往复压缩机的完整性管理

田祺，杨剑锋，刘文彬

（北京化工大学化工安全教育部工程研究中心，北京100029）

往复压缩机的完整性管理

田祺，杨剑锋，刘文彬

（北京化工大学化工安全教育部工程研究中心，北京100029）

往复压缩机是石油、石化行业中重要的动力设备，其安全性与稳定性往往影响整套装置的运行。但是由于往复压缩机结构复杂、易损件多、管理不善等原因导致其故障率高居不下。提出的往复压缩机完整性管理，强调对设备运行全周期的运营与管理，有助于实现往复压缩机在其生命全周期功能完整与状态可控。

往复压缩机；完整性管理；故障模式分析

1 往复压缩机完整性管理技术简介

炼化资产完整性管理（AIM）是指通过先进的管理理念与技术使炼化设备始终处于安全可靠、受控的工作状态[1]。完整性管理是对所有影响设备完整性的因素进行综合的、一体化的管理，即在设备的科研、设计、施工、运行的各个阶段，不断识别和评估面临的各种风险因素，采取相应的措施削减风险，将设备风险水平控制在合理的可接受范围之内。与传统的设备管理方法相比，完整性管理更加强调整体性、动态和持续改进，其理念是“缺陷是无处不在的，只有不断识别，跟踪缺陷的发展，并不断消除缺陷才能保证本质安全”[2]。

具体来讲，往复压缩机完整性管理是指通过对技术持续改进与往复压缩机管理不断完善的方式，使往复压缩机始终处于安全、可靠、受控的状态。其含义包括以下几个方面：往复压缩机在运行全周期始终处于功能完整、状态受控；管理者仍将不断采取行动，改进技术与管理模式以实现往复压缩机生命全周期动态完整性监控与管理；往复压缩机完整性管理贯穿于设备设计、制造、安装、使用、维护直至报废全过程。建立往复压缩机完整性管理体系需要的工作内容包括：制定完整性管理目标、工作计划、工作流程与工作程序文件；掌握可能导致往复压缩机非正常停车的故障模式及其机理，并制定与之对应的应急处理措施；识别往复压缩机关键或易损部件，并编制设备KPI绩效指标定期考核；运用先进的检测与监测手段对往复压缩机关键部件进行检验与评价，并将信息及时反馈给技术人员，制定检维修策略；结合检维修情况，及时调整完整性管理目标以实现闭环动态管理。

完整性管理贯穿于往复压缩机运行全周期，是一项集制定目标、识别风险、状态监测、制定维修策略于一体的综合管理方法，因此对管理人员的素质也有一定的要求。此外，往复压缩机的完整性管理所实施的每一环节还应参考相关技术标准[3-9]的规定和建议。

2 往复压缩机完整性管理的实施内容

2.1 往复压缩机完整性管理的文件构成

往复压缩机完整性管理体系的建立与实施，需要制定能够描述管理体系策略和程序的文件，这些文件应能反映体现完整性管理的具体要求并指导现场实践[10]。文件构成主要包括：完整性管理总则及管理、组织信息；往复压缩机组主要单元配置信息；完整性管理风险评价技术指南；完整性管理检测、监测技术文件；往复压缩机故障模式分析与检维修策略；检维修时间、频次和范围的记录等。

2.2 故障模式与故障分析

往复压缩机易损件多、结构复杂，故障类型也很繁杂。不过，往复压缩机的故障模式大致可分为热力性能故障和机械动力性能故障[11]。热力性能故障具体表现为排气量不足、排气温度异常升高，产生的主要原因包括过滤器堵塞、气阀漏气、余隙容积过大、中间冷却器故障等；动力性能故障具体表现为机组超常的振动和响声、气缸温度过高等，产生的主要原因包括活塞撞击气缸、活塞杆下沉、活塞环磨损严重、曲轴断裂、气阀故障等。从故障统计来看，往复压缩机非正常停机主要与气阀、气缸、活塞杆、十字头、连杆、曲轴、填料密封这些机组关键部件产生故障有关[12]。因此，加强往复压缩机关键部件的监测与日常维护对往复压缩机完整性管理具有重要意义。

