导 读

炼油化工装置日益向大型化、智能化、长周期运行方向发展，国家对于安全及环保的要求越来越严，大型机组的运行状况关系到整个装置是否能够安全环保稳定运行，炼化企业对大型机组的安全性、可靠性和稳定性提出了越来越高的管理要求。企业在日常管理中，一方面继续继承和发扬传统的管理方法，将管理体系化、标准化，为装置长周期平稳运行奠定坚实的基础；另一方面积极开发和使用先进的管理监测手段，为实现预知性维修、设备完整性管理和长周期运行提供有力的支撑。

大型机组管理存在的问题

1 设备完整性管理体系未健全

目前，某大型炼化企业的设备完整性管理体系尚未健全，在大型机组及其设备管理中还存在的问题：

① 有统一的设备管理制度，但在基层执行过程中差异性大，好的做法没有得到传承和共享；

② 设备管理职责分散于不同职能部门，阻碍了设备管理体系的优化，还未形成体系化管理；

③ 企业虽然注重技术改进，但科学系统性不强，设备全寿命周期管理中风险技术的应用不深、不广；

④ 设备管理绩效评价指标过于陈旧，与目前安全环保长周期稳定运行的要求不相适应；

⑤ 设备全寿命周期管理中存在问题，设备管理的诸多要求不能完全贯彻落实到设备前期管理中，为日后设备运行管理埋下隐患；

⑥ 设备的检维修策略仅维持在事务性、技术上局部或个体的研究，没有完善的支持体系，也没有成熟的系统研究和应用。

2 企业执行的大型机组检维修策略尚需优化

目前企业的大型机组的检维修策略基本是企业内部专业技术人员讨论制定的，是本企业技术能力和经验教训的集成，缺少科学的系统的决策方法的支撑，存在一定的局限性和片面性。另外，由于各个机组的类型、建设时间和质量、运行工况及基层设备人员自身能力等因素的不同，各个大型机组的检维修策略是有差异的，需要有针对性对运行周期、检修深度、点巡检的频次、风险控制方案、运行成本控制等策略进行优化，有效利用宝贵的维修费用，发挥更大的效益。

3 大型机组的状态监测与技术评估手段尚不完善

目前企业没有全面增设大型机组在线振动监测系统，缺乏有效的大数据分析系统对机组的运行数据进行全面的智能化的分析，无法及时掌握和分析机组运行动态，精准定位故障原因尚有困难。需要企业采取先进的监测和评估手段来收集分析数据，并且建立专业的技术团队开展深入的研究。

4 大型机组运行管理上各专业的协调配合还需要进一步加强

大型机组作为炼化装置中的核心设备，串联着复杂的不同工况的工艺系统，随着装置长周期运行，工艺系统出现的各种变量直接或间接地改变了机组的运行工况，使机组偏离正常的运行环境，导致机组运行出现脱离安全运行的状况，必须做到管设备要管设备运行环境，需要工艺管理、运行操作、运行维护各个专业之间的协调和配合。另外，企业在分析和解决机组故障的过程中需要打破现有管理体制，创新性地打造全专业的团队合作开展深入的分析研究和改进。

提升大型机组安全运行管理的建议措施

1 建立设备完整性管理体系

设备完整性管理体系要求大型机组管理要做好以分级、过程质量、缺陷、变更、检验、监测和预防性维修及定时事务为流程的运行管理和以KPI指标为考核的绩效管理，提高大型机组的安全性、可靠性、经济性运行水平，保障生产装置安全、稳定、长周期运行。基于风险和基于运行状态的维修策略，用风险管理的理念和方法管理设备全寿命周期活动，准确识别和有效防控风险；实现资源的优化配置，实现规范设备管理；提升管理水平和效能、保障装置安全、高效、长周期运行。通过风险与可靠性等技术方法的应用、规范性工作机制的建立；采用风险分析、可靠性分析等完整性管理相关技术方法，在大型机组设备全寿命周期进行集成应用，从而实现技术方法与管理方法相结合的完整性管理实践。突出设备管理重点，提高维护保障的有效性，减少设备故障率。提升技术人员的能力和认知水平，为设备可靠性工程师等专业化队伍的形成奠定基础。

2 加强监测与技术评估手段，及时掌握和分析机组运行状态

振动诊断技术能够做到故障判断高效、准确，历史问题追溯分析数据真实可靠，易于发掘问题根源、深入剖析主要矛盾、精准定位故障、提升检维修效率、节省人力、时间和成本。企业重视振动分析及状态监测工作，在企业内部形成了以状态监测分析为指导的预知性维修理念，建立了30余人的状态监测分析工程师团队，46台大型机组配备了实时在线状态监测系统。在大型机组的不平衡、不对中、松动、弯曲、碰磨等诸多故障的分析、判断和处理过程中，得到了充分应用和发挥。

