基于事故樹分析建立加氣站壓縮機(jī)維保體系

高 奇，王敏強(qiáng)，王 飛

(1.中國石化銷售股份有限公司陜西寶雞石油分公司，陜西 寶雞 723001；2.陜西寶雞高新區(qū)應(yīng)急管理局，陜西 寶雞 723001；3.中石油煤層氣有限責(zé)任公司韓城分公司，陜西 韓城 715499)

1 引言

本文以某公司CNG加氣站壓縮機(jī)維保管理為實(shí)例，該公司有4座CNG加氣站，為同類型壓縮機(jī)，該公司委托一家專業(yè)技術(shù)公司進(jìn)行4座CNG加氣站壓縮機(jī)維保。前期加氣站壓縮機(jī)維保存在以下問題：

(1)維保巡檢工作流于表面，維保巡檢多為看設(shè)備外觀，系統(tǒng)性檢查和深層次檢查較少。

(2)維保工作重點(diǎn)在故障搶修，設(shè)備提前維保和預(yù)防性維護(hù)較少。

(3)維保內(nèi)容不系統(tǒng)，每次維保巡檢人員不同，巡檢效果受檢查人員技術(shù)水平影響很大。

(4)維保工作未做到設(shè)備全周期管理，設(shè)備能運(yùn)行到哪時(shí)算哪時(shí)，對設(shè)備故障原因分析少、使用周期記錄缺少、定期保養(yǎng)涉及少，易發(fā)生突發(fā)性大故障。

壓縮機(jī)作為加氣站的核心設(shè)備，壓縮機(jī)故障會(huì)導(dǎo)致加氣站無法正常經(jīng)營，甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和安全事故，前期壓縮機(jī)維保工作不系統(tǒng)，工作質(zhì)量不高，設(shè)備管理水平低。為提升加氣站壓縮機(jī)維保工作質(zhì)量，該公司結(jié)合加氣站壓縮機(jī)特點(diǎn)，以事故樹評價(jià)方法開展加氣站壓縮機(jī)故障分析，找出導(dǎo)致壓縮機(jī)停機(jī)故障因素，針對性制定標(biāo)準(zhǔn)化維保管理體系，通過現(xiàn)場實(shí)施，壓縮機(jī)維保管理水平大幅度提升。

2 事故樹方法簡介

事故樹分析(FTA)常用于分析大型復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和安全性。事故樹用演繹地方法表示出事故事件發(fā)生的原因及邏輯關(guān)系，它把系統(tǒng)某事故事件作為事故樹圖的頂事件，自上而下、由總體至部分用符合規(guī)定的邏輯，對可能造成系統(tǒng)事故事件的各種因素進(jìn)行分析，按樹枝狀結(jié)構(gòu)逐層細(xì)化，分析導(dǎo)致某事故事件發(fā)生的所有可能的直接因素及其相互的邏輯關(guān)系，并由此深入分析，直到找出事故事件的基本原因，細(xì)化出事故樹圖的底事件為止。事故樹分析方法具有靈活、易懂、簡明、直觀的特點(diǎn)，是分析評價(jià)工程系統(tǒng)可靠性與安全性常用的有效方法。

3 事故樹模型建立

3.1 事故樹分析原則

考慮對某公司加氣站壓縮機(jī)事故樹分析的實(shí)用性和現(xiàn)場工作環(huán)境，在本次加氣站壓縮機(jī)停機(jī)故障事故樹分析中，有2個(gè)原則：

