化工设备论文范文

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2化工设备故障发生规律分析

2.1投运初期故障的产生

设备经安装，最初投入运行后，虽已经过技术鉴定和验收，但初期故障总是不同程度的反映出来，少则一个月，多则几个月，甚至一年，其表现为：

设备内在质量方面：如设备的设计结构和性能，零部件加工、材料的选用缺陷，操作人员对设备、结构、性能、特点的认识掌握和认知程度，以及现场操作人员误操作导致设备故障。装质量方面：设备安装质量是企业内技术管理、人员素质、综合效能、计量检测手段等诸多因素的综合反映。要注重设备安装人员的素质和实践经验，这是预防初期设备故障的重要环节。

工艺布置上的缺陷：由于布局不合理，它可能导致设备有形磨损的加快发展而造成设备故障；有些时候因工艺上的问题使设备的工作性能和环境发生变化，也可导致设备严重损坏，这样的实例发生过多次。工作人员技术不熟练：现场操作设备基本的“四懂三会”没掌握，甚至不按规程操作，也是导致设备投产初期易出现故障的原因之一。产生这类故障的原因往往是由于误操作或违章的行为造成。

2.2设备正常运转中期的故障因素

在设备运行过程中，零部件经过一段磨合期后，初期故障已基本排除，现场操作人员水平也逐步提高，并且基本掌握了每台设备的特性、原理和性能，故障率明显降低，即便如此，设备的运行还会出现新的问题，例如：

故障易发生在易损件或该换而未及时更换的零部件上，因每台设备所有静、动零部件密封、轴承等磨损件都具有使用周期和寿命，运行中的中期设备已逐步接近此项指标。经过停车检修而更换的零部件之后，有些不配套、不稳合、尚处在磨合期，或发生装配错误，也会导致设备故障，甚至带病运行，这类故障也多处发生。日常维护保养不及时或工作质量差，甚至异物不慎掉入设备内，造成突发性事故，缩短设备检修周期。一味追求高产，常时间超负荷、超温、超压临界状态下工作，也是导致设备出故障原因之一，有时还酿成设备事故。设备运行初期不易暴露的设备缺陷，经过一段时间运行后，有可能在运行中期暴露出来，诸如非易损件的疲劳、复合应力的消耗、材料磨损、先天性缺陷的故障等等。

以上故障现象中，值得注意的是，故障发生除自身原因以外，人为因素占有较大的因素。建立必要的运行档案和维修台帐，将各类故障原因消除在萌芽状态，保证长周期安全、稳定的运行系统。

2.3设备运转后期常发生故障

化工生产设备的运转后期进入了故障多发期，一方面设备经多年的运行和多频次大、中、修的过程，零配件换件较多，如果检修水平跟不上或检测手段缺乏，加之主体周期性的运行磨损，设备已不能达到设计出力的水平，另一方面长期处于运行状态下的设备，各部位间隙和损耗，即使是不常维修的零件，也因老化和疲劳而降低运行效率。这期间综合效能的降低，除磨损、老化现象凸显以外，机器各方面不确定的故障现象也多处发生，维修频率、耗材成本不断增加，甚至将考虑大修、更新或报废。

3故障预防及维修控制措施分析

3.1故障预防及维修的技术基础

预防及维修的技术基础是设备状态监测和故障诊断技术。即在机器运行时对各个部件进行状态监测，掌握机器的状态，根据生产需要制定维修计划。它包含的内容比较广泛，诸如机械状态量（力、位移、振动、噪声、温度、压力和流量等）的监测，状态特征参数变化的辨识，机器发生振动和机械损伤时的原因分析、振源判断、故障防治，机械零部件使用期间的可靠性分析和剩余寿命的估计等，都属于机器故障诊断的范畴。

近年来，随着相关领域理论、方法研究的不断深入和发展，现代设备技术诊断学已逐步完善起来，特别是传感器技术、信号处理技术、计算机技术的发展，更为设备技术诊断学的发展奠定了坚实的基础。

目前，设备诊断技术划分了很多的分支，诸如振动诊断技术、无损检测技术、热温诊断技术、铁谱诊断技术、估算预测技术、综合诊断技术、诊断决策技术等。它们的实施包括几个主要环节：机械设备状态参数的监测；进行信号处理，提取故障特征信息；确定故障类型和发生部位；对确定的故障做防治处理和控制。

