新疆獨(dú)山子石化公司乙烯廠□劉 冰 楊 澍 張 磊 冷 忠 朱 斌

1 閥門現(xiàn)狀

自2009年百萬噸年乙烯項(xiàng)目建成投產(chǎn)以來，裝置閥門大部分閥門已連續(xù)運(yùn)行13年，閥門故障率逐年增高。由閥門故障引起的裝置生產(chǎn)波動(dòng)、非計(jì)劃循環(huán)和單元停工次數(shù)同比有所增加。造成閥門故障率升高的原因有：1）閥門密封件老化；2）閥內(nèi)件沖刷腐蝕；3）定位器及電磁閥等配件故障；4）閥門設(shè)計(jì)選型存在缺陷等。雖然可以利用裝置檢修窗口期對閥門進(jìn)行下線維修，但受限于檢修時(shí)間和閥門數(shù)量、維修資金等因素，維護(hù)人員無法對所有閥門做到應(yīng)修盡修。本文探討通過某種方法對閥門關(guān)鍵性進(jìn)行分類，在有限的時(shí)間內(nèi)集中人力、物力對一些關(guān)鍵閥門進(jìn)行維修，做到有的放矢，提高維護(hù)效率，降低維護(hù)成本。

2 化工企業(yè)安全性分析的方法簡介

化工企業(yè)關(guān)于設(shè)備、工藝安全性分析采用的方法有FMEA、HAZOP、SIL，但是這三種分析方法均具有一定的局限性。具體表現(xiàn)在：1）FMEA更適用于動(dòng)、靜設(shè)備的功能分析，從設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能、失效、風(fēng)險(xiǎn)等方面進(jìn)行分析，并針對分析出來的風(fēng)險(xiǎn)制定消減措施；2）HAZOP分析方法主要是通過對工藝圖紙和操作規(guī)程，以引導(dǎo)詞對過程中工藝狀態(tài)（參數(shù)）可能出現(xiàn)的變化（偏差）加以分析，找出其可能導(dǎo)致的危險(xiǎn)。據(jù)此來辨識(shí)出裝置或單元的設(shè)計(jì)缺陷；3）SIL定級，即安全完整性評級定級、驗(yàn)證、確認(rèn)。結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)、工藝裝置特性，企業(yè)性質(zhì)和管理要求，采用適宜的風(fēng)險(xiǎn)管理和SIL定級方法。SIL定級主要針對變送器、控制系統(tǒng)。

3 閥門關(guān)鍵性分級

當(dāng)前化工企業(yè)使用的三種分析方法FMEA、HAZOP、SIL，但沒有針對閥門設(shè)備的完整性分析。為了更好、更準(zhǔn)確對閥門進(jìn)行安全性分析，筆者把三種分析方法進(jìn)行整合，制定一套適用于閥門的安全性分析方法，稱這種分析方法為“閥門關(guān)鍵性分析（ACA）”。閥門關(guān)鍵性分析（ACA）主要是從生產(chǎn)、安全、財(cái)產(chǎn)等三方面評估，具體見下文。

（1）關(guān)鍵性系數(shù)

1）裝置關(guān)鍵性系數(shù)

新疆獨(dú)山子石化公司乙烯廠（以下簡稱“乙烯廠”）共有生產(chǎn)裝置四十余套，裝置關(guān)鍵性系數(shù)（K1）評估是根據(jù)廠級不同裝置的生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)復(fù)雜程度，用于進(jìn)行不同裝置之間橫向比較的一種度量方法。在閥門的關(guān)鍵度分析中，裝置關(guān)鍵性系數(shù)可用于對裝置單元風(fēng)險(xiǎn)初評結(jié)果進(jìn)行修正，使評估結(jié)果更加客觀和合理。

2）裝置單元關(guān)鍵性系數(shù)

