基于事故樹分析建立加氣站壓縮機維保體系

高 奇，王敏強，王 飛

(1.中國石化銷售股份有限公司陜西寶雞石油分公司，陜西 寶雞 723001；2.陜西寶雞高新區應急管理局，陜西 寶雞 723001；3.中石油煤層氣有限責任公司韓城分公司，陜西 韓城 715499)

1 引言

本文以某公司CNG加氣站壓縮機維保管理為實例，該公司有4座CNG加氣站，為同類型壓縮機，該公司委托一家專業技術公司進行4座CNG加氣站壓縮機維保。前期加氣站壓縮機維保存在以下問題：

(1)維保巡檢工作流于表面，維保巡檢多為看設備外觀，系統性檢查和深層次檢查較少。

(2)維保工作重點在故障搶修，設備提前維保和預防性維護較少。

(3)維保內容不系統，每次維保巡檢人員不同，巡檢效果受檢查人員技術水平影響很大。

(4)維保工作未做到設備全周期管理，設備能運行到哪時算哪時，對設備故障原因分析少、使用周期記錄缺少、定期保養涉及少，易發生突發性大故障。

壓縮機作為加氣站的核心設備，壓縮機故障會導致加氣站無法正常經營，甚至造成嚴重的經濟損失和安全事故，前期壓縮機維保工作不系統，工作質量不高，設備管理水平低。為提升加氣站壓縮機維保工作質量，該公司結合加氣站壓縮機特點，以事故樹評價方法開展加氣站壓縮機故障分析，找出導致壓縮機停機故障因素，針對性制定標準化維保管理體系，通過現場實施，壓縮機維保管理水平大幅度提升。

2 事故樹方法簡介

事故樹分析(FTA)常用于分析大型復雜系統的可靠性和安全性。事故樹用演繹地方法表示出事故事件發生的原因及邏輯關系，它把系統某事故事件作為事故樹圖的頂事件，自上而下、由總體至部分用符合規定的邏輯，對可能造成系統事故事件的各種因素進行分析，按樹枝狀結構逐層細化，分析導致某事故事件發生的所有可能的直接因素及其相互的邏輯關系，并由此深入分析，直到找出事故事件的基本原因，細化出事故樹圖的底事件為止。事故樹分析方法具有靈活、易懂、簡明、直觀的特點，是分析評價工程系統可靠性與安全性常用的有效方法。

3 事故樹模型建立

3.1 事故樹分析原則

考慮對某公司加氣站壓縮機事故樹分析的實用性和現場工作環境，在本次加氣站壓縮機停機故障事故樹分析中，有2個原則：

(1)只分析會造成壓縮機必須停機維修的故障事件。設備故障不需要停機維修，站點通過采取措施，對加氣站經營影響是不大的，不屬于本次事故樹分析范圍。如壓縮機控制氣路管接頭如果損壞，現場會有天然氣泄漏，氣動控制件不能有效動作，不更換該管接頭就必須停機，控制氣路管接頭損壞就是本次分析的故障事件，這與控制氣路管接頭價值高低無關。通過找出必須停機維修的故障事件底事件，針對性的采取儲備備件、預防性維修等工作，能避免壓縮機故障停機，從而確保壓縮機長期穩定運行。

(2)在事故樹分析中以壓縮機實際環境為基礎。如傳統事故樹分析中“設備進入雜質”由“設備密封不嚴”和“環境存在雜質”共同造成，本次分析的加氣站壓縮機實際處于交通要道，車輛塵土和植物飛絮普遍存在，在事故樹分析中“設備密封不嚴”就會導致“設備進入雜質”。

3.2 壓縮機系統組成

加氣站壓縮機主要有四部分系統組成，包括氣路系統、冷卻系統、潤滑系統和控制系統，四部分系統故障均會造成壓縮機故障停機。因此確定以“壓縮機故障停機”作為頂事件，分“氣路系統故障”、“冷卻系統故障”、“潤滑系統故障”、“控制系統故障”四大項，再分別對四大項按照故障因果邏輯關系逐層分析找出底事件(圖1)。

