侦探型维护策略在设备管理中的应用

作者:赵建拓 文章来源:杜邦 点击数:33 发布时间:2018-03-21
如果在设备管理过程中,没有找到预防隐蔽功能故障的方法,通过定期检查隐蔽功能是否起作用是一个必不可缺的维护策略。
侦探型维护策略在设备管理中的应用

摘 要:

侦探型维护策略有时也称之为故障发现策略,是设备维护策略中的重要组成部分。对于故障本身对操作人员不明显的隐蔽功能故障的探查尤为重要。其主要目的是防止多重故障或者降低多重故障的风险。如果在设备管理过程中,没有找到预防隐蔽功能故障的方法,通过定期检查隐蔽功能是否起作用是一个必不可缺的维护策略。

当前我们在讨论设备管理中的维护策略时,首先进入脑海的通常是一些“关键”技术如润滑技术、红外测试技术、超声检测技术等基于状态的维护技术。然而上述基于状态的维护技术并不是万能的,其同样有局限性。通常的基于状态的维护策略主要基于一个基本事实,即大多数设备的失效不是突然发生的,而是经过一段时间形成(著名的P-F曲线)

P-F曲线

如果某一设备或部件不遵循上述曲线,则无法利用上述维护策略。当前随着工厂以及设备变得越来越复杂,这类不符合P-F曲线的任务在所有设备管理任务中的比例也在增长。侦探型维护策略作为一种主动维护,它对于设备管理及维护的成功至关重要。

业务目标

大部分生产型企业是在安全可靠的基础上通过最大化其资产生命周期来实现的。因此,短期来讲,这些资产必须能够在需要工作的时候工作,换句话说它需要按需求保证可用。长远来看,额外的要求是确保其机械完整和长寿命。机械完整性这里可定义为在规定的操作期间内没有可预见风险,保护人的安全,使资产相对保值或并使环境不被破坏。当然社会影响也非常重要,长期来看对资产生命周期内,同样希望不会产生对负面的社会影响。这也正是设备管理工作的主要目的之一,减少机械完整性或生产的能力损失,提升企业盈利能力或生存能力。

1.设备管理中的挑战

a)单个和多重故障

设备电缆绝缘破损,设备供电可能立即出现问题,设备可能立即停止运行;马达轴承损坏,设备将迅速产生噪音,振动,甚至卡死烧毁;法兰面密封垫片失效,内部液体或气体将立即从密封面处外溢,进而对环境或生产运行造成影响。

也有一些失效没有产生立即的影响。设备运行过程中,有一些部件的失效可以立即或直接对性能产生影响。如备泵,一台备泵本身并不运行,但一旦正在运行的泵突发故障急需备泵的时候,它的优先级就迅速突升,尤其是在石化、医药等连续型生产企业,这将严重打乱设计者和运营者的计划,可能备泵不备造成的影响会是非常大的,大到不可接受。再比如,运行指示灯,灯本身可能在某些员工眼中是“无伤大雅”的,但如果正用于员工的能量隔离,员工由于指示灯的损坏很可能被误以为已经完成了能量隔离,正在操作的相关员工很有可能会因此触电或是受伤。UPS也是一个很好的例子,如果电池的容量不足,可能会导致无法满足足够的运行时间,这同样会让生产操作人员措手不及,造成巨大的生产损失。如上所述,这些没有立即和直接影响的失效往往更加危险,因为在我们需要它工作前,我们不知道该装置已经失效。这些设备通常一直处于休眠状态,直到某些特殊事情发生。

b)保护系统

通常设备在投用前,设计师会为设备设计一些保护系统,比如压力容器上的泄放装置,电气设备上的继电保护装置;在生产系统投用前,也会设计一些相关的系统保护装置,比如紧急切断装置,防止火灾沿通风管蔓延的阻火阀,或者消防系统,如烟感,温感等。这些装置如果在该工作时没有工作,影响是相当大的,比如让人难忘的印度博帕尔事件,因为几层保护装置或系统出现问题,如洗涤系统、消防系统等,导致有毒气体无法去除,扩散到城市,最终数千人死亡,十几万人受伤的惨剧。(造成博帕尔事故的原因不止上述)

保护系统在整个设备生命周期中的大部分时间处于休眠状态。它们只需在紧急情况下运作。但在它们的非工作状态期间,移动部件可能会被卡住。例如,呼吸阀可能被堵塞,阻火器可能被堵塞,电器触点可能被水分或昆虫短路。这些保护装置或系统功能丧失,会让被保护设备或系统因为应保护屏障的失效,仅需单一事件就可失效。

c)设备的复杂性

当前设备设计越来越复杂,一直在朝着自动化和智能化的趋势发展。现代设备的特点之一就是可以通过设备的自身保护使设备本体免受损坏,现代工厂设计也更加自动化和比以往需要更少的操作人员。出于这些原因,我们越来越多地依赖于防护设备和系统,以保障我们的资产。通常,保护装置和系统的故障是隐蔽的,因此很多时候操作人员不知道在某个时间点这些设备是否能够按需工作。