(1)只分析會(huì)造成壓縮機(jī)必須停機(jī)維修的故障事件。設(shè)備故障不需要停機(jī)維修，站點(diǎn)通過采取措施，對加氣站經(jīng)營影響是不大的，不屬于本次事故樹分析范圍。如壓縮機(jī)控制氣路管接頭如果損壞，現(xiàn)場會(huì)有天然氣泄漏，氣動(dòng)控制件不能有效動(dòng)作，不更換該管接頭就必須停機(jī)，控制氣路管接頭損壞就是本次分析的故障事件，這與控制氣路管接頭價(jià)值高低無關(guān)。通過找出必須停機(jī)維修的故障事件底事件，針對性的采取儲(chǔ)備備件、預(yù)防性維修等工作，能避免壓縮機(jī)故障停機(jī)，從而確保壓縮機(jī)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)在事故樹分析中以壓縮機(jī)實(shí)際環(huán)境為基礎(chǔ)。如傳統(tǒng)事故樹分析中“設(shè)備進(jìn)入雜質(zhì)”由“設(shè)備密封不嚴(yán)”和“環(huán)境存在雜質(zhì)”共同造成，本次分析的加氣站壓縮機(jī)實(shí)際處于交通要道，車輛塵土和植物飛絮普遍存在，在事故樹分析中“設(shè)備密封不嚴(yán)”就會(huì)導(dǎo)致“設(shè)備進(jìn)入雜質(zhì)”。

3.2 壓縮機(jī)系統(tǒng)組成

加氣站壓縮機(jī)主要有四部分系統(tǒng)組成，包括氣路系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，四部分系統(tǒng)故障均會(huì)造成壓縮機(jī)故障停機(jī)。因此確定以“壓縮機(jī)故障停機(jī)”作為頂事件，分“氣路系統(tǒng)故障”、“冷卻系統(tǒng)故障”、“潤滑系統(tǒng)故障”、“控制系統(tǒng)故障”四大項(xiàng)，再分別對四大項(xiàng)按照故障因果邏輯關(guān)系逐層分析找出底事件(圖1)。

圖1 壓縮機(jī)主要系統(tǒng)組成圖

3.3 氣路系統(tǒng)事故樹，圖2

圖2 氣路系統(tǒng)故障事故樹圖

氣路系統(tǒng)包括氣體壓縮缸體、氣體管路和主電機(jī)三部分，三部分故障均會(huì)造成氣體系統(tǒng)整體故障停機(jī)，進(jìn)而造成壓縮機(jī)故障停機(jī)，氣路系統(tǒng)故障有19個(gè)底事件。

將氣路系統(tǒng)故障分為易損件類、其他設(shè)備類、超期使用類、工況類、維護(hù)類，共五類。

(1)易損件類：3項(xiàng)，包括運(yùn)動(dòng)易損件磨損(2項(xiàng))，氣路密封損壞(1項(xiàng))。

(2)其他設(shè)備類：3項(xiàng)，主要為除運(yùn)動(dòng)易損部件外的關(guān)鍵設(shè)備，包括氣路控制閥電磁線圈故障(1項(xiàng))，電機(jī)線路故障(1項(xiàng))，電機(jī)電氣故障(1項(xiàng))。

(3)超期使用類：3項(xiàng)，包括氣路控制閥超期使用(2項(xiàng))，密封鋁墊超期使用(1項(xiàng))。

(4)工況類：4項(xiàng)，包括密封件、運(yùn)動(dòng)件、電機(jī)工況惡化(3項(xiàng))，氣路管道震動(dòng)磨損損壞(1項(xiàng))。

(5)維護(hù)類：6項(xiàng)，包括因維修維護(hù)防護(hù)不當(dāng)造成運(yùn)動(dòng)部位、控制部位雜物進(jìn)入(4項(xiàng))，氣路密封部位緊固件松動(dòng)(2項(xiàng))。

3.4 冷卻系統(tǒng)事故樹，圖3

圖3 冷卻系統(tǒng)故障事故樹圖

冷卻系統(tǒng)包括冷卻器、冷卻水管路和水泵電機(jī)三部分，三部分故障均會(huì)造成氣體系統(tǒng)整體故障停機(jī)，進(jìn)而造成壓縮機(jī)故障停機(jī)，冷卻系統(tǒng)故障有16個(gè)底事件。