裝置單元關(guān)鍵性系數(shù)（K2）評估是根據(jù)同一裝置不同單元的生產(chǎn)影響、財(cái)產(chǎn)損失、HSSE影響三方面因素，用于進(jìn)行同一裝置不同單元之間橫向比較的一種度量方法。為了使儀表設(shè)備關(guān)鍵性評級更加準(zhǔn)確，根據(jù)單元在裝置中承擔(dān)的不同功能設(shè)立單元系數(shù)，單元關(guān)鍵性系數(shù)≤裝置關(guān)鍵性系數(shù)，在儀表設(shè)備的關(guān)鍵度分析中，單元關(guān)鍵性系數(shù)可用于對儀表設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)初評結(jié)果進(jìn)行修正，使評估結(jié)果更加客觀和合理。見表1。

表1 裝置關(guān)鍵性系數(shù)（K1）及單元關(guān)鍵性系數(shù)（K2）舉例

（2）潛在故障嚴(yán)酷度等級

嚴(yán)酷度（S）是對儀表設(shè)備故障所造成后果的嚴(yán)重程度的評價(jià)，它是根據(jù)儀表設(shè)備故障最終可能導(dǎo)致的HSSE影響、生產(chǎn)損失和財(cái)產(chǎn)損失等方面進(jìn)行確定的。見表2。

表2 （續(xù)）

表2 儀表設(shè)備故障嚴(yán)酷度（S）定義

（3）儀表設(shè)備的單點(diǎn)故障/非單點(diǎn)故障識(shí)別

儀表設(shè)備單點(diǎn)故障是指儀表設(shè)備出現(xiàn)故障后沒有冗余或可替代設(shè)施的故障。儀表設(shè)備單點(diǎn)故障的識(shí)別舉例如下：

1）沒有備用調(diào)節(jié)回路，沒有調(diào)節(jié)副線，沒有冗余控制回路的控制閥或控制儀表，發(fā)生故障后對于裝置或系統(tǒng)運(yùn)行可能產(chǎn)生影響的情況屬于單點(diǎn)故障。有備用調(diào)節(jié)回路，有調(diào)節(jié)副線，有冗余控制回路的控制閥或控制儀表，發(fā)生故障時(shí)對于裝置或系統(tǒng)運(yùn)行可能產(chǎn)生影響的情況屬于非單點(diǎn)故障。

2）采用一般結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥門，無調(diào)節(jié)副線，不可隔離，但介質(zhì)有毒有害可燃，或介質(zhì)溫度高于自燃點(diǎn)，發(fā)生泄漏對于HSSE可能產(chǎn)生影響的情況屬于單點(diǎn)故障。采用全焊接閥門，波紋管閥門，泄漏介質(zhì)有安全排放措施，有副線可隔離，或無毒無害非可燃介質(zhì)，發(fā)生密封泄漏對于HSSE可能產(chǎn)生影響的情況屬于非單點(diǎn)故障。

3）采用一般結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥門，但介質(zhì)為有毒有害可燃，或介質(zhì)溫度高于自燃點(diǎn)，發(fā)生外漏著火的情況屬于單點(diǎn)故障。介質(zhì)性質(zhì)為有毒有害可燃，但介質(zhì)溫度低于自燃點(diǎn)，發(fā)生外漏著火的情況屬于非單點(diǎn)故障。

（4）單項(xiàng)要素的風(fēng)險(xiǎn)評估

單項(xiàng)要素風(fēng)險(xiǎn)評估要點(diǎn)如下：

1）風(fēng)險(xiǎn)評估按照HSSE和生產(chǎn)兩項(xiàng)要素分別執(zhí)行。

2）對HSSE影響和生產(chǎn)損失每項(xiàng)要素，分別評定嚴(yán)酷度等級和進(jìn)行單點(diǎn)故障判斷。

3）應(yīng)用表3所示的風(fēng)險(xiǎn)矩陣，確定每項(xiàng)要素風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)（RPN）。

表3 單一要素風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)（RPN）的確定

4）考慮了裝置系數(shù)后的，單一要素風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)（RPN）的計(jì)算公式見（1）、式（2）、式（3）。

（5）定義故障判據(jù)的依據(jù)

定義故障判據(jù)的依據(jù)如下：

1）資產(chǎn)在規(guī)定的條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，不能完成規(guī)定功能；某些性能指標(biāo)不能保持在規(guī)定的范圍內(nèi)；引起人員、環(huán)境、生產(chǎn)和財(cái)產(chǎn)等方面的負(fù)面影響超出了允許范圍。