圖1 壓縮機主要系統組成圖

3.3 氣路系統事故樹，圖2

圖2 氣路系統故障事故樹圖

氣路系統包括氣體壓縮缸體、氣體管路和主電機三部分，三部分故障均會造成氣體系統整體故障停機，進而造成壓縮機故障停機，氣路系統故障有19個底事件。

將氣路系統故障分為易損件類、其他設備類、超期使用類、工況類、維護類，共五類。

(1)易損件類：3項，包括運動易損件磨損(2項)，氣路密封損壞(1項)。

(2)其他設備類：3項，主要為除運動易損部件外的關鍵設備，包括氣路控制閥電磁線圈故障(1項)，電機線路故障(1項)，電機電氣故障(1項)。

(3)超期使用類：3項，包括氣路控制閥超期使用(2項)，密封鋁墊超期使用(1項)。

(4)工況類：4項，包括密封件、運動件、電機工況惡化(3項)，氣路管道震動磨損損壞(1項)。

(5)維護類：6項，包括因維修維護防護不當造成運動部位、控制部位雜物進入(4項)，氣路密封部位緊固件松動(2項)。

3.4 冷卻系統事故樹，圖3

圖3 冷卻系統故障事故樹圖

冷卻系統包括冷卻器、冷卻水管路和水泵電機三部分，三部分故障均會造成氣體系統整體故障停機，進而造成壓縮機故障停機，冷卻系統故障有16個底事件。

將冷卻系統故障分為易損件類、其他設備類、超期使用類、工況類、維護類，共五類。

(1)易損件類：5項，包括水泵、風扇運動易損件磨損(2項)，冷卻水路密封損壞(2項)，水路和高壓氣路分隔密封圈超期使用(1項)。

(2)其他設備類：5項，包括水泵、風扇運動線路故障(2項)，水泵、風扇運動電氣故障(2項)，冷卻水路濾網損壞(1項)。

(3)超期使用類：1項，包括冷卻液超期使用變質(1項)。

(4)工況類：4項，包括水泵、風扇超負荷運行損壞(2項)，水路和高壓氣路分隔區工況惡化(1項)，冷卻水路管道震動磨損損壞(1項)。

(5)維護類：1項，主要為冷卻器翅片嚴重積灰(1項)。

3.5 潤滑系統事故樹，圖4

圖4 潤滑系統故障事故樹圖

潤滑系統包括注油潤滑和循環潤滑兩部分，兩部分故障均會造成潤滑系統整體故障停機，進而造成壓縮機故障停機，潤滑系統故障有19個底事件。

將潤滑系統故障分為易損件類、其他設備類、超期使用類、工況類、維護類，共五類。

(1)易損件類：8項，包括注油器、電機運動易損件磨損(2項)，潤滑油路密封損壞(2項)，潤滑油路濾網損壞(2項)，潤滑油路過濾器堵塞(1項)和潤滑油路過濾器損壞(1項)。

(2)其他設備類：4項，包括油路電機線路故障(2項)，油路電機電氣故障(2項)。

(3)超期使用類：1項，包括注油器止回閥超期使用失效(1項)。

(4)工況類：5項，包括柱塞泵、電機工況惡化(2項)，潤滑系統油品不足(2項)，油路管道震動磨損損壞(1項)。

(5)維護類：1項，主要為注油器注油量設置不合理(1項)。

3.6 控制系統事故樹，圖5

圖5 控制系統故障事故樹圖

控制系統包括安全聯鎖部分(PLC控制柜與現場安全附件組成)和控制氣路的現場執行機構部分，兩部分故障均會造成控制系統整體故障停機，進而造成壓縮機故障停機，共15個底事件。

將控制系統故障分為易損件類、其他設備類、超期使用類、工況類、維護類，共五類。

(1)易損件類：1項，主要為控制氣路密封損壞(1項)。

(2)其他設備類：9項，包括壓力、溫度、可燃氣體、電路線路故障(4項)，壓力、溫度變送器損壞(2項)，可燃氣體檢測儀損壞(1項)，聯鎖系統電氣故障(1項)，控制氣路減壓閥故障(1項)。

(3)超期使用類：2項，包括控制氣路控制件和氣管超期使用失效(2項)。

(4)工況類：1項，包括控制氣路控制件工況惡化(1項)。

(5)維護類：2項，主要為控制氣路控制件進入雜物(1項)，聯鎖系統參數設置錯誤(1項)。

3.7 底事件分類匯總

通過對加氣站壓縮機氣路系統、冷卻系統、潤滑系統、控制系統建立事故樹，共得到69個底事件，其中易損件類17項、其他設備類21項，工況類14項，超期使用類7項，維護類10項。

