石化过程安全与完整性管理

石化过程安全与完整性管理第一页，共117页。提纲一、石化过程安全管理1、石化过程安全现状2、石化过程安全管理技术3、设备本质安全内涵及策略二、设备完整性管理1、动设备完整性管理基本要素2、动设备完整性管理内容和步骤三、高温油泵事故频发原因及对策1、基本情况2、原因分析3、对策措施四、基层设备管理者应注意的几个问题第二页，共117页。一是生产设备大型化、复杂化，工艺过程自动化，连续化，设备投资巨大，设备与能耗物耗密切相关，非计划停产损失巨大。

生产过程对设备的依赖程度越来越高，设备高效、安全、稳定、长周期运行至关重要。一、石化过程安全管理1、石化企业安全生产现状第三页，共117页。二是在役高能耗设备运行普遍存在1）

设备故障时有发生，不能确保安全长周期运行2）大量设备长期偏离设计工况低效运行导致

问题1：机电装备故障频发,事故时有发生

问题2：设备低效运行一、石化过程安全管理

1、石化企业安全生产现状第四页，共117页。大连7.16大连8.29惠州7.12高桥9.25赛科9.08

近几年发生的五起重大火灾重大事故频发第五页，共117页。初馏塔顶层塔盘

常压塔顶部塔盘

常减压装置：长周期运行观念不强、对硫、酸超设防值现象熟视无睹是长周期运行水平低的主要原因之一。减一线填料

HCl+H2S+H2O腐蚀高温部位环烷酸腐减底管线爆裂设备隐患多第六页，共117页。待生催化剂立管磨损穿孔催化装置：内构件磨损、跑剂、结焦、烟机故障是长周期运行水平低的主要原因。导轨连接螺栓全部断裂，导轨脱落。阀板脱落，阀杆弯曲。双动滑阀故障内构件问题翼阀边缘口磨损严重二级旋分器衬里脱落设备隐患多第七页，共117页。催化装置：在五大类装置中非计划停工次数最多，超过停工总数的1/3。

反应器内部结焦严重烟机转子叶片断裂结焦烟机故障反应器提升管底部基本堵死烟机转子损坏设备隐患多第八页，共117页。

加氢裂化装置：高压空冷、高压换热器等设备腐蚀泄漏、催化剂更换与检修周期不同步是长周期运行水平低的主要原因。加热炉管爆裂照片空冷衬管腐蚀燕山中压加氢裂化加氢裂化火灾高压换热器内漏设备隐患多第九页，共117页。某企业集团炼油板块压缩机故障情况年度总台数压缩机(200KW及以上)故障次数(次)故障停机时间(小时)故障率2008137311693701550227.00%2009141812233661206624.70%2010139912094161574229.70%设备隐患多第十页，共117页。某企业集团在线监测压缩机故障情况远程在线监测机组422台(离心机组322台，往复机组100台)，2007年至2012年6月发现机组报警654台次，故障报警率31%。设备隐患多第十一页，共117页。楼脆脆设计问题不容忽视设计方案论证不足设计不合理细节决定成败设计细节考虑不周第十二页，共117页。新建装置遗留问题多观念错误汲取铁道部教训，不得压减工期建设质量先天不足承包商多层分包监理流于形式抢工期甩项中交倒推工期

加氢裂化管道裂纹

第十三页，共117页。装置泵设备运行效率统计＜51%51%~70%70%~83%＞83%备注装置1130111963年投产2007年改造装置2165101990年投产装置3105231998年投产合计39104468%18%7%7%备注设备运行效率低第十四页，共117页。往复压缩机组运行负荷偏离设计工况名称型号流量效率%PowerkW电机效率%负载率%电机利用率%氢压缩机BTD-NICC200038.718675.653.129.3氢压缩机2D12-5.2/14-84220029.428686.180.625.3氢压缩机4M80-30/2.2-200-BX1659037.920887167.826.9燃料气压缩机LG-68/6408033.53326860.422.8燃料气压缩机2D16-74/16-BX364067.5147.240.165.227.1某石化炼油分部6000V压缩机效率测算数据设备运行效率低第十五页，共117页。制造、施工质量突出

高压阀门焊接质量差

加氢裂化高压空冷石墨增强垫片制造质量差“低价者中标，价低质劣”仍是企业普遍现象，导致设备质量难以保证。安装制造质量问题

催化再生器衬里脱落第十六页，共117页。检维修管理弱化如何能够实现四年一修？检修计划漏项检修网络不合理检修准备工作不充分隐蔽项目检查不到位部分改制检维修队伍素质下降劳务工普遍，施工质量难以保证第十七页，共117页。腐蚀加剧，防腐措施不到位；原油助采剂对二次装置影响大；回炼油管理不精心；技术改造时未同步考虑。原油劣质化呈上升趋势

制氢中变器

填料腐蚀问题日趋严重原油品种过多，品种不固定；原油评价不及时；主要考虑原油价格，超过设防值，对装置设备影响考虑少。原油有效管理不到位对劣质化原料措施不力第十八页，共117页。高负荷

