基于風(fēng)險的檢驗在FPSO設(shè)備管理中的應(yīng)用
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基于風(fēng)險的檢驗(Risk Based Inspection，RBI)是在設(shè)備檢驗技術(shù)、失效分析技術(shù)、材料損傷機理研究、設(shè)備安全評估和計算機等技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種新的設(shè)備和管線檢驗及腐蝕管理技術(shù)。采用此技術(shù)時．對在役設(shè)備不采用常規(guī)的全面和定期檢驗方法．而是在風(fēng)險分析基礎(chǔ)上。針對高風(fēng)險設(shè)備的特點對其進(jìn)行重點檢驗。采用此技術(shù)可提高設(shè)備的
可靠性．降低設(shè)備檢修費用，具有在保證設(shè)備安全性的基礎(chǔ)上降低成本的效果。
浮式生產(chǎn)儲卸油裝置(Floating Production Storage and Offloading．FPSO)以其海域／油礦適應(yīng)性強、儲存能力大、全海式操作可轉(zhuǎn)移重復(fù)使用、建造或改裝周期短以及投資回報快等優(yōu)勢．在世界海上油氣開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用．成為海上油氣生產(chǎn)主流設(shè)施。但對FPSO。又會因設(shè)計、建造、安裝調(diào)試和運行過程中的復(fù)雜性、不確定性和可變動性而造成誤差，進(jìn)而引起運行中安全、環(huán)保和經(jīng)濟效益方面的隱患。國外油田尤其是北海油田的經(jīng)驗表明，應(yīng)用RBI技術(shù)可以實現(xiàn)企業(yè)安全可靠運營，使經(jīng)濟回報最大化。
1 RBI技術(shù)簡介
海上石油設(shè)施的維修一般經(jīng)歷了事故性維修、定期維修及預(yù)防性維修等階段，各階段雖有各自的特點。但是都存在過度維修或者維修不足的現(xiàn)象。通過RBI的研究，可以更好地分配資源，使中、高風(fēng)險的設(shè)施得到更加有效的維護(hù)，減少過度維修和維修不足。從而達(dá)到節(jié)省資源和降低風(fēng)險的目的。
通過對成本和運行曲線的研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化直接花費，亦即優(yōu)化事故預(yù)防費用和事故維修費用可尋求到最佳的總費用，這就是RBI要實現(xiàn)的目標(biāo)。
1.1 RBI分析方法
RBI是一種科學(xué)的、系統(tǒng)的基于風(fēng)險分析的評價方法。通過確認(rèn)設(shè)備、管線或結(jié)構(gòu)的損傷機理(得出失效可能性大小)和損傷所造成的失效后果，進(jìn)而計算出其風(fēng)險大小。在風(fēng)險計算的基礎(chǔ)上，通過有針對性地選材、腐蝕管理、預(yù)防性檢驗、維護(hù)監(jiān)控及工藝監(jiān)控來有效地管理風(fēng)險和降低風(fēng)險，防止失效和損傷機理的發(fā)生。同時避免檢驗過度和檢驗不足。
RBI的重點放在靜設(shè)備、管道、船體及結(jié)構(gòu)上，這些設(shè)備的完整性因受到損傷的影響而逐漸惡化，如上部模塊管線及所有承壓設(shè)備的損傷有均勻腐蝕或局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕裂紋及脆斷等。失效風(fēng)險的計算取決于失效可能性和后果：風(fēng)險=失效可能性x失效后果。引。對有關(guān)區(qū)域的每一個設(shè)備都進(jìn)行失效可能性、失效后果和剩余壽命的評估和計算，從而得到失效風(fēng)險大小。RBI是一個以風(fēng)險為基礎(chǔ)的優(yōu)化檢驗活動的系統(tǒng)方法。