（1）准确定位故障，科学安排检修内容

企业某装置中一台压缩机的驱动汽轮机两端轴承4个轴振动测点出现周期性的大幅波动，最大振动幅值趋近联锁值，停机风险极高。经过初步的振动频谱分析发现主要振动频率分量为工频，初步认为是转子发生动静碰磨，准备更换汽轮机转子。但是通过在线状态监测系统对历史数据的回溯及分析，发现振动具有以下特点：

①振动波动幅度和周期与地域气温密切相关；

②振动波动时两端轴承振动变化趋势从相悖至相同不断转化；

③振动波动时轴心位置有明显的大幅漂移。从振动机理上分析，转子发生动静碰磨或弯曲是不应具备以上特征的。

经过全面分析，最终确认是汽轮机轴封蒸汽凝结水疏水不畅，在汽封室内聚集，激冷汽轮机轴而导致其临时热弯曲引发的周期性振动波动。在准确定位故障、明确故障机理后，检修方案调整为不需更换转子，仅需对轴封蒸汽疏水管线进行疏通，极大地缩短了检修周期，机组恢复平稳运行。

为防止相同问题在其他机组上发生，企业加强了汽轮机轴封蒸汽运行操作与维护检修的管理，制定《大型机组运行维护指导意见》、编制《设备故障归零管理汇编》，并对企业内部大型机组管理人员进行运行维护和故障归零专项培训。

（2）精准排除假信号的干扰，保证机组稳定运行

在机组检修过程中，应该对转轴上测量轴振动的电涡流传感器测量区域进行检查和修复，如果此区域内出现划痕和局部磁化现象，将会导致机组在启机后低转速区间发生振动幅值偏高的问题，容易导致机组在较高转速运行时振动高联锁停机(特别是在升速通过临界转速时)，在检修过程中，应对转轴电跳区进行辊压和消磁处理，以消除干扰；在机组日常运行管理过程中，可以排除此类假信号的干扰，适当提高相应测量位置的机组轴振动幅值报警值和联锁值，并做好变更管理，以避免不必要的停机风险，保证机组稳定运行。

企业重视设备管理的智能化建设，实现了40多台A级机组运行状态的预测和故障预警。企业总部建立了远程诊断中心和大数据诊断系统，形成数据共享、信息互通，定期开展大型机组的在线和离线状态监测数据分析，从专业技术角度对大型机组管理人员给出机组运行状态的合理建议。

3 以可靠性为中心的维护（RCM）应用

以可靠性为中心的维护(RCM)理论起源于20世纪60年代，20世纪90年代开始广泛应用于其他各类企业的设备维修管理，成为优化维修制度的一种系统方法。RCM的基本思路是：对系统进行功能与故障分析，明确系统内各故障的原因和后果，用规范的逻辑决断方法，有针对性地确定出各故障后果的预防性对策。RCM提供了一套维修决策的框架系统，利用RCM可以迅速、持续和广泛地改进设备的可用度和可靠性、产品质量、安全性和环境完整性，有效降低资产的维修成本。企业引用RCM的理念开展了大型机组风险评估，目的是：

① 建立大型机组风险评估的系统化的方法，并在实际应用过程中不断加以完善，用于指导大型机组风险评估工作的有效实施；

② 通过开展大型机组风险评估，掌握每台大型机组潜在的失效特点，有针对性地完善设备维修策略，不断提升大型机组运行可靠度和经济运行水平；

③ 通过开展大型机组风险评估，使设备管理人员进一步加深对设备结构原理、系统配置、使用环境和失效规律的认知，强化对RCM知识体系的理解和掌握，并通过实战训练进一步提高风险评估技术应用能力；

④ 通过开展大型机组风险评估，建立和完善企业的设备故障和维修数据库，深化设备知识资产管理，促进提升现场设备故障分析、维修决策水平和工作效率。

企业开展了大型机组干气密封系统失效风险评估工作，成立“大型机组风险评估”专家工作组和“大型机组干气密封系统失效风险评估”项目工作组，制定风险评估项目实施方案、选择风险评估适用方法、设计风险评估所需模板、确定风险评估项目可交付成果等各项准备工作。进行在用干气密封系统现状调研，对干气密封系统配置、密封结构设计和相关工艺系统实施全面的风险评估，对工艺、设备存在的薄弱点进行系统排查，编制、审核FMEA分析表和RCM决断表。开展风险评估专题培训，进行干气密封风险评估，出具风险评估报告和制定落实风险应对策略。梳理了25台大型机组的56套干气密封系统，分析评估出来10项干气密封系统设计问题带来的潜在风险，制定了合适的维修策略，并予以严格执行。企业自2013年至2020年连续7年(2个装置运行周期)没有出现因干气密封系统故障导致的装置非计划停工的事故。