高负荷运行带来新的问题第十九页，共117页。工艺操作未树立长周期运行理念亩产万斤把企业当实验田频繁调整不优化常在河边走哪有不湿鞋卡边操作拼设备，弓太满容易断第二十页，共117页。硫超设防值失修目标：四年已运行二年停车改造失修酸超设防值超负荷路漫漫其修远兮吾将上下而求索大修15天频繁调整操作装备水平：招标采购的设备锦湖轮胎、选用丰田汽车的刹车片设计人员：山寨设计师第二十一页，共117页。设备专业管理尚需加强第二十二页，共117页。国外石化重大事故原因统计国外石油化工企业近30年100起特大型火灾爆炸事故 （每起事故损失超过1000万美元）第二十三页，共117页。石油化工事故按装置划分装置次数所占比例（％）罐区乙烯及其加工聚乙烯等塑料天然气输送催化气分加氢烷基化油船焦化蒸馏溶剂脱沥青合成氨其他16159877664333216.816.09.58.47.37.36.36.34.23.23.23.22.2第二十四页，共117页。中国石化重大事故原因统计中石化近40年204起火灾爆炸事故（每起损失超过100万元）第二十五页，共117页。事故原因对比国外石油化工企业：阀门管线泄漏占比例最大(35%)，其次是设备故障；消防措施不力，100起事故中12起为消防水泵无法启动；人为因素（操作失误〕占有事故原因的15.6％.中石化：人为因素占有事故原因的65％，这是一个相当大的比重。第二十六页，共117页。

过程安全(ProcessSafety)是指可避免任何处理、使用、制造及储存危险性化学物质工艺过程所产生重大意外事故的操作方式，须考虑技术、物料、人员与设备等动态因素，其核心是一个石油化工过程得以安全操作和维护，并长期维持其安全性。

过程安全管理的目的是预防危险化学品（或能量）的意外泄漏，特别是防止它们泄漏到员工或其他人员活动区域，使相关人员遭受伤害。

过程安全管理的主要对象是处理、使用、加工或储存危险化学品的工厂或设施。它强调运用系统的管理手段，识别、理解、消除和控制工艺危害，在设计上确保工艺系统具备可以接受的安全性，并使工艺设备、设施在建成后按照设计意图安全地运转。

一、石化过程安全管理2、过程安全管理的主要目的和对象第二十七页，共117页。3、安全、安全性、危险和危险性的相互关系

（1）安全安全是指一切与生产与生活领域当中，都不发生人身伤害、物质损失以及生态环境破坏的状况。美国哈佛大学劳伦斯教授将安全定义为：被判断为不超过允许极限的危险性，也就是损害概率在允许范围内的通用术语。

（2）安全性

安全性是指确保安全的程度，是衡量系统安全程度的客观量。

（3）危险是指在生产活动过程中，可能对人、物或者环境造成潜在伤害或破坏的可能性。

（4）危险性是指产生某种危险事件或发生事故的可能性或者概率。

（5）安全性和危险性之间的相互关系：假定系统的安全性为S，危险性为D，则有S=1-D。显然，D越小，S就越大；反之亦然。若在一定程度上削减了危险因素，就等于创造了安全。

一、石化过程安全管理第二十八页，共117页。安全性危险安全危险性危险与安全的关系安全、危险、安全性、危险性的相互的关系第二十九页，共117页。一、石化过程安全管理

4、过程安全管理的基本方法

过程安全管理是利用管理的原则和系统的方法，来辨识、掌握和控制化工过程的危害，确保设备和人员的安全。对一个复杂的石化过程而言，涉及到化学品安全、工艺安全、设备安全和作业环境安全多个方面，要防止因单一的失误演变成重大灾难事故，就必须从过程控制、人员操控、安全设施、应急响应等多方面构筑安全防护体系——即建立完备的“保护层”(LayersofProtection)。第三十页，共117页。一、石化过程安全管理

4、过程安全管理的基本方法

过程安全工作的重点就是通过技术、设施及员工建立完备的“保护层”，并维持其完整性和有效性。

技术——首先要考虑的是只要可行就必须选择危害性最小或本质安全的技术，并从技术上保证设备本体的安全。

设施——硬件上的安全考虑应包括：安全控制系统、安全泄放系统、安全隔离系统、备用电力供应等。员工——最后的保护措施是员工适当的训练，提高应对紧急情况的能力。第三十一页，共117页。一、石化过程安全管理4、过程安全管理的基本方法

石化过程安全管理坚持“预防为主”的原则。它包含两个层面内容：管理层面和技术层面。

在管理层面上，主要是过程安全管理的法规、标准和行业指南；

在技术层面上，主要是实现过程安全管理目标的一些技术保证措施，如危险与可操作性分析(HAZOP分析)、保护层分析技术、异常工况管理技术和设备完整性管理技术等。第三十二页，共117页。一、石化过程安全管理4、过程安全基本方法三级预防对策一级预防－事故原因预防，“防发生”针对故障和事故原因采取的根本性预防措施，设计本质可靠。二级预防－“三早”预防，即早期发现、早期诊断、早期整治。三级预防－对已发生的某些故障采取及时有效的措施，防止故障发展和扩大。第三十三页，共117页。一、石化过程安全管理5、过程安全管理技术1)危险性与可操作性分析(HAZOP分析)在现代科学技术发展的今天，发现问题比解决问题更重要。违规操作、人为失误固然是造成事故的重要原因。但是，对于危险化学品生产，假如能够事先对工艺过程和装置设备的运行操作进行分析，找出可能存在的危险，并对存在的危险采取相应的措施（如修改设计、增加安全设施等），就会大大的提高系统或工艺过程的安全性。因此，对危险化学品生产进行危险性分析，认知事故发生、发展的规律和如何防范人的失误十分重要.第三十四页，共117页。一、石化过程安全管理5、过程安全管理技术1)危险性与可操作性分析HAZOP分析

