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1、化工设备故障分析及预防维修措施?186?广州化工2010年38卷第1O期化工设备故障分析及预防维修措施蔡军(扬子石化一巴斯夫有限责任公司,江苏南京210048)摘要:化工企业的最终目标是提高化工生产力,实现企业高效益.而这一目标的最大障碍来自化工设备的故障.但设备故障是任何企业不可避免的问题.因此解决设备故障问题,保证化工设备的高效,正常运行非常重要.通过实际案例阐述了化工设备的故障特性,发生规律,依据不同的故障规律,选择不同的故障维修和预防措施,并分析了设备故障预防与维修间的关系.关键词:化工设备;故障;规律;预防措施TheChemicalEquipmentMalfunctionAnalys
2、isandPreventiveMaintenanceMeasureCAlJun(BASFYPCCo.,Ltd.,JiangsuNanjing210048,China)Abstract:TheultimatelypurposewastoimproveproductivityandachievethehighestbenefitofchemicMcompany.Buttheequipmentmalfunctionwasthebiggestobstructionforthisgoa1.Toensureequipmenteffectiveandnaturalrunningwastheimportanc
3、easpect.Totheactualcases,thechemicalequipmentmalfunctionspecialtyandoccurrenceruleswereanalyzed.Accordingtothedifferentrules,thedifferencemaintenanceandpreventivemeasurewerechosen.Bytheway,therelationshipbetweenpreventiveandmaintenancewasanalyzed.Keywords:chemicalequipment;malfunction;rule;preventiv
4、emeasure各种设备,管道,运输和储存条件共同体现了化工企业的生产力,而化工设备是企业生产的重要的技术力量.为实现企业效益的最大化,就必须了解化工设备故障的发生特点,发生规律,这样才能根据设备故障发生原因及其规律,选择不同的故障维修和预防措施,从而创造安全,稳定的生产环境.化工企业生产能力是由各种设备,管道,运输车船,储罐等共同形成的,其中化工设备的正常高效运行是提高生产能力重要的一环,设备是企业生产重要的技术基础.为使企业创造安全,稳产的良好环境,最终实现企业效益最大化,加强设备管理维护,减少设备故障发生概率,根据设备故障发生原因及其规律制定相关的预防维修措施显得尤为重要.1化工设备故障
5、和故障特性1.1设备故障简单地说是一台装置(或其零部件)丧失了它应达到的设计功能.另一方面需要指出的是,传统的故障观念仅认为零部件的损坏是故障的根源.这种看法只适于简单机械,现代许多机械设备增加了控制部分(即信息及其执行系统,如自动控制阀f-1),形成了”人一机整体”,不少时候,设备的零部件完好无损,但也发生故障,因此,故障观念也从微观发展到宏观.宏观故障观念认为,现代设备的故障源有零部件缺陷,零(元)件间的配合不协调,信息指令故障,人员误操作,输入异常(原材料,能源,电,汽,工质不合格等)和工作环境劣化等几大大因素.1.2化工设备的故障特性根据不同的故障源因素,设备的实际故障(尤其是疑难故障
