Эксплуатационная надежность некоторых видов химико-технологи-ческого оборудования Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 338.45:66

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Т. А. Афанасьева

Ивановский государственный химико-технологический университет

В любом промышленном производстве актуальной проблемой является надежность. Обеспечение надежности обусловливается поддержанием данного показателя на соответствующем уровне всех составляющих элементов производства, в том числе оборудования за весь срок его эксплуатации.

Большинство химических предприятий, как известно, представляют собой крупные машинные производства и относятся в системах АСУП к системам большого масштаба. Это означает, что любое химическое предприятие оснащается не просто большим количеством, а огромным (до 1000 и более) количеством различных видов оборудования. Поэтому мы попытаемся осветить поставленный вопрос только по наиболее широко используемым в химической промышленности видам оборудования.

Рассмотрим эксплуатационную надежность химического оборудования на примере работы кристаллизаторов.

Основные виды кристаллизаторов, недостатки в их работе

Простейшими аппаратами для кристаллизации являются ящичные кристаллизаторы. Они представляют собой открытые прямоугольные ящики, в которых подвешиваются ленты или нити. Кристаллизация происходит путем естественного охлаждения раствора и испарения части растворителя в воздух. Основная масса чистых кристаллов осаждается на поверхности лент или нитей и удаляется с маточником. Такие кристаллизаторы работают периодически и неинтенсивно, отличаются громоздкостью и требуют применения ручного труда [1].

В современных кристаллизаторах применяют водяное или воздушное охлаждение, либо ведут кристаллизацию в вакууме.

Кристаллизаторы с водяным охлаждением

В этих кристаллизаторах тепло от раствора к охлаждающей воде передается через стенку, причем кристаллизация происходит вследствие охлаждения раствора.

В случае необходимости получения более низких температур, чем это возможно при водяном охлаждении, применяют охлаждение при помощи холодильных рассолов.

Кристаллизатор с мешалкой состоит из сосуда, в котором вращается мешалка. Охлаждающий агент движется по змеевику. Благодаря вращению мешалки выпадающие кристаллы не осаждаются на дне, а остаются в растворе во взвешенном состоянии. Такие кристаллизаторы работают периодически и непрерывно. При периодической работе аппарат заполняют раствором. По окончании работы производят разгрузку через патрубок, имеющий клапан. При непрерывной работе соединяют последовательно несколько аппаратов. Благодаря простоте эти кристаллизаторы имеют широкое распространение.

Кристаллизаторы такого типа изготовляют иногда с рубашками (вместо змеевиков), чтобы устранить выпадение кристаллов на стенках аппарата, лопасти мешалки снабжают скребками или металлическими щетками.

Недостатками кристаллизаторов такого типа являются их громоздкость и небольшая производительность.

Кристаллизаторы с воздушным охлаждением

В таких кристаллизаторах охлаждение раствора производится путем непосредственного соприкосновения его с воздухом. Вследствие этого одновремен-

но с охлаждением происходит испарение части растворителя в воздух.

Барабанный вращающийся кристаллизатор представляет собой цилиндрический аппарат, наклонный к горизонту. Барабан опирается на 2 пары вращающихся опорных роликов и приводится во вращение при помощи зубчатого венца. Раствор подается с одного конца барабана, а кристаллы и маточный раствор выводят с другого конца. Воздух нагнетается вентилятором и движется противотоком движению раствора. Недостатком вращающихся барабанных кристаллизаторов является их громоздкость.

Вакуум - кристаллизаторы

Они конструируются как для периодического, так и для непрерывного

процессов. В аппаратах непрерывного действия поддерживается постоянный вакуум, отвечающий заданной конечной температуре кристаллизации.

Вакуум - кристаллизаторы являются экономичными и удобными в обслуживании аппаратами. Они герметичны, не имеют теплопередающих поверхностей.

Расчет показателей надежности кристаллизатора в производстве ронгалита (барабанный, дисковый кристаллизатор) Характеристика аппарата. Кристаллизатор ПМК-3О предназначен для кристаллизации ронгалита. Кристаллизатор имеет 12 элементов теплообмена (дисков). Составляем расчетную схему надежности:

Определяем интенсивность отказов элементов.

Интенсивность отказов элементов 1 и 2 принимаем по справочным данным. По элементам 3 и 4 имеются эксплуатационные данные. Средний срок службы диска составляет 6 месяцев, т.е. он является наиболее быстроизнашиваемым элементом, поэтому его интенсивность отказов будет установлена после определения ресурса между текущими ремонтами.

Ресурс между текущими ремонтами назначаем равным у-% ресурсу изнашиваемого элемента - диска. Его средний срок службы составляет 6 месяцев, т.е. 4320 ч. Вид закона распределения и коэффициента вариации 0,35 определили по таблицам справочного приложения [2]. Параметры распределения, соответствующие коэффициенту вариации 0,35, определяем по [3]:

В = 3,1; К = 0,895; а = Т4 / К = 4827 ч.

