炼化企业质量在线仪表的管理难点与改进探讨

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摘 要：随着炼化行业智能化转型的深化,质量在线仪表作为生产控制与质量管理的重要工具,其应用价值日益凸显。文章基于炼化企业的实践经验,结合质量在线仪表运行数据与典型问题,系统分析了管理难点,提出了针对性的改进策略,为炼化企业提升质量在线仪表应用效能提供了参考。

关键词：质量在线仪表 评价指标 运行和维护

质量在线仪表指的是生产装置现场在线安装的用于对原辅料、中间产品、互供物料、产品等工艺物料,以及工业水、工厂风、工业气体等公用工程产品的质量自动进行理化检验的分析仪表。随着炼化行业智能化转型的深入推进,质量在线仪表的精准性直接影响企业的生产效率和产品质量。当前,大多数炼化企业的质量在线仪表存在评价维度单一、运行和维护能力不足、人工分析与在线分析数据偏差大等瓶颈。针对这些问题,文章提出了质量在线仪表管理的改进措施,旨在为炼化企业突破质量在线仪表的管理瓶颈、实现精准化生产与智能化升级提供实践路径。

1 管理现状

1.1 管理架构与运行、维护模式多样化

质量在线仪表的管理一般涉及设备、工艺、仪表和质量检验部门,通常分为两种模式：一种由质量检验部门直接管理(日常维护、校准、比对等均由检验人员负责);另一种由质量检验部门行使管理职能,仪表部门负责日常维护和校准。两种模式各有优劣:检验部门更熟悉质量在线仪表的原理,有利于提高数据准确性;仪表部门则擅长维护维修。无论采用何种模式,若工艺、仪表、质量检验部门责任不清或协作不足,均会影响质量在线仪表的效能,混合运行和维护模式(部分外包+自主维护)因兼具灵活性与技术掌控能力,成为发展趋势。

1.2 成熟的应用领域与设备类型

在油品质量检测方面,紫外荧光硫分析仪可实时检测汽柴油硫质量分数,精度达±0.1 mg/kg;自动馏程仪实现了常减压装置各股物料馏程在线监控,分析周期较人工分析缩短80%;红外分析仪、在线核磁仪实现了对汽柴油及过程物料的多种性质参数的检测。在气液组分检测方面,工业色谱仪用于裂解气组成分析,可同时检测H2、CH4、C2H6等多种组分[1]。在水质分析方面,集成式的智能水质分析仪可实现对电导率、pH、钠含量、溶解氧、二氧化硅、磷酸盐等项目的实时监控[2]。在聚烯烃领域,在线熔融指数仪可实现对聚乙烯、聚丙烯产品熔融指数的实时监控,在线流延膜机可在线吹膜并监控晶点数量。

2 管理难点

2.1 评价指标不合理

炼化企业一般采用投用率、完好率、取代率等指标对质量在线仪表的运行进行评价,投用率是质量在线仪表投用时间与装置连续运行时间的比值,完好率是质量在线仪表完好台数与质量在线仪表总台数的比值,取代率是质量在线仪表投用后人工分析频率降低的幅度。投用率和完好率是提高取代率的基础,取代率的高低是评价质量在线仪表运行效果的关键指标。但仅用这些指标来评价质量在线仪表的运行状况,存在明显的缺陷:如无法反映仪表测量精度漂移等性能劣化问题,不能识别仪表处于“带病运行”状态的情况,未包含对仪表测量数据质量的评价维度,难以及时发现仪表性能的渐进式劣化,指标易受人为干预影响因而存在数据失真风险,忽略仪表维护保养过程的质量控制等。

2.2 运行和维护能力不足

由于质量在线仪表系统涉及机械电子、信息技术、分析化学等多门学科,专业技术性很强,因此其正常运行和维护对专业知识要求很高。目前炼化企业质量在线仪表运行和维护方面存在的主要问题有:一是人力与专业化短板,如某企业仪表维护人员有20人,需维护2 000多台质量在线仪表,人均负荷100台以上,导致仪器故障响应时间长;二是备件供应体系低效,由于国产化率不足40%,导致部分进口仪表备件采购周期长达3～6个月,缺乏科学的备件储备和采购计划,严重影响故障仪表及时修复,甚至出现因无备件更换而仪表停止运行的情况;三是技术能力断层,复杂仪表(如在线质谱、近红外系统)依赖厂商服务,自主修复率低,因厂家服务延迟造成装置降负荷运行情况屡屡发生;四是管理模式滞后,大部分企业仍采用“故障-维修”的被动模式,预防性维护覆盖率低。

