通过关键资产监测提高过程控制可靠性

　　“可靠性”在控制过程行业中可以定义为某系统在常规情况下以及在不利或意外情况下执行和维护其功能的能力。运行设备中的意外情况很容易导致灾难性事件的发生。提高设备可靠性可以减少上述事件的风险和发生概率，降低维护成本。提高设备可靠性是指确保过程设备得到很好的维护，能够持续运行。据SolomonAssociates公司称，世界级设备制造商是指维护成本低于设备重置价值1.4%且机械可用率大于96.7%的企业。若要成为世界级设备制造商，必须实施有效的资产管理策略。

　　关键过程设备(如大型压缩机或汽轮机)的实时监测(与保护)是大多数工厂的标准惯例。然而，对二级设备进行监控传统上都认为成本太高或实施太难。二级设备，亦称“关键资产”，包括泵、换热器、鼓风机、小型压缩机、管道/容器、冷却塔以及空冷式换热器(“翅片式”)。而上述未监控的资产最初可能不会被归类为“关键资产”，但是它们的中断或故障可能会引起严重的过程扰动或停车，从而导致生产损失、人身伤害、罚款并对环境造成不良影响。美国国家应急中心报告指出，在2000至2010年期间，因设备故障引起的年均事故高达9,000次(图1)。如果事先采用报警系统，在故障发生前确定并纠正存在的问题，则多数此类事故本可避免。

　　具有30年以上经验的炼油行业专家DougWhite指出，“我们对全球各种炼油厂进行了大量研究，对收集自多种行业来源进行的数据分析表明，在典型炼油厂中，约25%的非计划大修是由设备故障引起的。我们在图2中提供的整合数据显示了造成意外停车、运行性能和设备效率下降的根本原因之间的关系。根据我们的研究，只有7种设备有可能造成这种损失，即：阀门、泵、容器、压缩机、管道、换热器和消防设备。”

　　关于资产的维护费用，White表示，“基于我们的行业分析，对上述7种资产类别进行的维护要花费一家典型炼油厂总维护预算的70%左右，图3显示了与我们在研究中所发现的7种资产类别相关的维护预算的大致百分比。我们发现维护成本与所采用的资产管理策略密切相关，选择适当的策略可以降低成本，提高资产可靠性和过程可用性。如果只关注削减成本，那么长此以往，就可能降低可靠性。维护与可靠性息息相关，因此重点应在于提高可靠性，进而降低经营成本。”

　　用于可靠性的常用策略

　　选择适当的资产管理策略是平衡实施成本与预期可靠性的做法。被动式维护是成本最高而可靠性最低的维护模式，比如，某些关键资产可能都有备件，通常做法是让设备运行直至出现故障，然后更换备件，但有时可能无法及时安装备件，从而无法避免过程扰动或停车，即使安装了备用设备，维护人员也面临着故障设备的修理工作;对于没有备件的设备而言，需要停车对故障设备进行修理，一般情况下，故障资产的修理成本比故障发生前解决该问题所需的成本平均高50%。

　　某些现场采用预防性维护模式，该模式一般按计划进行设备检修，不论设备是否需要进行维护。尽管此方法可以提供比“运行-故障”法更高的可靠性，但也有其缺陷，为不需要进行修理的设备进行检修会浪费宝贵的时间和资源。检修人员用于不必要的设备检修工作的时间本可用于其它更重要的工作上。此外，如果检修的设备没有备件，那么过程就会被中断，从而损失宝贵的生产时间。

　　定期的预测维护是资产管理策略的另一种选择。在这种模式下，关键资产可在现场通过抽查进行手动监控，这些巡检可以每次轮班进行一次，也可将频率减少至每季度或更久时间进行一次，通过手持设备对指定资产进行振动或性能审核可每月或每年一次。这种通过定期但不经常的数据采集进行的维护模式无法对资产健康状况进行实时监控，因此，设备很有可能在两次检测的间隙当中发生故障，从而导致过程中断或产生比经过适当维护的资产更为昂贵的修理费用。派遣技术人员前往现场(甚至可能是危险环境)进行数据采集是一种浪费资源的行为，此外，对所采集的数据进行的分析和解释需要由具备专业技能的经过培训的可靠性工程师或设备专家来进行，当经验丰富的人员退休并带走其大量知识储备时，问题就会变得更为复杂。定期监控让操作员和维护人员无法充分了解设备的健康状况。

　　在选择资产管理策略时，实现可靠性最大化和维护成本最小化的理想方案是自动化监控，这是一种可对资产健康状况提供实时在线指示的监控策略。自动化监控能够检测到可能引起设备意外故障的过程状况，掌握了不利过程状况知识的操作人员可据此对其进行调整，从而避免影响过程的设备故障。当故障即将发生时，资产健康状况在线提示功能可发出预报，确保工厂有足够时间安全地安装备用设备，从而避免过程异常和不合格产品的产生，并排除因意外跳车引起的安全事故。先进的预报功能可为维护人员在判断检修时机以防出现故障时提供所需信息，甚至可提供无备件资产的相关信息。自动化监控可在控制室内完成对资产的监控，省去了维护人员前往现场采集数据的必要，尤其是当现场存在危险的情况下。