蔡 佩

(江西省贛華安全科技有限公司，江西 南昌 330000)

機械完整性(MI)，是過程安全管理核心要素之一，是本質安全理念的集中表現(xiàn)，也是風險管理、培訓、操作規(guī)程、啟動前安全審查(PSSR)等要素的重點服務對象。美國職業(yè)安全與健康監(jiān)察局(OSHA)對機械完整性的定義為：采取技術改進措施和規(guī)范設備管理相結合的方式，來保證整個裝置中關鍵設備運行狀態(tài)的完好性。

有史以來，國內外各類石油化工企業(yè)采用了各種安全生產技術，但是重大危險化學品事故仍然不斷發(fā)生，表明單純應用工程技術，無法有效杜絕危險化學品事故的發(fā)生。美國職業(yè)安全健康管理局于1992年頒布的《高度危險性化工過程安全管理辦法》中提出了基于設備安全管理的方法-機械完整性。經(jīng)過幾十年的發(fā)展與推廣，該方法經(jīng)已經(jīng)被世界各大石油、石化和危險化學品生產企業(yè)廣泛的應用，取得了良好的可測量的安全績效，并得到一致認可。但是國內中小型石化企業(yè)以及危險化學品生產企業(yè)在安全生產管理上存在各種問題，不能透徹理解機械完整性的意義和做法。如何做好機械完整性管理，有效杜絕重大事故的發(fā)生，本文將在下文進行詳細闡述。

1 國內化工行業(yè)現(xiàn)狀

重視設備管理是化工行業(yè)的優(yōu)良傳統(tǒng)。因為以前化工類的設備很貴，大部分靠進口，所以每個企業(yè)看設備都跟寶貝一樣，要求現(xiàn)場“軸見光、絲見亮、設備見本色”，要求員工“四懂三會”。有經(jīng)驗的員工，僅靠耳朵聽就能判斷設備工況。原化工部針對設備管理出臺了很多指導性的文件、規(guī)程，對國內化工行業(yè)設備管理發(fā)展奠定了堅實的基礎。但是隨著化工行業(yè)發(fā)展速度越來越快，設備購置成本越來越低，穩(wěn)定性也在不斷加強，在一些規(guī)模比較小、設備相對簡單的企業(yè)，設備管理力度逐步減弱。如缺乏專業(yè)的設備管理人員，缺乏基本的管理流程，頻繁陷入設備缺陷—維修—缺陷—維修的輪回中，甚至是帶病運行，造成作業(yè)風險和過程安全事故風險越來越大。

2 機械完整性管理推行不暢的三大原因

2.1 相關的標準體系并不完善

原化工部制定的關于設備管理的指導性、規(guī)范性做法在部分央企和國企得到了傳承和發(fā)展。如中國石化2013年完成的《中國石化煉油企業(yè)設備完整性管理體系規(guī)范》和相應的實施指南，在中石化內部推行。而中小企業(yè)從建設初期，受到規(guī)范性的引導比較少。企業(yè)對設備管理的概念、流程、方法都不清楚，也缺少相應的人才。中國化學品安全協(xié)會2019年發(fā)布了團體標準《危險化學品企業(yè)設備完整性管理導則》(T/CCSAS004-2019)，其受眾范圍也比較小。

《化工企業(yè)工藝安全管理實施導則》(AQ/T3034-2010)中缺少了質量保證(QA)要素，機械完整性要素里只關注了新設備的安裝、調試、預防性檢維修、設備報廢和拆除、相關過程的培訓4個部分，不能覆蓋設備的全生命周期管理。《國家安全監(jiān)管總局關于加強化工過程安全管理的指導意見》(安監(jiān)總管三〔2013〕88號)關注了設備全過程管理制度建設、設備運行過程，但只提出了要求，具體怎么做并沒有寫太清楚。而在原版的PSM體系中，質量保證(QA)主要控制關鍵設備的規(guī)劃調研、設計選型、制造驗收、安裝調試；機械完整性(MI)主要控制關鍵設備的使用、維修、改造、更新、報廢等過程管理。中間投用時再增加一個PSSR，這樣就把設備的全生命周期全覆蓋了。

企業(yè)指定的設備管理部門把精力集中放在了設備安裝之后的使用以及維護保養(yǎng)的管理上，忽略了設備在生產以及基建建設的安全管理過程，亦或是一味依賴相關方，以至于在試生產或者調試階段，出現(xiàn)設備性能狀況不佳、不能達到預計使用效果的普遍現(xiàn)象，這就是忽視了設備管理中的全過程管理。