2. 侦探型维护策略

针对上述情况,判断保护装置等处于休眠状态下的状态或者隐蔽故障,如果依赖于以往的状态检测是无法满足要求的。状态监测任务需要跟踪失效,判断趋势,进而发现那些性能已经下降,设备功能还没有失效的情况。而上述情况,部件状态只有“0 1”两种状态,要么好,要么不好;或者要么能够完成预定功能,要么无法完成。此时对于该类型的部件或设备的维护策略就变成了“让它们工作一次”,并观察是否按预期进行工作。如果是按设定规则动作了,我们则知道它是在良好的状态。但往往我们根本没有时间等到真正的条件触发,来判断它是否能够按设计工作,我们只能用另一种方法了,就是测试它们。

a)常见的侦探型任务

•    定期测试备泵

•    测试的烟气、 气体和火灾探测器

•    定期启动消防泵

•    安全阀校验

•    阻火器检查

•    呼吸阀检查

•    单向阀检查

•    建筑疏散测试

•    对于大部分时间停留在某个位置的阀门的松动

•    车辆年检

•    紧急的切断功能测试

•    测试控制回路的安全装置

•    继电器保护整定

•    定期测试自动喷水灭火系统

这并不是一个详尽的清单,但通过这些,希望对设备管理者有一定的启发,进而判断出自己企业的清单。

通常保护装置或系统失效可能是下面两种方式。第一种是设备在需要的时候无法正常工作。另一种是设备在不需要时动作了。两种失效都非常可怕,前一种可能造成事故或者事故的扩大,后一种则同样可能会造成事故或者停车。如果有频繁的虚假报警或者报警过多,根据杜邦公司报警管理中所述,操作人员将很容易忽略所有此类事件,不去判断是否它们是真的还是虚假报警,直接重新启动设备或者置之不理。这也将导致不安全的情况。

b)侦探型维护任务的测试

侦探型维护测试任务要求执行人员必须做好充分的方案。常见的方案有隔离方案,监护方案,操作实施方案。

有一些保护装置可以正常运行期间,进行测试,并不会影响工厂或设备运行。只需要将部分功能在测试时进行短暂隔离。比如测试烟感过程中,只需要通知火灾控制中心对测试点进行短暂隔离,避免形成消防联动等特殊情况或者启动消防泵等情况,不会直接影响生产或安全。

但不可否认,同样会出现一些测试,不得不需要我们暂停装置的运行。在通常的联锁保护设计中通常有三个部分,传感器;逻辑控制单元;执行器。有传感器感知异常状况,并输出至逻辑控制单元进而判断输出一个信号至执行器。逻辑单元的输出可以在测试期间被旁路,以便不驱动执行器。但也因此,执行器无法在上述的测试中进行测试。

笔者建议针对于这些执行器需要在工厂停车时测试,以避免产生生产中断或其他风险。当然工厂停车时间越来越不频繁了,所以进行执行器的检测维修的机会也越来越少了。我们必须要充分利用工厂其他跳停,或者工艺计划停车,业务计划停车等一切机会。在迫不得已的情况下,我们也需要根据保护设备的可靠性参数,设定计划停车时间进行相关的执行器的测试。

测试是一种维修活动,可以由操作人员或维护人员来实施。我们利用测试可以得到如下结果︰

•    该设备是否在工作或失效的状态

•    失效模式

c)侦探型维护策略的特点

侦探型维护只是揭示该设备的状态,如果该设备已经失效,我们还要采取进一步的行动。换句话说就是生成进一步纠正性维护任务。通常失效的设备需要立即更换,来减少停机时间。当然也有例外, 零点迁移或量程变化由于工作量比较小,经常是直接校准,而不再生成纠正工单。通过上述行动使设备回到 100%可靠的状态。侦探型维护任务的维护周期比较难以确定,维护间隔过小会增加成本,维护间隔过大又会增加多重故障的发生可能。通常的设定方法需要依靠设备或工艺提供商提供的可靠性参数,或工厂使用过程中的积累的经验来确定。

3、总结

当前设备和装置的设计越来越复杂,效率越来越高,需要操作员关注越来越少。但一旦配备的防护装置失效,则由于操作人员不知道是否他们能够按需求工作,经常会引起设备损坏,生产中断,安全事故等不可接受的结果。这要求设备管理者需要清晰辨识设备的关键性,了解设备的失效模式及影响,进而制定相应的维护策略。对于隐蔽故障,侦探型维修策略可以很好的识别和管理这种故障。提升隐蔽故障的管理能力则是提升设备机械完整性的不可或缺的手段。实施侦探型维护策略时,对于机会窗口的把握十分重要,这也要求设备管理者需要做良好的计划和准备。

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