是一种用于辨识设计缺陷、工艺过程危害及操作性问题的结构化分析方法，其本质就是通过系列的会议对工艺图纸和操作规程进行分析。在这个过程中，由各专业人员组成的分析组按规定的方式系统地研究每一个单元（即分析节点），分析偏离设计工艺条件的偏差所导致的危险和可操作性问题。第三十五页，共117页。（1）HAZOP分析方法的内容和程序第三十六页，共117页。一、石化过程安全管理5、过程安全管理技术1）危险性与可操作性分析（2）HAZOP事故防范措施有利于减少偏离发生频率或减缓不利后果的设施（措施）。所谓偏离，是指与正常状态的差距，如工艺操作系统的偏离主要包括量的偏离（流流速、流量、流向、液位等），化学状态的偏离（污染或存在杂质、浓度等）和物理状态的偏离（压力、温度、外形尺寸等）HAZOP的目的是考虑如何有效地设置安全防护措施，以便采用最有效的方法防止主要潜在危险的发生。安全措施主要有5种形式如下:第三十七页，共117页。一、石化过程安全管理5、

过程安全管理技术1）危险性与可操作性分析（2）HAZOP事故防范措施A.识别偏离的设施

包括检测仪表、报警仪表、操作工的察觉等，检测仪表有压力、温度、流量、液位和成分检测传感器，烟气检测，毒物（气、液）检测，形变检测，火灾检测、监视器、管理监视系统等；B.补偿偏离的设施

例如自动控制系统通过减少进料防止液位溢出，通常是过程控制的一部分，例如DCS系统、PLC控制器、控制阀等；第三十八页，共117页。一、石化过程安全管理5、过程安全管理技术（2）HAZOP事故防范措施

C.防止偏离发生的设施

例如用惰性气体复盖法存储可燃物料、喷水降温设施、化学阻断器、机械阻断阀等；D.防止偏离进一步扩大的设施

例如采用跳开或解扣作用将过程的多单元联锁运作，常用计算机逻辑控制、紧急停车系统（ESD）和故障安全控制系统（FSC）、机械阻断阀、消火灭火设施、围堰、沙袋等；E.将过程从危险偏离中解脱出来的设施

这些设施包括压力安全阀、爆破片、排放系统、排火炬系

统、防爆墙、泄放容器等。第三十九页，共117页。一、石化过程安全管理5、过程安全管理技术2)保护层分析技术

对一个复杂的石化过程而言，安全管理涉及到工艺设计、安全连锁、安全泄压、隔离和应急响应等多个层次的安全防护体系，要防止因单一的失误演变成重大灾难，就必须从过程控制、人员操控、安全设施、应急响应等多方面对企业的“保护层”（LayersOfProtection）进行分析。保护层分析(LOPA，LayersOfProtection

Analysis）是一种半定量风险分析方法，用于分析在用的保护层是否能够有效地减轻过程危险。第四十页，共117页。一、石化过程安全管理

5、过程安全管理技术（2）保护层分析技术强调采用多重防护层(PL，layersofprotection)，并分级预防，可以从根本上防止事故或减轻事故造成的损害。a.利用多种分析方法辨识系统中存在的或者潜在的所有危险，并分析从危险逐渐演变为事故的过程；b.确定非正常工况的风险程度，通过非正常工况发生的可能性和不利后果造成的严重程度综合评定;c.分析独立的防护层的有效性及联合保护的效果，在各防护层中与允许的界限比较和确定，为了达到一个可允许的水平，是否需要附加减少风险的安全措施。第四十一页，共117页。停机设计DCSPLC

SIS、ESD工厂紧急救援设备事故安全保护层分析公众紧急疏散非正常工况事故第四十二页，共117页。

一、石化过程安全管理

5、

过程安全管理技术

3）异常工况管理技术石化装置运行状态可以分为正常、异常和紧急三种状态。造成装置工艺状态异常的原因很多，可能是设备老化，也可能由于工艺上游的物料波动，可能是由于操作员误操作，也有可能是传感器漂移等原因。如果对异常事件发现不及时或处理不当，轻则引起系统的波动影响生产过程的平稳运行，重则导致安全事故。

当装置设备受到严重扰动时，由于超过了设计限度，控制系统已经无法应付这种工况，设备迅速地进入一种异常操作状态。此时操作人员的介入是十分必要的。人工干预应使装置设备恢复正常状态或进入一种安全状态。第四十三页，共117页。一、石化过程安全管理

5、

过程安全管理技术

3）异常工况管理技术

异常工况下，在操作人员执行故障的识别、诊断、评估和调整步骤中，出现了延迟或判断失误，会很快扩大事态并突发灾难性事故，此种状态称为事故工况。此种状态，操作人员的主要目标是按照预先演习过的应急预案和应急程序，将事故损害的程度降低到最小程度。

