实施持续的蒸汽疏水阀管理项目

作者: Jonathan P. Walter

出版商: Chemical Engineering Progress, Jan. 2014, p. 43-49.

此文章由TLV Shanghai翻译，以释义英语原文

参考原文可点击此链接

蒸汽疏水阀管理对于化工厂的有序经营非常重要，本文中的内容将引导您逐步认识实施该方案的好处。

蒸汽疏水阀对化工行业（CPI）的安全性、可靠性和产品质量有着重大的影响，但人们往往对此认识不够全面，导致一些公司长期忽视蒸汽疏水阀管理——最终付出高昂的代价。

蒸汽疏水阀管理项目的核心内容是蒸汽疏水阀检测（图1），而其能实现的价值远远不止检测本身；通过疏水阀检测确认可改善的机会，随后通过蒸汽疏水阀管理项目实施这些改善并监督改善效果的维系。一个高效的蒸汽疏水阀管理项目着重于以下三点：前期战略规划、现场项目实施、持续系统监督。

本文将就蒸汽疏水阀管理项目的各要素进行探讨，同时阐述为什么工厂对用这个系统来管理蒸汽疏水阀有颇多争议，又该如何评估该系统的可行性。

为什么疏水阀管理项目难以实行？

图1: 蒸汽疏水阀检测是蒸汽疏水阀管理项目的核心部分，但工厂在实施的时候也不能未经规划与准备而贸然地操作。

有的工厂可能由于以下原因纠结于是否该实施蒸汽疏水阀管理项目：

• 各方面资源配置不足
• 员工关注度或重视度不够
• 对蒸汽疏水阀维保潜在的收益和挑战缺乏认识
• 对如何实施蒸汽疏水阀管理项目或改善疏水问题方面的知识匮乏
• 关注度更多地放在容易实施、自认为优先级更高的事务上
• 不愿意接手额外的工作量，例如采用新的疏水阀技术需事先提交管理变更单（MOC）
• 不愿意把有限的维修基金用在蒸汽系统的改善，而是转投自认为更具投资回报的其它项目上

积极性

在实施蒸汽疏水阀管理项目前，首先要促进装置管理人员和操作人员的积极性；以下几方面描述了实施蒸汽疏水阀管理方案的好处，并以此促进工厂实施该方案：

• 蒸汽泄漏成本——蒸汽疏水阀的泄漏损失相当昂贵，包含直接的蒸汽能量损失（1），和间接损失（2），比如由于蒸汽泄漏而启动备用锅炉或增加水处理设备等
• 影响生产——故障疏水阀，特别是低温疏水阀（3，4）会影响生产（例如，汽轮机叶轮损坏，工艺管线冻结，由于仪表伴热失效导致的工艺设备意外停机等）
• 维保成本——与维修、确保蒸汽设备稳定运行相关的费用往往相当昂贵
• 人员安全——蒸汽疏水阀失效可能会造成人员受伤（例如，无色透明的蒸汽泄漏对于过往人员造成伤害；冷凝水积水或结冰造成过往人员滑倒等）
• 影响环境——蒸汽疏水阀泄漏意味着能耗增加，也就意味着温室气体、污染的增加。

工厂忽视蒸汽疏水阀管理的时间越久，上述问题造成的影响及相应的费用将成倍增加。举个例子，设想装置里有1,000台疏水阀，年故障率为20%（表1）；如表2所示，装置每年都有蒸汽疏水阀管理项目的需求却得不到贯彻，疏水阀故障率在第一年20%的基础上不断累积，而其造成的损失也在成倍增加中。很多故障疏水阀造成的年损失在$800/台左右，而这种无法挽回的损失每年都在不断地叠加（假设疏水阀故障率按月呈线性增加，且每台故障疏水阀平均运行半年后才进行维修、更换）。可以预见，即便来年没有新增加的故障疏水阀，现有故障疏水阀造成的损失也已经无法挽回，并将经年叠加。下面表2所示，是对全厂（装置）疏水阀（每台疏水阀$12检测费，共1,000台疏水阀）进行检测，并对故障疏水阀进行维保（疏水阀更换、维保人工费）所需投入费用的统计。如果工厂决定实施如下的投资，就能避免预期损失的发生，实施蒸汽疏水阀管理项目的投资回报率就显而易见了。

