基于TPM 管理的故障分析閉環(huán)模式的實(shí)踐探索

張寶丹

（中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）

0 引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，如今TPM（Total Productive Maintenance，全員生產(chǎn)維護(hù)）管理在企業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中起著舉足輕重的作用。TPM 管理是以實(shí)現(xiàn)四個(gè)“零”目標(biāo)為任務(wù)，即“零缺陷”“零故障”“零不良”“零事故”，在保證全員參與的基礎(chǔ)上，提高職工操作技能，加強(qiáng)設(shè)備維修保養(yǎng)，確保裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

天津石化公司歷經(jīng)多次裝置停工大檢修，期間涌現(xiàn)了許多積極有效的TPM 管理方法。在1#催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)的檢修改造中，基層車(chē)間以TPM 管理為基礎(chǔ)，積極開(kāi)展職工培訓(xùn)工作，動(dòng)員全員參與。在保證安全的基礎(chǔ)上，以裝置現(xiàn)場(chǎng)作為講授課堂，在情境教學(xué)中加深了職工對(duì)設(shè)備的了解，在缺陷排查中強(qiáng)化了職工對(duì)故障分析的理論深入，在實(shí)踐活動(dòng)中提高職工對(duì)設(shè)備維護(hù)的能動(dòng)作用。這種從培訓(xùn)學(xué)習(xí)到全員參與，從缺陷識(shí)別到故障分析，從理論深化到日常重點(diǎn)維護(hù)的閉環(huán)管理模式，體現(xiàn)了積極的應(yīng)用效果。

1 設(shè)備TPM 管理現(xiàn)狀

TPM 管理最初源于20 世紀(jì)70 年代，后來(lái)逐漸應(yīng)用于各企業(yè)的設(shè)備管理中。天津石化公司基層車(chē)間在貫徹落實(shí)公司TPM 管理的基礎(chǔ)上，做出了一系列有效可行的舉措，并以此為基礎(chǔ)不斷更新管理模式與方法，提高職工全員參與的積極性，深化理論知識(shí)學(xué)習(xí)，提升職工設(shè)備操作與維護(hù)水平，保證裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)。

在近年裝置大檢修中，車(chē)間通過(guò)貫徹實(shí)施TPM 管理，完成了催化四機(jī)組檢修、催化沉降器封頭更新、余鍋模塊更換、煙機(jī)入口膨脹節(jié)更新、LTAG 適應(yīng)性改造等涉及專(zhuān)業(yè)面廣、施工難度大的檢修項(xiàng)目。此外，在防腐管理、環(huán)保設(shè)施管理優(yōu)化、持續(xù)攻堅(jiān)創(chuàng)效節(jié)能等方面也取得一定成效。TPM 管理推行以來(lái)，堅(jiān)持“TPM 管理，從5S 做起，從你我做起”原則，發(fā)動(dòng)車(chē)間管理、班組、保運(yùn)等各級(jí)人員積極參與，在改善現(xiàn)場(chǎng)面貌的同時(shí)，不斷深化職工對(duì)理論知識(shí)的理解，提升設(shè)備維護(hù)操作能力水平。

2 設(shè)備故障分析閉環(huán)模式的實(shí)踐探索

在TPM 管理的基礎(chǔ)上，車(chē)間以裝置大檢修為契機(jī)，動(dòng)員職工積極參與培訓(xùn)活動(dòng)。在完成檢修任務(wù)的前提下，不斷深化培訓(xùn)內(nèi)容，深入設(shè)備缺陷分析，形成故障分析閉環(huán)模式。

2.1 全面開(kāi)展多樣化培訓(xùn)活動(dòng)

TPM 管理的開(kāi)展實(shí)施，離不開(kāi)廣大職工的共同努力。為更好地應(yīng)對(duì)裝置的檢修改造，車(chē)間積極開(kāi)展多樣化培訓(xùn)活動(dòng)。

