基于事故树分析建立加气站压缩机维保体系

高 奇，王敏强，王 飞

(1.中国石化销售股份有限公司陕西宝鸡石油分公司，陕西 宝鸡 723001；2.陕西宝鸡高新区应急管理局，陕西 宝鸡 723001；3.中石油煤层气有限责任公司韩城分公司，陕西 韩城 715499)

1 引言

本文以某公司CNG加气站压缩机维保管理为实例，该公司有4座CNG加气站，为同类型压缩机，该公司委托一家专业技术公司进行4座CNG加气站压缩机维保。前期加气站压缩机维保存在以下问题：

(1)维保巡检工作流于表面，维保巡检多为看设备外观，系统性检查和深层次检查较少。

(2)维保工作重点在故障抢修，设备提前维保和预防性维护较少。

(3)维保内容不系统，每次维保巡检人员不同，巡检效果受检查人员技术水平影响很大。

(4)维保工作未做到设备全周期管理，设备能运行到哪时算哪时，对设备故障原因分析少、使用周期记录缺少、定期保养涉及少，易发生突发性大故障。

压缩机作为加气站的核心设备，压缩机故障会导致加气站无法正常经营，甚至造成严重的经济损失和安全事故，前期压缩机维保工作不系统，工作质量不高，设备管理水平低。为提升加气站压缩机维保工作质量，该公司结合加气站压缩机特点，以事故树评价方法开展加气站压缩机故障分析，找出导致压缩机停机故障因素，针对性制定标准化维保管理体系，通过现场实施，压缩机维保管理水平大幅度提升。

2 事故树方法简介

事故树分析(FTA)常用于分析大型复杂系统的可靠性和安全性。事故树用演绎地方法表示出事故事件发生的原因及逻辑关系，它把系统某事故事件作为事故树图的顶事件，自上而下、由总体至部分用符合规定的逻辑，对可能造成系统事故事件的各种因素进行分析，按树枝状结构逐层细化，分析导致某事故事件发生的所有可能的直接因素及其相互的逻辑关系，并由此深入分析，直到找出事故事件的基本原因，细化出事故树图的底事件为止。事故树分析方法具有灵活、易懂、简明、直观的特点，是分析评价工程系统可靠性与安全性常用的有效方法。

3 事故树模型建立

3.1 事故树分析原则

考虑对某公司加气站压缩机事故树分析的实用性和现场工作环境，在本次加气站压缩机停机故障事故树分析中，有2个原则：

(1)只分析会造成压缩机必须停机维修的故障事件。设备故障不需要停机维修，站点通过采取措施，对加气站经营影响是不大的，不属于本次事故树分析范围。如压缩机控制气路管接头如果损坏，现场会有天然气泄漏，气动控制件不能有效动作，不更换该管接头就必须停机，控制气路管接头损坏就是本次分析的故障事件，这与控制气路管接头价值高低无关。通过找出必须停机维修的故障事件底事件，针对性的采取储备备件、预防性维修等工作，能避免压缩机故障停机，从而确保压缩机长期稳定运行。

(2)在事故树分析中以压缩机实际环境为基础。如传统事故树分析中“设备进入杂质”由“设备密封不严”和“环境存在杂质”共同造成，本次分析的加气站压缩机实际处于交通要道，车辆尘土和植物飞絮普遍存在，在事故树分析中“设备密封不严”就会导致“设备进入杂质”。

3.2 压缩机系统组成

加气站压缩机主要有四部分系统组成，包括气路系统、冷却系统、润滑系统和控制系统，四部分系统故障均会造成压缩机故障停机。因此确定以“压缩机故障停机”作为顶事件，分“气路系统故障”、“冷却系统故障”、“润滑系统故障”、“控制系统故障”四大项，再分别对四大项按照故障因果逻辑关系逐层分析找出底事件(图1)。