增加、扩展参与的深度、广度

要想成功实施蒸汽疏水阀管理项目，应鼓励全厂各层面、各部门的积极参与，特别是：

• 公司管理层，比如有权立项、有投资决策、对参与项目实施员工负责的公司董事（包括提倡节能环保、工厂可靠运行的董事们）
• 高级现场经理，比如对工厂层面负责的（不是横跨集团所有工厂的总负责人）生产经理和商务部门的经理们
• 维修部经理和技术人员，掌握部分预算，有时间进行实际操作，将疏水阀管理视为其日常工作的首要任务
• 运营经理，运营主管和操作工，协助疏水阀检测和调试等工作

最后，需要任命一名总指挥统筹整个项目的实施，通常选择能源经理为宜，当然各部门主管的支持也是必不可少的。

计划和准备

一旦工厂决定实施疏水阀管理项目，下一步要做的就是计划和准备工作；往往在这个时间点上，人们迫切地想立即开始疏水阀检测，尽快找出故障疏水阀所在，然后进行更换等工作。其实，更谨慎、妥善的办法是在计划阶段多花点时间，事实证明，充分的准备对于整个项目的成功起着举足轻重的作用：

• 根据现场情况，选择并安装最适用的疏水阀
• 确定最精确的检测技术和设备
• 定义疏水阀管理项目的范围

疏水阀的选型和安装

很多工厂投入大量的精力在疏水阀检测上，随后进行维修或更换，却往往都是同型号的更换。这种做法的初衷是将蒸汽系统恢复到原始设计，照搬哪怕是很多年前过时的设计，而不做任何改善；但如果原始设计的疏水阀并不合理或技术落后，这样做的结果是无法将疏水阀管理项目的优势完全发挥出来。

因此，在实施蒸汽疏水阀管理项目之前，应对当前厂内蒸汽疏水阀的使用情况进行初步评估，以确定是否需要采用其它优选方案（图2），只有这样，才能为厂内的疏水阀度身定制最佳的适用型号。

图2: 在实施蒸汽疏水阀管理项目之前，应对当前厂内蒸汽疏水阀的使用情况进行初步评估，以确定是否已采用优选方案。

生命周期成本是评估现场蒸汽疏水阀技术是否领先的一个行之有效的方法，其中包含疏水阀生命周期四个阶段相关的四大成本要素：

• 新疏水阀购买和安装成本
• 疏水阀正常运行时的运行成本，即按国际通行标准得出的疏水阀自耗（FSL）（5，6）
• 故障疏水阀相关的运行花费（比如泄漏或堵塞）（4）
• 维修或更换成本

特别对于关键设备（如对于工厂性能、能效影响最大的那些设备）、主管疏水（特别是高压蒸汽主管）、伴热（包括 铜管伴热）上使用的疏水阀，很有必要进行生命周期成本的评估，不同的应用应有不同的需求，故，应针对应用情况的不同选择适用的型号。例如，高压主管的介质通常是过热蒸汽，会导致疏水阀易磨损；而铜管伴热可能由于铜离子堆积在阀嘴上导致堵塞。

疏水阀选型资料都应建档，建立工厂标准；档案里还应该包括工厂规范的安装指南，确保疏水阀正确安装的管路布置图等。事先建立最佳疏水阀的选型资料和档案，就能及时根据检测情况进行修正。

