石油化工仪表生命周期分析

叶创林

（中海油惠州石化有限公司,广东 惠州 516086）

1 项目仪表简介

某炼油厂前建成一期和二期共计2200万吨炼油装置，装置里共计仪表台件数约7万多台。有些仪表随着一期装置开工投产至今已经运行10多年，二期的仪表运行也有3年多了。仪表长期带电运行，随着电子元器件老化等故障原因，仪表运行可靠和稳定性日益受到大家的关注，仪表设备的完整性管理已被正式提上日程。本文主要针对常规智能仪表的运行数据进行归类分析总结，主要的仪表类别包括可燃及有毒气体报警仪、流量、压力、液位、温度和控制阀这几大类别，对于就地指示仪表的故障损坏数据不列入本次统计的范畴。

2 仪表维修次数统计及数据分析

2.1 常规智能仪表维修统计

通过公司故障隐患登记信息平台统计全厂的仪表维修数据分析，一期仪表总体的维修次数是逐年有所增长，仪表更换的备件数量也相应地逐年略有增加。通过具体统计2017～2020年4月的一期装置的维修数据，可以看出，2017～2019年度，仪表维修频次是逐年略有增长。

图1 一期装置仪表维修次数统计表

二期仪表从2017年下半年才投用，比较近3年的数据，2018年仪表维修次数最多，2019年略有下降。

图2 二期装置仪表维修次数统计表

通过对2017年至今全厂一期和二期仪表维修数据的进一步梳理和筛选，一期项目仪表从2009年投用8年以后，仪表需维护的次数逐年递增，二期项目仪表从2017年开工投用后近一年内仪表维护次数较多，之后维护次数略有下降的趋势。

导致仪表需要进行维修的原因较多。主要体现在以下几方面：仪表元器件老化损坏、仪表引压管或预处理系统故障、异常生产工况导致仪表失灵、仪表接线端子松动、仪表防雨防潮密封不好、雷击损坏、设计或现场安装的缺陷、产品质量问题等。2017～2019年，3年数据分析，一期项目仪表每年维护次数均有400～500次左右的增幅，对比每年维修次数的增幅较为平缓，主要原因还是设备老化导致，仪表稳定性较差，需要加强预防性维护次数和故障检维修。二期项目仪表从2017年开工投用至今，开工头一年内的仪表维护次数较高，主要解决项目建设施工遗留的问题整改和仪表首次投用后遇到的异常问题整改，2019以后，维护次数明显有所下降。

2.2 常规智能仪表故障损坏统计

通过一期装置数据的统计分析，每年两千多次的仪表设备维修次数中，其中只有少部分是仪表损坏导致的故障维修，具体统计的仪表故障损坏数据如下：2017年仪表设备故障损坏121台、2018年仪表设备故障损坏131台、2019年仪表设备故障损坏140台。仪表损坏的台件数整体来看也是逐年略有增长的，其中报警仪的损坏率增长幅度较为明显，流量、液位和温度仪表损坏率增长较为平缓，2018年一期装置仪表停工检修后，部分仪表的故障损坏率还稍微有所下降，具体详见图3所示。

图3 一期装置仪表故障损坏次数统计表

通过对2017～2020年4月二期仪表故障数据进一步的梳理和筛选，报警仪损坏率的增长较为明显，其余的仪表在2018年后反而略有下降的趋势。仪表损坏的数据，如图4所示。

图4 二期装置仪表故障损坏次数统计表

综上分析，仪表在首次安装投用后，在前2～3年里，一般仪表产品的质量问题、设计或安装缺陷等基本都暴露出来，仪表故障率较高，通过改造维修故障率逐年在下降。仪表运行8年后，故障率逐年略有平缓上升的趋势。仪表故障损坏数量从数据表中可以看出，可燃及有毒气体报警仪的损坏数量最多，液位、流量和温度仪表损坏数量其次，压力变送器和控制阀的备件损坏较少。

3 仪表生命周期的分析

仪表设备生命周期可分为3个失效阶段：初期失效阶段、偶然失效阶段和设备老化失效阶段。

初期失效阶段指仪表设备在生命周期初期失效，失效最大的原因是工厂设计、制造缺陷和工厂出厂前测试没有检测出来导致的。虽然产品在工厂出厂前都会做相关的检测，但对智能仪表长期运行的稳定性、可靠性和重复性等，有些参数和指标在工厂测试时不能完全被发现，导致在现场应用时出现失效的情况。

