國(guó)內(nèi)污水處理廠污水處理平均能耗為0.2927(kW•h)/m3，1.59(kW•h)/kg(以COD計(jì))，1.99(kW•h)/kg耗氧污染物，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍然要高出20%~40%的費(fèi)用，能耗矛盾突出。國(guó)內(nèi)對(duì)于污水處理廠節(jié)能的關(guān)注，多在工藝參數(shù)控制方面，通過(guò)優(yōu)化工藝控制，或者采用新工藝，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。但一方面，工藝控制或新技術(shù)需要成熟期，且技術(shù)要求較高，一時(shí)間難以快速推廣，另一方面，已有污水處理廠體量大，各水廠面臨具體情況復(fù)雜，難以找到標(biāo)準(zhǔn)工藝或方法實(shí)現(xiàn)節(jié)能。各污水處理廠均含有大量的機(jī)電設(shè)備，同時(shí)這些設(shè)備也是能耗的主要 >
一、項(xiàng)目背景
1.1 工藝簡(jiǎn)介
目前JL公司共有5套污水處理裝置，其中4套工業(yè)污水處理裝置分別位于A車(chē)間、B車(chē)間、C車(chē)間和D車(chē)間，1套生活污水處理裝置，位于E車(chē)間，2套污水回用裝置，分別位于A車(chē)間和B車(chē)間。
A車(chē)間主要接收生產(chǎn)產(chǎn)生的工業(yè)廢水，設(shè)計(jì)處理能力1000m3/h，來(lái)水經(jīng)過(guò)隔油池、中和池和均質(zhì)池后，由提升泵輸送至C車(chē)間進(jìn)行二級(jí)生化處理。B車(chē)間污水處理的運(yùn)行工藝主要單元有隔油池、兩級(jí)浮選一體化設(shè)備、MBBR池、鼓風(fēng)曝氣池。C車(chē)間污水處理采用Orbal氧化溝工藝，主要處理化工廢水及A車(chē)間均質(zhì)池和調(diào)節(jié)池的出水和部分河道取水，設(shè)計(jì)處理能力2500m3/h。D車(chē)間處理含有大量Br-工業(yè)廢水，設(shè)計(jì)處理量為13.5m3/h，通過(guò)預(yù)處理、萃取、反萃取等工藝，從廢水中回收95%以上的Br-，處理后含溴廢水經(jīng)過(guò)B車(chē)間水處理裝置處理后達(dá)標(biāo)排放。E車(chē)間水凈化車(chē)間主要處理E車(chē)間小區(qū)的生活污水，采用Orbal氧化溝工藝，設(shè)計(jì)處理能力為250m3/h，實(shí)際處理量約為125m3/h，二沉池出水達(dá)標(biāo)排放。
A車(chē)間的回用水裝置其設(shè)計(jì)處理能力為1500m3/h，采用超濾和反滲透串聯(lián)組合工藝，原水經(jīng)處理后達(dá)到準(zhǔn)一級(jí)除鹽的標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品水作為高壓鍋爐補(bǔ)給水，B車(chē)間的回用水裝置是利用B車(chē)間的二沉池出水，采用污水深度處理工藝，設(shè)計(jì)進(jìn)水量為500m3/h，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為450m3/h，產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品水回用。
1.2 設(shè)備現(xiàn)狀
污水處理廠全部設(shè)備704臺(tái)，在線儀器71臺(tái)，設(shè)備在用498臺(tái)。主要設(shè)備可分為泵、鼓風(fēng)機(jī)、曝氣機(jī)、攪拌機(jī)、脫水機(jī)、儀表、閥門(mén)等幾大類(lèi)，數(shù)量最多的設(shè)備類(lèi)是污水泵，共356臺(tái)，占總裝機(jī)功率的58.54%。表1列出了單機(jī)功率>100kW的設(shè)備。
水廠年檢修費(fèi)用在700萬(wàn)元左右，其中備件費(fèi)約265萬(wàn)元，占固定資產(chǎn)原值的7%，全年設(shè)備和儀表完好率分別在97.34%，96.55%，整個(gè)設(shè)備運(yùn)行及維保情況較好，但仍有待進(jìn)一步優(yōu)化。
1.3 存在問(wèn)題
(1)設(shè)備管理理念較為老化，缺乏有計(jì)劃的預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)，污水處理廠設(shè)備維修仍執(zhí)行以大修、中修、小修的維修模式，維護(hù)保養(yǎng)僅局限于定期潤(rùn)滑和基本養(yǎng)護(hù)，同時(shí)缺乏以全生命周期成本思維考慮維修，難以實(shí)現(xiàn)整體的優(yōu)化。
(2)設(shè)備管理指標(biāo)方面，以往僅僅關(guān)注設(shè)備完好率、故障率等指標(biāo)，關(guān)注維修費(fèi)用，缺乏對(duì)設(shè)備科學(xué)分級(jí)，缺乏對(duì)各級(jí)設(shè)備管理方式及指標(biāo)的量化。