要避免加氣站壓縮機故障停機事件，需要針對表1中5類69項底事件采取對應措施。

表1 加氣站壓縮機停機故障事故樹底事件分類統計表

(1)針對易損件類和關鍵設備類故障，要儲備足夠的備品備件。當易損件和關鍵設備出現損壞故障時，能及時更換并恢復壓縮機運行，確保不發生停機故障事件。

(2)針對易損件類和超期使用類故障，要對關鍵裝置、設備紀錄運行時間，制定維保周期，定期開展保養、更換。其中廠家操作說明書明確的使用時間、各級保養時間等是重要參考，如廠家規定活塞環使用壽命約6000 h、電機6000 h需進行中級保養，在日常管理中需對活塞環和電機記錄運行時間，到期開展活塞環更換和電機維護保養，做到在核心設備、核心零部件故障前進行預防性維修。

(3)針對工況類、聯鎖監測類故障，要制定設備監測要求、監測標準，及時發現設備異常，并處理異常。通過溫度測量等工具，定點監測設備運行參數，通過記錄對比，對異常數據分析，及時發現設備故障。對于聯鎖監測類儀器儀表，還需要在設備運行時，通過人員配合監測，及時核對PLC系統和現場設備數據是否一致性，及時發現聯鎖監測類儀器儀表故障。

(4)針對維護類故障，要制定維修標準、管理標準、防護措施，避免系統引入雜物，確保設備運行參數正確。在設備維修時，要考慮管路保護、設備敞口保護，防止雜物進入設備。

4 建立標準化維保管理體系

基于加氣站壓縮機停機故障事故樹分析，為系統性解決5類69項底事件問題，該公司建立了標準化維保管理體系，并取得較好效果。

4.1 標準化維保工作流程

根據壓縮機各部件故障類型制定標準化現場檢查表、備件備件庫存表、關鍵部件運行情況跟蹤表、工作需求清單完成情況跟蹤表、維修規程等標準化工作表；建立標準化維保工作流程，明確維保單位定期維保工作“檢查開始、檢查、檢查結束”時間點，明確各部門配合內容、反饋時限；確定維保工作質量標準，并按期上報標準化工作表，跟蹤工作執行效果；建立考核制度并嚴格考核，通過獎優罰劣督促維保要求落實到位。

4.2 標準化巡檢工作內容

根據壓縮機各部件故障類型制定標準化現場檢查表，從壓力、溫度、聲音等方面針對性跟蹤現場部件工況情況，從滴油數、顯示數據等方面針對性跟蹤現場部件工況情況，定期進行控制系統系統監測數據和現場儀表數據核對；通過制定完善的、標準化的現場檢查表，巡檢完成后提交巡檢報告，確保巡檢到位、異常工況發現到位。

4.3 標準化備品備件管理

根據壓縮機運動設備整理易損部件備品備件清單，根據備品備件使用周期、制造供貨周期、部件價格等情況確定備品備件常備數量清單；建立發現設備異常、反饋、分配采購、每月備品備件盤點機制，確保備品備件庫存在常備數量清單要求范圍內，能及時應對設備維修、保養需求。

4.4 標準化核心部件管理

將缸體中高速運行的活塞環、填料、氣閥、連桿，防止雜質的過濾器、運行電機等列為核心部件，根據廠家使用說明書，建立核心部件的維護周期和使用壽命更蹤記錄臺賬，按期開展核心部件維護、檢查、更換，做到預防性管理。

4.5 標準化設備維修管理

開展各部件維修過程分析，建立標準化維修操作規程，通過維修器具干凈、清洗液干凈、部件放置規范、拆開部位及時封堵、各項作業雙確認等標準化要求，確保雜物不進入設備、部件安裝到位、整體密封到位，維修現場管理到位。

4.6 嚴格考核督促工作落實

建立標準化維保工作過程考核制度，嚴格按制度要求進行考核，對工作優秀進行獎勵，對工作不到位進行處罰，確保標準化維保工作各項要求有序推進，最終確保壓縮機平穩、安全運行。

5 結論

(1)事故樹評價方法適用于加氣站壓縮機故障分析，通過建立“壓縮機故障停機”為頂事件的事故樹，找出了影響壓縮機運行的關鍵因素。

(2)通過對加氣站壓縮機氣路系統、冷卻系統、潤滑系統、控制系統建立停機故障事故樹，共得到69個底事件，其中易損件類17項、其他設備類21項，工況類14項，超期使用類7項，維護類10項。

(3)利用事故樹分析成果，從標準化流程、標準化工作表、標準化維修管理、管理考核等方面建立了標準化維保管理體系。

(4)針對引起壓縮機故障停機的主要故障，提出了詳細的標準化巡檢工作內容、標準化備品備件管理、標準化核心部件管理等方案。

(5)通過事故樹科學分析建立的標準化維保管理體系通過實踐、反饋、完善不斷循環將達到高效管理加氣站壓縮機的目標。