图1 压缩机主要系统组成图

3.3 气路系统事故树，图2

图2 气路系统故障事故树图

气路系统包括气体压缩缸体、气体管路和主电机三部分，三部分故障均会造成气体系统整体故障停机，进而造成压缩机故障停机，气路系统故障有19个底事件。

将气路系统故障分为易损件类、其他设备类、超期使用类、工况类、维护类，共五类。

(1)易损件类：3项，包括运动易损件磨损(2项)，气路密封损坏(1项)。

(2)其他设备类：3项，主要为除运动易损部件外的关键设备，包括气路控制阀电磁线圈故障(1项)，电机线路故障(1项)，电机电气故障(1项)。

(3)超期使用类：3项，包括气路控制阀超期使用(2项)，密封铝垫超期使用(1项)。

(4)工况类：4项，包括密封件、运动件、电机工况恶化(3项)，气路管道震动磨损损坏(1项)。

(5)维护类：6项，包括因维修维护防护不当造成运动部位、控制部位杂物进入(4项)，气路密封部位紧固件松动(2项)。

3.4 冷却系统事故树，图3

图3 冷却系统故障事故树图

冷却系统包括冷却器、冷却水管路和水泵电机三部分，三部分故障均会造成气体系统整体故障停机，进而造成压缩机故障停机，冷却系统故障有16个底事件。

将冷却系统故障分为易损件类、其他设备类、超期使用类、工况类、维护类，共五类。

(1)易损件类：5项，包括水泵、风扇运动易损件磨损(2项)，冷却水路密封损坏(2项)，水路和高压气路分隔密封圈超期使用(1项)。

(2)其他设备类：5项，包括水泵、风扇运动线路故障(2项)，水泵、风扇运动电气故障(2项)，冷却水路滤网损坏(1项)。

(3)超期使用类：1项，包括冷却液超期使用变质(1项)。

(4)工况类：4项，包括水泵、风扇超负荷运行损坏(2项)，水路和高压气路分隔区工况恶化(1项)，冷却水路管道震动磨损损坏(1项)。

(5)维护类：1项，主要为冷却器翅片严重积灰(1项)。

3.5 润滑系统事故树，图4

图4 润滑系统故障事故树图

润滑系统包括注油润滑和循环润滑两部分，两部分故障均会造成润滑系统整体故障停机，进而造成压缩机故障停机，润滑系统故障有19个底事件。

将润滑系统故障分为易损件类、其他设备类、超期使用类、工况类、维护类，共五类。

(1)易损件类：8项，包括注油器、电机运动易损件磨损(2项)，润滑油路密封损坏(2项)，润滑油路滤网损坏(2项)，润滑油路过滤器堵塞(1项)和润滑油路过滤器损坏(1项)。

(2)其他设备类：4项，包括油路电机线路故障(2项)，油路电机电气故障(2项)。

(3)超期使用类：1项，包括注油器止回阀超期使用失效(1项)。

(4)工况类：5项，包括柱塞泵、电机工况恶化(2项)，润滑系统油品不足(2项)，油路管道震动磨损损坏(1项)。

(5)维护类：1项，主要为注油器注油量设置不合理(1项)。

3.6 控制系统事故树，图5

图5 控制系统故障事故树图

控制系统包括安全联锁部分(PLC控制柜与现场安全附件组成)和控制气路的现场执行机构部分，两部分故障均会造成控制系统整体故障停机，进而造成压缩机故障停机，共15个底事件。

将控制系统故障分为易损件类、其他设备类、超期使用类、工况类、维护类，共五类。

(1)易损件类：1项，主要为控制气路密封损坏(1项)。

(2)其他设备类：9项，包括压力、温度、可燃气体、电路线路故障(4项)，压力、温度变送器损坏(2项)，可燃气体检测仪损坏(1项)，联锁系统电气故障(1项)，控制气路减压阀故障(1项)。

(3)超期使用类：2项，包括控制气路控制件和气管超期使用失效(2项)。

(4)工况类：1项，包括控制气路控制件工况恶化(1项)。

(5)维护类：2项，主要为控制气路控制件进入杂物(1项)，联锁系统参数设置错误(1项)。

3.7 底事件分类汇总

通过对加气站压缩机气路系统、冷却系统、润滑系统、控制系统建立事故树，共得到69个底事件，其中易损件类17项、其他设备类21项，工况类14项，超期使用类7项，维护类10项。