將冷卻系統(tǒng)故障分為易損件類、其他設(shè)備類、超期使用類、工況類、維護(hù)類，共五類。

(1)易損件類：5項(xiàng)，包括水泵、風(fēng)扇運(yùn)動(dòng)易損件磨損(2項(xiàng))，冷卻水路密封損壞(2項(xiàng))，水路和高壓氣路分隔密封圈超期使用(1項(xiàng))。

(2)其他設(shè)備類：5項(xiàng)，包括水泵、風(fēng)扇運(yùn)動(dòng)線路故障(2項(xiàng))，水泵、風(fēng)扇運(yùn)動(dòng)電氣故障(2項(xiàng))，冷卻水路濾網(wǎng)損壞(1項(xiàng))。

(3)超期使用類：1項(xiàng)，包括冷卻液超期使用變質(zhì)(1項(xiàng))。

(4)工況類：4項(xiàng)，包括水泵、風(fēng)扇超負(fù)荷運(yùn)行損壞(2項(xiàng))，水路和高壓氣路分隔區(qū)工況惡化(1項(xiàng))，冷卻水路管道震動(dòng)磨損損壞(1項(xiàng))。

(5)維護(hù)類：1項(xiàng)，主要為冷卻器翅片嚴(yán)重積灰(1項(xiàng))。

3.5 潤滑系統(tǒng)事故樹，圖4

圖4 潤滑系統(tǒng)故障事故樹圖

潤滑系統(tǒng)包括注油潤滑和循環(huán)潤滑兩部分，兩部分故障均會(huì)造成潤滑系統(tǒng)整體故障停機(jī)，進(jìn)而造成壓縮機(jī)故障停機(jī)，潤滑系統(tǒng)故障有19個(gè)底事件。

將潤滑系統(tǒng)故障分為易損件類、其他設(shè)備類、超期使用類、工況類、維護(hù)類，共五類。

(1)易損件類：8項(xiàng)，包括注油器、電機(jī)運(yùn)動(dòng)易損件磨損(2項(xiàng))，潤滑油路密封損壞(2項(xiàng))，潤滑油路濾網(wǎng)損壞(2項(xiàng))，潤滑油路過濾器堵塞(1項(xiàng))和潤滑油路過濾器損壞(1項(xiàng))。

(2)其他設(shè)備類：4項(xiàng)，包括油路電機(jī)線路故障(2項(xiàng))，油路電機(jī)電氣故障(2項(xiàng))。

(3)超期使用類：1項(xiàng)，包括注油器止回閥超期使用失效(1項(xiàng))。

(4)工況類：5項(xiàng)，包括柱塞泵、電機(jī)工況惡化(2項(xiàng))，潤滑系統(tǒng)油品不足(2項(xiàng))，油路管道震動(dòng)磨損損壞(1項(xiàng))。

(5)維護(hù)類：1項(xiàng)，主要為注油器注油量設(shè)置不合理(1項(xiàng))。

3.6 控制系統(tǒng)事故樹，圖5

圖5 控制系統(tǒng)故障事故樹圖

控制系統(tǒng)包括安全聯(lián)鎖部分(PLC控制柜與現(xiàn)場安全附件組成)和控制氣路的現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分，兩部分故障均會(huì)造成控制系統(tǒng)整體故障停機(jī)，進(jìn)而造成壓縮機(jī)故障停機(jī)，共15個(gè)底事件。

將控制系統(tǒng)故障分為易損件類、其他設(shè)備類、超期使用類、工況類、維護(hù)類，共五類。

(1)易損件類：1項(xiàng)，主要為控制氣路密封損壞(1項(xiàng))。

(2)其他設(shè)備類：9項(xiàng)，包括壓力、溫度、可燃?xì)怏w、電路線路故障(4項(xiàng))，壓力、溫度變送器損壞(2項(xiàng))，可燃?xì)怏w檢測儀損壞(1項(xiàng))，聯(lián)鎖系統(tǒng)電氣故障(1項(xiàng))，控制氣路減壓閥故障(1項(xiàng))。

