化工設備故障分析及處理

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摘要:隨著計算機技術的不斷發展，我國化工技術逐漸成熟，越來越多的企業開始投入化工領域。對于化工企業而言，只有不斷更新自己的化工設備、提高自己的生產力，才能在激烈的市場競爭中保留自己的一席之地。然而在企業發展的過程中仍然會遇到一些不可避免的問題，例如工廠中的化工設備偶爾出下故障、零部件的損壞等都會影響化工企業的正常運行，從而影響企業的經濟效益。因此本文從化工設備的角度出發，進一步深入分析化工企業運行中所存在的問題，并且針對性的提出應對策略，避免一些不必要的損失，從而促進化工企業的順利運營，促使企業的經濟效益發揮到最大化。

關鍵詞:化工生產;設備運行;故障;解決措施

隨著化工技術的不斷發展，企業對化工設備的要求也在逐漸增高。化工設備在工廠的運行中有著至關重要的作用，它的和合理利用不僅能夠大大縮短產品的生產周期，還能提高化工企業的經濟效益［1－2］。在利用化工設備進行生產的過程中，難免會遇到一些問題，遇到這些問題要及時的分析產生的原因，例如有可能是設備長期使用已經老化、也可能是工作人員在定期檢查機器時的粗心大意等因素造成的，對于這些問題要及時的采取應對措施，從而避免對化工企業造成額外的損失。其中化工機器在運行過程中最常見的問題有:機器零件出現故障、化工材料問題等［3］。設備在運行過程中偶爾會出現一些故障，主要特點有:(1)隱蔽性，化工設備在運行過程中遇到一些故障，會很難找出是是哪些零部件出現了問題，從設備檢查到查出問題需要一個較長的一段時間，如果不能及時的解決故障，可能會給企業造成更大的損失，而且也會影響其它相關設備的壽命［4－5］;(2)隨機性，化工設備出現的問題具有隨機性，不可預料，在設備運行的某個時刻會突然發生故障，完全沒有任何預兆。有些化工設備的材料和生產過程會影響設備本身的安全性，因此在選擇化工設備要著重考慮這點因素，來避免出現一些不必要的故障。