(3)執(zhí)行管控方面，對(duì)于設(shè)備文檔管理是分裂的，即設(shè)備前期采購(gòu)由固定資產(chǎn)管理部門(mén)記錄，維修由維護(hù)部管理記錄，檢修由運(yùn)保中心管理記錄，造成了維修人員不了解設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況，只能針對(duì)工單提出的要求進(jìn)行維修，可能造成少修、過(guò)修、頻繁維修等情況，同時(shí)，管控與檢查體系沒(méi)有匹配，對(duì)于維修效果無(wú)法進(jìn)一步跟蹤與反饋。
(4)設(shè)備檢修技術(shù)方面，仍依賴于人的經(jīng)驗(yàn)和觀察，如看、聽(tīng)、感覺(jué)、聞，缺乏定量型指標(biāo)，也缺乏規(guī)律的統(tǒng)計(jì)與分析，導(dǎo)致預(yù)防性維護(hù)缺乏數(shù)據(jù)支持，難以全面開(kāi)展。
二、JL污水處理廠維護(hù)管理優(yōu)化方案設(shè)計(jì)
充分吸取LCC，TPM中的先進(jìn)思想及國(guó)內(nèi)外設(shè)備管理先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，以設(shè)備運(yùn)行可靠性及設(shè)備維護(hù)經(jīng)濟(jì)性為追求目標(biāo)，在現(xiàn)有資源下，實(shí)施有計(jì)劃的預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理優(yōu)化。
2.1 設(shè)備維修管理流程優(yōu)化
檢維修工作標(biāo)準(zhǔn)化的核心措施，包括建立作業(yè)指導(dǎo)書(shū)、檢修報(bào)告等，全力做好預(yù)防性維護(hù)，不斷調(diào)整維護(hù)周期，實(shí)現(xiàn)跨部門(mén)、跨專(zhuān)業(yè)合作，如圖1所示。
優(yōu)化的流程，主要包括：①建立作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，將設(shè)備檢維修的每一步驟及具體做法進(jìn)行詳細(xì)描述，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，②檢修記錄：與作業(yè)指導(dǎo)書(shū)對(duì)應(yīng)，按作業(yè)指導(dǎo)書(shū)要求，將檢修的過(guò)程通過(guò)拍照、視頻等方式進(jìn)行痕跡化記錄，以方便后期查找問(wèn)題，③檢修報(bào)告：根據(jù)檢修工單提出的檢修要求，說(shuō)明問(wèn)題及檢修效果，④工作進(jìn)度表：提報(bào)相關(guān)工作進(jìn)度，方便下一步工作，并同時(shí)制定預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃，⑤驗(yàn)收?qǐng)?bào)告：檢修完成后，進(jìn)行安裝并調(diào)試，明確設(shè)備運(yùn)行情況，交付使用。
同時(shí)，檢修流程及對(duì)應(yīng)內(nèi)容并非固定及一成不變的，每次檢修結(jié)束并不是終點(diǎn)，應(yīng)按照PDCA循環(huán)的原理進(jìn)行優(yōu)化[10]。Plan，計(jì)劃，即作業(yè)指導(dǎo)書(shū)的建立，Do，執(zhí)行，即檢維修過(guò)程，Check，檢查，即安裝調(diào)試，在安裝調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)檢維修過(guò)程中的問(wèn)題，分析問(wèn)題的偶然性與必然性，提出規(guī)避方法，Act，行動(dòng)，實(shí)質(zhì)是復(fù)盤(pán)總結(jié)，將檢查的結(jié)果進(jìn)行識(shí)別，將成功的經(jīng)驗(yàn)固化進(jìn)流程和指南，對(duì)失敗的教訓(xùn)提出規(guī)避措施，防止其重現(xiàn)。設(shè)備檢維修的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，需要在執(zhí)行過(guò)程中，不斷采用PDCA循環(huán)，逐步完善。
2.2 設(shè)備管理分級(jí)指標(biāo)設(shè)計(jì)
設(shè)備管理關(guān)注了設(shè)備的兩個(gè)方面，一方面表征設(shè)備重要性、一方面表征設(shè)備狀況，將評(píng)價(jià)指標(biāo)分為設(shè)備關(guān)鍵性指標(biāo)與狀況型指標(biāo)，提出了風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，即風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)=狀況×關(guān)鍵性，如表2所示。1~4為C類(lèi)設(shè)備，5~9為B類(lèi)設(shè)備，10~15為A類(lèi)設(shè)備。風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)一方面結(jié)合了A，B，C分類(lèi)的思想，一方面可結(jié)合經(jīng)驗(yàn)判定，適用于管理優(yōu)化初期。根據(jù)設(shè)備的分級(jí)，進(jìn)一步明確各設(shè)備的管理與維修方法，做到資源的最優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)綜合效益的提高，如表3所示。