(3)超期使用類：2項(xiàng)，包括控制氣路控制件和氣管超期使用失效(2項(xiàng))。

(4)工況類：1項(xiàng)，包括控制氣路控制件工況惡化(1項(xiàng))。

(5)維護(hù)類：2項(xiàng)，主要為控制氣路控制件進(jìn)入雜物(1項(xiàng))，聯(lián)鎖系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤(1項(xiàng))。

3.7 底事件分類匯總

通過對加氣站壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)建立事故樹，共得到69個(gè)底事件，其中易損件類17項(xiàng)、其他設(shè)備類21項(xiàng)，工況類14項(xiàng)，超期使用類7項(xiàng)，維護(hù)類10項(xiàng)。

要避免加氣站壓縮機(jī)故障停機(jī)事件，需要針對表1中5類69項(xiàng)底事件采取對應(yīng)措施。

表1 加氣站壓縮機(jī)停機(jī)故障事故樹底事件分類統(tǒng)計(jì)表

(1)針對易損件類和關(guān)鍵設(shè)備類故障，要儲(chǔ)備足夠的備品備件。當(dāng)易損件和關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)損壞故障時(shí)，能及時(shí)更換并恢復(fù)壓縮機(jī)運(yùn)行，確保不發(fā)生停機(jī)故障事件。

(2)針對易損件類和超期使用類故障，要對關(guān)鍵裝置、設(shè)備紀(jì)錄運(yùn)行時(shí)間，制定維保周期，定期開展保養(yǎng)、更換。其中廠家操作說明書明確的使用時(shí)間、各級保養(yǎng)時(shí)間等是重要參考，如廠家規(guī)定活塞環(huán)使用壽命約6000 h、電機(jī)6000 h需進(jìn)行中級保養(yǎng)，在日常管理中需對活塞環(huán)和電機(jī)記錄運(yùn)行時(shí)間，到期開展活塞環(huán)更換和電機(jī)維護(hù)保養(yǎng)，做到在核心設(shè)備、核心零部件故障前進(jìn)行預(yù)防性維修。

(3)針對工況類、聯(lián)鎖監(jiān)測類故障，要制定設(shè)備監(jiān)測要求、監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，并處理異常。通過溫度測量等工具，定點(diǎn)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，通過記錄對比，對異常數(shù)據(jù)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障。對于聯(lián)鎖監(jiān)測類儀器儀表，還需要在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，通過人員配合監(jiān)測，及時(shí)核對PLC系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)是否一致性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)聯(lián)鎖監(jiān)測類儀器儀表故障。

(4)針對維護(hù)類故障，要制定維修標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)、防護(hù)措施，避免系統(tǒng)引入雜物，確保設(shè)備運(yùn)行參數(shù)正確。在設(shè)備維修時(shí)，要考慮管路保護(hù)、設(shè)備敞口保護(hù)，防止雜物進(jìn)入設(shè)備。

4 建立標(biāo)準(zhǔn)化維保管理體系

基于加氣站壓縮機(jī)停機(jī)故障事故樹分析，為系統(tǒng)性解決5類69項(xiàng)底事件問題，該公司建立了標(biāo)準(zhǔn)化維保管理體系，并取得較好效果。

4.1 標(biāo)準(zhǔn)化維保工作流程

根據(jù)壓縮機(jī)各部件故障類型制定標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場檢查表、備件備件庫存表、關(guān)鍵部件運(yùn)行情況跟蹤表、工作需求清單完成情況跟蹤表、維修規(guī)程等標(biāo)準(zhǔn)化工作表；建立標(biāo)準(zhǔn)化維保工作流程，明確維保單位定期維保工作“檢查開始、檢查、檢查結(jié)束”時(shí)間點(diǎn)，明確各部門配合內(nèi)容、反饋時(shí)限；確定維保工作質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并按期上報(bào)標(biāo)準(zhǔn)化工作表，跟蹤工作執(zhí)行效果；建立考核制度并嚴(yán)格考核，通過獎(jiǎng)優(yōu)罰劣督促維保要求落實(shí)到位。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)化巡檢工作內(nèi)容

