加氢裂化装置FMEA风险评定准则的确定

1、加氢裂化装置FMEA风险评价准则及风险等级矩阵的确定林筱华中国石化股份有限公司茂名分公司 广东 茂名 （）摘要：企业开展RCM的重要步骤之一是首先进行FMEA分析。以加氢裂化装置为例，根据现有的管理制度、规定和国家标准以及现场对风险的承受程度，采用专业评估人员与车间专业技术人员和专业管理人员相结合，按照风险必须处于可控制与可接受的程度来确定相关准则以及风险矩阵。 关键词：RCM，FMEA，评价准则，风险矩阵中石化茂名分公司炼油分部加氢裂化装置是我国引进的第一套加氢裂化装置，采用美国UNOCAL公司专利，由日本日挥公司设计，装置于1982年11月投产。加氢裂化联合装置主要由加氢裂化部分、制氢装置

2、以及分馏部分组成。该装置在高温高压和临氢状态下工作，有不少大型、高速、高压的转动设备，有的设备是没有备机的，一旦发生故障，将导致全装置停车。因此，提高这些设备的可靠性，对于确保装置的长周期安全运转将起到关键作用。1 加氢裂化RCM项目简介以可靠性为中心的维修（RCM，Reliability-centered Maintenance）是近二十年来从众多的维修理论中脱颖而出并逐步被广泛接受的一种全新的维修方法。RCM分析的一般步骤是：确定重要功能产品(FSI)；进行故障模式影响分析(FMEA)；应用逻辑决断图选择预防性维修工作类型；系统综合，形成计划。中国石化股份茂名分公司于2008年与合肥通用机

3、械研究院和北京化工大学合作，对炼油分部加氢裂化装置开展RCM工作，主要针对装置的关键动设备如新氢机、循环氢压缩机和高压离心泵P101A、B等进行RCM评估并开发动态RCM（DRCM）程序。如图1所示在RCM实施流程中FMEA分析是一个重要步骤。图1 RCM实施流程故障模式影响分析（Failure Mode and Effects Analysis，简称FMEA）是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。确定FMEA风险评定准则是开展RCM的重要环节。风险分析的目的是按每一故障模式的严

4、重程度及该故障模式发生的概率所产生的综合影响对系统中的产品划等分类，以便全面评价系统中各种可能出现的产品故障的影响，它是一种相对定量的分析方法，通常借助图形工具（如矩阵图）来辅助分析。 2 加氢裂化装置FMEA分析2.1 安全后果评价准则与风险矩阵的确定装置安全后果评价准则的确定，是以中国石化茂名分公司安全管理制度和国标GB6441-86企业职工伤亡事故分类标准为根据的。首先，按照人员伤亡程度大小把安全后果等级划分为A、B、C、D、E共5个等级，并初步拟定各个等级的安全后果评价准则，如表1，并由表1得出如图2所示的安全风险等级矩阵。表1 加氢裂化装置安全后果评价准则（初稿）后果等级安全后果评价

5、准则A- 无受伤没有造成人肢体或者容貌损害；听觉、视觉或其他器官功能无伤害；对人体身体健康没有失能危害B- 轻微受伤人肢体或者容貌轻微或中度损害；听觉、视觉或者其他器官功能轻微或者短暂障碍；其他人身健康有轻微或中度伤害的损伤；损失工作日低于105日的失能伤害（受伤者暂时不能从事原岗位工作）C- 重大受伤人肢体残废或者容貌毁损；丧失听觉、视觉或者其他器官功能；其他对人身健康有重大伤害的损伤；或损失工作日等于和超过105日（小于6000日），劳动力有重大损失的失能伤害D- 一人伤亡事故事故发生后当即死亡（含急性中毒死亡）或负伤后在30天内死亡的事故E - 多人伤亡事故2人（含2人）以上的伤亡事故。

6、图2 安全风险等级矩阵图中：H高风险；M中风险；L低风险（后面各图均相同）后来经过车间专业技术人员与相关专业管理人员讨论，认为损失工作日超过100天的话，不能认为是轻微受伤；若损失工作日6000天的话，相当于20年，即丧失劳动力了。因此，表1必须修改，经过讨论改为表2。由表2并根据现场对风险的承受程度对安全风险等级矩阵进行调整得出如图3所示的修改后的安全风险等级矩阵。表2 修改后的安全后果评价准则后果等级安全后果A- 无受伤没有造成人肢体或者容貌损害；听觉、视觉或其他器官功能无伤害；对人体身体健康没有失能危害B- 轻微受伤人肢体或者容貌轻微或中度损害；听觉、视觉或者其他器官功能轻微或者短暂障碍