2）技術(shù)協(xié)議或其他文件中所專門規(guī)定的故障判據(jù)。

3）單一儀表設(shè)備故障影響結(jié)果分析不考慮備用或冗余系統(tǒng)對故障結(jié)果產(chǎn)生的影響。

（6）綜合要素的風(fēng)險(xiǎn)等級

對HSSE影響、生產(chǎn)損失和財(cái)產(chǎn)損失要素評估結(jié)果進(jìn)行綜合，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)（RPN）的公式，見式（4）。

4 管理措施

按照閥門關(guān)鍵性分析方法得到各風(fēng)險(xiǎn)等級的閥門位號及數(shù)量，并制定相應(yīng)的管理策略。

（1）設(shè)計(jì)選型

所有新建裝置在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行儀表閥門關(guān)鍵性分析，并在設(shè)計(jì)采購階段落實(shí)全閥門的分級管控措施。對A類、B類高、中風(fēng)險(xiǎn)的閥門在材質(zhì)和選型、選擇方面提高標(biāo)準(zhǔn)和要求。

（2）維護(hù)

閥門分級管控，關(guān)鍵性閥門進(jìn)行特級維護(hù)，重要性閥門進(jìn)行定期維護(hù)，一般閥門和不重要閥門執(zhí)行預(yù)知維修。維護(hù)方案如下：

1）A類閥門單獨(dú)制定和編制最高級別的檢查維護(hù)方案，明確檢查內(nèi)容、檢查標(biāo)準(zhǔn)、檢查周期、檢查效果。維護(hù)方案需提前分廠進(jìn)行對接，工藝車間同意后，為儀表提供檢條件。

2） B類、C類閥門不單獨(dú)編制檢查維護(hù)方案，仍采用儀表點(diǎn)檢模式執(zhí)行，檢查維護(hù)周期根據(jù)分級標(biāo)準(zhǔn)重新討論確定后，修改點(diǎn)檢策略。

3） D類閥門執(zhí)行故障維修模式，故障后進(jìn)行處理。

（3）管理策略

1）備件管理策略

①對A類、B類閥門從閥門種類、儲(chǔ)備數(shù)量，制造商、產(chǎn)地等方面制定詳細(xì)的管理方案和運(yùn)行機(jī)制，實(shí)行動(dòng)態(tài)評估和管理；

②制定備件儲(chǔ)備原則，優(yōu)先保障A類、B類閥門，費(fèi)用適當(dāng)傾斜；

③A類閥門附件儲(chǔ)備定額100%，B類閥門儲(chǔ)備定額30%，C類閥門儲(chǔ)備定額10%；

④A類閥門的備件使用后需立即補(bǔ)充。

2）維護(hù)人員的管理策略

①A類閥門由班長進(jìn)行管控，B類閥門由班組技術(shù)骨干進(jìn)行管控，C類、D類閥門由班組員工進(jìn)行管控；

②A類、B類閥門管控人員必須熟悉儀表操作規(guī)程及問題處理，確保維護(hù)質(zhì)量管控；

③對A、B類閥門的維護(hù)人員應(yīng)開展更加詳細(xì)專業(yè)的培訓(xùn)，以滿足維護(hù)管理需求。

3）變更管理

①對A類、B類閥門要建立完整變更管理流程，保證變更的全面性、規(guī)范性、科學(xué)性等，這就需要開展必要的風(fēng)險(xiǎn)評估；

②A類、B類閥門變更，必須有成熟可行的方案與同等規(guī)模大型石化企業(yè)的使用業(yè)績；

③非必要情況下，原則上A類閥門不進(jìn)行變更。需要變更的必須組織評估。變更涉及設(shè)備專業(yè)的，由上級部門或設(shè)備專業(yè)牽頭組織實(shí)施。

5 結(jié)論

科學(xué)的閥門關(guān)鍵性分級是提高閥門管理水平的前提。這也為后期其他自動(dòng)化控制設(shè)備的重要性評級提供了方向指南，對提高裝置的自動(dòng)化控制管理水平有重要意義。利用評級結(jié)果制定的閥門檢維修策略以及備件儲(chǔ)備方案，已經(jīng)從理論轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，指導(dǎo)乙烯廠閥門的全生命周期管理。