根據(jù)壓縮機(jī)各部件故障類型制定標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場檢查表，從壓力、溫度、聲音等方面針對性跟蹤現(xiàn)場部件工況情況，從滴油數(shù)、顯示數(shù)據(jù)等方面針對性跟蹤現(xiàn)場部件工況情況，定期進(jìn)行控制系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)核對；通過制定完善的、標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場檢查表，巡檢完成后提交巡檢報(bào)告，確保巡檢到位、異常工況發(fā)現(xiàn)到位。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)化備品備件管理

根據(jù)壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)設(shè)備整理易損部件備品備件清單，根據(jù)備品備件使用周期、制造供貨周期、部件價(jià)格等情況確定備品備件常備數(shù)量清單；建立發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常、反饋、分配采購、每月備品備件盤點(diǎn)機(jī)制，確保備品備件庫存在常備數(shù)量清單要求范圍內(nèi)，能及時(shí)應(yīng)對設(shè)備維修、保養(yǎng)需求。

4.4 標(biāo)準(zhǔn)化核心部件管理

將缸體中高速運(yùn)行的活塞環(huán)、填料、氣閥、連桿，防止雜質(zhì)的過濾器、運(yùn)行電機(jī)等列為核心部件，根據(jù)廠家使用說明書，建立核心部件的維護(hù)周期和使用壽命更蹤記錄臺賬，按期開展核心部件維護(hù)、檢查、更換，做到預(yù)防性管理。

4.5 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備維修管理

開展各部件維修過程分析，建立標(biāo)準(zhǔn)化維修操作規(guī)程，通過維修器具干凈、清洗液干凈、部件放置規(guī)范、拆開部位及時(shí)封堵、各項(xiàng)作業(yè)雙確認(rèn)等標(biāo)準(zhǔn)化要求，確保雜物不進(jìn)入設(shè)備、部件安裝到位、整體密封到位，維修現(xiàn)場管理到位。

4.6 嚴(yán)格考核督促工作落實(shí)

建立標(biāo)準(zhǔn)化維保工作過程考核制度，嚴(yán)格按制度要求進(jìn)行考核，對工作優(yōu)秀進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，對工作不到位進(jìn)行處罰，確保標(biāo)準(zhǔn)化維保工作各項(xiàng)要求有序推進(jìn)，最終確保壓縮機(jī)平穩(wěn)、安全運(yùn)行。

5 結(jié)論

(1)事故樹評價(jià)方法適用于加氣站壓縮機(jī)故障分析，通過建立“壓縮機(jī)故障停機(jī)”為頂事件的事故樹，找出了影響壓縮機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

(2)通過對加氣站壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)建立停機(jī)故障事故樹，共得到69個(gè)底事件，其中易損件類17項(xiàng)、其他設(shè)備類21項(xiàng)，工況類14項(xiàng)，超期使用類7項(xiàng)，維護(hù)類10項(xiàng)。

(3)利用事故樹分析成果，從標(biāo)準(zhǔn)化流程、標(biāo)準(zhǔn)化工作表、標(biāo)準(zhǔn)化維修管理、管理考核等方面建立了標(biāo)準(zhǔn)化維保管理體系。

(4)針對引起壓縮機(jī)故障停機(jī)的主要故障，提出了詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)化巡檢工作內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)化備品備件管理、標(biāo)準(zhǔn)化核心部件管理等方案。

(5)通過事故樹科學(xué)分析建立的標(biāo)準(zhǔn)化維保管理體系通過實(shí)踐、反饋、完善不斷循環(huán)將達(dá)到高效管理加氣站壓縮機(jī)的目標(biāo)。