6、)往往带有随机性,隐蔽性的特征.1.2.1随机性整台设备故障发生的随机性来源于设备部件故障的随机性,各零部件故障组合的随机性,材质和制造工艺的离散性,运行环境与工况的随机性以及维修状况的随机性.材质和制造工艺的优劣决定了部件对故障发生的影响程度,所以其离散性必然导致故障发生时刻和程度的随机性.运行环境与工况的随机性,即使完全相同的设备,其故障频度和使用寿命也会因承受的破坏因素强度不同而出现很大差异.1.2.2隐蔽性故障在时间上的演变由潜伏期,发展期至破坏期,有一个从隐蔽到暴露的过程,最终被人们所觉察,但其初始原因往往难以发现.故障在空问上的蔓延也是由局部到整体,到了事故发生后,人们往往忽略故障
7、发生的根本原因.故障始发端在时间和空间上的隐蔽性给故障分析造成很大困难,于是人们提出了故障寻因的阶段性问题和故障定位的层次性问题.化工设备故障还可以分为可以预防和不可预防两大类.若生产中可预防故障多,则说明设备的预防维,检修工作没有到位;若不可预防故障多,说明设备本身的可靠性差,设备设计存在基本问题.我们控制和降低设备的故障,主要从提高预防维修能力,增强设计制造水平,使设备满足设计可靠性两方面同时人手.作者简介:蔡军(1979一),男,2003年7月西南石油大学过程装备与控制工程专业大学本科毕业,工程师,现在南京扬子石化一巴斯夫有限责任公司工程部从事压力容器设计工作.Email:cai9912
8、68sohu.con2010年38卷第10期广州化工?187?图1设备的典型故障率曲线2化工设备故障发生规律分析降随着时问的变化,任何设备从安装,投入使用到退役,其故障发生变化也遵循一定的规律.设备故障率随时间推移的变化规律称为设备的典型故障率曲线,如图11设备的典型故障率曲线所示,该曲线通常也被叫做浴盆曲线.通过该曲线可以看出设备的故障率随时间的变化大致分三个阶段:早期故障期,偶发故障期和耗损故障期.2.1早期故障期化工设备最初投入运行后,虽已经过技术鉴定和验收,但初期故障总是不同程度的反映出来,少则一个月,多则几个月,甚至一年.此阶段主要是设备安装调试过程至移交生产试用阶段.造成设备早期故
9、障的原因主要是由设计,制造上的缺陷,包装,运输中的损伤,安装不到位,使用工人操作不习惯或尚未全部熟练掌握其性能等原因所造成的.在实际生产中由于设计阶段设备布局不合理,可能导致设备有形磨损的加快发展而造成设备故障;与设备管嘴相连的管道布局不合理,造成加载在设备管嘴上的应力过大,致使设备产生疲劳破坏;有些时候因工艺布置上的问题使设备的工作性能和环境发生变化,也可导致设备严重损坏.上诉情况在生产中都经常会遇到,比如化工厂中常用的泵和往复压缩机,由于在运行中带有震动,因此在安装过程中对地平,管嘴与相连管子的对中要求较高,同时也要求管道加载在设备管嘴上的外力较小,如果设计,安装过程中不注意这些情况,会对
10、设备的正常运行造成很大影响.设备处于早期故障期,故障率开始很高,通过跑合运行和故障排除,故障率逐渐降低并趋于稳定.早期故障期对于设备又称为”磨合期”.此段时间的长短,与设备部件,系统的设计与制造质量以及设备工艺布置,安装质量的高低有关.早期故障率是影响设备可靠性的一个重要因素,会使设备的平均无故障工作时间减少.2.2偶发故障期经过第一阶段的调试,试用后,设备的各部分机件进人正常磨损阶段,操作人员逐步掌握了设备的性能,原理和机构调整的特点.设备进入偶发故障期.在此期间故障率大致处于稳定状态,趋于定值,故障的发生是随机的.在偶发故障期内,设备的故障率最低,而且稳定.因而可以说,这是设备的最佳状态期
11、或称正常工作期.这个区段称为有效寿命.偶发故障期的故障,一般是由于设备使用不当与维修不力,工作条件(负荷,环境等)变化,或者由于材料缺陷,控制失灵,结构不合理等设计,制造上存在的问题所致.生产过程中,此阶段的故障多发生在易损件或该换而未及时更换的零部件上,因每台设备所有静,动零部件密封,轴承等磨损件都具有使用周期和寿命,运行中期的设备已逐步接近此项指标.经过停车检修而更换零部件之后,新换零件与现有部件不配套,不稳合,尚处在磨合期,或发生装配错误,也会导致设备故障,甚至带病运行;一味追求高产,常时间超负荷,超温,超压临界状态下工作,也是导致设备出故障原因之一,有时还酿成设备事故.设备运行初期不易