要避免加气站压缩机故障停机事件，需要针对表1中5类69项底事件采取对应措施。

表1 加气站压缩机停机故障事故树底事件分类统计表

(1)针对易损件类和关键设备类故障，要储备足够的备品备件。当易损件和关键设备出现损坏故障时，能及时更换并恢复压缩机运行，确保不发生停机故障事件。

(2)针对易损件类和超期使用类故障，要对关键装置、设备纪录运行时间，制定维保周期，定期开展保养、更换。其中厂家操作说明书明确的使用时间、各级保养时间等是重要参考，如厂家规定活塞环使用寿命约6000 h、电机6000 h需进行中级保养，在日常管理中需对活塞环和电机记录运行时间，到期开展活塞环更换和电机维护保养，做到在核心设备、核心零部件故障前进行预防性维修。

(3)针对工况类、联锁监测类故障，要制定设备监测要求、监测标准，及时发现设备异常，并处理异常。通过温度测量等工具，定点监测设备运行参数，通过记录对比，对异常数据分析，及时发现设备故障。对于联锁监测类仪器仪表，还需要在设备运行时，通过人员配合监测，及时核对PLC系统和现场设备数据是否一致性，及时发现联锁监测类仪器仪表故障。

(4)针对维护类故障，要制定维修标准、管理标准、防护措施，避免系统引入杂物，确保设备运行参数正确。在设备维修时，要考虑管路保护、设备敞口保护，防止杂物进入设备。

4 建立标准化维保管理体系

基于加气站压缩机停机故障事故树分析，为系统性解决5类69项底事件问题，该公司建立了标准化维保管理体系，并取得较好效果。

4.1 标准化维保工作流程

根据压缩机各部件故障类型制定标准化现场检查表、备件备件库存表、关键部件运行情况跟踪表、工作需求清单完成情况跟踪表、维修规程等标准化工作表；建立标准化维保工作流程，明确维保单位定期维保工作“检查开始、检查、检查结束”时间点，明确各部门配合内容、反馈时限；确定维保工作质量标准，并按期上报标准化工作表，跟踪工作执行效果；建立考核制度并严格考核，通过奖优罚劣督促维保要求落实到位。

4.2 标准化巡检工作内容

根据压缩机各部件故障类型制定标准化现场检查表，从压力、温度、声音等方面针对性跟踪现场部件工况情况，从滴油数、显示数据等方面针对性跟踪现场部件工况情况，定期进行控制系统系统监测数据和现场仪表数据核对；通过制定完善的、标准化的现场检查表，巡检完成后提交巡检报告，确保巡检到位、异常工况发现到位。

4.3 标准化备品备件管理

根据压缩机运动设备整理易损部件备品备件清单，根据备品备件使用周期、制造供货周期、部件价格等情况确定备品备件常备数量清单；建立发现设备异常、反馈、分配采购、每月备品备件盘点机制，确保备品备件库存在常备数量清单要求范围内，能及时应对设备维修、保养需求。

4.4 标准化核心部件管理

将缸体中高速运行的活塞环、填料、气阀、连杆，防止杂质的过滤器、运行电机等列为核心部件，根据厂家使用说明书，建立核心部件的维护周期和使用寿命更踪记录台账，按期开展核心部件维护、检查、更换，做到预防性管理。

4.5 标准化设备维修管理

开展各部件维修过程分析，建立标准化维修操作规程，通过维修器具干净、清洗液干净、部件放置规范、拆开部位及时封堵、各项作业双确认等标准化要求，确保杂物不进入设备、部件安装到位、整体密封到位，维修现场管理到位。

4.6 严格考核督促工作落实

建立标准化维保工作过程考核制度，严格按制度要求进行考核，对工作优秀进行奖励，对工作不到位进行处罚，确保标准化维保工作各项要求有序推进，最终确保压缩机平稳、安全运行。

5 结论

(1)事故树评价方法适用于加气站压缩机故障分析，通过建立“压缩机故障停机”为顶事件的事故树，找出了影响压缩机运行的关键因素。

(2)通过对加气站压缩机气路系统、冷却系统、润滑系统、控制系统建立停机故障事故树，共得到69个底事件，其中易损件类17项、其他设备类21项，工况类14项，超期使用类7项，维护类10项。

(3)利用事故树分析成果，从标准化流程、标准化工作表、标准化维修管理、管理考核等方面建立了标准化维保管理体系。

(4)针对引起压缩机故障停机的主要故障，提出了详细的标准化巡检工作内容、标准化备品备件管理、标准化核心部件管理等方案。

(5)通过事故树科学分析建立的标准化维保管理体系通过实践、反馈、完善不断循环将达到高效管理加气站压缩机的目标。