化工厂开关阀类故障维修优化策略

O 包 涵（赢创特种化学(上海)有限公司 上海 201507）

化工厂开关阀类故障维修优化策略

O 包 涵
（赢创特种化学(上海)有限公司 上海 201507）

开关阀是化工厂生产过程中所用到的重要部件。在开关阀的使用过程中，化工厂也对其提出高可靠性的要求。本文主要通过对开关阀原理的论述及应用以可靠性为中心的维修策略（RCM），分析开关阀的各个重要部件，并对重要部件的做失效模式及影响分析（FEMA），最后根据不同的失效原因优化维修方法及策略，以达到在一方面确保工厂的生产稳定性和连续性，另一方面减少技术服务团队的紧急响应次数，达到工厂维修费用节省的目的。

开关阀；以可靠性为中心的维修策略（RCM）；失效模式及影响分析（FEMA）

1.背景介绍

有机硅工厂从2013年开车至今已经有3年多了。整个生产工艺流程也从原本的试车试生产到现在的平稳运行。这期间整个过程和工厂的生产团队，维修团队和技术服务部门的努力支持分不开的。当然，这其中也存在许多方面值得继续深入分析探讨和优化。本报告主要阐述的是从2014年10月至2016年6月，这21个月内技术服务中心的仪表团队对有机硅工厂的紧急响应统计和分析并根据分析结果提出相对应的优化意见，以此一方面确保工厂的生产稳定性和连续性，另一方面减少技术服务仪表团队的紧急响应次数，达到工厂维修费用节省的目的。

2.初步调查

表1是2014．10-2016．6这21月内工厂各类仪表紧急响应故障统计。根据收到的紧急工单，故障被大致分成了10大类，包括变送器故障，工艺故障，成套设备故障，阀门故障等。从表中可以看出，阀门故障发生的次数远远超出其他各类问题，在统计到的109次故障中，有72次属于阀门类故障（占约66%），位于发生故障的第一位。在发生的72次的阀门故障中，开关阀发生故障次数达到61次（约占85%）。调节阀相对较少，仅发生11次故障。因此在随后的报告中，分析将主要集中在对开关阀使用情况的介绍，开关阀的工作原理以及各类开关阀故障发生的原因并针对故障原因提出的优化建议。

开关阀门工作原理

表 1 2014.10-2016.6 工厂各类仪表紧急响应故障统计

在本工厂使用最多的开关阀由SAMSON公司提供的BR26S 和BR26D型的单作用球阀。它是由SAMSON 3963型2位3通电磁阀⑨，Rotech阀门回讯反馈机构⑧，Pfeiffer的阀门气缸①和球阀⑥组成。图1是一台单作用球阀的结构图。如图所示，开关阀分别由电磁阀、气动执行机构、阀体机构和回讯反馈机构组成的。执行机构主要由支架②，阀杆③和压盖④组成。阀体机构主要由阀体⑤，阀座密封圈⑦和球体⑥组成。当在DCS界面点击开/关按钮，DCS对应的DO控制卡件输出信号，经过安全栅至现场对应开关阀的电磁阀。电磁阀导通，压缩空气通入气动执行机构(气缸)，气缸内的齿轮推动阀杆，阀杆带动球阀球体旋转，完成球阀的开启和关闭过程，使阀内的介质流量发生变化，完成对工艺流程的控制。当开关到位后，阀杆另一头和回讯反馈机构相连接，回讯反馈机构主要由联动件，感应片和一对关到位和开到位的限位传感器组成。当球阀旋转到位时，对应的阀杆另一头联动件带着感应片一起旋转，反馈机构的限位传感器收到信号，传回DCS的DI卡件，并在DCS画面上显示阀门最终开/关状态。

3.以可靠性为中心的维修策略（RCM）

以可靠性为中心的维修(Reliability Centered Maintenance)是目前国际上通用的用以确定装备设备需求、优化维修制度的一种系统过程。它的基本思路是：对系统进行功能与故障分析，明确系统内可能发生的故障模式、故障原因及故障后果；用规范化的逻辑决断方法，确定出各故障的预防性对策；通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段在保障安全性和完好性的前提下，以维修停机损失最小为目标优化系统的维修策略。在之后的讨论中，RCM策略将被应用于分析优化阀门的紧急响应。

(1)RCM分析过程的基本步骤

针对阀门紧急响应的分析和优化，整个RCM分析由下列步骤组成：①收集紧急响应的历史信息、阀门数据表、产品手册及历史运行状态。②构建阀门部件表，明确各部分组成和功能。并在同时，确定重要关键部件。③对各重要功能部件的FMEA（Failure Mode & Effect Analysis）分析，通过FMEA分析，确定发生功能故障的部件、故障模式、故障原因和故障影响。④当故障模式与后果确定后，接下来就要针对故障模式及其后果，确定最有效的维修方式，优化维修策略，力求避免此类故障通过紧急响应来完成。

在第1及第2部分中已经对收集的历史相应信息、阀门数据表、产品手册及历史运行状态做了详细阐述，这里不再累述。

(2)FEMA分析及优化的维修策略

确定了紧急响应中阀门的重要功能部件之后，接下来的工作就是对开关阀的每个重要功能部件进行FMEA分析，为之后的选择合适的维修方式，优化维修策略提供信息。当故障模式与后果确定后，接下来就要针对故障模式及其后果，确定最有效的预防维修方式，优化维修策略，力求避免此类故障通过紧急响应来完成。针对减少阀门类紧急响应，可操作的预防性维护工作类型可分为以下几类：

巡检；定期保养；变更和改造；培训及标准流程制定针对FEMA分析，在紧急响应中的开关阀各类重要部件可以采取以下预防性维护措施：

表2 紧急响应中开关阀的重要功能部件FEMA分析及优化的维修策略

4.结论

本文以紧急响应的历史记录为讨论对象，对工厂紧急响应进行了统计和分析，得出了紧急响应发生的故障主要集中在开关阀。随后根据阀门的工作原理和以可靠性为中心的维修(RCM)方法，先建立了开关阀和调节阀的重要部件结构树，之后进行FMEA分析，并根据FEMA的结果确定了合适的预防性维修方式，优化维修策略。以此一方面确保工厂的生产稳定性和连续性，另一方面减少TSC仪表紧急响应次数，达到工厂维修费用节省的目的。

[1]叶喜忠,导师:刘春雨.辅蒸汽减压阀调节特性和维修策略研究.哈尔滨工程大学,2013-03-01.硕士论文.

[2]刘玉杰,导师:曹学武.核电厂气动阀可靠性研究与维修策略的建立.上海交通大学,2007-03-22.硕士论文.

Breakdown Maintenance and Optimizing Strategy of Switching Valve Types in Chemical Plant

Bao Han
（Evonik Specialty Chemicals ( Shanghai ) co ., LTD, Shanghai, 201507）

Switching valve is an important part in the production process of chemical plant. In the applied process of switching valve, the che mical plant has put forward the requirements of high reliability. This article mainly analyzes the important components of switching valve and takes F EMA on important components through the analysis and application of switching valve and RCM, fi nnally, according to different failure causes to op timize the maintenance methods and strategies so that to guarantee the production the stability and continuity of the factories, on the other hand, decr ease the emergency response times of technical and service teams to achieve the goal of plant maintenance cost saving.

switching valve；RCM；FEMA

T

A

包涵（1986～），男，赢创特种化学（上海）有限公司，研究方向：仪表电气管理。