异常工况管理技术是集自动检测、推理、预测和指导为一体的计算机软件系统。

第四十四页，共117页。异常工况管理事故工况正常运行工况生产过程异常工况异常工况管理石油化工过程内部或外部的扰动或一系列的扰动，导致正常操作状态发生的偏离，生产过程进入一种非正常操作的状态。研究异常工况的原因，创造针对这一问题的技术第四十五页，共117页。异常工况操作指导系统技术路线图非可监测变量实时测算软件比较判别-诊断预测智能决策未知干扰已知干扰环境物质能量输入物质能量输出PLCDCS其它控制层报警报警分析、事故分析操作指导及改进建议诊断-预测知识库工艺、设备资料HAZOP安全评价结果典型事故案例模式-原因-对策？状态工况实时数据库装置系统第四十六页，共117页。

一、石化过程安全管理5、过程安全管理技术4）设备完整性管理设备完整性(Mechanicalintegrity,MI)-------是指设备从设计、制造、安装起一直到其使用寿命终止的整个生命周期内，始终保持设备处于可满足其特定服务功能的状态，是在正常运行情况下设备应有的机能状态，它在物理上、功能上是完整的，在运行的安全性、可靠性方面始终是受控的。设备完整性管理（Mechanicalintegritymanagement，MI）-----是指采取技术改进措施和规范设备管理相结合的方式来保证设备运行状态的完好性。设备完整性管理是一个完善、系统的管理过程，以保证设备完整性为首要任务，用整体优化、均衡的方式管理设备整个生命周期，实现设备运行本质安全和节约设备维持成本并可持续发展。第四十七页，共117页。5、过程安全管理技术

4）设备完整性管理

设备完整性管理主要特点

（1）强调设备管理体系的整体有效确保一个工厂或一套装置的完整性；单个资产的完整性要求与其在工厂、装置中的重要程度有关；制定有针对性的工厂、装置、设备完整性要求。

（2）设备健康情况是动态的必须建立覆盖整个设备生命周期每一阶段、持续改善设备健康的机制。

（3）工作必须遵从标准建立企业标准化的、完整的业务流程和作业文件，并要求员工依照标准执行。

（4）各个业务、作业要定期审核业务、作业过程要配置品质保证环节，或实施品质保证作业，确保每一项业务和作业的品质。

一、石化过程安全管理第四十八页，共117页。一、石化过程安全管理5、

过程安全管理技术4）设备完整性管理

设备完整性管理主要特点（5）“预防”重于“治疗”实行设备定期检查，预知设备运行状况；强化设备异常状态的管理与处置；关键设备必须开展预防性维护；依据设备运行状况执行适当的预防性维护。（6）实行RBM,RBC通过RBM,RBC延长装置设备检修周期，缩短检修时间，提高检修质量，增强装置设备整体可靠性。（7）管理体系完善设备完整性管理体系与HSE、ISO9001、ISO14000等管理体系相融合，完善企业的管理体系。第四十九页，共117页。一、石化过程安全管理5、过程安全管理技术4）设备完整性管理

设备完整性管理程序设备完整性管理体系RBI改进审核计划与准备执行SILRCM目标与策略第五十页，共117页。

“无危则安，无损则全”风险=可能性×危害后果

所谓本质安全应是既无危害又无损失，即是危险演变成事故的可能性

为0，或者可能造成的危害后果为0，则风险为0。

本质安全型设备指是从设计、建造阶段就杜绝了发生危险的可能因素。

本质安全的化工过程，是依靠化学和物理学的准则来预防事故，而不

是仅依靠控制系统、互锁、冗长而特殊的操作程序来预防事故。

本质安全研讨会

一、石化过程安全管理6、设备本质安全1）

何谓本质安全？第五十一页，共117页。6、设备的本质安全

2）本质安全设备的内涵一般情况下，过程安全依赖于多层保护。第一层保护是过程设计特征。接下来的保护层次包括控制系统、联锁、报警、安全切断系统、保护系统和应急反应计划。本质安全是所有保护层次的一部分。

预防事故的最好办法就是确保过程设计的安全性来防止事故的发生。

本质安全的设备、设施应具有尽可能大的容忍操作人员的失误和不正常的情况出现的能力。一、石化过程安全管理第五十二页，共117页。

本质安全的设备、设施或技术工艺需要含有内在的能够从根本上防止发生事故的功能：

失误——安全功能。指即使人的操作失误，也不会发生事故或伤害，或者说设备、设施和技术工艺本身具有自动防止人的不安全行为的功能。

故障——安全功能。指设备、设施或技术工艺发生故障或损坏时，还能暂时维持正常工作或通过自愈功能恢复正常工作状态。本质安全研讨会一、石化过程安全管理

6、设备本质安全2）本质安全设备、设施的内涵第五十三页，共117页。3）

实现设备、设施本质安全的主要方法及策略最小化替代简化或容错稀释或缓和外加控制措施本质安全方法系统风险为0本质安全，无风险自愈机制一、石化过程安全管理6、设备本质安全

