中小型化工企业如何开展机械完整性管理

蔡 佩

(江西省赣华安全科技有限公司，江西 南昌 330000)

机械完整性(MI)，是过程安全管理核心要素之一，是本质安全理念的集中表现，也是风险管理、培训、操作规程、启动前安全审查(PSSR)等要素的重点服务对象。美国职业安全与健康监察局(OSHA)对机械完整性的定义为：采取技术改进措施和规范设备管理相结合的方式，来保证整个装置中关键设备运行状态的完好性。

有史以来，国内外各类石油化工企业采用了各种安全生产技术，但是重大危险化学品事故仍然不断发生，表明单纯应用工程技术，无法有效杜绝危险化学品事故的发生。美国职业安全健康管理局于1992年颁布的《高度危险性化工过程安全管理办法》中提出了基于设备安全管理的方法-机械完整性。经过几十年的发展与推广，该方法经已经被世界各大石油、石化和危险化学品生产企业广泛的应用，取得了良好的可测量的安全绩效，并得到一致认可。但是国内中小型石化企业以及危险化学品生产企业在安全生产管理上存在各种问题，不能透彻理解机械完整性的意义和做法。如何做好机械完整性管理，有效杜绝重大事故的发生，本文将在下文进行详细阐述。

1 国内化工行业现状

重视设备管理是化工行业的优良传统。因为以前化工类的设备很贵，大部分靠进口，所以每个企业看设备都跟宝贝一样，要求现场“轴见光、丝见亮、设备见本色”，要求员工“四懂三会”。有经验的员工，仅靠耳朵听就能判断设备工况。原化工部针对设备管理出台了很多指导性的文件、规程，对国内化工行业设备管理发展奠定了坚实的基础。但是随着化工行业发展速度越来越快，设备购置成本越来越低，稳定性也在不断加强，在一些规模比较小、设备相对简单的企业，设备管理力度逐步减弱。如缺乏专业的设备管理人员，缺乏基本的管理流程，频繁陷入设备缺陷—维修—缺陷—维修的轮回中，甚至是带病运行，造成作业风险和过程安全事故风险越来越大。

2 机械完整性管理推行不畅的三大原因

2.1 相关的标准体系并不完善

原化工部制定的关于设备管理的指导性、规范性做法在部分央企和国企得到了传承和发展。如中国石化2013年完成的《中国石化炼油企业设备完整性管理体系规范》和相应的实施指南，在中石化内部推行。而中小企业从建设初期，受到规范性的引导比较少。企业对设备管理的概念、流程、方法都不清楚，也缺少相应的人才。中国化学品安全协会2019年发布了团体标准《危险化学品企业设备完整性管理导则》(T/CCSAS004-2019)，其受众范围也比较小。

《化工企业工艺安全管理实施导则》(AQ/T3034-2010)中缺少了质量保证(QA)要素，机械完整性要素里只关注了新设备的安装、调试、预防性检维修、设备报废和拆除、相关过程的培训4个部分，不能覆盖设备的全生命周期管理。《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见》(安监总管三〔2013〕88号)关注了设备全过程管理制度建设、设备运行过程，但只提出了要求，具体怎么做并没有写太清楚。而在原版的PSM体系中，质量保证(QA)主要控制关键设备的规划调研、设计选型、制造验收、安装调试；机械完整性(MI)主要控制关键设备的使用、维修、改造、更新、报废等过程管理。中间投用时再增加一个PSSR，这样就把设备的全生命周期全覆盖了。

企业指定的设备管理部门把精力集中放在了设备安装之后的使用以及维护保养的管理上，忽略了设备在生产以及基建建设的安全管理过程，亦或是一味依赖相关方，以至于在试生产或者调试阶段，出现设备性能状况不佳、不能达到预计使用效果的普遍现象，这就是忽视了设备管理中的全过程管理。