工厂的标准和安装图纸应定期更新，确保疏水阀技术时时保持先进，这也有助于维修部门确认所采购的疏水阀和安装都满足工厂的最佳实践。

如果经过疏水阀评估程序确认有更适用的疏水阀型号，这时就可以进入管理变更表（MOC）申请程序，采购和库存系统会相应更新新型号信息；想办法妥善处理现有库存系统中剩余的老型号，防止采购系统再次自动订购老型号。

疏水阀如何正确选型及安装指南的培训也是非常重要的，但如果选型标准和安装指南仅仅停留在公司电脑或图书馆中备查，从长远来看，此类培训将最终沦为空谈。维保技术人员在现场进行安装或维修时，疏水阀选型及安装指南应确保时时可见，随手可以拿到；或者可以把这些内容做成挂图或随身手册的形式。所有的这些资料在疏水阀检测工作开始前都要准备好，并确保疏水阀选型和安装内容都已经更新。

诊断精确度

蒸汽疏水阀运行状态诊断精确度的高低对疏水阀管理项目的投资回报率影响重大（图3）。其中有以下四种潜在可能发生的情况：

图3: 使用高精度的诊断方法至关重要。

• 疏水阀运行情况的正确诊断——正确的诊断而不额外增加项目投资
• 把运行正常的疏水阀误诊为泄漏或堵塞——现场将为采购、安装花费一笔冤枉钱（通常在$400/疏水阀左右）；而且不仅仅花冤枉钱这么简单，这种情况下，还把有限的资源从其它更有价值项目中抽调出来
• 把泄漏的疏水阀误诊为运行正常——平均每台泄漏疏水阀年损失在$800
• 把堵塞的疏水阀误诊为运行正常——平均每台堵塞疏水阀年潜在损失在$800 （3）

为了便于理解疏水阀误诊造成的后果，假设每个误诊点会造成平均$600的经济损失，如果，每100次检测平均有3次误诊，对于整厂1,000台疏水阀而言，误诊的潜在代价将高达$18,000；如果现场有6,000台疏水阀，其代价将扩大到$108,000；把误诊成本分摊到每台疏水阀得出$18/疏水阀（$18,00除以1,000=$18）。如此昂贵的误诊成本毫无疑问会影响疏水阀检测的决策，促使工厂选择投资相对较高，同时也是更精确的检测、诊断方法。这个例子也从另一个角度阐述了在进行昂贵的维保工作前，准确诊断疏水阀的重要性。

评估检测精度的因素包括：

• 技术层面——超声波和接触式温度检测相结合是目前疏水阀检测最精准的方法
• 客观性——通过客观比对每种型号疏水阀的实验参考数据或参考标准（7）进行的运行状态诊断，其精确度远远高于主观法检测（比如目测）。特定型号疏水阀的数据越详细，诊断结果越精准
• 外部认证——由具公信力的第三方检测机构认证的诊断方法，确保诊断方法、诊断结果完全符合标准要求
• 检测效率——取决于装置的类型、进入疏水阀检测区域难易程度，通常每天可以完成50-150台疏水阀的检测。综合估算找到一台疏水阀、进行检测、记录工况数据的时间，比对检测方案中列出的时间就不难得出承包商的检测报价是否合理。

即使没有现行的工业规范和培训要求，上岗证、经验和检测人员的培训都是非常重要的。

检测范围

在检测工作进行前有必要明确检测范围，替换型号，安装改善和维保工作。检测范围应该包括：

• 安全培训
• 需要检测的工厂区域和需要检测的疏水阀数量
• 需要用到的蒸汽疏水阀诊断技术
• 用来识别疏水阀，带有设备号的挂牌
• 现场故障疏水阀的标志（例如：小红旗，橙色喷漆等）
• 疏水点所需收集的数据（例如：管道连接方式，尺寸，隔离阀的位置，旁通等）
• 疏水点区域是否方便进出，是否需要进入许可（例如：电梯，脚手架等）
• 特殊需求（例如：狭窄空间或危险区域）
• 更新工厂内疏水阀数据的指南
• 故障疏水阀替代型号推荐
• 检测结果为低温的疏水阀尚需额外的步骤（例如：未投运—NIS）
• 振动区域做额外的检测
• 检测报告的内容和格式（例如：Excel表）
• 检测报告说明会的要求
• 检测过程报告要求。

