三个R:修理，替换，改装

决定任何工厂或设施性能的一个关键因素是一个全面设计的系统，包括有效监控操作和维护要求，这在可持续生产、工艺可用性和工厂可靠性中起着关键作用。

工厂和设施与人类没有什么不同，因为它们是由许多资产(器官)组成的，每个资产(器官)都有自己的关键、要求和限制，必须一起工作以确保持续运行。正如人类的健康取决于生活方式的选择和在面临健康问题时接受医疗照顾一样，确保设施的最佳性能取决于设施中每个资产的业务目标和操作和维护要求(见图1)。

在处理任何资产的维护时，决策将归结为三个R中的一个:修复、替换或翻新。选择哪个选项是最好的取决于许多因素，例如业务目标、过程的关键性，以及相对于项目生命周期的资产生命周期。

典型资产包括生产系统、发电机、压缩机、泵和控制系统，这些资产可以自动化和集成，以实现高效运行。每项资产都有独特的维护要求和对设施运行的重要性。

维修、更换或改造的决定是基于对设备功能和故障情况的需求分析。这种分析通常需要在个案的基础上进行。为确保可操作性和可维护性，在设计阶段需要考虑以下标准:

1. 维修、更换或翻新设备的成本效益——劳动成本和停工时间
2. 设备的耐用性，即设备在需要维修或更换部件之前可以执行的运行周期
3. 修理或翻新设备的可靠性要求-根据修理所需时间选择系统
4. 系统处理复杂过程的能力及其功能安全要求
5. 政府或国际监管机构的监管要求
6. 来自以往经验的行业标准要求和最佳实践
7. 认证符合性要求
8. 由于合作伙伴关系、担保和原始设备制造商(OEM)需求而产生的合同需求
9. 公司的标准操作程序。

图2所示的示例比较了不同类型的故障和为确定补救措施而执行的典型分析。

iec61508 -电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全-将平均维修时间(MTTR)定义为从故障时间到随后启动的维修所需的总时间，考虑了旅行时间、位置、备件保存、服务合同、环境限制等。

本标准还要求识别设备的运行模式——正常模式和异常模式。如果异常模式下的修复时间超过程序标准修复时间，则需要采取额外的操作来保持安全状态。

在MTTR周期内故障子系统的修复是根据随机硬件故障的概率来计算的。在此期间，通过额外的措施和约束来确保持续的过程安全。这些措施和约束所提供的风险降低至少需要等于安全仪表系统在没有任何故障的情况下所提供的风险降低。

系统维护与良好的可操作设计同样重要。例如，在控制阀中，许多良好的控制方案由于缺乏适当的微调、不能适应不断变化的过程要求或维护不善而被废弃。随着时间的推移，老化装置的工艺参数会发生变化，而控制阀会持续磨损，最终可能导致报警和故障。解决这种情况的一个简单方法是重新调整某些控制器，但良好的维护不能仅仅通过重新调整来取代。如果设备出现故障，环路不应重新调优;这台设备应该修理一下。

另一个例子是使用带螺纹阀盖的阀门的经济理由。这些通常基于“废弃和更换”的寿命成本模型，而较大的阀门、螺栓阀盖阀门和控制阀通常需要“维护和维修”成本分析。在特殊情况下，阀盖与阀体接头可以密封焊接，以防止高活性、致命或放射性液体泄漏，然后必须相应地计划和执行维修或更换。

对老旧资产的持续优化显著降低了成本和人员在现场持续存在的人身安全风险。这些活动通过启动和执行改造项目来管理。

例如，一个海上项目的设施已经运行了30年，由于最终用户的生产限制，无法进行大修。所提供的解决方案涉及几个方面。将气动控制换成了电控和智能变送器，并在阀门上安装了具有自检和自验证功能的改装套件。自我诊断非常重要，因为测量的可靠性对于正确控制和最终减少平均维修间隔时间至关重要。监测系统升级了资产管理软件，降低了现场维护成本，并允许从中央控制室重新校准和排除电子系统故障。

在另一个改造项目中，现场设备升级为电子控制，并将输入/输出(I/O)机架添加到基于plc5的系统中。控制系统被更高的内存模型所取代，因为当前系统在使用相同的人机界面(HMI)应用程序时，程序内存已经达到极限。改造是一种非常经济有效的解决方案，工厂操作人员只需学习很少的知识就可以友好地监控和控制改造系统。这帮助最终用户节省了更换所有系统的潜在成本，而更换系统的成本将大大增加。

-阿玛德·艾哈迈德·拜格他是Intech过程自动化公司的项目经理。Intech Process Automation是CFE Media的内容合作伙伴。由CFE媒体制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程，cvavra@cfemedia.com．

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