2.3 設(shè)備維護(hù)費(fèi)用指標(biāo)與維修方案設(shè)計(jì)
設(shè)備維護(hù)方案設(shè)計(jì)與維護(hù)費(fèi)用直接相關(guān)，不同的維修原則及費(fèi)用統(tǒng)計(jì)方式會(huì)導(dǎo)致不同的維護(hù)方案選擇，應(yīng)對(duì)維修方案進(jìn)行SWOT分析，分析優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)、機(jī)會(huì)與威脅，以水泵維修為例，如去年已進(jìn)行小修，目前運(yùn)行良好，據(jù)此安排今年維修計(jì)劃，制定維修方案如表4所示。
通過(guò)SWOT分析后，應(yīng)以LCC角度，進(jìn)行定量，如表5所示。
(1)若僅考慮維修費(fèi)用，則應(yīng)選擇方案I，無(wú)費(fèi)修費(fèi)用，但運(yùn)行可靠性遭受威脅;
(2)考慮運(yùn)行可靠性，則應(yīng)選擇方案II，停機(jī)及維護(hù)成本為2.25萬(wàn)元;
(3)考慮運(yùn)行狀態(tài)性能，即水泵運(yùn)行效率及年度電費(fèi)，則應(yīng)選擇方案IV，其運(yùn)行能耗的節(jié)約足以抵償維修更換部件的費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)綜合費(fèi)用最低，且可強(qiáng)化運(yùn)行可靠性，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與效益的雙贏。
需對(duì)各設(shè)備獨(dú)立進(jìn)行能耗及效率監(jiān)測(cè)，為維修方案制定提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)綜合費(fèi)用節(jié)約。
三、應(yīng)用實(shí)例
3.1 紫外燈檢修
紫外線裝置自投運(yùn)以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定性低，特別是水下燈具部分，經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題是水下燈管套管密封不嚴(yán)，套管內(nèi)進(jìn)入的水蒸氣及水導(dǎo)致了燈管的損壞。
經(jīng)過(guò)多次調(diào)查研究，確認(rèn)了紫外線水下部分燈具運(yùn)行故障率高主要是燈角端密封存在問(wèn)題。針對(duì)存在的問(wèn)題，制定了《紫外線裝置密封維護(hù)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》，并嚴(yán)格按照指導(dǎo)書(shū)中的步驟和時(shí)間進(jìn)行操作，每天檢查，每周清理紫外線小格柵，每月檢查時(shí)將燈管內(nèi)的潮氣進(jìn)行烘干處理，從防護(hù)上的改進(jìn)，提高機(jī)柜防護(hù)防止蚊蟲(chóng)進(jìn)入機(jī)柜，對(duì)線路進(jìn)出口防護(hù)升級(jí)對(duì)電纜進(jìn)出端口封堵，對(duì)接口密封進(jìn)行檢查更換定期更換密封圈。每次的維護(hù)過(guò)程和采取的措施均做成完整的檢修報(bào)告存檔。
檢修工藝化的各項(xiàng)維護(hù)措施取得了明顯效果，大大提升了紫外線裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，目前已經(jīng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)月，維護(hù)工作實(shí)現(xiàn)了程序化、標(biāo)準(zhǔn)化，提高了預(yù)防性工作的效果，降低了備件的消耗，節(jié)省維保費(fèi)用。表6對(duì)比了上一年度與本年度紫外裝置采用檢修工藝化維護(hù)措施前后的數(shù)據(jù)。本年度紫外線裝置可連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行6個(gè)月，超過(guò)前兩年累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。通過(guò)預(yù)防性維修，年度費(fèi)用僅為3260元，較之前節(jié)約了88.33%，有效增加了運(yùn)行可靠性，減低了維修費(fèi)用。
3.2 水泵檢修