1化工設備常見故障與發生階段

1.1化工設備存在的常見故障。1.1.1化工設備出現裂紋。化工企業在運行的過程中，由于設備的原因難免會遇到一些問題或故障，如果一直讓設備超負荷運行的話，就會出現設備裂縫的情況。如果裂縫的情況延續出現的話，不僅僅會嚴重損害設備本身，還會影響化工企業的正常運行，從而影響企業的經濟效益。因此工作維修人員要定期的檢測化工設備，分析產生這些問題的原因，可能是由于長時間持續使用機器造成的，也可能是由于機器設備的材質或不當操作造成的等因素，對于這些可能會產生的原因工作人員要仔細的研究探討。1.1.2設備滲漏。設備滲漏也是化工企業在運行過程中經常出現的情況，導致這種情況的出現的原因有很多，其中最常見的一種就是，當化工設備表面出現小裂縫時，機器內部的氣體或液體就會泄露，發生這種情況的原因可能是由于檢測人員的粗心大意造成的，也可能是由于機器沒有及時得到更換或者是機器設備本身的密封性不夠等原因［6］。化工設備一旦有泄露的跡象，相關工作人員就應該及時的制止，分析原因，快速的找出根源進而采取合理有效的應對措施，減輕對工廠以及人員造成的損失和傷害。1.1.3設備運轉、擺動故障。化工設備運轉不順暢、擺動出現故障也是化工企業比較常見的一個問題，對于這個問題的解決，也要先尋找引發此類故障的原因，進而由相關工作人員及時處理解決，來減少對化工企業的損失［7］。造成設備運轉、擺動故障的因素有很多，例如可能是由于設備內部的某個零部件未得到及時更換、也可能是機器整體不協調，再或者是由于機器設備自身材質的情況等因素，都有可能會導致化工設備出現運行方面的問題，這不僅僅會影響設備本身的使用周期，還會嚴重降低企業的生產效率，從而影響到本企業的最終收益情況，因此對于此類故障，能避免的要盡量避免，不能避免的要及時采取應對策略，從而將損失降到最小化［8］。1.2化工設備易出現故障的階段。1.2.1運轉初期。工廠的化工設備在運行一段時間后，一些故障問題就會突顯出來，這也是不可避免的一點。設備運行初期是比較容易出現故障的階段，由于設備的制作過程，工藝、以及選擇使用的材料不同，在運行中出現的問題也會有所差別［9］。有些設備可能是由于本身材質出現的問題，有些可能是設備組裝的問題等，對于在設備運行初期容易出現的問題，要盡量的避免。在設備進行運行之前，先對一些組裝的新設備進行實驗檢驗，在確保各項指標都沒問題后才投入使用。1.2.2運轉中期出現的故障。在化工企業正常運轉過程中，當使用設備進入運轉中期后，設備出現問題故障的次數就大大減少了，再加上工作人員的認真負責，因此設備在這個階段不會出現較大的問題［10］。但一些小的故障還是不可避免的，如一些設備的零部件沒有得到及時的更換，會導致設備提前進入報廢行列。對于設備容易在運轉中期出現的問題，最常見的解決方法就是要做好設備零部件的保護、更換工作，從而延長設備的運轉周期。1.2.3運轉后期出現的故障。化工設備在經過運行初期這個階段后，出現故障的次數就大大減少了。但仍然避免不了偶爾出現一些新問題。當設備投入正常運行之后，由于企業比較注重生產效率的提高，過度的使用設備進行生產，同時由于一些工作人員的不當操作，可能會使機器設備出現較多的問題，以至于設備提前報廢［12］。因此在化工設備運轉后期，相關工作人員要定期對固定設備進行檢測，這是很重要的一點，當發現一些設備出現故障時，要及時的進行維修調整，如果由于工作人員的疏忽沒有對出現問題的設備進行維修，以至于耽誤企業的正常運轉，由此造成的后果是非常嚴重的，對企業造成的損失也是無法估量的［13］。