12、暴露的设备缺陷,经过一段时间运行后,有可能在运行中期暴露出来,如非易损件的疲劳,复合应力的消耗,材料磨损,先天性缺陷的故障等等.2.3耗损故障期化工生产设备的运转后期进入了故障多发期,此阶段被称为耗损故障期.一方面各零部件因磨损,更换,检修,腐蚀逐步加剧而丧失机能;另一方面长期处于运行状态下的设备,各部位间隙和损耗,即使是不常维修的零件,也因老化和疲劳而降低运行效率,使设备故障率逐渐上升.这说明设备的一些零部件已到了使用寿命期,应采用不同的维修方式来阻止故障率的上升,延长设备的使用寿命,如在拐点P即耗损故障期开始处进行大修,可经济而有效地降低故障率.如果继续使用,就可能造成设备事故.3故障预防
13、及维修措施分析3.1故障预防及维修的科学化管理化工设备故障的科学性预防和维修工作中,一个重要的内容就是科学管理,这包括设备的管理和参与设备开动和维护的相关人员的管理.预防及维修的技术基础是设备运行状态监测和故障诊断技术.由于机器设备现代化水平以及生产社会化程度的提高,尤其是系统观点的产生和应用,在设备管理运行中出现了全面管理的观点和方法.设备综合工程学把设备从设计到使用,淘汰,再设计的整个周期作为研究管理对象,运用管理工程学,运筹学,质量控制,价值工程,信息反馈等理论和方法,建立了围绕设备寿命周期过程中所涉及的各个方面的有机系统.设备操作者对设备的日常保养和检查是预防工作的重要内容.同时在化工
14、生产过程中,很多偶发故障是由于人为因素造成的.因此,设备故障的预防和维修工作中,对参与设备开动及维修的有关人员的管理工作尤为重要.这包括各项规章制度的建立,对设备维修人员及设备操作者的具体要求,考核制度等等.合理健全的管理制度是维修工作科学化,规范化,系统化的保证;高素质的维修人员是维修质量的保障.只有建立健全各项规章制度,确立有效的约束和激励机制,发挥参与设备开动的所有人员的主观能动性,才能使设备故障的预防和维修工作开展好,并且不断有所提高.3.2故障预防维修的基础与方式预防及维修的技术基础是设备运行状态监测和故障诊断.在机器运行时对各个部件进行状态监测,掌握机器运行的状态,对诸如机械状态量
15、(力,位移,振动,噪声,温度,压力和流量等)的监测,状态特征参数变化的辨识j,机器发生振动和机械损伤时的原因分析,振源判断,机械零部件使用期间的可靠性分析和剩余寿命的估计等,判断故障的严重程度和维修的可行性,在定期维修,状态预防维修,事后维修和定期报废等方式中进行抉择.选择设备维修策略的一般原则是:通过维修,恢复设备规定的功能,提高设备的可靠性或者消除设备维修前存在的缺陷,并充分利用零,部件的有效寿命;力求维修费用与设备停产对生产的经济损失两者之和为最小.根据不同的故障规律,故障频率和故障严重性,采取不同的维修对策,达到经济适用,有效安全的目的.定期维修是一种以时间为基础的预防检修方式,也称计
16、划检修.它是根据设备磨损的统计规律或经验,事先确定检修类别,检修周期,设备检修?188?广州化工2010年38卷第10期内容,检修备件及材料等的检修方式.定期检修适合于已知设备磨损规律的设备,以及难以随时停车进行检修的流程工业,自动生产设备.状态维修是一种以设备状态为基础,以预测设备状态发展趋势为依据的检修方式,也称视情维修.它根据对设备的日常检查,定期重点检查,在线状态监测和故障诊断所提供的信息,经过分析处理,判断设备的健康和性能劣化状况及其发展趋势,并在设备故障发生前,即性能降低到规定的故障率前有计划地安排检修.状态维修克服了定期维修的维修过剩与维修不足的弊端,调整了维修间隔期.事后维修是