RBI使用風(fēng)險評估結(jié)果和生產(chǎn)可獲得性分析來評估潛在的失效后果．通過綜合材料科學(xué)和力學(xué)模型來確定失效概率。最后得到風(fēng)險大小或等級。RBI可對過程設(shè)備、配管和集輸管線在安全環(huán)境風(fēng)險、生產(chǎn)損失和損壞成本方面進(jìn)行量化排序，將檢驗聚焦于高風(fēng)險設(shè)備和存在潛在失效破壞可能性的設(shè)備，從而優(yōu)化使用檢驗資源。
RBI可在評估失效風(fēng)險的基礎(chǔ)上確定出有針對性的、可以有效檢測出設(shè)備損傷機理的檢驗計劃。
采用RBI技術(shù)可以計算當(dāng)前或?qū)淼娘L(fēng)險。可以計算風(fēng)險極限、檢驗時間．可以進(jìn)行風(fēng)險優(yōu)化排序并確定降低總風(fēng)險和成本的機會，是一種較為準(zhǔn)確和系統(tǒng)化的方法。其優(yōu)點是可以多次重復(fù)、不斷更新，可以使用和更新檢驗數(shù)據(jù)，并可以建立數(shù)據(jù)庫。RBI方法為合理分配維修和檢驗力量提供了基礎(chǔ)，它能夠保證對高風(fēng)險項給予更多的關(guān)注，同時對低風(fēng)險項采取適當(dāng)?shù)拇胧亩_(dá)到安全生產(chǎn)和節(jié)約成本的目的。
1.2 RBI分析過程
(1)數(shù)據(jù)收集與整理收集所分析對象的基礎(chǔ)資料。包括設(shè)備清單、工藝流程圖、裝置工藝說明、裝置操作手冊、裝置工藝數(shù)據(jù)包、管線規(guī)格書和管線清單等，并對其進(jìn)行分析評估。
(2)篩選分析篩選的目的是識別出那些對FPSO風(fēng)險等級具有重大影響的系統(tǒng)并篩選出低風(fēng)險系統(tǒng)。對低風(fēng)險系統(tǒng)。只需相應(yīng)的維護(hù)就可以。而對篩選出的高風(fēng)險系統(tǒng)，則需進(jìn)行詳細(xì)的評估，確保數(shù)據(jù)的采集及分析工作能夠針對最有影響的部分。篩選是以篩選會議的形式進(jìn)行，篩選分析定性地考慮了每個系統(tǒng)的失效可能性和失效后果。失效可能性評估了內(nèi)部腐蝕、外部腐蝕、疲勞及其它等失效機理發(fā)生的可能性高低。失效后果評估了失效對人員安全、經(jīng)濟(生產(chǎn)中斷、延誤和資產(chǎn)損失)和環(huán)境的影響。從而確定每個系統(tǒng)失效后果的高低。
(3)詳細(xì)評估詳細(xì)評估是對在篩選分析中被確定為高風(fēng)險系統(tǒng)中的每個設(shè)備、部件以及管線進(jìn)行詳細(xì)分析．根據(jù)操作條件和設(shè)備、部件及管線參數(shù)來確定可能發(fā)生的失效退化機理，同時計算出每一種退化機理定量失效的可能性。失效后果是采用風(fēng)險分析軟件上簡化的定量風(fēng)險分析模塊進(jìn)行計算的。對每種退化機理，可以分別計算出其安全和經(jīng)濟的風(fēng)險。在對每個設(shè)備、部件以及管線進(jìn)行風(fēng)險計算的基礎(chǔ)上確定出檢驗的時間，該檢驗時間是風(fēng)險超過規(guī)定可接受準(zhǔn)則的時間函數(shù)。
(4)檢驗計劃通過詳細(xì)評估的計算分析，利用風(fēng)險分析軟件得出所分析的高中風(fēng)險設(shè)備的檢驗計劃清單。
(5)與企業(yè)管理系統(tǒng)連接將風(fēng)險分析所得出的檢驗計劃與公司目前現(xiàn)有的MAXIMO／ERP系統(tǒng)有機結(jié)合起來．以實現(xiàn)對現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu)化。