2化工過程故障智能化診斷技術的應用

故障診斷技術是目前的一種新興綜合性學科，無論是現代控制理論還是測控及信號處理技術，無論是計算機技術還是智能控制理論都屬于其中的一種表現形式。這些年來，就動態系統的故障診斷技術來說，無論是理論應用還是實際應用方面都得到了較為迅猛的發展，使得以不同原理為基礎的眾多方法蓬勃興起，對這些方法而言，無論是在性能檢測方面還是性能診斷，無論是分離性還是魯棒性能都能夠借助這些方法促進自身水平的提高，就有些領域來說，其理論體系結構也得到了顯著發展，比如動態線性時不變系統的出現，使得相應的論文和綜述文章也更加發展。現在公認的故障診斷方法一共有3大類:，分別是以定量模型為基礎的方法和以知識為基礎的方法以及以過程歷史數據為基礎的方法等，其中第三種又叫做以信號處理為基礎的方法．就化工生產來說，其屬于特殊動態系統的一種，和一般的工業生產有區別的是，化工生產環境一直在極端條件下，無論是高溫高壓條件還是低溫真空條件亦或是有毒或腐蝕性條件都屬于極端條件，只要故障發生就能促使危害性發生，導致不可估量的損失出現，嚴重的會對人身安全造成威脅。在化工過程中實行故障診斷政策有利于保證化工生產系統的可靠性，為生產過程中的安全有效性保駕護航。圖1表示的是化工過程的故障診斷過程，在這里面，可以進行3大部分的劃分:(1)對表征系統狀態的各種特征信號進行集中檢測;(2)促進所檢測特征信號征兆的進一步提取，換句話說就是促進信號處理和特征變換的發生;(3)通過征兆和其它診斷知識促進對系統異常狀態的識別，判斷故障、定位故障從而有助于提供診斷決策，促進對系統工作的干預。以定量模型為基礎的故障診斷方法是將現代控制理論作為主要基礎的，通過促進對系統內部特性信息的描述，有助于系統動態數學模型的建立和產生，無論是Kalman濾波器方法還是觀測器方法，無論是等價空間方法還是參數估計方法都是其運用的主要方法，有助于促進對故障信息殘差的構造和反映，通過對相應的統計分析和決策方法的全方位運用，有助于促進故障檢測與診斷目標的順利實現。然而就這些技術而言，其還是存在相應的問題，使其在化工過程故障診斷中找不到合理的方法來解決。其問題是:(1)很難促進精確的動態系統數學模型的全方面建立;(2)在化工過程中容易形成非線性特性;(3)在建模時極易發生諸多不確定性因素;(4)會有相應的擾動和噪聲存在;導致以定量模型為基礎的故障診斷方法不得不在化工應用過程中遇見方方面面的困難。就現在來說，以定量模型為基礎的故障診斷技術研究目前的研究重點有:首先，怎么促使對智能控制理論和優化理論以及混沌理論等新型理論的運動，促進以定量模型為基礎的故障診斷技術多方面性能的提高，其中無論是智能性能還是魯棒性靈敏度都是關注的主要方面;其次，怎么促進以定量模型為基礎的故障診斷技術在實際應用中的發展，特別是是其能夠運用于化工過程這樣的工業領域中，促進該技術和其它智能故障診斷技術的緊密結合，促進以復合型和集成化為基礎的故障診斷系統的形成，導致以定量模型為基礎的故障診斷技術能夠在化工過程中得到十分廣泛的應用。由于動態系統復雜性的顯著上升，導致以系統精確為基礎的數學模型在獲取過程中出現了很多困難。而且由于系統故障具有多樣性特征，導致故障和征兆之間也不再以簡單的一對一的對應關系為主要關系，必須通過對過程的多方面探索促進故障診斷的完成。以知識為基礎的故障診斷方法促進了對多方面診斷對象的引入和認識，尤其是能夠促進對領域專家診斷知識的多方面應用，減少了依賴精確數學模型等方面的弊端。導致定性定量知識能夠通過各方面要素實現有機結合的最終目標。隨著時代的發展，導致無論是專家系統還是人工神經網絡，無論是模糊邏輯及推理還是模式識別以及小波分析等智能技術得到了新的發展和應用，使其在化工過程故障診斷中獨具一格，各領風騷，促進了化工過程智能故障診斷技術的形成和應用。對化工過程智能故障診斷技術來說，其能促進對人腦的模擬從而有助于對各種模糊信息的處理，但是其和人腦不同的是，其所擁有的高運算速度是人腦望塵莫及的;通過對領域專家診斷知識的全方位運用，減少了過分依賴精確數學模型狀況的發生;與此同時通過對神經網絡自動校正診斷模型的運用，能夠促進自動獲取知識能力和適應環境變化能力的提高，有助于以化工過程為基礎的多種故障的快速診斷和智能檢測的形成。一般來說，無論是以故障樹方法為基礎的方法還是具體的模型識別診斷方法，無論是灰色診斷方法還是模糊診斷方法，無論是專家系統診斷方法還是神經網絡診斷方法亦或是以多智能體為基礎的診斷方法都屬于最常見的化工過程智能故障診斷方法中的一種。就目前來說，無論是專家系統還是模糊理論，無論是人工神經網絡結合還是混合集成智能診斷等都屬于化工過程中智能診斷研究活躍的不可缺少的分支系統。就專家系統診斷來說，其以專家豐富的實踐經驗為基礎，通過對專家分析和解決問題思路的過程進行多方位模擬，通過對推理、解釋、判斷等過程的運用，最終得出合理的診斷結論，比如說。無論是化工過程故障預測還是診斷和補償專家系統FEDCS等都是其模擬運用產生的。然而就專家系統診斷方法而言，其發展離不開知識的高度獲取，一旦缺少這方面的條件，就會處于發展困難時期。所以通過對分布式人工智能的運用，促進知識共享和以原理和方法為基礎的思考方式的產生，促進了以層次化對象為基礎的分解構建化工過程的產生，有助于促進以面向對象為基礎的的集成故障檢測與診斷系統方法的最終形成，從而有助于建立以知識共享和重用化工過程故障診斷為基礎的原型系統(GCFDS)的形成。這些年來隨著模糊邏輯和神經網絡理論的廣泛發展和運用，使得人工智能又有了新的發展方向，對人工神經網絡來說，其以故障信息學習為基礎促進對知識的獲取與積累，隨著時代的發展，其通過對聯想記憶能力的運用，促進處理能力和全局能力的進一步應用和發展，為非線性問題和在線估計等問題的合理解決提供了強有力的支撐條件。就模糊邏輯來說，其指的是以隸屬函數和模糊規則為基礎的模糊推理過程，從而進一步促進故障診斷的實現。然而無論是神經網絡診斷方法亦或是模糊故障診斷方法，其都很難在化工過程的單獨應用中表現完美，也就是說，很難促進對許多特定領域專家積累經驗的運用，因此其很難保障故障診斷的準確性靈敏度以及可靠性的合理應用。因此，促進了以一種化工過程混合集成智能故障診斷系統的進一步提出和運用，比如說，促進模糊理論和神經網絡的緊密結合;促進模糊理論和專家系統的緊密結合;促進神經網絡與遺傳算法和模糊理論的緊密結合;促進模糊理論和專家系統以及小波技術的緊密結合．比如促進對文獻綜合信號處理方法的運用，促進對專家系統和神經網絡技術的運用等，促進了集成型化工過程智能故障診斷系統框架的進一步形成。隨著時代的發展，混合集成智能故障診斷技術一定會在化工過程智能故障診斷中指明新的方向發展道路，使得化工過程智能故障診斷能夠進一步促進應用前景的開發。