17、当设备发生故障或其它失效时进行的非计划性维修.在现代管理设备要求下,事后维修仅用于对生产影响极小的非重点设备,有冗余配置的设备或采用其它检修方式不经济的设备.定期报废意味着按固定的时间间隔用新产品或部件更换旧产品或部件,恢复产品或部件的可靠性.要求产品在规定的工龄极限内或在此之前报废产品或部件,而不管其当时的状况.3.3设备故障维修与预防的关系预防措施的制定过程中往往包含着技术的革新和进步.许多较老的设备采用相对落后的技术和当时相对粗糙的设备元件,由于它们的可靠性较差,本身故障率较高,所以常常由于它们造成设备故障.经对这些设备元件进行升级改造后,在很大程度上降低了此类故障的发生.由此可见,预防
18、措施的制定,往往就是靠采用先进的科学技术来完成的.可以将故障的维修和预防用如图2所示.维修制定预防措施预防降低维修频率图2设备故障维修与预防关系图就维修和预防工作来说,单纯的维修是被动维修,而预防工作是主动维修.不可能长时间地保证设备运转不出现故障,可以做到的是通过有效的预防措施来保证设备在一定时间区域内使用而不发生故障.维修预防工作要达到的目标,就是通过定期的预防维修来减少以至杜绝被动性维修.采取科学的管理方法,采用正确预防和方法,使预防和维修工作逐渐做到有条理,有控制,掌握维修的主动性.维修工作为预防工作提供了目标和思路方法,而预防反过来又有效地减少了维修.维修和预防都是设备运转过程中不可
19、缺少的环节,此方面工作开展得好就能给企业生产提供可靠的保证,反之就会严重影响企业经济效益的提高.4结论通过深入分析故障特性,故障规律,故障维修措施以及故障维修与故障预防间的关系,有利于化工设备在实际应用中,记录设备故障发生的频率,严重性,从而依据故障特征的类型,有针对性地选择维修策略,使维修工作量和维修费用大幅度地降低,保证化工设备的正常运行,提高企业生产能力,实现企业的高效益化.参考文献1邝朴生.设备诊断工程M.北京:中国农业科技出版社,1997:566O.2李玉刚.基于设备故障的间歇化工过程反应型调度J.计算机与应用学,2008(04):1315.3王茂贵,王国明.浅谈设备故障率J.化工机
20、械,2003(07):2335.4薛增玉.谈谈几种设备故障的修复J.四川化工,1994(01):1925.5秦宇,蒋祖炎.开展设备故障分析的一点体会J.中国设备工程,1991(12):1O一14.6约翰?莫布雷着,康建设,何耀欣译.以可靠性为中心的维修(第二版)M.石家庄:军械工程学院出版社,2002:3035,100103(上接第144页)2.4结论(1)以季戊四醇和巯基乙酸为原料,Amberlystl5强酸型离子交换树脂为催化剂进行酯化反应,产物经傅里叶变换红外和HNMR谱图表征,为季戊四醇四(2一巯基乙酸)酯.(2)由正交试验得合成季戊四醇四(2一巯基乙酸)酯的最佳工艺条件为:酸醇摩尔比
21、为5.4:1,最佳反应时间为5h,催化剂用量为醇的5%,带水剂用量为醇的200%.(3)最佳工艺条件下,季戊四醇四(2一巯基乙酸)酯,产率达93.1%.参考文献1康富春,张宏伟.硫醇固化剂的合成和应用J.热固性树脂,2006,2l(3):1519.2PAUL,HAPdAN,SCHOENBERG,eta1.Muhireactivitypolymereaptans,starpolymersandmethodsofpreparation.US,6,201,009BIP.2oolO413.余善信,唐艳人.以对甲苯磺酸为催化剂合成乙酸异戊酯J.精细石油化工,1996(2):3l一32.王德堂,周立雪,冷士良.用大孔强碱性阴离子交换树脂催化制取苯基苯酚甲醛树脂的方法.CN:1559684AP.2006一I122.瞿亚平,梁志武,吴顺余.离子交换树脂在HPO法己内酰胺精制中的应用J.合成纤维工业,2003,26(2):4852.靳朝辉.离子交换动力学研究D.中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士),2004.中华人民共和国国家标准.GB16682008增塑剂的酸值及酸度的测定s.北京:中国标准出版社,2008.chemBlink.季戊四醇四巯基乙酸酯EB/OL.http:/www.hemblink.corn/products/10193994C.htm.