第五十四页，共117页。（1）最小化

本策略要点是，减少工艺过程中（反应器、储罐等设备、设施）危险物料的滞留量和工厂范围内危险物料的储存量，以降低系统风险。具体做法：

①通过创新工艺技术和改变现有工艺，减少工艺系统中危险物料的滞留量。

②减少设备数量和采取容积更小的设备。

③安排合理的原料和中间产品储存量。

④提高工厂维护和维修水平，减少中间产品的储存。

⑤应用合理的工艺控制，在满足工艺操作要求的情况下，将危险物料储罐的液位控制在较低范围内，也也可以减少系统中危险物料的滞留量。

⑥选择合适的储存地点。

⑦尽可能就地生产和消耗危险物料以减少它们的运输。

一、石化过程安全管理

6、设备本质安全

3）实现设备本质安全的主要方法及策略第五十五页，共117页。（2）替代

本策略的要点是,通过使用另外一种允许使用的低危险性物质替代危险的物质，或使用过程条件不苛刻的化学反应代替过程反应剧烈的化学过程。例如:①用热水加热替代热油加热;②用挥发性低和闪点较高的溶剂替代易挥发和闪点低的溶剂;③用焊接管替代法兰连接;④用新材料替换系统中与介质不相容的施工材料;⑤在对设备.管道进行清洗时,用水溶性的清洗剂替代溶剂清洗

济.一、石化过程安全管理

6、设备的本质安全

3）

实现设备本质安全的主要方法及策略第五十六页，共117页。3）稀释或缓和本策略的要点是,通过改善物理条件(如操作温度,化学品浓度)或改变化学条件(如化学反应条件)使工艺过程的操作条件变得更加温和,万一危险物料或能量发生泄,可以将后果控制在较低水平。例如:

a.稀释为较低的蒸汽压，以减小释放浓度；b.冷却以降低蒸汽压；c.采用更温和的工艺条件,可以减轻事故的后果;d.泄漏容纳,储罐区围堤,泵区的地面围堰等都是典型的容纳系统。一、石化过程安全管理

6、

过程设备本质安全

3）实现设备本质安全的主要方法及策略第五十七页，共117页。（4）简化/容错

本策略要点是,在设计中充分考虑人的因素,昼剔除工艺系统中繁琐的,不必要的组成部分,如使用易于维护且故障率低的设备、易于理解的控制面板和划分易于理解和熟悉的单元等，以减少失误和误操作,使操作更简单,更不容易犯错误,而且,系统要有好的容错性,即使在操作人员犯错误的情况下,系统也能保证安全.例如:

①整齐布置管道并清楚标识,便于操作人员辨识.

②控制盘上按钮的排列和标识容易辨认.

一、石化过程安全管理

6、设备本质安全

3）实现设备本质安全的主要方法及策略第五十八页，共117页。（5）外加控制措施

本策略要点是,通过采用设计、建造以外的管理、技术、维修等方法，对设备、设施进行有效管控，保证设备设施安全性来防止事故的发生。例如:①建立健全企业组织机构,管理体系和规章制度,采取措施提高员工在管理,操作和维护方面的素质和技能;②组织开展设备完整性管理;③积极推行预防性维修.

一、石化过程安全管理

6、

设备本质安全

3）

实现设备本质安全的主要方法及策略第五十九页，共117页。（6）自愈机制

近些年来正在发展的新兴学科——设备自愈理论(EngineeringSelf-recoveries)

本策略要点是:运用自愈理论,在装备系统运行中实时监测分析可能产生故障的条件及早期故障征兆，采用诊断预测、智能决策和主动控制方法使装备系统不具备产生故障的条件或自行将故障消除在萌芽中，或在故障未形成的阶段，就发现它，截获它，使它消灭于无形。

一、石化过程安全管理

6、设备本质安全

3）实现设备本质安全的主要方法及策略第六十页，共117页。

透平压缩机轴位移故障自愈调控

自愈力自愈力自愈力自愈力自愈力第六十一页，共117页。比较|判定数据融合多参数系统辨识机械复杂系统自适应调节机构漏磁检测及消磁系统轴承自修复系统防喘振自动控制系统轴位移自愈调控系统自动冲洗系统轴系自动平衡系统油膜涡动调节系统系统输入系统输出已知扰动未知扰动数据处理系统故障预测参考模型数据挖掘DCS/PLC控制系统

功率－电流－效率自动冲洗参考模型

铁谱－瓦温－振动轴承损伤参考模型

转速－油压－振动油膜涡动参考模型

振动－相位－质量自动平衡参考模型

压力－流量－温度喘振参考模型

负荷－压差－瓦温－轴位移自愈参考模型燃气轮机工业汽轮机轴流压缩机离心压缩机电机ESD系统工况、状态参数实时检测系统

设备系统故障自愈调控工程应用模式第六十二页，共117页。

一、石化过程安全管理

6、设备的本质安全

4）

设备本质化安全的十五项基本原则

过程设备本质安全化就是利用技术手段消除或控制风险，防止引发事故，从而不产生伤害，不造成损失，即将风险演变成事故的可能性降为0，或者是将可能造成的危害后果降为0。防设备事故于未然，实现本质安全化是一个复杂的系统工程，应该从工程的研发、设计、建造、运行、维修直至报废和再制造的全过程遵循如下原则：第六十三页，共117页。原则1设计者应当保证用于生产的以及作为产品的材料和能源，其固有的危险性越小越好，并应确保在可能最苛刻工作条件下（含自然灾害）不丧失其功能。原则2在设计阶段和在进行必要的改进时要进行危险和可操作性分析，指导设计、改进及生产运行。原则3采用防误操作的措施（连锁、联动、程序控制等）实现系统的内在结构上具有不易发生事故，且能承受人为操作失误的功能。

