彈簧全啟式安全閥的FMECA分析
針對安全閥可靠性分析以及安全閥校驗周期確定過(guò)程中存在的困難，采用FMECA方法分析了彈簧全啟式安全閥典型的失效模式：振顫、泄漏、頻跳、超壓不起跳、未到達壓力起跳以及回座壓力低等產(chǎn)生的原因及影響;通過(guò)收集相關(guān)的失效數據，采用風(fēng)險優(yōu)先數法對各部件的失效類(lèi)型進(jìn)行危害性分析，最終提出了相應的改進(jìn)措施。安全閥的FMECA分析結果為其檢修及維護提供了依據。
安全閥作為流程工業(yè)中一個(gè)重要的物理保護層，廣泛應用于鍋爐、壓力容器和壓力管道系統，其動(dòng)作可靠性和性能直接關(guān)系到裝置和人員的安全，在石油化工裝置長(cháng)周期安全運行中具有重要作用。彈簧全啟式安全閥是應用最為廣泛的安全閥，因此，對彈簧全啟式安全閥(以下簡(jiǎn)稱(chēng)安全閥)進(jìn)行可靠性分析對流程工業(yè)的安全生產(chǎn)十分重要。
在實(shí)際工作中，由于介質(zhì)對安全閥的腐蝕以及對安全閥的安裝、使用和調整不當等原因，常常會(huì )使安全閥產(chǎn)生各種故障，影響其功效和壽命，嚴重時(shí)不能起到安全保護的作用，影響設備的安全運行。因此，安全閥的定期檢修在實(shí)際生產(chǎn)運行過(guò)程中就顯得尤為重要。我國TSGR0004—2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監察規程》對安全閥實(shí)行定期校驗制度，一般要求每年至少校驗一次。但是，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)裝置逐漸實(shí)行3～5年的長(cháng)周期運行，安全閥規定每年校驗一次的要求與長(cháng)周期運行是不相適應的。
目前，對于安全閥的失效分析大多停留在定性的分析上，較少涉及半定量或定量的分析，因此，安全閥的校驗周期往往由校驗者的個(gè)人經(jīng)驗確定，主觀(guān)性較強。真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)發(fā)布的此文中采用故障模式、影響和危害性分析方法(FailureMode，EffectsandCriticalityAnalysis，以下簡(jiǎn)稱(chēng)FMECA)對安全閥進(jìn)行半定量分析，找出安全閥故障產(chǎn)生的原因并提出有效的預防措施，使安全閥的安全控制作用得到充分發(fā)揮。并通過(guò)對安全閥的失效模式進(jìn)行危害性分析，給出不同失效類(lèi)型的嚴重等級，最終為安全閥的預防失效、故障診斷以及維修分析等提供依據。
1、FMECA分析方法及步驟
FMECA作為一種主動(dòng)檢驗的半定量分析方法，是以故障模式為基礎，以故障影響或后果為目標的分析技術(shù)。FMECA分析方法被廣泛應用于系統的設計、使用、維修等不同的壽命階段，通過(guò)對產(chǎn)品的FMECA可以發(fā)現系統可靠性存在的缺陷和薄弱環(huán)節，為提高系統的質(zhì)量與可靠性提供可行性依據。根據FMECA標準GJB/Z1391-2006，進(jìn)行FMECA分析的主要步驟如圖1所示。
圖1 FMECA分析步驟
系統定義的主要目的是使分析人員能夠了解系統需要分析的范圍，明確分析系統的結構以及故障的評判依據。
故障模式影響分析主要是指通過(guò)統計、試驗、分析、預測等方法找出產(chǎn)品所有可能出現的故障模式，通過(guò)分析故障產(chǎn)生的原因及影響，采取一定的改進(jìn)措施，使系統的可靠性得到提高。危害性分析是對產(chǎn)品每一個(gè)故障模式的嚴重程度及其發(fā)生的概率等綜合影響進(jìn)行分析，通過(guò)該分析能評估產(chǎn)品中所有可能出現的故障模式的影響等級。
結論
對彈簧全啟式安全閥進(jìn)行了FMECA分析，通過(guò)查找相關(guān)的數據庫及文獻，對彈簧全啟式安全閥常見(jiàn)的故障模式進(jìn)行總結，分析了各故障模式產(chǎn)生的原因及影響，并針對各故障模式及各個(gè)部件的失效類(lèi)型提出了具體的解決方法，最終給出了詳細的用于指導檢維修的FMECA工作表。
通過(guò)引入危害性分析，實(shí)現對安全閥各個(gè)失效模式綜合影響的半定量評估，其分析結果顯示：彈簧腐蝕斷裂的風(fēng)險優(yōu)先數最大為27，其對安全閥的危害度最大，所以在檢修時(shí)，需要根據FMECA工作表所提供的維修策略對彈簧首先進(jìn)行檢查;鎖緊螺栓、閥體螺栓作為固定部件，其風(fēng)險優(yōu)先數最小，對閥門(mén)的影響也最小，這與實(shí)際工作情況相符合。另外，根據FMECA工作表以及分析可以看出，在6種失效模式中，泄漏是安全閥最容易發(fā)生的失效模式。為了保證安全閥能夠正常工作，需要根據風(fēng)險優(yōu)先數的大小依次對閥體、閥瓣、閥桿、閥座等能導致泄漏的部件進(jìn)行檢維修。雖然有些部件失效類(lèi)型的危害度等級比較低、不易發(fā)生，但工作人員只有對安全閥常見(jiàn)故障和消除方法有了充分的認識，才能有備無(wú)患地處理故障，這對保證系統的安全運行有著(zhù)重要的意義。
