基于RBI理念的化学实验室设备管理

发表时间:2020/5/22   来源:《电力设备》2020年第3期   作者:兰新
[导读] 摘要:基于风险的检测技术(RBI)是化工等行业逐渐采用并得到认可的一种设备检测技术。
        (新疆中泰矿冶有限公司质量检测中心  新疆阜康  831500)
        摘要:基于风险的检测技术(RBI)是化工等行业逐渐采用并得到认可的一种设备检测技术。该文借鉴其理念,将其运用到实验室仪器设备的日常管理中,定性判断得到常规设备风险相对高低,除了检查仪器设备完好率,做好日常维护、维修管理等工作外,还利用改造气相色谱仪及新增自动电位滴定仪、X射线荧光光谱仪等项目,提高了工作效率并提升仪器设备整体水平。
        关键词:RBI理念;化学实验室;仪器设备管理
        实验室仪器设备发生故障的随机性很强,它不仅与设备本身的设计、制造、安装、使用的条件和环境,操作人员的素质、水平等诸多因素有关,还与其管理模式、保养和维修等有关。化学实验室的设备还涉及各种强酸、强碱、挥发性有机试剂等危险化学品、高温、真空(减压)、辐射等危险因素,如果不进行良好的管理和维护,仪器设备的寿命将大打折扣。实验室管理和技术人员的主要任务之一是做好仪器设备维护保养工作,延长仪器设备的使用寿命、保持最佳性能,如能及时修复仪器设备的故障,则能够保证日常分析工作的正常进行。因此将先进的管理理念运用到企业实验室的仪器设备管理很有必要。
        1、RBI理念简介及运用
        RBI(risk-basedinspection)即以风险评估管理为基础的设备管理检验技术,它是一种基于兼顾系统安全性与经济性的风险评估与优化检验方法,在国内外石油化工领域得到了广泛运用,该技术通过对石化装置进行安全风险评估,确定装置各部件的风险等级,对高风险的部件有针对性地实施降低风险的措施,从而制订既安全又经济的检验计划。新疆中泰矿冶有限公司质量检测中心实验室借鉴其理念,将其运用到实验室分析仪器设备的日常管理中,延长了分析仪器设备的使用寿命,提高了仪器设备的可靠性,节约了维修的时间、人力成本,并且提高了工作效率,促进了实验室仪器设备的日常维护工作。
        实验室管理和技术人员应根据实验室实践经验,对全中心仪器设备进行风险评估及管理方面的分析,确定风险等级,包括仪器设备可能会出现哪种事故;出现故障的频率如何?做到有的放矢,给予高风险设备更多的关注,即分配给其更多的资源(数据备份、仪器配件),但也不忽视对低风险设备的管理。同时对于仪器设备的故障有预见性,及时规划,提前采取一些合理、有效的措施,这对保持仪器设备的完好率是有利的,能够提高实验室管理。
        2、实验仪器风险等级管理
        2.1、常规日常管理
        新疆中泰矿冶有限公司质量检测中心实验室共有实验分析设备70多种,200多台,总价约800万元,使用年限不一,部分可以自己维修,部分需要通过厂家专业售后定期进行维护和保养。
        一般来说,单价越高的,系统集成度也高,在正确操作的前提下也不易损坏,但如果是集成电路板方面的问题,设备管理人员也无法自己维修,厂家一般也是直接更换里面的配件,如工业分析仪、量热仪用主控卡、驱动卡,气相色谱仪主板卡,荧光光谱仪电路板等。而像在分析炭材灰分、挥发分、着火点,石灰石盐酸不溶物、二氧化硅等含量时,因仪器长期使用较高温度,使用频率高,仪器发生故障的风险就大。常见的故障有:炉内热电偶烧损,温控仪失灵,炉丝断裂等。除了使用频率,还与使用年限有关系,像炉膛外嵌式炉丝使用时间较长就会出现炉丝脱落现象,故障率就很高,需要花费大量的精力去维修:购买零部件、焊接、连线、组装等;后经过仪器更新改进后,情况才有了很大改善。
        此外数量多、因工作性质的原因,操作人员不统一,操作水平不一的现象导致仪器设备出现故障的概率也会比较大,实验管理人员要主动对易出现故障、使用时间较长的设备进行检修,把故障排除在萌芽阶段。不同的设备有不同的最佳维修周期,适合不同的维修方式,例如不重要的设备可以事后维修,关键性设备应该预防维修。
        对于低风险的仪器设备,做到一般维护,有1~2台备用。对于高、中等风险的仪器设备,制定详细的设备维护保养计划及核查校准计划,适当增加维护的频率,如定期对工业分析仪进行除尘,预防仪器内定位卡因灰尘较多而导致信号减弱;气相色谱仪定期进行色谱柱的老化,保证仪器的分离效果。多向操作人员强调注意爱惜使用仪器,培养正确的操作习惯:如气相色谱关机时必须先关桥电流,等降到室温后关机,再关载气;X射线荧光光谱仪必须配备交流稳压电源,开启软件时必须先设置电压,再设置电流,严禁直接关闭电源;电子天平在开机后预热至少半小时以上再进行物品的称量等操作细节。对于高、中等风险的仪器设备,要购买可靠性好的备件,有足够的备用,当市面上的产品不能满足需要时,应申请进行仪器设备的升级改造。
        在设备前期采购阶段,实验室管理者应该做大量的调研、评估工作,在经费允许的条件下,尽量购买固有可靠性高的设备,合理配置。在日常使用期间,针对分析人员操作水平不一致等特点,应该加强对使用者,尤其是班组设备员的培训,使其在班组分析操作期间能正确地指导。一些复杂的仪器,应该编写出“操作说明和注意事项”,或编成设备操作规程,或编写“设备操作卡”放置在仪器的周边,便于操作人员及时查看。同时编写出全部仪器设备的“日常维护保养计划及明细”,便于规范管理,也有利于操作人员轮岗工作的开展。
        2.2、研制工业分析仪霍尔检测磁力定位改为光电传感定位
        如果实验室仪器设备的固有可靠性存在问题(零部件材料缺陷、设计技术缺陷、制造技术缺陷),并不是后天使用(环境、操作、安装、维修)不当的原因,这就需要对其进行重新研制或者升级改造。在实验室主任与机械动力处的支持下做了一些工作,举例说明如下:
        2.2.1、现有仪器设备问题分析
        炭材含量分析时需在高温条件下进行,使用马弗炉进行炭材灰分、挥发分、着火点分析时,需操作人员在高温条件下开炉门取样,极易造成人员烫伤,且每位操作人员操作时间不一致,容易出现分析时长不一致,灼烧完后再冷却、移动、称量,频繁的增加操作步骤,准确性降低,且在操作过程中需要不停的记住每个数据,出现错误的概率增加。工业分析仪主要用于碳材全分析,可以减少中间环节的操作误差,但由于样品分析过程中仪器一直处于机械手运动状态,分析一个样品运动次数就达到20余次,每个班使用运动次数达上百次,长时间使用故障率较高。
        中心对循环水中的钙、碱、氯等项目及污水的部分检测项目全部由人工进行滴定分析,每日电石厂、热电厂循环水样品共计26个,所有检验项目须由两人在6小时内完成检测,分析时间较长,工作量较大。
        2.2.2、对仪器设备的升级改造
        因此,质量检测中心在2019年度部门和公司支持下,将原有马弗炉更新为工业分析仪,再将机械手工业分析仪更换为分开式双炉膛工业分析仪,不使用机械手运动,经过实验,很大程度降低运行故障,保证正常工作的开展,后期再次新增两台,使用效果良好,全过程炭材分析,无中间操作等环节,降低人为因素带来的误差(见图1)。经过不断改进,操作更简便、操作误差大大降低、维护更方便、故障率更低。
        图一:工业分析仪+SDTGA6000
       