3.2应分步骤逐步实施

故障预防及维修的实施首先要求设备管理人员掌握尽量多的相关学科的基本理论和实用技术，成为掌握现代检测诊断技术的高级技术和管理复合型人才。这需要通过必要的理论和技术培训，更需要实践和经验的积累，是一个长期的过程。另一方面，实施方法和实用技术在各个企业有着不同的特点，都需要经过实践、总结、摸索和提高。因此，开展初期应分步骤有选择地进行，在有一定经验的基础上再逐步推广。

3.3应按装置和设备的作用和影响程度，划分级别，作好实施规划

依据企业生产特点、设备重要程度和监测代价对设备确定恰当的监测方式、检测部位、监测周期。对不同设备实行不同等级和内容的预防维修措施。一般情况下，按设备对生产量、产品质量、产品成本、维修工作计划、相邻工序、安全与环保、维修费用等的影响程度确定其重点。再按重点划分不同的管理等级，按等级制定不同的标准。

除了上述重点原则外，作为设备管理或维修管理中的手段，利润原则和例外原则等管理手段同样适用，围绕故障预防及维修还要相应制定各种严格的作业标准，包括工艺顺序、试验检查标准、维修标准、更换标准及费用标准。

3.4故障预防及维修技术实施控制

在技术实施方面，涉及到各类机电设备的原理、结构、运行条件、性能，各类测试技术，信号处理技术，监测诊断技术，信息的组织管理技术和计算机软硬件技术等多学科的综合技术，因此它是一个复杂的动态系统，要根据各种信息作出决策，进行总体平衡，从而达到从规划、实施、监测、信息反馈、分析到总结归档的全过程管理。这样一个技术实施要有全面人才的管理做基础，通过一个完整的组织机构做保障，对于一个大型企业，面对成千台设备可以实现维修科学化、费用经济化。同时设备诊断技术必须在设备寿命周期的全过程中发挥作用。也就是说，如果仅仅是在设备寿命周期的全过程中的某一个特定时间，或只抓住某一个特定的故障和异常，就想作出对症的诊断是困难的，或者不能取得实质性的效果。因此，要依据设备的综合管理理论，把设备的全过程作为诊断技术的应用范围。

结论

化工企业生产能力是由各种设备形成的，是企业生产重要的技术基础。对设备初期故障如设备内在质量方面、安装质量方面、工艺布置上的缺陷、工作人员技术不熟练设备；正常运转期故障如易发生在易损件或该换而未及时更换的零部件上，更换的零部件之后，有些不配套，日常维护保养不及时或工作质量差，常时间超负荷、超温、超压临界状态下工作非易损件的疲劳、复合应力的消耗、材料磨损；设备运转后期常发生故障如因老化和疲劳而降低运行效率进行了分析。

阐述了化工设备故障诊断可靠性分析方法：故障树的建造、故障树的定性分析、故障树的定量计算。并对故障预防及维修的技术基础，分步骤逐步实施，按装置和设备的作用和影响程度实施，故障预防及维修技术实施控制等进行了研究。

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1.部件安装细节规范

质量控制中心主要依据关键施工部位与薄弱关节进行体系规范，并对整体架构质量维护结果进行预期指标比对。包括反应罐焊缝密封效果检验工作，要注意不同检验项目的同步运行；调试单位要事先完善技术交底任务，根据单位工序完善质量与验收标准进行节点隐患问题的克制。化工设备十分注重基础验收工作，主张利用基础位置、外形尺寸进行设备精良效用维护，同期审核沉降观测记录，避免设备基础倾覆现象。另外，创新设备的使用维修技术要得到科学编排，因此现场操作人员、技术监督人员等必须确保接受正规强化训练历程，如若安装环节中出现任何问题要在第一时间内向制造单位专家请教。

