楊 明

（上海守安投資控股集團有限公司中石化九江石化檢維修項目部，江西九江 332000）

0 引言

劣化傾向管理是指采用定性或可視化的方式，對生產(chǎn)中的設(shè)備運行狀態(tài)進行有序監(jiān)控，也可將其視為對設(shè)備質(zhì)量管理的控制圖，也是設(shè)備故障狀態(tài)檢修的顯著特點之一。石化企業(yè)生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備劣化傾向的主要表現(xiàn)形式是機械磨損與產(chǎn)生裂痕，關(guān)鍵設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中，機體與設(shè)備其他部件之間存在一定摩擦，進而造成設(shè)備運轉(zhuǎn)磨損[1]。同時，由于生產(chǎn)線長期高負荷運轉(zhuǎn)，在非正常作用力下設(shè)備連接處極易出現(xiàn)裂痕，這也是劣化的主要表現(xiàn)形式之一。若設(shè)備在劣化極限值范圍內(nèi)，便不會影響生產(chǎn)線的持續(xù)運轉(zhuǎn)，假定關(guān)鍵設(shè)備的劣化傾向超出可自動調(diào)節(jié)或承受范圍，設(shè)備便會出現(xiàn)突發(fā)性故障甚至連鎖故障，因此在劣化傾向極限范圍內(nèi)進行生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備的有效管理切實可行且十分必要。

在石化企業(yè)實際生產(chǎn)活動過程中，對關(guān)鍵設(shè)備進行劣化傾向管理，主要是為了檢查設(shè)備在運轉(zhuǎn)中是否出現(xiàn)由于磨損造成的設(shè)備功能劣化程度，并根據(jù)預(yù)測的結(jié)果評估可能由于劣化出現(xiàn)的生產(chǎn)故障時間，及時發(fā)現(xiàn)故障點，以此提出合理有效的控制措施[2]。關(guān)鍵設(shè)備的劣化管理過程即關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量管理的控制方法，在故障檢修狀態(tài)下，將傾向管理圖像傳送到檢修人員工作室中，以此對生產(chǎn)過程實施有效控制。下面以再生氣壓縮機（型號為2D40-173/3.5-7.2，下同）為例，開展劣化傾向管理在石化企業(yè)生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)用的研究。

1 劃分劣化管理種類

再生氣壓縮機作為石化企業(yè)生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備，在維持生產(chǎn)線持續(xù)運行方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，其運轉(zhuǎn)是否正常直接影響著整個生產(chǎn)線的運行。早期由于設(shè)備自身結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，常因關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)劣化傾向甚至損壞，導(dǎo)致企業(yè)被迫停產(chǎn)。在對其進行劣化傾向管理過程中，首先應(yīng)明確設(shè)備出現(xiàn)劣化傾向的類型。為此下述將結(jié)合生產(chǎn)線的綜合運轉(zhuǎn)方式，在檢修過程中利用設(shè)備控制圖，對該設(shè)備進行劣化種類劃分[3]。

如圖1 所示，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)計量劣化傾向時，生產(chǎn)線便會出現(xiàn)設(shè)備運轉(zhuǎn)時的振動頻率、發(fā)生聲音、實時溫度、抗壓力值的變化，此方面的劣化傾向在石化企業(yè)生產(chǎn)線中是較容易發(fā)現(xiàn)的，也是相對容易管控的。但一旦出現(xiàn)計數(shù)劣化傾向時，便會對生產(chǎn)線的綜合性能造成影響，也是對設(shè)備整體運行參數(shù)的影響[4]。如壓縮機出口壓力值不穩(wěn)定、活塞桿軸向及徑向振動等，此時便會產(chǎn)生對生產(chǎn)全過程的“主效應(yīng)”影響，此時僅依照直接觀察法無法觀察到關(guān)鍵設(shè)備的劣化現(xiàn)象，需要持續(xù)使用相關(guān)設(shè)備對其進行監(jiān)測。

圖1 劣化管理種類

在對關(guān)鍵設(shè)備進行劣化傾向種類劃分的過程中，考慮到對設(shè)備的質(zhì)量管理，在完成上述操作的基礎(chǔ)上，可采用3σ 計量法對生產(chǎn)線上關(guān)鍵設(shè)備進行劣化界限的劃分，根據(jù)傾向值服從方程正態(tài)分布的特點，可同步采用繪制曲線圖、監(jiān)測設(shè)備全周期生產(chǎn)的方式對其進行進一步劃分[5]。例如，根據(jù)生產(chǎn)線產(chǎn)品輸出效率劃分再生氣壓縮機的輸出/輸入?yún)?shù)，以此判斷關(guān)鍵設(shè)備劣化是否由引擎、設(shè)備傳動、液壓油泵等零部件故障導(dǎo)致；或根據(jù)壓縮機對生產(chǎn)中的油量消耗、油液進行分析，判斷計算壓縮機是否發(fā)生劣化故障等。