泵軸對(duì)中，對(duì)于水泵運(yùn)行穩(wěn)定性、主要結(jié)構(gòu)壽命、運(yùn)行能耗均有較大影響，平行不對(duì)中達(dá)到0.25，0.50，0.75，1.00，1.30mm，對(duì)應(yīng)能耗分別會(huì)增加0.4%，0.75%，1.3%，3%，8.4%。一般要求，對(duì)于轉(zhuǎn)數(shù)3000r/min的設(shè)備，對(duì)中數(shù)據(jù)在0.03mm以內(nèi)的為良好，0.06mm以內(nèi)的為達(dá)標(biāo)。在對(duì)場(chǎng)內(nèi)46臺(tái)設(shè)備中，平均對(duì)中合格率只占到2%，實(shí)際情況比預(yù)計(jì)嚴(yán)峻。水泵的運(yùn)行、檢查及維護(hù)方式等，均可能對(duì)泵軸對(duì)中產(chǎn)生影響。
通過(guò)對(duì)P119A/B兩臺(tái)泵找正兩個(gè)月后的用電情況與前兩年同期相近外送量的數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在兩臺(tái)泵的對(duì)中容差量不大的情況下(最大0.1mm)，見(jiàn)表7，經(jīng)過(guò)找正后可每年節(jié)約電費(fèi)7892元。P119C/D兩臺(tái)泵雖然有一塊電表計(jì)量，但是由于C泵的水平螺栓過(guò)小無(wú)法將水平方向數(shù)值調(diào)整到位，所以需將C泵基礎(chǔ)臺(tái)板螺栓孔重新擴(kuò)孔后找正處理。
實(shí)施后，在120d后追蹤了找正情況變化，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)較大變化，根據(jù)此情況，初步確定找正周期為3個(gè)月，需根據(jù)設(shè)備狀況進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)要認(rèn)識(shí)到，設(shè)備找正工作不是一項(xiàng)一勞永逸的工作，不是一次性的任務(wù)，而是一項(xiàng)日常的預(yù)防性維護(hù)工作。設(shè)備維護(hù)工作很多都是預(yù)防性維護(hù)工作，需要日常化、規(guī)范化，并不斷地摸索規(guī)律，如表8所示，根據(jù)各設(shè)備特性和實(shí)際工作狀態(tài)，確定對(duì)中檢測(cè)周期，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。
設(shè)備對(duì)中更準(zhǔn)確的好處，包括：節(jié)能(0.25→0.05，節(jié)能0.7%)，減少軸承、密封的損壞，延長(zhǎng)檢修周期，節(jié)省備件費(fèi)，減少人工，節(jié)約潛在的因設(shè)備損壞、維修所引起停產(chǎn)帶來(lái)的損失。
3.3 設(shè)備管理優(yōu)化實(shí)施效果
通過(guò)不斷推進(jìn)設(shè)備預(yù)防性維護(hù)工作，設(shè)備完好率不斷提升，設(shè)備、儀表完好率從2016年的97.34%，96.55%水平，分別提升至99.08%，98.72%，維護(hù)費(fèi)用也保持在較低水平，檢修費(fèi)與資產(chǎn)比例在實(shí)施的前兩年分別降至1.49%，0.85%。
四、結(jié)論
(1)檢修工藝化，建立作業(yè)指導(dǎo)文件，建立標(biāo)準(zhǔn)化維修程序，對(duì)于操作過(guò)程及時(shí)進(jìn)行記錄，建立可視化、可追溯的管理方法提高設(shè)備維修水平，
(2)設(shè)備管理分級(jí)化，根據(jù)設(shè)備重要性及運(yùn)行狀況，確定設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，采用不同維修、備件方案，分級(jí)管理，
(3)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)指標(biāo)化，建立控制指標(biāo)，通過(guò)數(shù)據(jù)指標(biāo)變化指示設(shè)備情況并動(dòng)態(tài)調(diào)整，通過(guò)設(shè)備監(jiān)測(cè)儀器的使用，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況定量化，為預(yù)防性維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持，使得基于時(shí)間的維護(hù)、狀態(tài)的維護(hù)、糾正性維護(hù)與性能的維護(hù)相結(jié)合，
(4)設(shè)備、儀表完好率從優(yōu)化前的97.34%、96.55%水平，分別提升至優(yōu)化后的99.08%、98.72%，維護(hù)費(fèi)用也保持在較低水平，檢修費(fèi)與資產(chǎn)比例在實(shí)施后的前兩年分別降至1.49%、0.85%。( >
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