2.2 機械完整性管理相對復雜，中小企業(yè)很難具備推行條件

機械完整性管理的推行，涉及到企業(yè)各個部門、專業(yè)和層級，貫穿于設備的全生命周期，需要過程安全管理多個要素配合，需要大量的文件和數(shù)據(jù)庫的支持，工藝技術人員和設備操作人員需要掌握多項設備使用操作技能的培訓，還涉及多種風險分析工具的使用，相當于建立一個體系。在這種情況下，很多企業(yè)知難而退。

機械完整性的核心特征是以整個生命周期的數(shù)據(jù)為基礎，加以評估和分析，進行決策實施。數(shù)據(jù)涉及設備固有數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)等，收集整理難度很大；評估過程涉及基于風險的檢驗技術(RBI)、以可靠性為中心的維修技術(RCM)、安全完整性水平分析技術(SIL)等系列工具的使用，一般企業(yè)不掌握。

此外，企業(yè)購置設備后，專業(yè)的維修可以委托給設備廠家或專門的第三方進行，企業(yè)技術人員只需掌握操作方法和一些簡單的保養(yǎng)手段就可以保持工廠的正常運作；較大工程量的維修也可以通過遠程診斷、返廠維修等手段進行。因此，企業(yè)的設備技術人員缺少做好機械完整性管理的內在動力。

2.3 企業(yè)不了解機械完整性管理可以帶來的收益

過程安全管理經(jīng)驗表明，有效的機械完整性管理至少可以帶來以下收益：

1)可以明顯縮短設備檢查維修時間、延長檢修和維保周期、優(yōu)化檢修項目，從而降低成本。

2)根據(jù)預防性、預測性檢維修的結果，配合分析診斷，可以預知設備的故障周期，確定最佳檢修、保養(yǎng)周期，減少非計劃停車、搶修等帶來的安全風險。

3)通過程序化運作和技術工具的使用，可以推進企業(yè)設備專業(yè)技術人才的培養(yǎng)。

3 中小企業(yè)做好機械完整性管理的“十步法”

機械完整性管理包括關鍵設備的識別和分類、檢測試驗與預防性維護保養(yǎng)、設備異常管理、質量保證、作業(yè)程序文件化、培訓等要素。很多央企國企在長期開展設備管理的基礎上，發(fā)展出契合自身實際情況的機械完整性管理程序或規(guī)程。對于廣大中小企業(yè)，建議可從以下幾個方面著手。

1)成立機械完整性管理推進小組

集中學習機械完整性相關知識，建立職責分工，制定工作目標。推進小組可由分管設備副總兼任組長，日常工作由設備部門負責開展，成員由設備、工藝、安全、質量、采購、維修等部門組成。

2)確認企業(yè)關鍵設備，建立臺賬

關鍵設備的選擇是機械完整性要素運行的基礎工作，可以和風險管理中的工藝安全風險信息收集同步進行。關鍵設備選擇通?？紤]4個方面：

(1)工藝危險分析(PHA)明確要求列入的在役設備。

(2)含有危險有害物質(易燃、易爆物、有毒物質和腐蝕性介質)的加壓設備。

(3)防護和減災系統(tǒng)——火災探測系統(tǒng)和消防滅火系統(tǒng)，可燃/有毒氣體泄漏檢測報警系統(tǒng)(GDS系統(tǒng))，照明及通風系統(tǒng)等。

(4)安全及關鍵儀器儀表和所設計的安全儀表系統(tǒng)(SIS)中的部分儀器、儀表。

至少應該包括：壓力容器和儲罐、管道系統(tǒng)(包括管道附件和閥門)、泄放和排放裝置(火炬、安全閥、水封、呼吸閥等)、緊急切斷系統(tǒng)(緊急切斷閥、SIS等)、自動控制系統(tǒng)(包括監(jiān)視和測量裝置和傳感器、報警和聯(lián)鎖裝置)、轉動設備(包括機泵、壓縮機、鼓風機)、消防控制系統(tǒng)和通風系統(tǒng)、靜電接地系統(tǒng)等。

3)收集設備基礎數(shù)據(jù)，建立設備檔案或數(shù)據(jù)庫

基礎數(shù)據(jù)至少包括以下幾個方面：

(1)設備制造商提供的設備廠家、型號、設計壓力、溫度、材料、壁厚、容積等參數(shù)。

(2)工藝設計文件和流程圖中調取的物料組分、操作溫度、操作壓力等數(shù)據(jù)。

(3)安全保護裝置的設置、維護信息、壓力容器和壓力管道歷次的檢驗數(shù)據(jù)。

(4)關鍵設備的歷次改造信息，并與原設計比對，記錄改造過程。

(5)關鍵設備的失效和故障情況。

4)確定每個關鍵設備的檢驗、測試和預防性維修方法和頻次

這是機械完整性的關鍵步驟之一。根據(jù)每個關鍵設備的不同情況，應制定不同的檢驗、測試和預防性維修方法和頻次。如：

A.聯(lián)鎖回路測試頻次。

B.爆破片外觀檢查和整體更換的頻次。

C.在線儀表的校驗頻次。

D.特種設備法定檢驗外的自檢頻次。

E.防雷接地的測量頻次等。

每種測試均應該明確測試方法、測試人員的能力要求、合格標準等。企業(yè)不具備檢驗測試能力的項目，可由第三方機構協(xié)助完成。如基于風險的檢驗技術(RBI)、以可靠性為中心的維修技術(RCM)、安全完整性水平分析技術(SIL)等。