一、石化过程安全管理

6、设备的本质安全

4）

设备本质化安全的十五项基本原则第六十四页，共117页。一、石化过程安全管理

6、设备的本质安全

4）设备本质化安全的十五项基本原则原则4在制造过程中要确保工艺稳定、验证充分、更改审慎、逐级把关、问题归零。原则5通过监测检测和诊断预测，做到故障的“三早”预防，即早期发现、早期诊断、早期整治。原则6装置设备系统在运行中尽可能具有自愈功能和自修复功能。原则7对可能导致设备事故发生的故障采取及时有效的措施（紧急停车、卸压等），防止故障发展和扩大。第六十五页，共117页。一、石化过程安全管理

6、设备的本质安全

4）设备本质化安全的十五项基本原则原则8避免故障的产生比其产生之后再诊断和消除好得多，避免事故的发生比其发生后再抢险和应急救援好得多。原则9通过系统诊断查出或预测出故障根源，首先对其采取措施，使其不具备产生故障的条件。原则10应用事故原因、失效分析和故障诊断的知识指导设计和改进。原则11应用风险分析的方法指导设计和运行中的监测、检测和维修。第六十六页，共117页。一、石化过程安全管理

6、设备的本质安全

4）设备本质化安全的十五项基本原则原则12开展以可靠性为基础的动态风险评价，进行监控和监管。原则13大系统的安全保护局部与整体应统筹兼顾，不能为子系统安全而不顾大系统的安危。原则14过程制造的中间体如具有较大危险性，应避免或尽可能减少中间储备，尽快转化成危险性小的产品或中间体。原则15安全性和可靠性不再是系统的“额外特性”，而被视为基本属性。

第六十七页，共117页。

二、转动设备完整性管理1、

动设备完整性管理基本要素

开展动设备完整性管理需要结合先进的技术和管理,包括在线或离线监测和故障技术、风险评估技术、可靠性维修技术、工艺安全分析等措施，至少包括以下基本要素：（1）编制书面程序并加以落实，确保设备持续的机械完整性；（2）开展相关培训，需要对从事设备管理、操作、维护、维修的员工进行培训，培训内容至少应包括工艺系统的概述、工艺系统在的危害和相关作业程序；（3）检验和测试

检验和测试是确保设备完整性的重要途径，应做到以下几点：

①所有转动设备都应进行检验和测试；

②按照普遍认可的良好的工程实践经验编制检验和测试程序；第六十八页，共117页。1、

动设备完整性管理基本要素

（3）检验和测试

③检验和测试程频率要符合制造商的建议和良好的工程实践经验，必要时需要结合使用者、测试者的经验增加检验和测试频率；

④应以文件形式保存所有设备的检验或测试记录，包括检验或测试日期、负责执行检验或测试的人员姓名、设备编号或其他可以识别设备的描述、对检验或测试过程的描述、检验或测试结果。

（４）设备缺陷

对存在不可接受缺陷的设备，在继续使用前，必须进行修复或及时采取其他安全措施。

（５）质量保证

在购置和安装新设备时，应确保设备满足工艺要求，并通过适当的检查和检验，保证按设计和制造商提供的技术说明正确安装。

同时，还应确保使用的维修材料、备品备件以及设备符合工艺要求。

二、转动设备完整性管理第六十九页，共117页。

二、转动设备完整性管理准备阶段开展设备普查进行风险分析制定方案和监控措施总结提高、不断优化、持续改进进行入下一个循环

动设备完整性管理的程序第七十页，共117页。

二、转动设备完整性管理2、动设备完整性管理的程序和方法

(1)预准备阶段本阶段工作的主要内容有：①建立动设备台账、档案，包括设备结构图、制造和出厂检试验资料、运行和监测记录、检维修记录、安装和试车记录、设备的原始设计技术参数、转子动平衡记录、应急处理计划、事故报告、技术评价报告、操作规程及相应标准等。②了解每台设备在装置所处的地位和作用，摸清其运行规律、历史记录、可能的失效部位、故障类型及后果等。分别对每台设备进行初步分析、评价，按设备结构特点、重要性、危险性程度等综合因素将设备进行分类，如；A、B、C类。③编制动设备完整性管理方案及实施计划。第七十一页，共117页。

二、转动设备完整性管理2、

动设备完整性管理的程序和方法(2)设备普查阶段

本阶段工作的主要内容是：①按离心压缩机、往复压缩机、离心泵、螺杆泵等不同结构特点的动设备分类编制设备普查表，明确各类设备普查内容、方法、标准等；②按计划开展设备普查，将结果录入设备普查表中；③对普查结果进行汇总、整理和初步分析，对存在异常、超标或偏离正常值的设备，必要时进行再确认。第七十二页，共117页。（3）进行风险分析本阶段工作的主要内容是：①对普查结果进行定性和定量分析、评估，对需要优先评价的设备，采用在线或离线监测与故障诊断技术、可靠性分析技术、风险分析技术等综合技术进行完整性评价；②根据完整性评价结果，对不同设备的风险指标和不同失效原因的风险指标进行比较，确定需要优先关注的设备和需要优先预防的失效原因，列出重点监控设备清单或对设备分级进行修改。二、转动设备完整性管理

