候，儀表故障率較高。在往后運行的2～3年內，儀表故障基本暴露出來，在企業不斷地維修改造后基本把故障率降下來。偶然失效階段基本在儀表運行的3～10年，不同的儀表或者不同的運行工況，儀表失效的階段時間也不完全一致，需視具體情況具體分析。偶然失效階段的儀表故障率較低，部分儀表在初期失效階段通過改造后已經提高儀表的可靠性。儀表運行10年后，部分儀表由于老化失效，故障率會逐步提高，不同儀表的老化時間周期也不同，這個需要根據具體的儀表特點和運行工況具體分析和總結。在不同的失效階段，采取的具體措施也應有所不同。

總之，每臺儀表的生命周期都是不一樣的，主要影響儀表生命周期的主要幾個因數有產品先天性基因（包括產品的制造設計、元器件材料的選擇、產品的制造生產、出廠前的測試等）、現場安裝情況、現場使用的工況、維護保養等。

4 儀表完整性的管理措施及建議

設備設施完整性管理，是一個完善的、系統的管理過程，是用整體優化的方式管理設備設施的整個生命周期，以達到設備設施的可靠性（包括性能、安全、環保）與經濟性的平衡并可持續發展，以實現組織的戰略及目標。是充分發揮設備設施效能，有效管控風險，實現設備設施資產的保值增值及最大經濟回報，實施降本增效的一種有效工具和手段。因此，為節約運行維修成本，又能使得儀表設備運行可靠性高，相關管理措施和建議如下：

（1）針對設計、選型、安裝或設備制造等存在缺陷的儀表，需制定徹底的整改方案，擇機優先落實整改，并對整改的情況進行跟蹤和閉環銷項管理。

（2）落實做好儀表系統安全完整性等級評估工作，結合評估報告，開展儀表相關定期測試和檢查維護工作。

（3）定期開展各類儀表運行數據分析，不同類別的儀表單獨分析并總結報告，根據報告的整改措施落實整改工作。

（4）針對故障率較高或設備老化較快的儀表，需執行定期專項檢查計劃。每次專項檢查的情況形成記錄，結合歷年運行的數據進行對比分析、預判儀表生命周期形成總結報告，然后落實整改。

（5）建立儀表設備分級管理原則：石油化工企業儀表數量龐大、種類較多，評估和量化每類儀表的老化可靠性難度較大、必要性不大。但針對A級、關鍵性儀表或特殊的儀表設備，建立生命周期維護檔案，提前做好預防性維護工作。

（6）根據企業儀表設備的特點，“量身定做”以可靠性為中心的綜合型維修保養服務模式（含預防、預測和事后維修），形成相關管理規定，然后落實執行。

（7）進一步完善企業大數據信息平臺，便于用戶更加方便快捷、全方面的統計數據，相關數據得到及時有效的收集，也便于用戶隨時調取數據，用于技術分析和對設備生命周期的預判，給予更合理的預測維修方向。

5 結語

儀表設備運行的可靠性對裝置安全平穩運行起著至關重要的影響，為確保儀表設備運行的可靠性又能最大限度地節約儀表運行維修成本，設備的生命周期管理越來越受到企業的重視。惠州石化在設備重要性分級管理、設備生命周期數據的收集和分析、設備設施完整性的管理等方面取得較好的成績。這些管理措施大大提高了儀表設備的可靠性，提升了裝置運行的安全水平，減少了因儀表故障導致設備或裝置停工的損失，具有一定的推廣價值，可供石油化工企業借鑒。

隨著儀表設備可靠性和老化管理工作的不斷深入研究，儀表設備老化檢測的新技術開發和推廣應用大勢所趨。企業內部還需建立且不斷積累自己的儀表設備老化管理的數據庫，定期對數據庫老化數據進行技術分析，預測儀表生命周期，并逐步完善儀表生命周期檔案，使設備完整性管理工作水平得到不斷的提升，為企業安全可持續發展實現效益最大化。