2.3 分析数据存在差异

影响质量在线分析数据与实验室分析数据偏差大的原因,除了维护、校准等因素外,还包括以下差异[3]。一是测量原理差异,质量在线分析仪表多采用非破坏性的实时连续监测,易受工况干扰;实验室仪器则基于精密分析方法,需取样处理,精度更高。二是样品状态差异,在线分析仪表直接测量流动介质;实验室分析一般经过冷却、过滤等预处理,部分物性参数有改变。三是干扰因素差异,质量在线仪表的检测环境存在振动、电磁、结焦污染等现场干扰;而实验室一般要求恒温、恒湿等净化环境,干扰因素可控。

2.4 数据应用不足

对多数炼化企业而言,通常通过实时数据库系统(Plant Information System,PI系统)采集在线数据传输到中控室的控制平台上,供控制人员查看。这一方式存在明显的缺点:一是数据孤岛现象严重,质量在线仪表的数据通常独立存在于PI系统中,与其他生产控制系统数据不交互,也未和实验室管理系统(LIMS)连接,因此无法自动对人工分析数据和在线数据进行比对,难以评价质量在线仪表的准确性,导致工艺参数、能耗、质量指标等数据无法跨系统联动分析。二是数据质量保障机制薄弱,质量在线仪表普遍缺乏智能诊断功能,对于零点漂移、量程超限等异常状态无法自动预警。如某炼厂曾出现航煤加氢装置冰点数据持续失真未被及时发现的情况,暴露出数据可信度评价体系缺失的问题。

3 质量在线仪表管理提升措施

3.1 增加评价指标

针对质量在线仪表运行评价中准确性指标缺失的问题,构建“双维度动态准确性评价体系”。该指标包含横向对比验证与纵向稳定性监测两部分:横向维度以LIMS人工分析结果为基准,建立在线数据与实验室数据的自动比对机制,通过计算相对误差和绝对偏差双重量化指标进行准确性评价;纵向维度则通过统计过程控制(SPC)技术,对仪表连续30天的测量值进行移动极差(MR)分析,当MR超出控制线或呈现单边偏移趋势时触发预警。在实施时需要同步建立配套措施:一是建立自动校准机制,定期(如24 h)自动同步LIMS数据完成偏差计算,对偏差超设定值的进行人为干预;二是建立动态校准周期调整机制,根据质量在线仪表数据的稳定性和准确性,动态调整维护策略,对稳定性优良的质量在线仪表延长校准周期,对稳定性差的质量在线仪表缩短校准周期;三是构建质量在线仪表的运行档案,记录每次校准前后的误差变化率,形成性能变化曲线,从而推动质量在线仪表的管理从“保运行”向“保精准”升级。

3.2 提升运行和维护能力

运行和维护能力是保障质量在线仪表稳定运行的关键。提升运行和维护能力需着重强化以下几方面:一是增强维护和保养的力量,加强跨专业人才培养和团队建设,培养复合型人才,同时要保证维护和保养人员的数量[4];二是提升应急处置能力,建立异常发现、处置、考核的全流程程序,明确工艺、设备、仪表、检验、采购等各部门的责任,确保质量在线仪表发生故障报警时能够得到及时的响应与处置,在此过程中,必须确保备件供应的及时性与充分性,避免对质量在线仪表的运行造成影响;三是要提升预防性维护的前瞻性,在故障处理机制优化的基础上,建立“故障诊断-根因分析-措施固化”的计划(Plan)、执行(Do)、检查(Check)和行动(Act)的循环过程(PDCA循环),通过历史故障数据库建立预测模型,实现关键部件寿命预警。同时建立完善分级维护策略,按风险等级划分设备维护周期,如3～6个月对色谱柱密封圈进行一次维护或更换、每月对进样系统进行一次清洗等,提升质量在线仪表运行的可靠性。

3.3 减小分析数据偏差

在炼化企业中,减小质量在线仪表与人工分析数据差异的措施主要有:一是质量在线仪表的选型,尽可能选择与实验室原理相同的仪表,能够从理论上降低偏差;二是制定合适的取代规则,对于因预处理工序不同而导致的差异,如果使用标样比对符合要求且趋势稳定,也可替代人工分析;三是制定合适的比对方法与频次,比对的频次依据质量在线仪表实际运行情况制定。