2.管道衔接流程解析

化工设备以及管道处理完毕后，需要结合各类安全防护策略进行能源利用效应检验，在内部介质材料储备相对稳定的前提下，结合单机、联动试车顺序进行节点衔接质量修复。涉及化工设备制作以及安装条件验收工作，已经成为整个工程项目的管理基础要素，技术人员在实施验收细则过程中需要根据测试流程进行逐步延展，其中已经投入试运行阶段的设备要注意负荷状态，联系机组的主动、从动性质进行高速模拟演练，强化器材的刚度效应，避免阶段修复工作的频繁发生，影响化工企业的长期可持续发展动力。

3.细化设备安装流程的监督工作

关于化工设备安装质量与工序交接条件分析，有关监理主体需要根据设备安装流程进行验收节点设置，同时联合相关承包主体进行调试结果验证、评估，保证任何缺陷问题的有效处理。工程验收工作可以满足分布、分项调整要求，相关承包主体必须将内部验收结果资料及时交由总监单位核查，有关结构安全与使用功能的协调价值要全部归纳后期制备文档之中，保证调试工艺的创新整改动力，避免任何阻碍因素的长期扩张结果。监理人员还需与承包主体进行各类数据比对、验证，为竣工后期系统化工技术改造奠定适应基础。

4.技术团队整编

化工设备的制作与安装工作需要借助技术团队进行长远支撑，现场管理人员应该主动应用特定施工经验进行紧密调试技术测量，保证工作团队的协调合作绩效，稳固相关创新图纸资料的落实力度；除此之外，施工人员必须长期秉持专业素质规范，能确保在第一时间做好现场隐患问题的应对，避免时间延长带来的经济损失结果。

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1.2当前我国煤化工装备伴随煤化工行业在最近一段时期的快速发展，我们国家的装备制造业应用最新的科学技术以及先进制造工艺，根据我国的实际国情和市场的要求，不断进行技术上的吸收消化以及改革创新，许多煤化工技术装备经过重大技术装备改造，使得当期我们国家的煤化工装备制造业有了长足的进步，在生产水平以及生产质量上都和以前不可同日而语，取得的成绩是显而易见的。可是我们也不能忽视当期煤化工行业中依然存在的问题，例如依旧沿用传统的煤化工技术方式，在整个行业中机械化程度依然较低，这就要求有大量的人员参与生产，基本上没有完整的一体化的煤化工机电设备，工艺不够先进和完善，核心装备许多都依赖进口等等。许多老企业经营不景气，面临周转资金不足、活力不够的问题，而且企业中的煤化工装备大多都老化现象严重，至少百分之四十的机电设备存在着超期服役的情况，尤其是机电设备技术改造能力低下、条件比较差，这不仅造成了能源资源的极大浪费，更是会造成安全隐患，有可能发生重大安全施工造成工人的伤亡。如果想要改善这种不利的局面，一方面需要国家出台强力有效的政策，不断增加煤化工的研发投入力度，另一方

面逐渐完善和改革煤化工技术装备支撑体系，研究和生产出一批具有先进科学技术，能够高效工作，安全系数特别高的煤化工装置，逐步建设起具备现代化煤化工技术的装备设施。1.3煤化工机电设备技术装备引进和研发从引进煤化工机电设备技术装备开始至今，我国煤化工企业应用综合机械化技术已有30年历史，30年来，这些正是我国煤化工机电装备制造业快速发展的时期。新技术改造的推广和采用能大幅度降低煤化工安全事故，已被国外煤业近30年来的实践所证明。

1.3.1煤化工机电设备的故障大多是由机械能引起因此可以说，煤化工机电设备要采取有效措施，进行技术改造，实现现代化生产，提高安全生产的系数，保证煤化工行业可持续和谐的发展。

1.3.2煤化工技术装备所面临的挑战随着世界经济一体化潮流的冲击和信息化社会知识经济的到来，我国的煤化工安全生产工作将面临更大的挑战。尽快解决安全管理的有关问题，尽快缩短我国在煤化工安全工作与发达国家的差距，无疑是煤化工机械现代化近年来的最重要的工作。

1.3.3煤化工技术装备的引进和开发重视煤化工技术装备的引进机制和办法，在吸取前人先进技术的基础上，煤化工企业还要做到对机电设备技术进行改造，更好的实现自动化和机械化。