在定义检测范围时，应特别注意：现场数据收集、疏水阀检测的特殊要求和疏水阀更换理念。

现场数据收集——在检测过程中，检测团队通常在数据表里记录以下数据：疏水阀序号，管道压力，疏水阀型号，连接方式，和一些简单的应用信息如主管或伴热等。这些应用信息还可以继续延伸各种分类，便于检测人员确认——比如，不锈钢伴热，铜管伴热，硫磺管伴热，仪器伴热，汽轮机，火炬——因为不同的应用适配不同的疏水阀。应用系统信息越详细，对分析疏水阀故障的趋势和根本原因就越有帮助，对改善未来疏水阀的选型和安装都很重要。

另一个数据库也很重要，区分应用工艺重要性有关键、重要和普通三种基本分类，越往细化分类对检测的帮助也越大；通常，有现场人员填写这些信息或在现场协助检测人员填写。除简单的修理最严重的泄漏外，整合工艺应用类型和其它检测结果得出的结论，可用来帮助维修部门确定下一步维保响应的优先级。比如，对重要工艺仪表伴热或重要位置汽轮机上的低温疏水阀应第一时间做出响应，避免故障警报及随之而来的工厂停机。

疏水阀检测的特殊要求——一旦疏水阀的诊断结果是低温，必须找出造成低温的根本原因一遍采取相应维保措施。疏水阀诊断为低温的原因有很多——比如，可能由于疏水阀发生故障而关闭或堵塞；也有可能因为之前发生泄漏而被隔离到废弃管道上或暂时不投运的管道上；也有可能检测时输入压力值错误导致诊断结果的误判；也有可能疏水阀上游的过滤器堵塞导致。找出低温的真实原因可能会增加额外的时间或费用，但往往这样做的投资回报却是相当可观的，比如，对疏水阀上游的过滤器进行吹扫，排除过滤器堵塞，再次检测，就可以在不更换疏水阀的前提下恢复其正常功能，进而可能消除因汽轮机或汽轮机叶轮故障导致全厂停车的隐患。

高压管线（如，1000psi）上用的疏水阀很难用超声波技术进行检测，退而求其次，可以使用热成像仪技术。同时超声波检测有可能受周遭环境声波影响，比如相邻的控制阀中流体流过的震动或者旁通泄漏，也有可能是汽轮机或转子设备的震动，这些情况下，只有通过进一步的检测才能确定故障及故障成因。这些工作都需要在检测开始前确认，确保检测人员事先知晓这些情况以便在检测过程中技巧性地处理。

疏水阀更换理念——诊断、维修故障疏水阀的维保项目通常只关注泄漏的疏水阀，通常会漠视或将低温疏水阀的修复放在次要位置，甚至低温疏水阀的维修工作会被认为微不足道。恰恰相反，低温疏水阀的隐患往往非常严重，有必要在计划阶段就把低温疏水阀更换的需求和预算考虑在内。

针对一个大型装置的检测后可能会发现很多细微泄漏的疏水阀，工厂没有预留了足够的资源维修这些疏水阀，从投资回报角度看，直接更换这些细微泄漏的疏水阀又划不来，工厂可能采取先标识这些疏水阀直至其泄漏到一定程度再考虑进行更换；即便当下检测时发现的是很小的泄漏，因为疏水阀属于连续运行的设备，泄漏程度将逐渐恶化，在下一次检测时极有可能划入优先更换行列。

项目实施

疏水阀管理项目的前期工作一旦成熟，后续执行起来将顺理成章；而项目成功实施关键在于检测、维保响应和监管。

首先，在项目起始阶段需明确负责检测和后续维修的人员，与此同时，应考虑现场工作人员是否有足够时间、足够培训可以胜任此项工作，或委托外部专业公司协助。事实上，工厂维修部门周旋于繁杂的日常事务，根本抽不出时间顾及疏水阀检测、维修/更换工作。