近年來(lái)，由于疫情影響，培訓(xùn)活動(dòng)由最初的線下培訓(xùn)轉(zhuǎn)化為線上線下相結(jié)合的方式進(jìn)行，由經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員帶領(lǐng)青年職工對(duì)檢修內(nèi)容進(jìn)行理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。其中反再系統(tǒng)反應(yīng)器、再生器等設(shè)備內(nèi)部的檢查尤為關(guān)鍵。對(duì)于檢查組成員來(lái)說(shuō)，設(shè)備內(nèi)部襯里的缺陷檢查，旋風(fēng)分離器、噴嘴等是否存在缺陷，如何判別缺陷以及對(duì)故障缺陷的分析等問(wèn)題，是進(jìn)入檢修現(xiàn)場(chǎng)前要學(xué)習(xí)的必修課。

對(duì)于課程培訓(xùn)，車(chē)間鼓勵(lì)更多的職工積極參與，加強(qiáng)理論知識(shí)儲(chǔ)備。課程多采用線上培訓(xùn)、理論與實(shí)物圖片相結(jié)合的方式，這種多元化學(xué)習(xí)培訓(xùn)平臺(tái)，更方便職工們靈活利用工余時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，促進(jìn)青年職工們快速成長(zhǎng)。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)排查，確保設(shè)備“零缺陷”

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)學(xué)習(xí)，職工們對(duì)設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件有了大概的認(rèn)識(shí)和了解。以催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)為例，設(shè)備內(nèi)部襯里、旋風(fēng)分離器、噴嘴等隱蔽工程的缺陷排查之前，必須了解各個(gè)設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與用途，并對(duì)其缺陷種類(lèi)有清晰的認(rèn)識(shí)和判斷。

如催化裂化裝置反再系統(tǒng)再生器為一圓筒形焊接設(shè)備，其殼體一般采用A3 碳鋼焊接制造。由于再生器的操作溫度高達(dá)700 ℃，遠(yuǎn)超過(guò)碳鋼所允許的溫度，通過(guò)內(nèi)壁敷設(shè)隔熱耐磨襯里的緩沖作用，實(shí)際殼壁溫度在200 ℃以下，從而有效地防止殼體的磨損。1#催化裂化裝置采用的襯里存在3 種結(jié)構(gòu)型式：?jiǎn)螌幽湍ヒr里、單層耐磨隔熱襯里和雙層耐磨隔熱襯里。一般單層耐磨襯里用于再生器等設(shè)備的內(nèi)構(gòu)件內(nèi)壁中，而再生器器壁多采用單層隔熱耐磨襯里[1-2]。

在培訓(xùn)學(xué)習(xí)中了解到，襯里的常見(jiàn)缺陷有鼓包變形（圖1）、沖刷脫落（圖2）、擋圈脫碳損壞、龜甲網(wǎng)腐蝕生銹（圖3）等。此外，用于催化劑與油氣或煙氣分離的旋風(fēng)分離器，是保證催化裂化裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備。在高溫高濃度環(huán)境下，長(zhǎng)周期運(yùn)行可能會(huì)發(fā)生諸如旋風(fēng)分離器拉筋開(kāi)裂、焊道裂紋、翼閥缺陷等現(xiàn)象，這些故障是導(dǎo)致分離效率下降，催化劑跑損量增大，壓力降減小的主要原因（圖4）。

圖1 襯里鼓包開(kāi)裂

圖2 襯里沖刷脫落

圖3 龜甲網(wǎng)腐蝕生銹

圖4 翼閥閥板與閥座間隙變大

檢修期間，檢查組人員對(duì)催化裂化裝置反再系統(tǒng)內(nèi)塔、器隱蔽工程缺陷進(jìn)行了全面排查，共發(fā)現(xiàn)問(wèn)題343 項(xiàng)。在車(chē)間技術(shù)組人員帶領(lǐng)下，檢查組人員仔細(xì)檢查設(shè)備內(nèi)的每個(gè)角落、每處細(xì)節(jié)，將發(fā)現(xiàn)的缺陷及時(shí)記錄在案，以備后續(xù)整改，確保檢修結(jié)束設(shè)備“零缺陷”。

裝置大檢修任務(wù)雖然繁重，但為了讓青年職工在檢修中盡快成長(zhǎng)，提高設(shè)備的操作維護(hù)能力，車(chē)間利用工余時(shí)間開(kāi)展OPL（One Point Lesson，單點(diǎn)課程）教育等一系列管理措施。在設(shè)備缺陷全面整改階段，青年職工在專(zhuān)業(yè)人員帶領(lǐng)下對(duì)催化反再系統(tǒng)塔器的內(nèi)構(gòu)件及缺陷進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)及辨識(shí)，這一舉措充分激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)積極性及對(duì)問(wèn)題探索的動(dòng)力。