5)實施測試項目，記錄測試結果

建立單臺設備檢查測試記錄表，記錄測試的結果，納入設備技術檔案。對于首次實施機械完整性管理的企業(yè)，此步驟是初始步驟；已經(jīng)長期堅持進行測試的企業(yè)，可以將最近一次的數(shù)據(jù)直接錄入。

6)分析測試結果，確定預防性維修策略

此步驟是機械完整性管理的重要步驟，用以確定設備可靠性。主要過程為：將測試的數(shù)據(jù)與實際操作數(shù)據(jù)、設備歷史數(shù)據(jù)、設備供應商數(shù)據(jù)進行對比分析，找出需要糾正的潛在問題，制定糾正措施。

腐蝕速率加快、設備故障頻繁等問題可以通過制定預防措施來糾正；有些專業(yè)方法如故障模式與影響分析(FEMA)、故障樹分析(FTA)等，可以委托第三方，或逐步培養(yǎng)企業(yè)自身的技術力量；對故障后果嚴重、產生故障的可能性最大、實際故障率最高的設備，則要進行更高頻次的測試與分析。

7)實施并記錄預防性維修策略，并將其文件化

通過建立、落實預防性維修制度，對關鍵的工藝設備進行有計劃的檢驗和測試，可以盡早識別工藝設備存在的缺陷，并及時進行修復和替換，以防止小缺陷或小故障的忽視，導致災難性事故。如：

A.基于監(jiān)測系統(tǒng)，對設備進行監(jiān)測，根據(jù)振動等評價進行檢修。

B.檢測壓力容器和儲罐、校驗安全閥等相關附件、清理阻火器、更換爆破片。

C.測試消防給排水系統(tǒng)、測試緊急切斷閥功能。

D.根據(jù)泵密封件的平均壽命，提前進行更換。

8)故障設備的管理

針對在測試過程中出現(xiàn)隱患的設備，要根據(jù)不同的狀況，制定停用、修復、采取措施后監(jiān)控運行等控制措施進行管理。

如發(fā)生泄漏后無法停車，可采取的措施有：

A.夾具或其他封閉泄漏的方式。

B.新管道系統(tǒng)旁路。

C.使用臨時設備。

D.部分維修。

9)質量保證

質量保證指的是確保工藝設備的制造、安裝等滿足工藝的要求。在設備制造生產過程中，企業(yè)需要確認制造商有生產資質和質量保證系統(tǒng)，并且應派人參與監(jiān)督設備的關鍵制造步驟和環(huán)節(jié)。任何針對設備設計規(guī)格的改變，都需要經(jīng)過審查，并且有可能需要遵守變更管理程序。

確保按照設計規(guī)格和制造商提供的指南正確安裝設備。安裝過程中需要檢查工程安裝承包商是否安排合格的安裝人員，特別是焊接人員是否按照正確的程序完成安裝，是否誤用其他規(guī)格的材料，如法蘭、彎頭、閥門、墊片、螺栓、潤滑油和焊條等。

項目完成后，企業(yè)需要檢查接收設備的竣工圖、壓力容器的相關證書、施工材質的檢驗證書等，并將它們歸檔保存。

企業(yè)還應確保使用的維修材料、備品、備件以及設備符合工藝要求，要管控工藝設備的備品備件的采購、驗收、倉庫保管和使用，防止錯誤使用。

10)培訓、變更、啟動前安全審查

良好的機械完整性表現(xiàn)近乎一個完整的體系運行，涉及到的培訓、變更、啟動前安全審查，也應該按照過程安全管理的相關要素要求執(zhí)行。

4 結語

我國中小型化工企業(yè)必須通過技術改進和加強安全技術管理相結合的措施來進行設備完整性管理，二者相輔相成，缺一不可，這是人們對設備完整性管理的共識。面對經(jīng)濟全球化的競爭，通過實施機械完整性管理，保證設備全過程有效管理，使整套生產裝置中的所有設備都處于良好的、可預測的、長周期的運行狀況，從而達到降低和杜絕重大事故發(fā)生概率，取得良好的安全生產效益。