3.4 建立智能化系统

建立高效的质量在线仪表智能化系统,是提升质量在线仪表的运行效果、减轻人工分析工作量的必要途径。高效的智能化系统应具备以下功能:在线分析仪表运行监控功能,对在线分析仪表运行数据进行监控[5];按照不同的报警规则,对在线分析仪运行的报警信息进行提醒和闭环处理跟踪;建立在线分析仪台账与配置自动管理系统,对在线分析仪表、分析项、化验比对等台账进行跟踪管理与资料自动存档;对质量在线仪表的完好率、投用率、取代率、准确率等指标数据进行统计计算,并生成对应的统计报表;对质量在线仪表进行数据管理和分析诊断,实现仪表数据与LIMS数据的比对分析,并对质量在线仪表的取代提供建议,对已取代的分析仪表进行跟踪监控,并对维保人员的工作量进行自动记录等。

4 结语

在智能化转型的背景下,炼化企业质量在线仪表管理面临评价体系不完善、运行和维护能力不足、数据差异及应用不足等多重挑战。针对这些问题,提出了以下改进措施:优化评价体系,构建“双维度动态准确性评价体系”;强化运行和维护能力,提升故障预测与处置效率;优先选用与实验室原理一致的质量在线仪表,缩小两者之间的数据差异:构建智能系统,打破数据孤岛,促进工艺优化与决策支持。通过系统性的改进,可显著提升质量在线仪表的应用效能,助力炼化企业实现生产控制精准化与质量管理智能化。

李刚

中国石化扬子石油化工有限公司

“十四五”收官与“十五五”开局之际，石化化工行业正处于转型升级、爬坡过坎的关键时期。安全生产治本攻坚三年行动深入推进，《加力推进石化化工行业老旧装置更新改造行动方案（2026—2029年）》明确提出，到2029年，各地2025年已确定的更新改造任务全面完成，2026年后新确定的更新改造任务按计划推进，老旧装置安全环境风险大幅降低，减污降碳协同取得积极成效，智能化、绿色化水平大幅提高。

石化设备安全运维是保障行业“安稳长满优”运行的生命线，设备检维修管理与安全运维技术的创新突破，事关行业本质安全与高质量发展大局。为推动我国石化企业设备管理与“智慧+预知性维修”深度融合，加快构建现代化石化产业智慧运维体系，搭建行业全产业链交流合作平台，经研究，中国石油和石化工程研究会联合相关单位定于2026年11月4-6日在安徽合肥召开“2026年（第十二届）石化设备安全运维管理与检维修技术交流会”（CNOPEC 2026）。

现将本次会议有关事项通知如下：

主办单位：

中国石油和石化工程研究会

协办单位：

中石研石化设备运维专家服务（中心）专业委员会

中国建筑业协会石化建设分会

中机维协石油石化建安检维修分会

青岛石化检修安装工程有限责任公司

恩纳湃克（江苏）工业设备有限公司

会务承办：

金鼎安科石化技术服务（北京）有限公司

报到时间：2026年11月4日

会议时间：2026年11月5日—6日

会议地点：安徽合肥（详见报到通知）

11月5日：开幕式及全体大会，特邀院士、领导、专家演讲；

11月6日：技术成果专题（上午）

分论坛一：石化转动设备升级改造和数智化运维成果；

分论坛二：石化设备安全运维创新成果应用案例分享。

1.国内外石化装置长周期运行发展现状与展望；

2.石化设备全生命周期运维管理和“智慧+预知性维修”应用成果；

3.《加力推进石化化工行业老旧装置更新改造行动方案（2026—2029年）》政策解读与落地实践；

4.安全生产治本攻坚三年行动深入推进与设备安全管理体系建设；

5.老旧装置超设计使用年限服役承压设备管理对策与思考；

6.大型石化企业设备健康管理探索与实践；

7.天然气地面工程和关键设备智能安全运维技术创新；

8.特种机泵：螺杆机、压缩机、离心泵、屏蔽泵等检修运维技术；

9.石油化工装置、管道管廊、罐区腐蚀防护与隔热保温；

10.液压工具、法兰扭矩及法兰连接完整性管理；

11.设备润滑油选用和智能润滑技术成果；

12.石化企业装置零泄漏密封技术（机械密封、干气密封、垫片等）；

13.石化企业大型装置、厂区管廊运维数字化转型、无人化升级方案，原油储罐安全预警、雷电预警装置、内浮顶选型、消防安全、巡检机器人、火情侦测与消防机器人、无人机等新型技术的应用；