2.3 深化分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備“零故障”

針對(duì)全面排查中發(fā)現(xiàn)的各項(xiàng)缺陷，車(chē)間技術(shù)人員采用適當(dāng)?shù)姆绞揭龑?dǎo)職工深入思考，分析缺陷形成的原因，并對(duì)其進(jìn)一步深化分析。

以催化反再系統(tǒng)再生器為例，襯里的作用一是耐磨、二是隔熱。1#催化裂化裝置采用的Al2O3催化劑磨損指數(shù)較高，遠(yuǎn)大于不銹鋼等金屬材料。由于再生器操作溫度高達(dá)700 ℃，在此環(huán)境中處于流化狀態(tài)的催化劑會(huì)對(duì)內(nèi)壁襯里造成沖刷，長(zhǎng)周期運(yùn)行易造成襯里脫落現(xiàn)象。此外，龜甲網(wǎng)焊接是否規(guī)范也會(huì)直接影響襯里的質(zhì)量。對(duì)襯里而言，龜甲網(wǎng)起骨架固定的作用，其焊接不規(guī)范、受熱后膨脹不均勻，使龜甲網(wǎng)與耐磨襯里間相互擠壓或分離，導(dǎo)致襯里出現(xiàn)鼓包或裂紋[3]。圖5 為龜甲網(wǎng)焊接不規(guī)范現(xiàn)象，此龜甲網(wǎng)接縫處存在間隙，在操作運(yùn)行過(guò)程中接縫處容易被拉開(kāi)，形成扒縫，造成襯里開(kāi)裂（圖6）。襯里一旦失效，很快會(huì)磨穿再生器，使器壁變薄，隨時(shí)有泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致裝置停工。該過(guò)程不可逆，即使操作調(diào)整也很難維持裝置的正常運(yùn)行。

圖5 龜甲網(wǎng)焊接不規(guī)范

圖6 襯里開(kāi)裂

旋風(fēng)分離器等其他設(shè)備的故障缺陷分析與此類(lèi)似。根據(jù)旋分器的特性，翼閥一旦失靈，會(huì)造成催化劑倒竄，引發(fā)嚴(yán)重跑劑現(xiàn)象。一方面不能將催化劑有效地回收，影響催化劑循環(huán)，大量補(bǔ)充催化劑，造成能耗增加；其次，攜帶著大量催化劑的油氣進(jìn)入煙氣系統(tǒng)和分餾系統(tǒng)，造成催化劑對(duì)器壁的沖刷磨損，影響設(shè)備壽命；另外，還會(huì)造成煙氣和油漿固體物含量偏高，導(dǎo)致分餾塔塔盤(pán)和換熱器堵塞，操作難以維持，裝置則被迫停工。

為此，在檢修過(guò)程中，除將襯里及旋分器等設(shè)備缺陷進(jìn)行全面整改外，還應(yīng)在裝置下一運(yùn)行周期中加強(qiáng)日常巡查。巡檢過(guò)程中不僅要重點(diǎn)關(guān)注塔器及周邊是否存在泄漏，還應(yīng)通過(guò)熱檢，檢查再生器等器壁溫度是否過(guò)高，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。只有深入分析缺陷原因及可能的事故后果，才能在日常工作中有針對(duì)性地對(duì)重點(diǎn)設(shè)備加強(qiáng)維護(hù)，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備“零故障”。

2.4 理論實(shí)踐融合，保證“零事故”

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。任何理論只有融入于實(shí)踐當(dāng)中，才能最大程度地發(fā)揮它的作用。只有將以往事故認(rèn)真總結(jié)反思，吸取教訓(xùn)，才能使其為己所用，遇到問(wèn)題時(shí)保持清晰的思路，迅速果斷處理，保證裝置“零事故”。