7、；其他人身健康有轻微或中度伤害的损伤C- 重大受伤人肢体残废或者容貌毁损；丧失听觉、视觉或者其他器官功能；其他对人身健康有重大伤害的损伤；劳动力有重大损失的失能伤害D- 一人伤亡事故事故发生后当即死亡（含急性中毒死亡）或负伤后在30天内死亡的事故E - 多人伤亡事故2人（含2人）以上的伤亡事故。图3 修改后的安全风险等级矩阵2.2 环境后果评价准则与风险矩阵的确定在RCM分析过程中评价环境影响后果时要考虑影响环境的物理性因素和化学性因素。根据中国石化茂名分公司环境管理制度，把环境后果分为A、B、C、D、E共5个等级，每个等级和不同的环境后果评价准则相对应，其对应关系如表3所示。由表3制定出如图

8、4所示的环境风险等级矩阵。表3 环境后果评价准则后果类型环境后果A- 轻微影响基本不产生废水、废气、废渣、粉尘、恶臭、噪声、震动、放射性、电磁波等不利影响，在环保指标的允许范围之内B - 较轻影响污染因素简单、污染物种类少和产生量小且毒性(有害)较低的影响，系统内部可以处理解决。C - 局部影响污染因素复杂，产生污染物种类多、产生量大；产生的污染物毒性(有害)大或难降解，需要集中公司的力量加以解决；。D - 较大影响产生大量污染物；毒性较强；社会影响大，但可通过地方支持和省内支援处理可以解决的环境影响。E - 重大影响造成生态系统结构的重大变化或生态功能重大损失和较大社会、国际影响必须通过中央

9、、地方政府和国际团体等外部协助来处理。图4 环境风险等级矩阵经过车间专业技术人员与相关专业管理人员讨论，认为若需要省内支援来清理污染的话，就应该属于重大影响了，因此，将环境后果评价准则修改为表4。根据表4与环境对污染的允许程度对环境风险矩阵进行了调整，得出如图5所示的修改后的环境风险等级矩阵。表4 修改后的环境后果评价准则后果类型环境后果A- 轻微影响基本不产生废水、废气、废渣、粉尘、恶臭、噪声、震动、放射性、电磁波等不利影响，在环保指标的允许范围之内B - 较轻影响污染因素简单、污染物种类少和产生量小且毒性(有害)较低的影响，系统内部可以处理解决。C - 局部影响污染因素复杂，产生污染物种类

10、多、产生量大；产生的污染物毒性(有害)大或难降解，需要集中公司的力量加以解决；。D - 较大影响产生大量污染物；毒性较强；社会影响大，但可通过地方支持处理可以解决的环境影响。E - 重大影响造成生态系统结构的重大变化或生态功能重大损失和较大社会、国际影响，必须通过省内支援处理或中央、地方政府和国际团体等外部协助来处理。图5 修改后的环境风险等级矩阵2.3 经济（生产）损失后果评价准则与风险矩阵的确定生产损失后果的评价原则是把设备故障开始到功能恢复所需要的时间作为生产损失影响时间，时间单位以小时计算；若设备故障检修因有备机不影响生产时间，则生产影响后果为A级；若有备机但是不能满足100%负荷生产

11、，则影响生产比例与故障设备生产损失时间乘积作为生产损失时间。生产损失后果评价准则如表5所示。由表5得出如图6所示的生产所示风险等级矩阵。表5 生产损失后果评价准则后果等级生产损失后果A - 轻微损失4 小时的生产损失B - 较轻损失412小时的生产损失C - 局部损失1236小时的生产损失D - 较大损失3672小时的生产损失E - 重大损失72 小时的生产损失图6 生产损失风险等级矩阵但是，经过经过车间专业技术人员与相关专业管理人员讨论，认为采用停车时间来表示生产损失不能准确地反映装置或者设备停车所造成的直径经济损失和间接经济损失，经过探讨认为还是采用以损失的资金来表达的经济损失比较合适，经