3預防化工設備出現故障的措施

3.1化工設備進行定期維護。對化工設備進行定期維護，是減少設備在運行過程中出現問題的一個有效方法。有些維修人員在對化工設備進行檢查時沒有那么仔細認真，可能會忽視一些細節，這在短時期看來并無大礙，但長此以往會對設備造成很大的磨損。因此，在專門人員對化工設備進行定期維修檢測時，要對每臺機器設備，每個零部件都要進行認真的檢查，對出現問題的機器或零部件要及時的處理或維修，對于一些即將報廢或破損的設備要及時同相關部門聯系，及時進行更換或調整［15］。在化工設備正式投入運行之前，要確保每臺機器設備都能正常使用，從而確保化工企業的順利運轉。3.2不同的故障因素，采取不同的維修手段。為了做好化工設備的維修檢測工作，相關維修人員不僅要掌握維修機器設備基本技術，還需要不斷的學習有關維修方面的知識，并能很好的運用于實踐過程中。在大部分工作人員看來，檢測化工設備只要關鍵部件不出現故障，其它的都沒問題的錯誤觀點，或者推卸自己的責任。有些監測人員即使發現有問題的設備，也懶得自己自己動手維修，這就可能會大大縮短化工設備的生命周期［16］。3.3對設備故障進行科學性的預防。在化工企業正常運行過程中，一旦發現設備有發生故障的跡象，就要進行科學性的預防，就算設備沒有發生故障的先兆，同樣也有科學預防的必要。因為對化工設備進行科學預防對整個運過程都有著非常重要的影響，容不得半點閃失，從而使設備發生在故障之前及時清除。

4結語

綜上所述，隨著技術的不斷更新和發展，企業對化工設備的要求也越來越高，設備的檢測和維修工作也越來越重要，只有保證設備的完好無損，化工企業才能進行正常運轉。一旦化工設備或者某個零部件出現故障，不僅僅會影響企業的生產工作，還會導致企業在經濟上巨大的損失。因此，專業人員在定期檢測化工設備時，一定要仔細認真，檢查全面，確保每臺設備都能正常運行，從而維護本企業的經濟效益。

作者:王煥梅 單位:蘭州石化職業技術學院