2、

动设备完整性管理的程序和方法第七十三页，共117页。（4）制定维修方案和监控措施本阶段工作的主要内容是：

①根据完整性评价结果，对列入重点监控清单的设备和高风险的关键设备制定维修、改造、更新或监控运行方案。

通过设备维修、改造、更新、运行工况调整和监控运行等措施来消除或减缓设备运行中发现的故障或安全隐患，提高其安全性，是对完整性评价的响应。②根据维修标准、维修数量和预防措施的有效性来确定再评价周期，基本原则是：经过本次维修后的到下个周期的完整性评价期间不会出现高风险的故障或危害。二、转动设备完整性管理

2、动设备完整性管理的程序和方法第七十四页，共117页。

二、转动设备完整性管理

(5)总结提高、不断优化、持续改进①在进行了完整性评价后，有关设备状态信息得到完善和更新，应将这些信息保存下来。②在设备运行过程中，应不断收集操作、维护和其它信息，扩充和完善历史数据库。③形成完整性管理方案，包括完整性管理制度、程序和评价方案、变更方案、优化完整性质量控制和应急方案等。（6）进入下一个循环阶段

2、

动设备完整性管理的程序和方法第七十五页，共117页。三、高温油泵事故频发原因及对策主要内容基本情况原因分析应对措施第七十六页，共117页。1、基本情况3.1总体概况(1)高温油泵是指介质温度大于燃点的离心油泵，调查了31家炼油板块企业共有1966台高温油泵。196610779609200018001600140012001000800600400200

0

总台数2009年故障2010年故障停工次数第七十七页，共117页。(2)泵生产厂家分布

1966台高温油泵生产厂共有177家

厂家沈阳温州沈阳苏尔寿深蓝大连耐酸进口其他89家厂家水泵厂嘉利特格瑞德泵业水泵厂

台数4333342561771371371623306家占总合数的75%进口占8%其他占17%1、

基本情况3.1总体概况第七十八页，共117页。(3)机械密封生产厂家分布四家产品占98%丹东克隆

65%西安永华

14%四川日机

12%其他

2%兰州赛格

7%丹东东升丹东凯铭丹东一正丹东赛林丹东波纹管四川华山成都一通风城沈阳皮拉合肥通用上海乐和进口密封华阳密封占2%1、基本情况3.1总体概况第七十九页，共117页。(4)高温油泵的故障原因分布图泵故障：密封泄漏占第一位振动过大占第二位泵故障主要原因：1、密封辅助系统故障23%2、维修质量差22%3、操作波动频率20%4、备件质量差13%其他，215，

11%设计缺陷，

127,7%选型不当，

73,4%操作波动，380,20%维修质量，419,22%备件质量250,13%密封辅助，464,23%4.1基本情况3.1总体概况第八十页，共117页。3.2近期事故情况

近年来高温油泵密封泄漏着火事故时有发生，2008至2010年三年内,仅某大型石化集团系统内的企业就发生了七起，给装置安全运行及生产任务的完成带来了严重影响。高温油泵密封泄漏着火事故次数65432102008年2009年2010年111、基本情况5第八十一页，共117页。(1)某企业:广州800万吨/年常减压装置减三线泵P2117/A2010年3月18日运行中着火着火5小时11分钟非计划停工15天泵由沈阳水泵厂制造，密封由丹东克隆生产4.1

基本情况3.2近期事故情况第八十二页，共117页。(2)某企业：上海600万吨/年常减压装置减底P104/C2010年7月25日运行中着火着火时间15分钟。

切断进料2小时1、基本情况3.2近期事故情况第八十三页，共117页。(3)某企业：茂名加氢裂化装置脱丁烷塔底泵P104B2010年8月5日切泵过程中着火着火时间16分钟非计划停工7天1、基本情况3.2近期事故情况第八十四页，共117页。(4)某企业：天津1000万吨/年常减压装置减三线泵P2117A2010年10月9日切泵过程中着火着火20分钟切断进料13小时1、基本情况3.2近期事故情况第八十五页，共117页。(4)某企业：天津1000万吨/年常减压装置减三线泵P203B

着火后，梯子通道被火封住，操作人员从P203B泵入口阀操作平台西侧翻过护栏跳到地面。1、基本情况3.2近期事故情况第八十六页，共117页。(5)某企业：扬子450万吨/年常减压装置常压塔底泵P2115B2010年11月6日运行过程中着火着火时间50分钟非计划停工10天1、基本情况3.2近期事故情况第八十七页，共117页。(6)某企业：武汉2#常减压装置减二线泵P1015/B2008年12月24日运行过程中着火着火时间28分钟非计划停工36小时24日10:00-13:30流量波动较大1、基本情况3.2近期事故情况第八十八页，共117页。(7)某企业：武汉2#焦化辐射进料泵P2012/12009年3月6日运行过程中着火着火时间45分钟。非计划停工2.56天该泵是德国鲁尔公司生产，密封是德国博格曼生产1、基本情况3.2近期事故情况第八十九页，共117页。三、高温油泵事故频发原因及对措策主要内容基本情况原因分析应对措施第九十页，共117页。2、原因分析●泵事故因素构成