在审核检测和维保人员或团队时，以下标准可供参考：

• 安全记录和安全培训
• 有使用过按照实验数据，自动、准确诊断疏水阀工作状况检测设备的经验
• 丰富的现场经验和严格的培训，特别是能正确鉴别疏水阀型号，工作原理和安装实例
• 专注于完成一项任务，不会因旁骛而分心
• 如聘请外协公司，应要求相关的业绩表

大多数情况下，装置会选择聘请外部专业检测公司进行检测并由内部承包商负责疏水阀更换，或组建一个内部团队（也可以加入承包商）进行检测和必要的疏水阀维修或更换工作。

在检测开始前，应对所有的技术人员就疏水阀选型和安装规范进行培训。这点非常有必要，疏水阀检测时发生误诊、选型不当、安装错误等都会使得项目的收益付诸东流；此外，应再次审阅疏水阀的安装图纸，如有必要，应对安装图纸进行修正，并在实际安装完成审批；对疏水阀供应商来说，有必要在更换前对疏水阀的安装进行审阅和确认以确保其符合厂家要求。这样就能在问题进一步严重，甚至难以挽回前，确认偏差、降低无谓损失，对于维修人员来说，可以获得快速回炉再培训的机会。

以上皆准备妥当后，开始着手后续工作，比如按工厂要求的保密协议，工作合同，现场通行证，许可证和批准证书等。

实施检测

检测过程中有三个经常被忽略需特别引起注意的是：

定位并标识被检测的疏水阀——在工厂或某个装置首次检测时，需要现场工作人员的配合，找到所有疏水阀的位置；在首次检测时，有必要详细记录所有疏水阀的位置方便将来的检测。在疏水阀数据表中添加疏水阀位置的具体描述，或者在装置平面图上标记疏水阀位置。设计一套专门的软件用于记录疏水阀的电子地图显然相当昂贵，相比较下，只需投入些许额外费用，不借助特殊软件收集、记录疏水阀电子档案就显得划算得多，从长远来看，也是一种非常经济的投资。

进入疏水阀区域——检测某些疏水阀时，可能需要用到扶梯、脚手架、电梯，甚至特别许可证；也有可能疏水阀外覆盖着保温或网罩，无法直接进行检测。在承包商投标时，类似这样的信息应该包含在招标文件中。

工艺操作人员的支持——工艺操作人员的支持对疏水阀检测工作的帮助很大，他们最熟悉自己装置里的设备，经验丰富的操作人员可以帮助检测人员快速找到装置中所有疏水阀的位置，提供准确的疏水阀运行参数，通过检查隔离阀确定疏水阀是否真正投运，吹扫低温疏水阀前端的过滤器，协助调查本因投运却被隔离的疏水阀等。

疏水阀的位置一旦找到，确认可进入实施检测，确认疏水阀正在运行，随后的数据登录、检测、疏水阀标识就简单多了。但有时也会碰到某些未被检测或未投运的疏水阀无法进行分类、判断，针对这种情况，操作条件未知时疏水阀分类指南应运而生。在检测过程中没有投运的疏水阀，比如，用于冬季防冻的伴热，偶尔特殊情况下启动的管线，或某些已废弃的管线等，都可以归类为“未投运”；而因疏水阀区域无法进入导致不能完成检测的，应归类为“未检测”。

在一个有几千台或更多疏水阀的大型工厂，检测小组应至少每周向维保部门提交一次检测结果，确保故障疏水阀尽早得到合理的处置，快速的协调、沟通也是为了将故障疏水阀的负面影响降至最低，同时也避免维保部门一下子收到太多维修单而难以应付。