14.现场仪表、控制阀、泄压阀、安全阀、阻火器、过程分析仪表、DCS、FCS等检修运维技术；

15.石化企业控制系统、关键设备国产化进展；

16.大型机组备品配件国产化、核心部件修复、再制造成果分享；

17.AI驱动预测性维护、数字孪生、工业互联网在石化设备运维中的创新应用；

18.石化罐区系统安全与VOCs一体化风险管控技术；

19.石油化工电气、仪表设备全生命周期管理与智能化升级。

20.石化特殊工况高端阀门安全节能改造、修复和检维修创新应用；

21.石化企业运维检修新技术、新工艺、新方案等国产化技术应用。

油气田、管道管网、炼油、石化、煤化工、化工、精细化工、新材料、磷化工、医药化工、储运码头等企业设备管理部门领导、专家及相关技术负责人；科研院所、高等院校；智慧运维、设备预知性维护、故障诊断、建安检维修、设备制造等企业代表；以及各级政府部门、行业协会、咨询评估机构、老旧设备风险评估服务机构等相关人士。

（2025年会议现场）

各有关单位：

当前正处于“十五五”开局起步的关键阶段，石油化工行业正处在能源结构深刻变革与数字化转型的关键交汇期。电气系统作为石化生产的“动力心脏”与“神经中枢”，其安全、稳定、高效、智能运行是企业实现“双碳”目标、构筑新型电力系统、推动高质量发展的基石。面对风电、光伏、氢能等新能源的大规模接入，以及老旧装置安全、能效提升的迫切需求，石化电气技术正朝着数字化、智能化、绿色化的方向加速演进。

为搭建产、学、研、用协同创新的高水平交流平台，深入探讨新质生产力驱动下石化电气技术的创新路径，中国化工学会将于2026年9月16-18日在陕西西安组织召开“2026年（第六届）石油化工企业电气技术创新发展大会暨新型智慧电网与电氢储多能源融合成果展示会”。

欢迎关注本次会议信息并积极参会。

一、大会主题

新质生产力源动力——推动石油石化电气技术与新型电力系统深度融合

二、主办单位

中国化工学会

三、承办单位

盛融华创（北京）能源科技发展有限公司

四、会议时间及地点

时间：2026年9月16-18日（16日报到）

地点：陕西西安（详见报到通知）

五、会议主要交流内容

（一）政策解读与行业趋势

1 .“双碳”目标下国家及地方能源政策、石化行业绿色转型政策导向与电气技术创新要求；

2.《加力推进石化化工行业老旧装置更新改造行动方案（2026-2029年）》中电气设备更新改造要求解读；

3. 新型电力系统构建对石化行业电气技术的机遇与挑战；

4. 氢能、储能等新能源产业发展规划与石化行业融合应用前景。

（二）新型电力系统建设与新能源耦合

1. 新能源（风电、光伏）大规模接入对石化电力系统安全运行带来的挑战；

2. 新能源微网融合在石化企业的增效应用；

3. 石化行业再电气化发展与新型电力系统建设实践；

4. 储能技术在石化企业“源网荷储”协同中的应用。

（三）电气设备安全与智能运维

1. 石化行业高压电气系统智能化升级与故障预警技术；

2. 变电站运行与管理、无人值守、云配电、智能用电技术应用；

3. 防雷防静电接地设计、在线监测、防雷预警装置及应用技术；

4. 抗晃电与电压暂降管理、不间断供电技术与储能方法；

5. 防爆电气设备最新标准与选用、智能化解决方案；

6. 高效节能电力电缆产品及绝缘管型母线新技术；

7. 全景感知技术在石油化工企业电气设备检修领域应用；

8. 数字化、智能化技术在石化电气运维中的实践应用（AI巡检、数字孪生等）。

（四）节能降碳与能效提升

1. 石化企业电气系统节能改造与能效提升方案；

2. 变频调速技术、调峰方法在石化行业的创新应用；

3. 企业电能质量管理、继电保护优化方案；

4. 石化企业电气系统低碳转型路径与实践策略。

（五）设备选型与国产化

1. 高压开关设备、智能开关柜的高可靠性要求及选型；

2. 智能UPS应急电源、UTS不间断切换开关的选用；

3. 高效节能电力电缆产品及绝缘管型母线新技术；

4. 石化企业电气设备国产化替代与供应链安全保障。

（六）新技术新装备展示

“电气技术创新成果展示区”——集中展示高端化、智能化、绿色化电气新技术、新装备、新材料，欢迎各企业积极参展。

六、会议安排

9月16日：大会报到

9月17日：开幕式及全天大会

9月18日：技术宣讲

七、参会人员

大会诚挚邀请中国石油、中国石化、中国海油、国家管网、国家电网、南方电网、中国大唐、国家能源、中国中化、中国航油、延长石油等行业电气领域知名专家、技术负责人，针对热点、难点话题，新政策、新标准、新方案、新技术等做技术交流和成果分享。