12、济损失为装置停工、减负荷所造成的经济损失及维修费用的总和。经济损失后果分为A、B、C、D、E共5个等级，每个等级和不同的经济损失后果评价准则相对应，因此，修改为表6所示。由表6得出如图7所示的经济损失风险等级矩阵。表6 经济损失后果评价准则后果等级经济损失后果A - 轻微损失2万元 B - 较轻损失2万元5万元 C - 局部损失5万元10万元 D - 较大损失10万元100万元 E - 重大损失100万元图7 经济损失风险等级矩阵2.4 维修（时间）后果评价准则与风险等级矩阵的确定根据中国石化茂名分公司设备及备品备件管理制度，把维修成本后果分为A、B、C、D、E共5个等级，每个等级和不同的维修

13、成本后果评价准则相对应，其对应关系如下表7所示。维修成本后果的制定和评价依据是2万元维修成本后果的评价标准分界线其含义是：设备出现故障恢复其功能所需要的所需要的原材料费用（备品、备件费用）、检修设备所需要的工机具费用、检修设备需要的人工费等总额在2万元内；设备的故障通常是正常情况下发生的由于零部件引起的耗损性故障。由此得如图8所示的出维修成本风险等级矩阵。表7 维修后果评价准则后果等级维修成本后果A - 轻微影响RMB 0.3 万元B- 较轻影响RMB0.30.8 万元C - 局部影响RMB0.82 万元D - 较大影响RMB25 万元E - 重大影响RMB5 万元 图8 维修成本风险等级矩阵

14、 但是，经过经过经过车间专业技术人员与相关专业管理人员讨论，认为用费用来表示维修后果不够准确，应该把设备故障开始到功能恢复所需要的时间作为维修时间，时间单位以小时计算。维修时间后果分为A、B、C、D、E共5个等级，每个等级和不同的维修时间后果评价准则相对应，其对应关系如表8所示。由表8及现场对风险的承受程度确定如图9所示的维修时间风险等级矩阵。表8 维修的时间后果评价准则后果等级维修时间后果A - 轻微影响4 小时的维修时间 B- 较轻影响424小时的维修时间C - 局部影响2436小时的维修时间D - 较大影响3672小时的维修时间E - 重大影响72 小时的维修时间图9 维修时间风险等级矩

15、阵2.5 故障频率/概率判别准则的确定故障频率/概率是设备在一个大修周期内各故障模式发生的次数。加氢裂化装置设备故障频率的确定原则和依据为：（1）加氢裂化装置大修周期为3年，取三个大修周期为单位分别统计各故障模式发生的故障频率，三个大修周期内各故障模式发生频率的最高值作为各故障模式发生的频率。（2）有备台的设备的故障频率统计方法为：对于1开1备的设备，分别统计出各故障模式的故障频率，取其最高值乘以2作为设备各故障模式的故障频率；对于2开1备的设备分别统计出单台设备各故障模式的故障频率，取最大值乘以1.5作为各故障模式的故障频率；对于1开2备的设备分别统计出各故障模式的故障频率，取最大值乘以3作

16、为各故障模式的故障频率。（3）设备备台的概念是：主运行设备出现故障需要停止运行时，备用状态的设备能够完全满足主运行设备的功能；主设备和备用设备型号不同时，备用设备若能满足主设备负荷的60%以上也视为备台。故障频率分为A、B、C、D、E共5个等级，每个等级和不同的故障频率次数相对应，其对应关系如表9所示。但是，经过车间专业技术人员与相关专业管理人员讨论，根据装置设备维修的具体情况，将表9修改为表10所示。表9 故障频率/概率判别准则水 平一个大修周期内发生故障频率A发生故障01次/1个检修周期内B发生故障2次/1个检修周期内C发生故障3次/1个检修周期内D发生故障4次/1个检修周期内E发生故障 5次/1个检修周期内表10 修改后的故障频率/概率判别准则水 平一个大修周期内发生故障频率A发生故障00.5次/1个检修周期内B发生故障0.51次/1个检修周期内C发生故障13次/1个检修周期内D发生故障35次/1个检修周期内E发生故障5次/1C个检修周期内3 结语 加氢裂化装置已经运行了26年，现在对其进行FMEA分析，属于是使用阶段的FMEA分析。FMEA分析中应加强规范化工作，以保证系统FMEA的分析结果具有可比性。开始分析复杂系统前，应