维保响应

维保部门里有权安排人员工作时间、确保物资下单准备的计划人员应该在项目计划阶段就参与，一旦检测工作开始，计划员就可以着手管理采购，库存、疏水阀及维修包的分配，分派工作单，安排脚手架、执行维保工作等。

所有的维保工作（如：维修或更换疏水阀）都应记录在案，包括日期、做了哪些工作、新疏水阀型号、备注等，这些数据还应整合到包含故障疏水阀诊断结果的总数据库，方便从数据准确性、历史检测数据分析的角度完善疏水阀管理项目。最后还有一个步骤，就是关联维保记录与疏水阀数据库，往往会被忽略，其实这个步骤对持续完善疏水阀管理项目非常有必要。

监督

系统的成功离不开至少两个充满激情的个体，一个担当整体项目管理的角色，另一个，担当项目监理/执行的角色；而来自生产和工程部门高级别管理人员对疏水阀管理项目的支持将大大助力项目的执行。那些成功的企业往往也会聘请资深管理人员来监督系统的实施。

准确、及时的报告会很有必要。疏水阀管理项目的收益在疏水阀故障修复前无法显现，与其把时间花在跟踪检测结果，还不如把精力转投维修响应上。项目进度报告会应包括：

• 已更换的泄漏疏水阀的数量，挽回的蒸汽泄漏量及对应的金钱节约
• 需维修的泄漏疏水阀的数量，损失的蒸汽泄漏量及对应的金钱损失
• 已更换的低温疏水阀的数量
• 尚未处理的低温疏水阀，特别是标注有关键位置、汽轮机、仪表伴热上用的
• 未知状态疏水阀的分类
• 检测和维修的费用（包括零件和劳动力）

有必要设定一个更换目标值，月度或季度召开报告会，回顾进度情况，现场根据相应的计划表进行故障疏水阀的维修工作；报告的基本形式、内容、流程等都应该事先仔细规划，确保可以既快又方便地完成报告。比如，可以通过专门的软件进行有效的蒸汽疏水阀管理分析，使疏水阀使用情况细节、故障率统计、经济型分析等一目了然。

在项目实施过程中，也可以邀请一位来自知名疏水阀生产厂家的代表提供专业意见，协助改善蒸汽系统，完善蒸汽疏水阀管理项目。

持续完善项目

每次检测完成后，通过故障疏水阀数据筛选出高频故障类型，随即采取必要的维保响应进行改善。

当工厂积累了三到五年的检测数据后，可以通过历史数据进行分析、确定：高频故障类型、故障率趋势、未检测和未投运疏水阀数量变化趋势、未及时修复而遗留到第二年的故障疏水阀、按疏水阀类型或应用系统分类的故障趋势、每次维修完成后故障仍频发故障的位置等，通过这样的分析不难找出应用系统、管道或疏水阀选型方面的问题；频发故障的根本原因必须尽快找出来并及时解决。事实上，同一个位置疏水阀故障反复发作的现象并不罕见。

每次实施疏水阀检测项目，疏水阀故障率就会迅速下降，随后趋于稳定，此时，是该工厂决定继续维持目前的故障率水平，亦或深化疏水阀管理项目，寻求继续降低疏水阀故障率的方法；历史分析数据可为此决定提供些许帮助。比如，有可能因为未投运或未检测疏水阀数量的增加造成了疏水阀年故障率下降的假象（貌似数据比较好看）——这往往预示着很多问题被隐藏了。

最后，每年的检测分析报告都应记录归档，疏水阀检测队伍的领导、现场总指挥、疏水阀供应商代表共同召开一个回顾会议，讨论检测分析报告及经验教训总结。

结语

只要疏水阀管理项目健康运行，采用最新、更好技术的疏水阀，其收益可能会逐年降低，但是，仍然有许多机会来改善蒸汽系统，比如，再沸器、换热器、汽轮机、空气加热设备等蒸汽用汽系统的改善，整厂蒸汽和冷凝水系统平衡等。