事故的发生，往往由单一主因素或多种因素叠加合力构成。事故区故障区泵本体质量差选型不当基础不稳管线应力大润滑不良维修质量差配件质量差密封辅助系统有问题小流量抽空巡检不认真风险时间泵的主要故障表现：振动大后果是故障轴承损坏、密封泄漏事故轴承抱轴密封泄漏着火操作不当的表现：操作波动、抽空、密封辅助系统不畅。后果是：密封泄漏甚至着火第九十一页，共117页。●泵运行故障图事故区故障及事故萌发区平稳运行区99.9%的故障可在巡检中发现风险时间美国API标准密封设计寿命25000小时中石化最好的企业是15000小时中石化平均运行时间7600小时1.P1015/B运行2232小时2.P21012/1运行77小时3.P104/C运行1260小时4.P203/B运行384小时4.P2115/B运行1032小时5.P104/B运行4220小时10-50小时非正常运行曲线正常运行曲线2、原因分析第九十二页，共117页。寿命与振动的关系DCBAA区：新安装交付使用的状态B区：可长期运行的合格状态C区：尚可短期运行，需采取措施的不合格状态D区：严禁小时振动烈度《石油化工旋转机械振动标准》SHS01003-2004类别A振动标准mm/sB振动标准mm/sC振动标准mm/sⅠ小型转机如15kw以下的电机＜0.71＜1.8＜4.5Ⅱ安装在刚性基础上的中型转机，功率300kw以下＜1.7＜4.3＜8.9Ⅲ大型转机，机器一支承系统为刚性状态＜1.8＜4.5＜11.22、原因分析第九十三页，共117页。2.1七起着火事故分布操作调整相对频繁，部分泵严重偏离最佳工况点2、原因分析第九十四页，共117页。2.2七起火灾事故的共性原因分析主要原因：机械密封失效，高温油泄漏自燃密封辅助系统问题茂名广州天津上海扬子巡检不理想：扬子上海武汉维修质量下降武汉天津上海扬子广州小流量：广州天津扬子武汉备件质量差：天津扬子武汉没有及时切断物料广州武汉电机没有及时断电广州扬子应急预案不完善广州武汉阀门大手动开关慢广州天津促成因素加剧因素火灾警报2、原因分析第九十五页，共117页。2、

原因分析(1)维修质量下降武汉P1015/B运行2232小时武汉P21012/1运行77小时上海P104/C运行1260小时天津P203/B运行384小时扬子P2115/B运行1032小时300002500020000150001000050000779971500025000

最短5台平均中石化平均API标准小时密封及轴承的装配精度、偏差及装配方法决定了部件的使用寿命。第九十六页，共117页。2、原因分析(2)巡检质量不高部分巡检“走马观花”或“到此一游”。巡检质量、巡检深度不理想6543210千分比漏检率152009年2010年第九十七页，共117页。2、原因分析(3)密封辅助系统存在问题多主要问题：冲洗油、冷却液选择不当，运行中注入量、压力、洁净度控制不稳。密封冲洗油密封冷却液第九十八页，共117页。2、原因分析(4)小流量及操作波动导致泵故障高发扬程振动烈度典型振动特性广州、上海、扬子、武汉事故泵的运行区间最佳工况点优先工作区允许工作区流量BEP（最佳效率点）基准极限最大允许流量极限振动与流量的关系第九十九页，共117页。2、原因分析(5)备件质量差

机械密封摩擦副用料，选材影响密封质量。仿造名牌的轴承差。放大倍数：100放大倍数：100劣质石墨环密封面应用后出现泡疤第一百页，共117页。2、原因分析(6)电机过流保护设定值过高“大马拉小车”式的泵，电机过电流保护定值与工况不符，起不到保护作用。第一百零一页，共117页。三、高温油泵事故频发原因及对策主要内容基本情况原因分析应对措施第一百零二页，共117页。3、应对措施3.1管理措施管理措施•全面梳理、摸清高温油泵现状•强化管理、专人负责•制定措施、逐步实施•巡检人员配齐”温度仪、测振仪、对讲机“三件宝。•专业人员要配SPM轴承状态检测仪。•管理部门要定期检查巡检质量和巡检深度•抓操作人员的培训，对泵要做到“四懂三会”。•配备轴承、密封专用安装工具•对维修队伍技术力量提出要求•提高维修后的验收标准。•梳理供应商，提高设备、备件质量。•精心组织、平稳调节•减少波动、防止泵抽空纳入重点管理抓好巡检质量做好平稳操作抓好检维修质量第一百零三页，共117页。3、应对措施3.2需要改进和完善的措施密封辅助系统泵出入口阀门机械密封选型

改进及完善措施电机过流保护定值其他措施小流量运行•优先选用串级机械密封，单级要选用进口密封•波纹管选用INCONEL718•摩擦副选原生碳化钨材料•每年校核1次•按照实际工况合理定值，逐台实验•DCS设置电机遥控关机按钮•电气、仪表电缆禁止在高温油泵上方铺设。•增上泵群在线状态检测系统•工业电视监控系统•对于容积超过10m塔或容器，其与泵之间的吸入口管道总管上应设置火灾隔离切断阀，并能遥控关阀。•冷却液禁用新鲜水循环水，选用除盐水或小于0.3Mp蒸汽。•冲洗油要稳定、洁净，定期检查过滤网•完善温度、压力、孔板等措施。•直径≥300mm的阀门可选用电动、启动头。•阀门开关•设置离泵15米距离的关阀按钮。•长期在小于60%负荷的泵，要设立小流量旁路线或采用变频电机调速及车削叶轮等措施。第一百零四页，共117页。3、应对措施