2我国煤化工机电设备技术改造中存在问题

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在化工设备的设计当中，对于设备的当中的介质对于设备内部的腐蚀以及与之相关联的流动、存积、选材、热处理等多种要求。在正常的化工设备设计过程，此类设备大都是由设备专业以及相关专业的设计人员全面考量之后提出相应的设计内容。但是随着我国市场经济的快速发展，许多非化工专业的人员设计、制造单位直接制作参加到化工设备的设计工作当中，但是受到各种客观条件的限制，不少新加入的设计单位由于经验不足、化工防腐方面考虑不周全等方面存在着大量的问题，造成了化工设备当中存在着大量的安全隐患，本文通过笔者对于化工设备设计过程中的防腐问题进行分析，并对其进行详细讨论，以期能够引起相关行业人群的重视。

一、化工设备腐蚀性的危害分析

当前不少化工设备在抗腐蚀性存在着很多问题，其主要是由于设计方案、使用过程中由于设计单位存在不注意或者不认真、甚至为了能够更快的将产品出厂而降低了化工产品的设计标准、防腐标准等等。

1.设计方案存在漏洞。

一些单位在设计过程中，为了方便化工设备的使用，直接将设计的方案向安装方向倾斜，导致设计方案存在着较大的安全隐患。例如：某单位设计的一台U 型管换热器, 将管板与壳体焊为一体( 这种换热器结构本身就是不合理的) , 设计者认为管束装入壳体后不再需要拉出来, 所以在管束的下方只设计了两条导向滑板, 没有设计滑道或支架。导向滑板与壳体内壁直接接触, 在U 型管束和两条导向滑板与壳体之间形成缝隙, 容易产生缝隙腐蚀。

缝隙腐蚀会使换热器壳体局部均匀减薄,对于这台设备而言, 由于不能定期拆下管束进行壳体内部检查, 一旦沿着导向滑板形成两条纵向局部减薄区, 将危及这台换热器的安全运行。

为了能够避免此类情况的发生，在设计过程中，设计者应当遵循化工设备结构设计中应尽可能地消除缝隙, 避免缝隙腐蚀的原则，在设计方案与安装方案上做出一个平衡的判断，在保证产品质量与产品性能上在进行安装上的考量。

2.设计方案并无防腐措施。

在化工设备设计方案过程中，由于设计者对于产品腐蚀性估计不足或者根本就对腐蚀性能不了解，导致了所设计出的产品存在着设计结构的问题，这些问题是导致严重事故的最根本的因素。例如：某单位设计的立式蒸煮锅, 进口和出口开在容器的侧壁, 下进上出, 介质为玉米糊。设计压力0. 605MPa , 设计温度200 ℃ , 壳体材料为Q235 - C , 名义厚度10mm。由于有关人员对使用情况不明及设计经验不足, 而将物料进口管与容器内壁之间设计成平齐结构, 忽视了整个工艺流系统是一个压力逐渐降低的过程, 并且玉米糊中还可能夹带气体这一因素,结果在容器使用过程中, 蒸煮锅物料进口管上部筒壁突然撕开1 米多长的纵向裂纹, 沸腾的玉米糊喷出, 造成1 人死亡, 三人受伤的严重事故。事故发生后, 事故调查结果表明, 该蒸煮锅物料进口管上部筒体壁厚已经减薄至0.4~0.9mm。壁厚减薄的详细机理有待进一步研究, 但一个不争的事实是另一家工厂同样工况的同样设备物料进口管采用了插入式接管结构, 经测厚检查证明没有容器筒体壁局部减薄的现象发生。

从上述事故上看，在设计化工设备时，设计者需要针对设备所容纳的溶液、器材、物料等材料进行严格的分析，并针对在设备中发生的化学反应进行专门的分析腐蚀性，通过合理的设计结构可以有效地避免由于汽蚀、闪蒸、冲刷、磨损、磨蚀等原因造成的压力容器壁厚局部减薄, 否则存在着安全隐患。

