空分设备可靠性和系统经济性的管理

郭炳伟

（中金岭南有色金属股份有限公司丹霞冶炼厂，广东深圳 512300）

0 引言

大型冶金单位在生产过程中，生产系统高炉大富氧与转炉的使用频次和运行节奏日益加快，提供稳定的能源介质供应是确保生产工作顺利进行的前提和基础[1-2]。在高炉、转炉的生产和运行过程中，压缩空气与氧气是重要的介质能源。空分设备主要损耗电能，相关企业为了保障空分设备运行的稳定与可靠[3-4]，促进设备运行更加经济与环保，加强空分设备的管理具有一定的迫切性。结合以往的管理实践，在某钢铁公司的多年空分设备管理实践中，对原有的管理方法和管理模式进行创新和优化[5-6]，并总结出一些独特的空分设备管理模式，通过分析设备运行的可靠性、经济性对设备管理的影响，为企业持续性生产提供重要的保障，也为企业的未来发展打好基础。

1 可靠性管理

充分了解空分设备的特点，以设备全寿命管理与精细化管理为工作目标，应用TPM（Total Productive Maintenance，全员生产维护）管理模式，构建一套规范和科学的空分设备管理体系，整个管理体系权责分明、结构与流程更加清晰与合理，属于一种新型的改进管理模式，深入研究设备的特点，以主要设备为重点管理对象，注重基础设备的科学管理。管理人员注重安全管理和提高设备的运行稳定性，提高设备的生产效率，开展定期的检修与保养工作，重视设备的故障预防，将预防与检修进行有效的结合，合理把控检修与维修时间，制定经济运行与维修模式共存的个性化设备维修策略，能够满足设备的维修与管理需求，为保障设备的稳定性与安全性提供运行指标参考。

加强设备管理的目的在于提高设备运行的稳定性和可靠性，所以设备可靠性管理应该满足所有保障指标，从而实现设备长时间运行中更加可靠且无故障。设备运行可靠性具体是指设备在运行过程中时间层面的稳定程度，在一定的时间范围内设备没有发生故障且故障发生率很低，设备固有可靠性与使用可靠性构成设备的可靠性，设备固有可靠性是指在设备的设计和生产以及安装到后期运行过程具备一定的可靠性，具有一定的先天特点。而设备使用可靠性是指在设备的具体运行中表现出来的可靠性，排除固有可靠性因素的影响，还要综合考量设备维修与保障层面的影响因素。为了实现设备运行可靠性的管理目标，相关科研人员加强设备客观规律与固有特性的研究，并总结出浴盆曲线理论与全寿命周期的管理。

（1）浴盆曲线理论分析。设备在使用生命周期内的故障发生率具有一定变化性特点，主要分故障发生初始期、偶然故障发生期、损耗故障发生期。整体结构曲线类似浴盆结构，所以被称为“浴盆曲线”（图1）。空分设备中的大型旋转设备在使用5～8 年时会出现不同程度的磨损与劣化，维修周期确定在5～8 年，空分设备的整体故障曲线变化呈现浴盆状，因此，在设备管理工作中，应该取消定期大修的程序，取而代之的是项修组合。

图1 空分设备“浴盆曲线”

（2）全寿命周期管理模式。全寿命周期管理模式主要涵盖3方面的内容：分别是全寿命周期内的费用管理、浴盆曲线不同周期的管理特色、三维空间全寿命周期管理（图2）。在空分设备日常管理中，秉承不断优化的积极主动管理与维修策略，出现可靠性维修策略和理论。

图2 设备全寿命周期管理结构

（3）可靠性维修策略理论分析。实行可靠性维修的最终目标是促使维修人员掌握更多详细的设备信息，并采取积极的措施避免设备发生故障。设备的管理工作应该严格按照相关的策略开展和进行，采用可靠性维修策略的优点是影响设备的可用率，减少维修费用，促进企业设备安全运行，提高生产与经济效益。掌握全面的设备信息，制定科学合理的维修模式，促进空分设备维修管理向现代化方向转变。主要工作层面包括预知维修，预防维修、计划维修与事后维修等。以可靠性维修作为主要维修策略，能够取得良好的综合效果，所以在具体的策略实施阶段应该保持策略平衡（图3）。

图3 维修策略的平衡示意

2 空分设备可靠性维修策略

以某钢厂的实践经验为例，充分了解空分系统的设备重要性以及特点。空分设备按照大型关键设备的分类，可以划分为高压大电机、大型离心式压缩机组、变压器设备、仪表控制、公辅水系统等。对这些系统进行分级管理。如果设备整体运行状态良好，可以满足一线生产的用气需求，将非计划停机率控制在0.05%之内，在行业中处于较好水平。