4 重视机组运行管理，创造安全可控的运行环境

以企业裂解装置丙烯制冷压缩机组为例，该机组自2017年6月大修后，汽轮机3个轴位移ZI501A/B/C呈现同步快速上涨的趋势，2018年8月末，ZI5011A达到报警值-0.5mm(轴位移报警值±0.50mm，联锁值±0.75mm，联锁逻辑三取二)；依照此趋势增长，汽轮机轴位移将在2020年4月A点轴位移值达到联锁值-0.75mm，机组非计划停机的风险极高，无法实现乙烯装置连续运行4年的既定目标和计划。

经过研究分析，轴位移增长的主要原因有：

①机组持续处于超高负荷运行；

②汽轮机入口蒸汽品质低于设计值，汽轮机进汽量长期超设计值导致轴向力较大；

③推力瓦支撑架存在变形，瓦块在运行期间油膜不稳定，致使推力瓦出现磨损；

④汽轮机电刷接地不良，汽轮机转子轴电压释放不彻底，在推力瓦块与止推盘之间产生电腐蚀，加速轴瓦巴氏合金的磨损。

结合原因分析，为确保机组能按照既定的检修计划平稳运行至2021年8月份，采取严格控制机组运行环境的措施：提高并保证汽轮机入口蒸汽品质、优化工艺参数严格控制机组负荷、合理调整机组润滑参数、定期监测与消除汽轮机轴电压。通过机组运行环境的精准把控，该机组汽轮机轴位移得到有效控制。

以某催化装置烟机为例，该烟机自2017年4月检修后，间歇性出现振动波动现象，振动值从正常值(20~35μm)缓慢上升至40μm以上，大多数情况下振动值出现持续上升至报警值72μm以上，呈现不可控现象。原因分析为：与再生器间歇性跑剂、三旋旋分效率偏低和轮盘冷却蒸汽系统波动有关。催化再生器为流化床反应器，催化剂再生产生的烟气经初级旋分、二级旋分、三级旋分靠重力分离出携带的催化剂颗粒后作为动力介质进入烟机实现能量转化，随着装置长周期运行末期出现旋分翼阀磨损、旋分跑剂加剧，高速运行的烟气携带催化剂颗粒聚集在动叶顶与尾带的缝隙形成垢样，烟机动叶结垢加上轮盘冷却蒸汽系统波动间歇性的破坏了烟机转子动平衡、引发振动超标。在确保机组安全的前提下实现装置运行经济效益最大化，企业在2017-2020年共计11次实施在线除垢作业以消除振动隐患。利用装置大检修机会，有针对性地进行了烟气旋分的改造和烟机转子的节能改造，优化烟机运行环境，解决了烟机动叶结垢的问题。

结 语

大型机组的安全平稳运行管理是一项长期工作，在为企业创造经济效益的同时坚守安全环保的红线，按照设备完整性管理体系的要求，严格落实企业设备管理部门职责，严格执行大型机组各项定时性事务工作，开展好特级维护管理，认真开展五位一体与包机例会工作，做好机组润滑管理、联锁管理、缺陷管理、变更管理、风险管理和故障后的双归零管理工作；不断修改、完善机组操作规程和管理细则，加大机组突发故障紧急操作演练，夯实机组日常操作管理；积极关注工艺运行参数的变化，结合装置运行的实际工况，不断优化机组的运行环境；结合企业现有的运行状态监测手段和故障诊断分析工具，实时、动态的分析评估大型机组的运行状况；做好大型机组备品配件的储备工作，依据装置运行现状持续更新预知性维修策略、并执行好预知性维修事务工作；按照大型机组的检维修要求，做好检修前方案审核、检修中质量验收、检修后试车及资料归档工作；同时围绕企业的安全生产、节能降耗和技术发展规划，有计划、有重点地开展大型机组的更新和改造工作。在大型机组全寿命周期内，坚持“运行、维护与检修相结合，修理、改造与更新相结合，专业管理与全员管理相结合，技术管理与经济管理相结合”的原则，持续做好大型机组的安全平稳运行工作，为炼化装置的安全经济平稳运行做好本质保障。

编 辑 | 化工活动家

来 源 | 安全、健康和环境 齐鲁石化

作 者 | 王伟

关键词 | 炼化装置  大机组  安全平稳运行