二、防腐参数设计

1.腐蚀裕量

化工设备的腐蚀裕量应根据容器的设计寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定。这是一个基本概念, 但在笔者接触到的一些化工设备图纸中有时难以判断所标出的腐蚀裕量是否正确, 给设备的安全运行留下隐患。例如一些化工设备图纸及其设计条件单中, 将其介质用一些自定义的代号表达, 其出发点可能是为了其专有技术的保护, 而设计者也忽视了了解介质的腐蚀性、易燃性、毒性。建议, 在这种情况下应将化工介质的腐蚀性、易燃性、毒性等特性在“技术要求”后面专门注明, 以保证化工设备的安全运行。腐蚀裕量的另一方面问题是, 有的甲方委托设计时不按正常的容器设计寿命取相应的腐蚀裕量, 有意少取或不取腐蚀裕量。其出发点往往是项目的投资者想在短时间内收回整个项目的投资成本, 设备投产运行2~3 年后就打算把设备处置掉, 即项目投资中的短期行为。化工设备的设计寿命除有特殊要求外,塔、反应器等主要容器一般不应小于15 年, 一般容器, 换热器等不少于8 年。与容器的正常设计寿命相对应, TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术检察规程》中规定了在役压力容器定期检验要求和缩短内外部检验周期的要求。因此, 在这种情况下, 设计者如果不能说服甲方按正常的化工寿命进行设计的话, 那么就应当实事求是地在图纸中专门注明该容器的设计寿命, 经提醒其使用者和监督者, 避免发生安全事故。

2.所谓“参考图”和“标准图”问题

目前, 许多压力容器设计单位的设计作品中带有明显的仿设计痕迹。模仿设计是一种有效的学习途径。但是, 一个已经取得了压力容器设计资格的单位, 他的设计水平如果总是停留在模仿设计阶段上, 不吃透原参考图的技术内容, 那么就有可能要出问题。例如,有的压力容器设计单位及制造单位对于介质为液氨的压力容器不要求、不进行热处理。问其缘由, 许多人都例举了来自于制冷行业的参考图中没有要求热处理作为例证。各行业都有其特点, 一般地讲也有相应的行业技术标准,/ T6917-93“制冷行业标准”中对制冷行业中液氨介质的压力容器设计、制造、检验、验收等有全面的要求, 作为其它行业的压力容器设计和制造单位不应简单地照搬某一项设计技术要求。这样做, 存在着安全隐患, 一旦发生了安全事故也应当由设计者承提主要的设计技术责任。

有些压力容器设计单位及制造单位将换热器的系列标准图不加修改照描下来, 作为不同设计条件下的换热器设计图纸使用。在这情况下, 如果介质的腐蚀性较强, 或操作条件有变化也存在着安全隐患。

3.介质浓度

化学介质在不同的浓度和温度条件下具有不同的腐蚀特性。这一点对常见的NaOH 介质尤为明显。对于碳钢和低合金钢制压力容器如果焊后或冷加工后不进行消除应力热处理, 则NaOH 的浓度和温度都有一定的限制,其目的是为了防止产生应力腐蚀破裂。但是,许多压力容器设计单位的有关图纸中, 在“技术特性表”的介质一栏中, 只填写了“碱液”字样, 既没有标注NaOH 的浓度, 也没有提出热处理的要求。

三、化工设备防腐技术措施

在进行化工设备单位设计的过程当中，设计者设计液化石油气贮罐和液氨贮罐图纸不能全面反映出设计之后的保管、防腐要求，由于图纸仅仅能够片面的表现出设计者的意图，而设计者在设计过程中，对与防腐、焊接等要求都不是在书面当中显示的，更多的是在详细的书面文件中体现，不少单位为了节约时间，在没有能够看清楚说明书上所叙述的内容，就按照自认为的工作进行。设计文件是制造、检验、验收的依据。如果压力容器的设计者不清楚其介质的特性并提出相应技术要求的话,那么制造单位( 部门) 则难以保证采取相应的技术措施。压力容器的设计总图除了具有指导制造、检验、验收的作用外, 还往往是签订制造、安装合同的依据。因此, 建议将一些涉及压力容器安全并与其造价直接相关的一些制造、检验、热处理等项内容在总图的技术要求中注明, 否则, 受利益驱使, 有的制造单位( 部门) 可能有意或无意地少做或不做一些应当做的项目, 造成安全隐患。

四、总结

总之, 在目前的市场经济环境下, 化工压力容器的设计工作中出现了一些新的问题,需要相关的领导和有关的设计人员给予关注并予以解决。

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