2.3 状态监测与故障识别

往复压缩机的在线监测、离线监测、关键零部件的故障识别是往复压缩机完整性管理的重要组成部分。当前往复压缩机常采用的监测手段包括示功图分析法、振动信号监测、油样发射光谱分析技术、红外线检测技术、冲击振动分析法等。各监测技术有其各自的优势，如示功图非常适用于热力性能故障的监测；油样发射光谱技术是监测机组润滑油系统的重要手段；红外线检测技术能够发现机组早起故障并预测故障发展趋势[13]。从实际应用效果上看，由于往复压缩机的故障非常复杂，单一的监测方法无法满足机组状态的实时监测。因此综合利用不同的监测手段对往复压缩机进行监控，综合各特征提取技术对状态信号的识别，也许可以满足往复压缩机状态监测完整性的要求。

近年来，随着振动与噪声理论、测试技术、信号分析与数据处理技术、计算机及其他相关科学技术的发展，为压缩机的状态监测与故障诊断技术提供了良好的基础。目前，以贺尔碧格、本特利、Prognost、Dynalco为代表的国外企业已经开发出能应用于工业生产过程的往复压缩机状态监测系统，可对往复压缩机的关键部件进行在、离线监控。而以北京化工大学、合肥通用机械研究院、西安交通大学为代表的国内研究机构也已开发出了一些在线监测与分析系统，并已经应用于部分石油化工企业[14]。这些先进的智能化状态监测与故障识别手段为往复压缩机的完整性管理提供了技术基础。

2.4 保养与检维修策略

以可靠性为中心的维修（RCM）作为完整性管理的重要技术支撑，对往复压缩机的日常保养与维修策略具有重要指导作用[15]。目前石油、石化用往复压缩机的日常维护与保养通常采用“三级保养”策略，这种维护与检修策略往往会造成机组维修过剩。往复压缩机的维修过剩不仅会造成人力、财力的浪费，而且可能会缩短机组关键部件的使用寿命，影响往复压缩机在整个运行周期中的效率。而通过RCM分析所得到的维修策略具有很强的针对性，其理念是通过风险评价技术为机组的失效模式进行风险度排序，根据风险排序制定具有针对性的检维修策略，并将检维修资源从低风险的部件向高风险的部件转移。因此，根据RCM分析结果制定的完整性管理检维修策略可以避免“多检测、多维修、多保养、多多益善”和“故障后再维修”的传

统维修思想的影响，使维修工作更具科学性，有效减少甚至消除了过剩维修。

表1 往复压缩机常见故障分析及维修策略

3 结语

往复压缩机完整性管理的目标就是运用先进的技术与管理方法，保证设备可靠、可控并努力实现本质安全化，同时制定科学的检维修策略延长机组使用周期、降低人工和设备维修费用，使往复压缩机生命周期成本达到最优。在往复压缩机完整性管理的实施过程中，运用先进的检测、监测及故障诊断系统和RCM等风险评价方法能使完整性管理达到更好的效果。但是与管道、储罐等静设备相比，炼化动设备的完整性管理还没有与之对应的成套行业管理标准。因此，石油、石化动设备完整性的管理标准及相关法律法规还需要进一步制定与完善，为动设备完整性管理体系的建立与实施提供保证。

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The Integrity Management of Reciprocating Compressor

TIAN Qi,YANG Jian-feng,LIU Wen-bin
(Chemical Safety Engineering Research Center of Ministry of Education,Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029,China)

Reciprocating compressor is the important power equipment in petroleum and petrochemical industry.Its safety and stability always affects the normal running of petroleum and petrochemical unit.However,duo to complex construction,too much vulnerable component and poor management,which will result in high failure rate.The integrity management of reciprocating compressor is a more advanced management mode which is based on life-cycle management and operation of reciprocating compressor.It could be useful for keeping the complete function and controllable status of reciprocating compressor.

reciprocating compressor;integrity management;failure mode analysis

TH457

B

1006-2971（2015）03-0061-04

田祺（1989-），男，河北省沧州人，在读研究生，研究方向为化工动设备完整性管理技术。E-mail：tianqi1989@126.com

2014-12-16