2.2 机械完整性管理相对复杂，中小企业很难具备推行条件

机械完整性管理的推行，涉及到企业各个部门、专业和层级，贯穿于设备的全生命周期，需要过程安全管理多个要素配合，需要大量的文件和数据库的支持，工艺技术人员和设备操作人员需要掌握多项设备使用操作技能的培训，还涉及多种风险分析工具的使用，相当于建立一个体系。在这种情况下，很多企业知难而退。

机械完整性的核心特征是以整个生命周期的数据为基础，加以评估和分析，进行决策实施。数据涉及设备固有数据、运行数据等，收集整理难度很大；评估过程涉及基于风险的检验技术(RBI)、以可靠性为中心的维修技术(RCM)、安全完整性水平分析技术(SIL)等系列工具的使用，一般企业不掌握。

此外，企业购置设备后，专业的维修可以委托给设备厂家或专门的第三方进行，企业技术人员只需掌握操作方法和一些简单的保养手段就可以保持工厂的正常运作；较大工程量的维修也可以通过远程诊断、返厂维修等手段进行。因此，企业的设备技术人员缺少做好机械完整性管理的内在动力。

2.3 企业不了解机械完整性管理可以带来的收益

过程安全管理经验表明，有效的机械完整性管理至少可以带来以下收益：

1)可以明显缩短设备检查维修时间、延长检修和维保周期、优化检修项目，从而降低成本。

2)根据预防性、预测性检维修的结果，配合分析诊断，可以预知设备的故障周期，确定最佳检修、保养周期，减少非计划停车、抢修等带来的安全风险。

3)通过程序化运作和技术工具的使用，可以推进企业设备专业技术人才的培养。

3 中小企业做好机械完整性管理的“十步法”

机械完整性管理包括关键设备的识别和分类、检测试验与预防性维护保养、设备异常管理、质量保证、作业程序文件化、培训等要素。很多央企国企在长期开展设备管理的基础上，发展出契合自身实际情况的机械完整性管理程序或规程。对于广大中小企业，建议可从以下几个方面着手。

1)成立机械完整性管理推进小组

集中学习机械完整性相关知识，建立职责分工，制定工作目标。推进小组可由分管设备副总兼任组长，日常工作由设备部门负责开展，成员由设备、工艺、安全、质量、采购、维修等部门组成。

2)确认企业关键设备，建立台账

关键设备的选择是机械完整性要素运行的基础工作，可以和风险管理中的工艺安全风险信息收集同步进行。关键设备选择通常考虑4个方面：

(1)工艺危险分析(PHA)明确要求列入的在役设备。

(2)含有危险有害物质(易燃、易爆物、有毒物质和腐蚀性介质)的加压设备。

(3)防护和减灾系统——火灾探测系统和消防灭火系统，可燃/有毒气体泄漏检测报警系统(GDS系统)，照明及通风系统等。

(4)安全及关键仪器仪表和所设计的安全仪表系统(SIS)中的部分仪器、仪表。

至少应该包括：压力容器和储罐、管道系统(包括管道附件和阀门)、泄放和排放装置(火炬、安全阀、水封、呼吸阀等)、紧急切断系统(紧急切断阀、SIS等)、自动控制系统(包括监视和测量装置和传感器、报警和联锁装置)、转动设备(包括机泵、压缩机、鼓风机)、消防控制系统和通风系统、静电接地系统等。

3)收集设备基础数据，建立设备档案或数据库

基础数据至少包括以下几个方面：

(1)设备制造商提供的设备厂家、型号、设计压力、温度、材料、壁厚、容积等参数。

(2)工艺设计文件和流程图中调取的物料组分、操作温度、操作压力等数据。

(3)安全保护装置的设置、维护信息、压力容器和压力管道历次的检验数据。

(4)关键设备的历次改造信息，并与原设计比对，记录改造过程。

(5)关键设备的失效和故障情况。

4)确定每个关键设备的检验、测试和预防性维修方法和频次

这是机械完整性的关键步骤之一。根据每个关键设备的不同情况，应制定不同的检验、测试和预防性维修方法和频次。如：

A.联锁回路测试频次。

B.爆破片外观检查和整体更换的频次。

C.在线仪表的校验频次。

D.特种设备法定检验外的自检频次。

E.防雷接地的测量频次等。

每种测试均应该明确测试方法、测试人员的能力要求、合格标准等。企业不具备检验测试能力的项目，可由第三方机构协助完成。如基于风险的检验技术(RBI)、以可靠性为中心的维修技术(RCM)、安全完整性水平分析技术(SIL)等。

