劣化傾向管理在石化企業(yè)生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備的應(yīng)用

楊 明

（上海守安投資控股集團(tuán)有限公司中石化九江石化檢維修項(xiàng)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(duì)生產(chǎn)中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有序監(jiān)控，也可將其視為對(duì)設(shè)備質(zhì)量管理的控制圖，也是設(shè)備故障狀態(tài)檢修的顯著特點(diǎn)之一。石化企業(yè)生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備劣化傾向的主要表現(xiàn)形式是機(jī)械磨損與產(chǎn)生裂痕，關(guān)鍵設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，機(jī)體與設(shè)備其他部件之間存在一定摩擦，進(jìn)而造成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)磨損[1]。同時(shí)，由于生產(chǎn)線長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，在非正常作用力下設(shè)備連接處極易出現(xiàn)裂痕，這也是劣化的主要表現(xiàn)形式之一。若設(shè)備在劣化極限值范圍內(nèi)，便不會(huì)影響生產(chǎn)線的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，假定關(guān)鍵設(shè)備的劣化傾向超出可自動(dòng)調(diào)節(jié)或承受范圍，設(shè)備便會(huì)出現(xiàn)突發(fā)性故障甚至連鎖故障，因此在劣化傾向極限范圍內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備的有效管理切實(shí)可行且十分必要。

在石化企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)過程中，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行劣化傾向管理，主要是為了檢查設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中是否出現(xiàn)由于磨損造成的設(shè)備功能劣化程度，并根據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果評(píng)估可能由于劣化出現(xiàn)的生產(chǎn)故障時(shí)間，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，以此提出合理有效的控制措施[2]。關(guān)鍵設(shè)備的劣化管理過程即關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量管理的控制方法，在故障檢修狀態(tài)下，將傾向管理圖像傳送到檢修人員工作室中，以此對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)施有效控制。下面以再生氣壓縮機(jī)（型號(hào)為2D40-173/3.5-7.2，下同）為例，開展劣化傾向管理在石化企業(yè)生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)用的研究。

1 劃分劣化管理種類

再生氣壓縮機(jī)作為石化企業(yè)生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備，在維持生產(chǎn)線持續(xù)運(yùn)行方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，其運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常直接影響著整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行。早期由于設(shè)備自身結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，常因關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)劣化傾向甚至損壞，導(dǎo)致企業(yè)被迫停產(chǎn)。在對(duì)其進(jìn)行劣化傾向管理過程中，首先應(yīng)明確設(shè)備出現(xiàn)劣化傾向的類型。為此下述將結(jié)合生產(chǎn)線的綜合運(yùn)轉(zhuǎn)方式，在檢修過程中利用設(shè)備控制圖，對(duì)該設(shè)備進(jìn)行劣化種類劃分[3]。

如圖1 所示，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)計(jì)量劣化傾向時(shí)，生產(chǎn)線便會(huì)出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)頻率、發(fā)生聲音、實(shí)時(shí)溫度、抗壓力值的變化，此方面的劣化傾向在石化企業(yè)生產(chǎn)線中是較容易發(fā)現(xiàn)的，也是相對(duì)容易管控的。但一旦出現(xiàn)計(jì)數(shù)劣化傾向時(shí)，便會(huì)對(duì)生產(chǎn)線的綜合性能造成影響，也是對(duì)設(shè)備整體運(yùn)行參數(shù)的影響[4]。如壓縮機(jī)出口壓力值不穩(wěn)定、活塞桿軸向及徑向振動(dòng)等，此時(shí)便會(huì)產(chǎn)生對(duì)生產(chǎn)全過程的“主效應(yīng)”影響，此時(shí)僅依照直接觀察法無法觀察到關(guān)鍵設(shè)備的劣化現(xiàn)象，需要持續(xù)使用相關(guān)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖1 劣化管理種類

在對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行劣化傾向種類劃分的過程中，考慮到對(duì)設(shè)備的質(zhì)量管理，在完成上述操作的基礎(chǔ)上，可采用3σ 計(jì)量法對(duì)生產(chǎn)線上關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行劣化界限的劃分，根據(jù)傾向值服從方程正態(tài)分布的特點(diǎn)，可同步采用繪制曲線圖、監(jiān)測(cè)設(shè)備全周期生產(chǎn)的方式對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步劃分[5]。例如，根據(jù)生產(chǎn)線產(chǎn)品輸出效率劃分再生氣壓縮機(jī)的輸出/輸入?yún)?shù)，以此判斷關(guān)鍵設(shè)備劣化是否由引擎、設(shè)備傳動(dòng)、液壓油泵等零部件故障導(dǎo)致；或根據(jù)壓縮機(jī)對(duì)生產(chǎn)中的油量消耗、油液進(jìn)行分析，判斷計(jì)算壓縮機(jī)是否發(fā)生劣化故障等。