以2009 年青島煉化公司檢修后運(yùn)行階段存在的跑劑現(xiàn)象為案例[4]進(jìn)行分析。結(jié)合以往操作經(jīng)驗(yàn)，為減少VQS 罩外結(jié)焦，檢修開(kāi)工后沉降器采用高料位操作方式。3 月24 日裝置投料，25 日裝置加工負(fù)荷逐步提至110%，期間油漿固含量維持在3～6 g/L，系統(tǒng)催化劑總藏量逐步上升，裝置運(yùn)行平穩(wěn)。4 月14 日23:00，沉降器旋分器壓力降突降，循環(huán)油漿固含量快速上升，系統(tǒng)催化劑總藏量持續(xù)下降。操作判斷為沉降器催化劑突發(fā)性跑損，采取降負(fù)荷至100%，提外甩及回?zé)捔俊⑿》{(diào)整沉降器料位等措施后，4月15 日2:00 沉降器催化劑大量跑損現(xiàn)象得到控制（期間系統(tǒng)總藏量下降約20 t），油漿固含量逐漸降至3～12 g/L。

事故原因分析：設(shè)備方面，主要為沉降器內(nèi)旋分器處于故障狀態(tài)，若料腿內(nèi)因催化劑結(jié)焦堵塞、翼閥卡澀而處于非正常狀態(tài)，或料腿斷裂開(kāi)孔等情況均會(huì)導(dǎo)致沉降器催化劑大量跑損。據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)判斷，若旋分器系統(tǒng)的相關(guān)構(gòu)件存在缺陷，催化劑大量跑損表現(xiàn)為油漿固含量高達(dá)150～200 g/L，油漿系統(tǒng)循環(huán)困難，催化劑藏量顯著降低。而從實(shí)際生產(chǎn)狀況分析，油漿中固含量雖偏高，但基本上穩(wěn)定在15 g/L 左右；且旋分器為檢修改造時(shí)的新投用設(shè)備，開(kāi)工前已進(jìn)行嚴(yán)格檢查，由此可排除沉降器內(nèi)設(shè)備故障造成跑劑現(xiàn)象的可能。

根據(jù)當(dāng)時(shí)操作變化及參數(shù)調(diào)整分析，催化劑跑損現(xiàn)象的原因，一方面是沉降器高料位操作后，由于催化劑流化線速低、密度較大，VQS 罩外環(huán)形床層面積大等因素，造成VQS 罩外床層可能存在料面不均現(xiàn)象，催化劑局部出現(xiàn)堆積，影響翼閥自由開(kāi)關(guān)，從而導(dǎo)致催化劑下料不暢或倒竄氣，引發(fā)催化劑突發(fā)性跑損；另一方面，裝置運(yùn)行負(fù)荷及單級(jí)旋分運(yùn)行負(fù)荷均偏高，回收催化劑量較大，再加之罩外高料位的因素，影響了VQS 罩外催化劑的流化輸送。

通過(guò)深化設(shè)備缺陷分析，由原因到結(jié)果，再由事故現(xiàn)象推演可能的原因，只有將知識(shí)與實(shí)踐融會(huì)貫通，才能從根本上掌握這一技能，在遇到問(wèn)題時(shí)保持清晰的思考邏輯，在短時(shí)間內(nèi)做出判斷及應(yīng)對(duì)方案。從加強(qiáng)培訓(xùn)到缺陷排查，從故障分析到與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的融合，每一步都引導(dǎo)著職工自主參與到TPM 管理建設(shè)當(dāng)中，循序漸進(jìn)地實(shí)現(xiàn)“零缺陷”“零故障”“零事故”目標(biāo)，從而更好地做到產(chǎn)品質(zhì)量“零不良”，以更優(yōu)化低成本的方式促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)更大的潛在效益。

3 總結(jié)

TPM 管理開(kāi)展以來(lái)，涌現(xiàn)出不少積極有效的設(shè)備管理方法?；鶎榆?chē)間在以往管理方式的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新培訓(xùn)方法，用職工更樂(lè)意接受的方式動(dòng)員全員參與。以近年大檢修為契機(jī)，由缺陷排查到深入分析，由故障辨識(shí)到事故處理，組織技術(shù)人員與職工進(jìn)行深層次的探討與交流，在溝通中提高職工學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)職工的內(nèi)生動(dòng)力，從根本上挖掘職工的深層潛力，在循序漸進(jìn)中引導(dǎo)職工參與到實(shí)現(xiàn)TPM 管理的四個(gè)“零目標(biāo)”任務(wù)當(dāng)中，更好地為企業(yè)發(fā)展培養(yǎng)持續(xù)攻堅(jiān)創(chuàng)效的新生力量。