5)实施测试项目，记录测试结果

建立单台设备检查测试记录表，记录测试的结果，纳入设备技术档案。对于首次实施机械完整性管理的企业，此步骤是初始步骤；已经长期坚持进行测试的企业，可以将最近一次的数据直接录入。

6)分析测试结果，确定预防性维修策略

此步骤是机械完整性管理的重要步骤，用以确定设备可靠性。主要过程为：将测试的数据与实际操作数据、设备历史数据、设备供应商数据进行对比分析，找出需要纠正的潜在问题，制定纠正措施。

腐蚀速率加快、设备故障频繁等问题可以通过制定预防措施来纠正；有些专业方法如故障模式与影响分析(FEMA)、故障树分析(FTA)等，可以委托第三方，或逐步培养企业自身的技术力量；对故障后果严重、产生故障的可能性最大、实际故障率最高的设备，则要进行更高频次的测试与分析。

7)实施并记录预防性维修策略，并将其文件化

通过建立、落实预防性维修制度，对关键的工艺设备进行有计划的检验和测试，可以尽早识别工艺设备存在的缺陷，并及时进行修复和替换，以防止小缺陷或小故障的忽视，导致灾难性事故。如：

A.基于监测系统，对设备进行监测，根据振动等评价进行检修。

B.检测压力容器和储罐、校验安全阀等相关附件、清理阻火器、更换爆破片。

C.测试消防给排水系统、测试紧急切断阀功能。

D.根据泵密封件的平均寿命，提前进行更换。

8)故障设备的管理

针对在测试过程中出现隐患的设备，要根据不同的状况，制定停用、修复、采取措施后监控运行等控制措施进行管理。

如发生泄漏后无法停车，可采取的措施有：

A.夹具或其他封闭泄漏的方式。

B.新管道系统旁路。

C.使用临时设备。

D.部分维修。

9)质量保证

质量保证指的是确保工艺设备的制造、安装等满足工艺的要求。在设备制造生产过程中，企业需要确认制造商有生产资质和质量保证系统，并且应派人参与监督设备的关键制造步骤和环节。任何针对设备设计规格的改变，都需要经过审查，并且有可能需要遵守变更管理程序。

确保按照设计规格和制造商提供的指南正确安装设备。安装过程中需要检查工程安装承包商是否安排合格的安装人员，特别是焊接人员是否按照正确的程序完成安装，是否误用其他规格的材料，如法兰、弯头、阀门、垫片、螺栓、润滑油和焊条等。

项目完成后，企业需要检查接收设备的竣工图、压力容器的相关证书、施工材质的检验证书等，并将它们归档保存。

企业还应确保使用的维修材料、备品、备件以及设备符合工艺要求，要管控工艺设备的备品备件的采购、验收、仓库保管和使用，防止错误使用。

10)培训、变更、启动前安全审查

良好的机械完整性表现近乎一个完整的体系运行，涉及到的培训、变更、启动前安全审查，也应该按照过程安全管理的相关要素要求执行。

4 结语

我国中小型化工企业必须通过技术改进和加强安全技术管理相结合的措施来进行设备完整性管理，二者相辅相成，缺一不可，这是人们对设备完整性管理的共识。面对经济全球化的竞争，通过实施机械完整性管理，保证设备全过程有效管理，使整套生产装置中的所有设备都处于良好的、可预测的、长周期的运行状况，从而达到降低和杜绝重大事故发生概率，取得良好的安全生产效益。