2 計(jì)算石化生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備劣化傾向值

在完成對(duì)劣化傾向管理種類劃分的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備發(fā)生劣化的不同類型進(jìn)行石化企業(yè)生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備綜合劣化傾向值的計(jì)算。首先，根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行中參數(shù)的變化情況，對(duì)設(shè)備中無量綱參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，掌握設(shè)備在不同劣化狀態(tài)下的實(shí)際傾向值，并按照設(shè)備振動(dòng)的頻率進(jìn)行劣化頻域的傾向管理[6]。再生氣壓縮機(jī)劣化傾向無量綱參數(shù)的計(jì)算見表1。其中，K 為設(shè)備劣化波形系數(shù)，C 為關(guān)鍵因數(shù)，I 為設(shè)備可承受沖擊指數(shù)，為生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)縫隙值，β 為劣化峰態(tài)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(shè)備劣化運(yùn)行極限值。根據(jù)上述對(duì)再生氣壓縮機(jī)無量綱參數(shù)的劣化分析，可更加詳細(xì)地掌握當(dāng)設(shè)備發(fā)生劣化傾向時(shí)生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)。為此根據(jù)上述分析，依靠企業(yè)工程學(xué)發(fā)生故障的概率，計(jì)算石化生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備劣化傾向極限：。其中，λ0為設(shè)備劣化上控制界限，λ 為石化生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備劣化傾向極限，λL為設(shè)備劣化下控制界限，為管理圖中心線；T 為生產(chǎn)線全壽命周期，△T 為缺陷比值。

表1 再生氣壓縮機(jī)劣化傾向無量綱參數(shù)

根據(jù)計(jì)算公式，結(jié)合關(guān)鍵設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中劣化參數(shù)出現(xiàn)的靈敏值，進(jìn)一步掌握設(shè)備在生產(chǎn)線運(yùn)行過程中出現(xiàn)劣化現(xiàn)象的程度，以此為持續(xù)劣化傾向管理提供管理方向。

3 設(shè)備頻譜劣化傾向管理

根據(jù)上述計(jì)算的再生氣壓縮機(jī)劣化傾向無量綱參數(shù)，結(jié)合石化企業(yè)生產(chǎn)的全過程管理，進(jìn)行設(shè)備頻譜傾向的劣化管理[7]。

如圖2 所示，由于再生氣壓縮機(jī)的核心構(gòu)成較復(fù)雜，其劣化傾向的發(fā)生通常與頻譜要素有關(guān)，即便設(shè)備發(fā)生微小的劣化傾向也會(huì)對(duì)頻率造成影響，所以對(duì)頻譜的劣化管理適用于石化企業(yè)生產(chǎn)線中大多關(guān)鍵設(shè)備。根據(jù)設(shè)備發(fā)生振動(dòng)的直接頻率強(qiáng)度，預(yù)測(cè)劣化的發(fā)生時(shí)間，以此評(píng)估生產(chǎn)線運(yùn)行的危險(xiǎn)水平。在此種狀態(tài)下，可以采用對(duì)振動(dòng)離散量管理的方式，將劣化傾向引起的停機(jī)現(xiàn)象繪制成停機(jī)圖，整合劣化傾向警戒水平，確定狀態(tài)檢修時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)對(duì)石化企業(yè)生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備的劣化管理。

4 結(jié)束語

近年來，我國(guó)石化企業(yè)由于機(jī)械設(shè)備發(fā)生劣化現(xiàn)象導(dǎo)致的生產(chǎn)線連鎖故障屢屢發(fā)生，為了改善企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，本文以再生氣壓縮機(jī)設(shè)備為例，開展了劣化傾向管理在石化企業(yè)生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備上應(yīng)用的研究。在理論層面分析，劣化傾向是生產(chǎn)設(shè)備發(fā)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(dāng)引入泊松分布計(jì)算方法，確定對(duì)生產(chǎn)線中關(guān)鍵設(shè)備的控制界限，并識(shí)別設(shè)備的偶發(fā)故障時(shí)期，判斷每次生產(chǎn)過程的可能停機(jī)事件發(fā)生次數(shù)。同時(shí)依照上下界限的劃分，綜合評(píng)估劣化的平方根與標(biāo)準(zhǔn)化偏差值，為進(jìn)一步提高石化企業(yè)生產(chǎn)線可持續(xù)運(yùn)行能力提出指導(dǎo)。

圖2 關(guān)鍵設(shè)備頻譜劣化傾向管理過程