2 計算石化生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備劣化傾向值

在完成對劣化傾向管理種類劃分的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備發(fā)生劣化的不同類型進行石化企業(yè)生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備綜合劣化傾向值的計算。首先，根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備運行中參數(shù)的變化情況，對設(shè)備中無量綱參數(shù)進行計算，掌握設(shè)備在不同劣化狀態(tài)下的實際傾向值，并按照設(shè)備振動的頻率進行劣化頻域的傾向管理[6]。再生氣壓縮機劣化傾向無量綱參數(shù)的計算見表1。其中，K 為設(shè)備劣化波形系數(shù)，C 為關(guān)鍵因數(shù)，I 為設(shè)備可承受沖擊指數(shù)，為生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)縫隙值，β 為劣化峰態(tài)值，Xrus為劣化有效值，Xa為劣化傾向平均值，Xp為劣化峰值，Xr為設(shè)備劣化運行極限值。根據(jù)上述對再生氣壓縮機無量綱參數(shù)的劣化分析，可更加詳細地掌握當(dāng)設(shè)備發(fā)生劣化傾向時生產(chǎn)線的運行狀態(tài)。為此根據(jù)上述分析，依靠企業(yè)工程學(xué)發(fā)生故障的概率，計算石化生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備劣化傾向極限：。其中，λ0為設(shè)備劣化上控制界限，λ 為石化生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備劣化傾向極限，λL為設(shè)備劣化下控制界限，為管理圖中心線；T 為生產(chǎn)線全壽命周期，△T 為缺陷比值。

表1 再生氣壓縮機劣化傾向無量綱參數(shù)

根據(jù)計算公式，結(jié)合關(guān)鍵設(shè)備在運轉(zhuǎn)中劣化參數(shù)出現(xiàn)的靈敏值，進一步掌握設(shè)備在生產(chǎn)線運行過程中出現(xiàn)劣化現(xiàn)象的程度，以此為持續(xù)劣化傾向管理提供管理方向。

3 設(shè)備頻譜劣化傾向管理

根據(jù)上述計算的再生氣壓縮機劣化傾向無量綱參數(shù)，結(jié)合石化企業(yè)生產(chǎn)的全過程管理，進行設(shè)備頻譜傾向的劣化管理[7]。

如圖2 所示，由于再生氣壓縮機的核心構(gòu)成較復(fù)雜，其劣化傾向的發(fā)生通常與頻譜要素有關(guān)，即便設(shè)備發(fā)生微小的劣化傾向也會對頻率造成影響，所以對頻譜的劣化管理適用于石化企業(yè)生產(chǎn)線中大多關(guān)鍵設(shè)備。根據(jù)設(shè)備發(fā)生振動的直接頻率強度，預(yù)測劣化的發(fā)生時間，以此評估生產(chǎn)線運行的危險水平。在此種狀態(tài)下，可以采用對振動離散量管理的方式，將劣化傾向引起的停機現(xiàn)象繪制成停機圖，整合劣化傾向警戒水平，確定狀態(tài)檢修時間，以實現(xiàn)對石化企業(yè)生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備的劣化管理。

4 結(jié)束語

近年來，我國石化企業(yè)由于機械設(shè)備發(fā)生劣化現(xiàn)象導(dǎo)致的生產(chǎn)線連鎖故障屢屢發(fā)生，為了改善企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，本文以再生氣壓縮機設(shè)備為例，開展了劣化傾向管理在石化企業(yè)生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備上應(yīng)用的研究。在理論層面分析，劣化傾向是生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生故障的必然事件，屬于可控制故障類型。為此在后期的研究匯總工作中，可適當(dāng)引入泊松分布計算方法，確定對生產(chǎn)線中關(guān)鍵設(shè)備的控制界限，并識別設(shè)備的偶發(fā)故障時期，判斷每次生產(chǎn)過程的可能停機事件發(fā)生次數(shù)。同時依照上下界限的劃分，綜合評估劣化的平方根與標(biāo)準化偏差值，為進一步提高石化企業(yè)生產(chǎn)線可持續(xù)運行能力提出指導(dǎo)。

圖2 關(guān)鍵設(shè)備頻譜劣化傾向管理過程