        通过与其他公司间进行技术交流,使用自动电位滴定仪(见图2)能够快速、准确的对循环水中需进行滴定检测的项目进行测定,样品的分析时间可缩短50%以上,可降低一人的工作量,同时该设备可用于标准溶液的标定,能够有效的提高标准溶液的准确性。
        图二:T5自动电位滴定仪
       
        3、传统手工滴定石灰石转变为X射线荧光光谱法测定
        石灰石中的成分组分按照国家标准GB/T 15057进行分析,大部分都是容量分析,分析过程繁琐,分析时间较长,如果进行连续检测,检测结果会滞后。利用X 荧光光谱仪(见图3)进行分析,不仅缩短了分析时间,而且还减少了工作量。X荧光光谱法是根据被测样品在X射线照射下发出的X射线,它包含了被测样品化学组成的信息,通过对X射线荧光的分析确定被测样品中各组分的含量。不同元素发出的特征X射线能量和波长各不相同,因此通过对X射线的能量和波长的测量即可知道它是何种元素发出的,从而进行元素的定性分析。同时样品受激发后发射某一元素的特征X射线强度跟这一元素在样品中的含量有关,因此测出它的强度就能进行元素的定量分析。
        图三:Spectro IQ  II X射线荧光光谱仪
           
        同时对于实验室内使用年限超过5年以上的仪器,应对其安全状况进行评估,状态不好的按照固定资产流程报废并重新购置,否则容易出现隐患引发设备事故。
        4、结语
        RBI管理理念经过长达30多年的研究与应用,已经具备相对完整的技术体系,是一种科学的设备风险管理方法,在国际范围内已广泛应用,收到了良好的效果。它不仅适用于一般分析仪器,也适用于中型仪器设备管理、改造。在中、小型仪器设备改进过程中,实验室技术人员和分析操作人员如果都能参与试用和积极提出改进意见,厂家则根据反馈跟进技术,这种仪器改进模式有利于快速改进仪器达到实验需求,取得良好效果。除了检查仪器设备完好率,做好日常维护、维修,避免重复购置,资源浪费,积极共享等管理工作外,还应在设备出现缺陷性问题的时候,进行升级改造,而不是简单地购置更新,只有这样才能不断提高自身技术水平,成为高素质的专业人员。
        参考文献:
        [1]程五一,李季.系统可靠性理论及其应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2012.
        [2]孙进辉.加强实验教学仪器设备管理的思考[J].实验技术与管理,2013,30(7):236-238.
        [3]马思亮.基于风险的检验技术_RBI_在石化装置上的应用分析研究[D].北京:北京化工大学,2013.
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