Определяем у-% ресурс диска для у = 0,8 в соответствии с [4]:

1

1

Т = а ( 1п 1 Iв = 4827 I 1п — 13,1 = 2992,74ч.

Т I У) I 0,8)

Назначаем ресурс между текущими ремонтами равным 1440 часов, т.е. кратным месячной наработке (720).

Интенсивность отказа диска определяем по формуле:

1

1

А 4 =

1п^—— 1п

Рі(Трт) 0,976

Т

1440

= 16,8 • 10"

1/ч,

Рі(Трт ) = е

Определяем наработку на отказ все-

го аппарата:

т = - 1

■ = 4671ч.

^ , 10~6 (2,8 +1,1 + 8,6 + 12 + 16,!

X пі ^ ( , , , ,

і =1

Ресурс до капитального ремонта определяем по базовому элементу (корпус). Средний ресурс до капитального ремонта кристаллизатора установленного на заводе, известный по результатам эксплуатации составляет 17280 ч. Определяем сред-

6

в

Т

рт

1

ний ресурс до капитального ремонта разрабатываемого кристаллизатора.

Т = Т М-в = 17280 1,37 31 = 15609 ч.

Р Ра 5

Принимаем ресурс до капитального ремонта кратным назначенному ресурсу между текущими ремонтами (1440) и равным 15840 ч. Срок службы до списания:

т _Тр (nK +1) 1584G (6 +1)

= 13 лет.

8640 Ки 8640-1

Срок службы предлагаем определить по следующей формуле, выведенной из предпосылок, что за срок службы целесообразно экономически эксплуатировать оборудование до достижения равенства:

Ккр — ^

где Ккр - капитальные затраты (первоначальная стоимость кристаллизатора);

Зс.э - затраты на содержание и эксплуатацию.

Зс.э = А + Зрем, где А = На Ккр - величина амортизационных отчислений;

На - норма амортизации,

А = 0,05 - 33000 = 1650 руб.

Зрем = 0,017 - 33000 = 561 руб.,

0,017 = 1,7% / 100, 17% - условно принятый процент на неплановый ремонт.

3с.э. = 1650 + 561 = 2211 руб.

Тогда срок службы по предлагаемой формуле:

К - З

гр ^ кр с

33GGG - 2211

= 13,9 лет.

Зс, 2211

Коэффициент технического использования принимаем равным Кти аналога, определенного по результатам эксплуатации (Кти = 1).

Определяем суммарную продолжительность ремонтов:

tп = Тпт nт + Тпк nк = 4• 60 + 96• 3 = 528ч.

где

Т

V рт

= 6

(1584G V 144G

1 1 = 6G

коли-

Определяем суммарную продолжительность неплановых ремонтов:

,в = Тв - ± = 2 -1128*0 = 48 ч,

в в Т 4671 здесь Тв принято равным Тпт / 2.

^ = Т (пк +1) = 15840 (6 +1) = 110880 ч.

Определяем суммарную продолжительность техобслуживаний:

tто nто

ТТ

= 0,4

рт у

110880 110880

168

1440

= 233ч.

Коэффициент технического использования кристаллизатора:

К = 1 - + ?в + т = 1 - 528 + 48 + 233 = 0,993..

Тсл • 8640

8640 • 13,9

Решение проблем повышения надежности и эффективности технических систем необходимо для разработки (создания) обоснованной стратегии эксплуатации, которая должна строиться на основании объективных характеристик безотказности и ремонтопригодности, в данных условиях эксплуатации, структуры системы, характеристик индикации отказов и т.п. Выбор оптимальной стратегии позволяет достичь наилучших результатов эксплуатации без привлечения дополнительных средств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Хамский, Е.В. Кристаллизация в химической промышленности [Текст] / Е.В. Хамский. - М.: Химия, 1979.

2. Шор, Я.Б. Таблица для анализа и контроля надежности [Текст] / Я.Б. Шор, Ф.И. Кузьмин. -М.: Радио, 1968.

3. Система технического обслуживания и ремонта оборудования предприятия химической промышленности [Текст].- М.: НИИХИММАШ, 1976.

4. Костицкий, Б.И. Надежность и долговечность машин [Текст] / Б.И. Костицкий. - Киев. Техника, 1975.

чество текущих ремонтов.

SERVICEABILITY OF SOME TYPES A CHEMIST-TECHNOLOGICAL EQUIPMENT

T. Afanasjeva

The reliability is the actual problem in any earned one's living production. Ensuring reliability is defined a maintenance of given factor on corresponding level for all forming production elements, including equipment for the whole term of its usages.

t

t

р

р

Т

р

1

n

n

т

к