（1）做好设备的润滑管理。做好设备的润滑，可以降低故障发生率70%以上，结合设备对润滑油的需求，选择合适的润滑油，做好润滑物质的成份检测，并定期更换润滑油，保障机械各部分润滑效果优良。

（2）开展大型设备的点检。要重视大型旋转设备的精密点检，形成检测报告，收集相关频谱分析数据，为后期的维修与预防维修工作的开展提供依据。并加强数据的分析，判断故障隐患情况。

（3）制定设备维修计划。目的是保障空分设备的运行性能良好，在一定的运行周期内，实现设备的稳定运行，以浴盆曲线的相关理论作为依据和参照，严格执行设备检修操作规程，制定5～8 年的项修规划，对深冷空分装置以10 年为项修周期。

（4）落实全寿命管理策略。设备制造过程中，注重设备本身质量的提升，同时以后期的质量管理和维修为基本保障，促进空分设备运行的稳定性，实现全程的设备管控状态。

（5）大型压缩机禁止超负荷运行。以设备的功率为参照，保持其合理与科学的运行状态。

（6）禁止取消设备原保护功能。禁止取消设备原保护功能是实现设备长时间稳定运行的前提和基础，可以对设备的全程运行进行有效监控，包括设备的联锁报警、温度测试等。工作人员禁止修改功能指令，同时，相关的仪器和仪表需要做好定期校验和更换工作，保障测量仪器的准确度，避免发生检测误差造成设备故障。

（7）做好设备的阶段性管理工作。掌握设备运行环境以及气候因素，在不同的季节开展针对性管理工作，例如在梅雨季节和高温季节，应该做好电气设备与大型空压机的疏水工作，提高设备的运行稳定性和安全性。

3 设备系统经济性的管理分析

空分设备系统经济性指在设备的运行过程中是否能达到应具备的经济运行指标。随着科学技术的进步与发展，推进设备经济指标的进步，在钢铁企业发展与生产过程中，会配备与企业生产目标相符的生产设备，推行行业的主流技术，促进科学技术日益走向成熟，特别是近些年来一些高科技设备和产品的问世，对设备经济性指标产生颠覆性影响和改变。促进装置系统流程的优化与完善具有一定的必然性，总结技术经验，紧跟时代科技发展的潮流，进一步提高设备的运行稳定性和安全性，作好原装置的技术升级与改造，注重设备使用过程与使用管理的控制。

4 空分设备系统经济性的管理实践效果分析

在某钢厂生产企业，加强空分设备管理，深度挖掘管理中的问题，结合自身设备的使用现状的相关指标，加强系统经济性的管理，作好老设备与系统的改造，使其功能得到优化，提升整体系统的运行指标。

（1）水循环系统的经济性管理。研究发现，对冷却水的温度下调3 ℃，使空分空压系统的能耗有所降低，一般在夏季，冷却水的供给以及水温影响设备运行的稳定性，应该加强技术创新与改造，使用高效节能的冷却设备。

（2）对炼铁高炉系统大富氧提升进行节能改造。结合高炉与转炉的用氧情况分析，以及实际用氧量的需求，对企业的设备配置进行分析。

为了对供氧压力进行分级供应，在极限情况下也能满足设备与系统的用氧需求，技术人员应该制定高炉富氧系统的优化流程以及改造方案，选择低压与中压氧气组合供氧的模式，对原有的供氧系统进行优化和改造。通过实践的成效分析，每年系统节能效益可达1780 万元，提升氧气设备的运行安全系数。

（3）优化空分设备系统的流程阻力。促进蒸汽能源得到有效的利用，提高能源的利用率，推行高效节能的蒸汽设备，利用高效的专利产品对原有加热器进行改造与更换，经过改造，对其进行投用，每年的节能效益高达263 万元，提升设备本质性能更加安全，延长设备的使用寿命，综合节能效益为每年330 万元。

5 结束语

科技创新是促进企业经济效益提升的重要手段，企业加强设备的创新管理是提升设备运行稳定与可靠的重要途径。对企业实现经济性管理具有重要的现实意义。所以在设备管理工作中，应该注重设备的升级与创新，空分机的不同系统之间具有一定关联性，具有很高的契合度，所以要求设备管理技术应该实现高度的融合，围绕设备的使用需求和性能，不断完善管理模式，探索出具有中国特色的设备管理模式。