劣化傾向管理在石化企業生產線關鍵設備的應用

楊 明

（上海守安投資控股集團有限公司中石化九江石化檢維修項目部，江西九江 332000）

0 引言

劣化傾向管理是指采用定性或可視化的方式，對生產中的設備運行狀態進行有序監控，也可將其視為對設備質量管理的控制圖，也是設備故障狀態檢修的顯著特點之一。石化企業生產線關鍵設備劣化傾向的主要表現形式是機械磨損與產生裂痕，關鍵設備在運轉過程中，機體與設備其他部件之間存在一定摩擦，進而造成設備運轉磨損[1]。同時，由于生產線長期高負荷運轉，在非正常作用力下設備連接處極易出現裂痕，這也是劣化的主要表現形式之一。若設備在劣化極限值范圍內，便不會影響生產線的持續運轉，假定關鍵設備的劣化傾向超出可自動調節或承受范圍，設備便會出現突發性故障甚至連鎖故障，因此在劣化傾向極限范圍內進行生產線關鍵設備的有效管理切實可行且十分必要。

在石化企業實際生產活動過程中，對關鍵設備進行劣化傾向管理，主要是為了檢查設備在運轉中是否出現由于磨損造成的設備功能劣化程度，并根據預測的結果評估可能由于劣化出現的生產故障時間，及時發現故障點，以此提出合理有效的控制措施[2]。關鍵設備的劣化管理過程即關鍵設備質量管理的控制方法，在故障檢修狀態下，將傾向管理圖像傳送到檢修人員工作室中，以此對生產過程實施有效控制。下面以再生氣壓縮機（型號為2D40-173/3.5-7.2，下同）為例，開展劣化傾向管理在石化企業生產線關鍵設備應用的研究。

1 劃分劣化管理種類

再生氣壓縮機作為石化企業生產線中的關鍵設備，在維持生產線持續運行方面發揮了關鍵作用，其運轉是否正常直接影響著整個生產線的運行。早期由于設備自身結構較復雜，常因關鍵設備出現劣化傾向甚至損壞，導致企業被迫停產。在對其進行劣化傾向管理過程中，首先應明確設備出現劣化傾向的類型。為此下述將結合生產線的綜合運轉方式，在檢修過程中利用設備控制圖，對該設備進行劣化種類劃分[3]。

如圖1 所示，當設備出現計量劣化傾向時，生產線便會出現設備運轉時的振動頻率、發生聲音、實時溫度、抗壓力值的變化，此方面的劣化傾向在石化企業生產線中是較容易發現的，也是相對容易管控的。但一旦出現計數劣化傾向時，便會對生產線的綜合性能造成影響，也是對設備整體運行參數的影響[4]。如壓縮機出口壓力值不穩定、活塞桿軸向及徑向振動等，此時便會產生對生產全過程的“主效應”影響，此時僅依照直接觀察法無法觀察到關鍵設備的劣化現象，需要持續使用相關設備對其進行監測。

圖1 劣化管理種類

在對關鍵設備進行劣化傾向種類劃分的過程中，考慮到對設備的質量管理，在完成上述操作的基礎上，可采用3σ 計量法對生產線上關鍵設備進行劣化界限的劃分，根據傾向值服從方程正態分布的特點，可同步采用繪制曲線圖、監測設備全周期生產的方式對其進行進一步劃分[5]。例如，根據生產線產品輸出效率劃分再生氣壓縮機的輸出/輸入參數，以此判斷關鍵設備劣化是否由引擎、設備傳動、液壓油泵等零部件故障導致；或根據壓縮機對生產中的油量消耗、油液進行分析，判斷計算壓縮機是否發生劣化故障等。

2 計算石化生產線關鍵設備劣化傾向值

在完成對劣化傾向管理種類劃分的基礎上，應根據關鍵設備發生劣化的不同類型進行石化企業生產線關鍵設備綜合劣化傾向值的計算。首先，根據關鍵設備運行中參數的變化情況，對設備中無量綱參數進行計算，掌握設備在不同劣化狀態下的實際傾向值，并按照設備振動的頻率進行劣化頻域的傾向管理[6]。再生氣壓縮機劣化傾向無量綱參數的計算見表1。其中，K 為設備劣化波形系數，C 為關鍵因數，I 為設備可承受沖擊指數，為生產線運轉縫隙值，β 為劣化峰態值，Xrus為劣化有效值，Xa為劣化傾向平均值，Xp為劣化峰值，Xr為設備劣化運行極限值。根據上述對再生氣壓縮機無量綱參數的劣化分析，可更加詳細地掌握當設備發生劣化傾向時生產線的運行狀態。為此根據上述分析，依靠企業工程學發生故障的概率，計算石化生產線關鍵設備劣化傾向極限：。其中，λ0為設備劣化上控制界限，λ 為石化生產線關鍵設備劣化傾向極限，λL為設備劣化下控制界限，為管理圖中心線；T 為生產線全壽命周期，△T 為缺陷比值。

表1 再生氣壓縮機劣化傾向無量綱參數

根據計算公式，結合關鍵設備在運轉中劣化參數出現的靈敏值，進一步掌握設備在生產線運行過程中出現劣化現象的程度，以此為持續劣化傾向管理提供管理方向。

3 設備頻譜劣化傾向管理

根據上述計算的再生氣壓縮機劣化傾向無量綱參數，結合石化企業生產的全過程管理，進行設備頻譜傾向的劣化管理[7]。

如圖2 所示，由于再生氣壓縮機的核心構成較復雜，其劣化傾向的發生通常與頻譜要素有關，即便設備發生微小的劣化傾向也會對頻率造成影響，所以對頻譜的劣化管理適用于石化企業生產線中大多關鍵設備。根據設備發生振動的直接頻率強度，預測劣化的發生時間，以此評估生產線運行的危險水平。在此種狀態下，可以采用對振動離散量管理的方式，將劣化傾向引起的停機現象繪制成停機圖，整合劣化傾向警戒水平，確定狀態檢修時間，以實現對石化企業生產線關鍵設備的劣化管理。

4 結束語

近年來，我國石化企業由于機械設備發生劣化現象導致的生產線連鎖故障屢屢發生，為了改善企業生產現狀，本文以再生氣壓縮機設備為例，開展了劣化傾向管理在石化企業生產線關鍵設備上應用的研究。在理論層面分析，劣化傾向是生產設備發生故障的必然事件，屬于可控制故障類型。為此在后期的研究匯總工作中，可適當引入泊松分布計算方法，確定對生產線中關鍵設備的控制界限，并識別設備的偶發故障時期，判斷每次生產過程的可能停機事件發生次數。同時依照上下界限的劃分，綜合評估劣化的平方根與標準化偏差值，為進一步提高石化企業生產線可持續運行能力提出指導。

圖2 關鍵設備頻譜劣化傾向管理過程