(6)結(jié)論與建議通過分析給出上部工藝模塊的主要腐蝕機理，對一些可能已經(jīng)達(dá)到了不可接受的高風(fēng)險或在短期內(nèi)將達(dá)到不可接受的高風(fēng)險的設(shè)備、部件及管線。則需要進(jìn)行返修、更換或降級使用。對高風(fēng)險的管線和設(shè)備，應(yīng)及時進(jìn)行檢驗，根據(jù)檢驗結(jié)果確定風(fēng)險降低措施。低風(fēng)險的設(shè)備和管線無需檢驗。但要注意其使用條件是否發(fā)生變化。對船體、轉(zhuǎn)塔和上部模塊的結(jié)構(gòu)，可根據(jù)RBI分析結(jié)果，規(guī)劃出整個船體、上部模塊以及錨泊系統(tǒng)未來幾年的初步檢驗框架程序。并且制定出詳細(xì)的檢驗項，繪制典型的結(jié)構(gòu)結(jié)點的檢驗圖。
1.3 RBI技術(shù)特點
(1)增進(jìn)操作、檢驗和維護(hù)之間的溝通。
(2)提供對檢驗和維護(hù)活動進(jìn)行風(fēng)險排序和分級的方法。
(3)優(yōu)化檢驗和維護(hù)費用。
(4)顯著改變檢驗和防腐蝕策略，使其變得更有效。
(5)可以提供實質(zhì)的成本節(jié)約方法，降低運作風(fēng)險。
(6)在不影響安全及給企業(yè)造成商業(yè)風(fēng)險的前提下，為改進(jìn)檢驗和維護(hù)方法提供技術(shù)支持。
2 實施RBI的必要性
對于已經(jīng)投入運行的FPSO來說，經(jīng)過RBI系統(tǒng)評估，可以確定今后設(shè)備和管線的重點監(jiān)護(hù)工作，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，避免非計劃停車。可以系統(tǒng)分析FPSO生產(chǎn)處理設(shè)施(容器、管線、閥件等)的腐蝕和泄漏問題。
通常裝置中10％，20％的高風(fēng)險設(shè)備項占整個風(fēng)險的80％-90％。設(shè)備比例與風(fēng)險比重的關(guān)系見圖2。采用RBt技術(shù)可以給
設(shè)備管理和工藝管理人員建立一個有效的溝通平臺．同時可以進(jìn)行經(jīng)驗交流。
借助RBI技術(shù)，可通過以下幾個方面來提高海上裝置中的靜設(shè)備、管道、船體及結(jié)構(gòu)管理的安全性、可靠性與有效性：①系統(tǒng)性地分析導(dǎo)致設(shè)備失效和故障的根本原因，采用有針對性的降低失效發(fā)生的管理和技術(shù)措施．以避免惡性事故的發(fā)生和非計劃性停車。②對中高風(fēng)險的設(shè)備，采取有針對性的維護(hù)和維修。對低風(fēng)險的設(shè)備，避免過度維修，以提高設(shè)備使用的可靠性。③合理配置檢驗和維護(hù)資源，從整體上減少檢驗和維護(hù)成本，提高資源利用的有效性。
3 結(jié)語
RBI技術(shù)在國際上已經(jīng)有了比較成熟的使用經(jīng)驗，例如BP、Shell、Statoil、Conocophillips等國際知名的石油公司都采用了該技術(shù)，并且制定了內(nèi)部的具體實施規(guī)程或者要求。ConocophiUips公司從印尼Belanak的FPSO、平臺、原油外輸浮筒及船體的建造開始就采用RBI技術(shù)制定運行期間的檢驗維修策略，并且在運行階段進(jìn)行了具體實施。達(dá)到了安全管理和
成本管理的目標(biāo)。Lincolnshire海洋氣體集輸系統(tǒng)是從19世紀(jì)70年代開始運行的聯(lián)合體。位于英國南部的北海．DNV是整個聯(lián)合體RBI的合作伙伴。實施RBI技術(shù)第一年給企業(yè)帶來的額外收益就達(dá)到US$15 000 000。
為降低FPSO事故發(fā)生頻率，減少事故的嚴(yán)重程度和事故造成的經(jīng)濟損失．降低操作費用和維護(hù)成本，提高FPSO的管理水平。筆者與相關(guān)船級社和風(fēng)險分析評價機構(gòu)合作，開展了RBI技術(shù)方法的科學(xué)研究，通過借助各種成熟的工具和分析軟件來辨識FPSO的風(fēng)險隱患、制定檢驗和維護(hù)計劃，并與公司現(xiàn)有的MAXIMO／ERP系統(tǒng)有機結(jié)合起來。從而形成了適合本公司特點的設(shè)備管理方法。建立了FPSO的RBI設(shè)備管理系統(tǒng)和解決方案，并將其應(yīng)用在FPSO上，效益顯著。