偶然失效阶段指仪表设备在正常使用的情况下突然失效，这种故障率通常相对较低，但对于关键性仪表或联锁的仪表设备来讲，这种失效对于装置的平稳运行影响也是很大的。

设备老化失效阶段指设备长期运行老化导致的设备故障损坏。仪表设备经过长期运行逐步会进入这个阶段，对现场装置的影响也会随着时间的推移，影响越来越大。

通过上述仪表故障率的统计分析，该公司仪表设备生命周期3个阶段的故障率统计表如图5。

图5 仪表生命周期三个阶段的故障率统计表

从表中可以看出，仪表初期失效阶段一般都是在仪表刚投用的时候，仪表故障率较高。在往后运行的2～3年内，仪表故障基本暴露出来，在企业不断地维修改造后基本把故障率降下来。偶然失效阶段基本在仪表运行的3～10年，不同的仪表或者不同的运行工况，仪表失效的阶段时间也不完全一致，需视具体情况具体分析。偶然失效阶段的仪表故障率较低，部分仪表在初期失效阶段通过改造后已经提高仪表的可靠性。仪表运行10年后，部分仪表由于老化失效，故障率会逐步提高，不同仪表的老化时间周期也不同，这个需要根据具体的仪表特点和运行工况具体分析和总结。在不同的失效阶段，采取的具体措施也应有所不同。

总之，每台仪表的生命周期都是不一样的，主要影响仪表生命周期的主要几个因数有产品先天性基因（包括产品的制造设计、元器件材料的选择、产品的制造生产、出厂前的测试等）、现场安装情况、现场使用的工况、维护保养等。

4 仪表完整性的管理措施及建议

设备设施完整性管理，是一个完善的、系统的管理过程，是用整体优化的方式管理设备设施的整个生命周期，以达到设备设施的可靠性（包括性能、安全、环保）与经济性的平衡并可持续发展，以实现组织的战略及目标。是充分发挥设备设施效能，有效管控风险，实现设备设施资产的保值增值及最大经济回报，实施降本增效的一种有效工具和手段。因此，为节约运行维修成本，又能使得仪表设备运行可靠性高，相关管理措施和建议如下：

（1）针对设计、选型、安装或设备制造等存在缺陷的仪表，需制定彻底的整改方案，择机优先落实整改，并对整改的情况进行跟踪和闭环销项管理。

（2）落实做好仪表系统安全完整性等级评估工作，结合评估报告，开展仪表相关定期测试和检查维护工作。

（3）定期开展各类仪表运行数据分析，不同类别的仪表单独分析并总结报告，根据报告的整改措施落实整改工作。

（4）针对故障率较高或设备老化较快的仪表，需执行定期专项检查计划。每次专项检查的情况形成记录，结合历年运行的数据进行对比分析、预判仪表生命周期形成总结报告，然后落实整改。

（5）建立仪表设备分级管理原则：石油化工企业仪表数量庞大、种类较多，评估和量化每类仪表的老化可靠性难度较大、必要性不大。但针对A级、关键性仪表或特殊的仪表设备，建立生命周期维护档案，提前做好预防性维护工作。

（6）根据企业仪表设备的特点，“量身定做”以可靠性为中心的综合型维修保养服务模式（含预防、预测和事后维修），形成相关管理规定，然后落实执行。

（7）进一步完善企业大数据信息平台，便于用户更加方便快捷、全方面的统计数据，相关数据得到及时有效的收集，也便于用户随时调取数据，用于技术分析和对设备生命周期的预判，给予更合理的预测维修方向。

5 结语

仪表设备运行的可靠性对装置安全平稳运行起着至关重要的影响，为确保仪表设备运行的可靠性又能最大限度地节约仪表运行维修成本，设备的生命周期管理越来越受到企业的重视。惠州石化在设备重要性分级管理、设备生命周期数据的收集和分析、设备设施完整性的管理等方面取得较好的成绩。这些管理措施大大提高了仪表设备的可靠性，提升了装置运行的安全水平，减少了因仪表故障导致设备或装置停工的损失，具有一定的推广价值，可供石油化工企业借鉴。

随着仪表设备可靠性和老化管理工作的不断深入研究，仪表设备老化检测的新技术开发和推广应用大势所趋。企业内部还需建立且不断积累自己的仪表设备老化管理的数据库，定期对数据库老化数据进行技术分析，预测仪表生命周期，并逐步完善仪表生命周期档案，使设备完整性管理工作水平得到不断的提升，为企业安全可持续发展实现效益最大化。