CC BY
58STUD NET
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОТКАЗОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АППАРАТОВ
ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
IDENTIFICATION OF FAILURES DURING OPERATION OF AIR COOLING
UNITS
УДК 621.847
ЮсуповаЛиана Римовна, Магистрант, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, Российская Федерация Научный руководитель: Бикмухаметова М.А. - доцент, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, Российская Федерация
Yusupova Liana Rimovna, Undergraduate, Ufa State Petroleum Technical University, Ufa, Russian Federation, liana yusupova 2017@mail.ru Scientific adviser: Bikmukhametova M.A. - docent, Ufa State Petroleum Technical University, Ufa, Russian Federation
Аннотация
Ужесточение требований по безопасной эксплуатации оборудования требует поиска перспективных технологий контроля состояния оборудования и систем технического обслуживания и ремонта (ТОиР), основанных на принципах использования фактического ресурса безопасности. В этой связи на первый план выходит методология RCM. В настоящей работе показана возможность определения критичности отказов АВО (аппаратов воздушного охлаждения), что позволяет на следующем этапе исследования разработать научно-обоснованный метод оценки риска АВО для совершенствования стратегии ТОиР.
S u m m a r y
Toughening the requirements for the safe operation of equipment requires the search for promising technologies for monitoring the condition of equipment and maintenance and repair systems (MRO) based on the principles of using the actual safety resource. In this regard, the RCM methodology comes to the fore. The present work shows the possibility of determining the criticality of failures of air-conditioners (air-cooled devices), which allows us to develop a scientifically-based method for assessing the risk of air-conditioners at the next stage of research to improve the maintenance and repair strategy.
Ключевые слова: RCM, аппараты воздушного охлаждения, безопасность эксплуатации оборудования.
Key words: RCM, air coolers, equipment operation safety.
Методология RCM (Reliability Centered Maintenance - англ.) техническое обслуживание, направленное на обеспечение надёжности оборудования, положительно зарекомендовавшее себя во многих исследованиях по повышению надежности оборудования [1,2]. Методология RCM основана на принципах ранжирования оборудования по степени критичности и ранжирования отказов критичного оборудования. Один из инструментов ранжирования- анализ видов, последствий и критичности отказов (АВПКО) [3]. В общем случае АВПКО представляет сочетание качественного анализа видов и последствий отказов (АВПО) объекта с количественными оценками критичности выявляемых при анализе и имеющих место эксплуатационных отказов.
В настоящее время ни один современный нефтеперерабатывающих и нефтехимических завод не обходится без аппаратов воздушного охлаждения (АВО). Несмотря на видимую простоту, эти аппараты выполняют очень ответственную роль, во- первых, они охлаждают взрыво-пожароопасные среды, во вторых их теплообменный блок под давлением, и отказ такого аппарата может привести к катастрофическим последствиям. В работе проанализировано более 50 аппаратов воздушного охлаждения горизонтального типа (АВГ) трехсекционные, с таких технологических установок как АВТ (атмосферно- вакуумная трубчатка), УЗК (установка замедленного коксования), гидрокрекинг, риформинг, деасфальтизация гудрона, производство кумола, производство синтетического этилового спирта и других.
Для идентификации отказов выбран один из методов экспертных оценок. В качестве экспертов выступили специалисты, имеющие большой опыт, стаж и высокую квалификацию в области эксплуатации и надзора за АВО на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях.
На первом этапе проведена работа с нормативно- технической, ремонтной и эксплуатационной документацией. На втором этапе к исследованию были привлечены эксперты. При работе с экспертами принято решение разделить функционирующие АВО на группы, поскольку цикличность работы, перепад температур, взрывоопасность охлаждаемых сред, перепад давлений, наработка на отказ, конструктивное исполнение и существующие системы безопасности прямым образом влияют на вероятность
и последствия отказов. К первой группе отнесены АВО, эксплуатация которых осуществляется в наиболее жестких условиях, а последствия некоторых отказов (опасностей) приводят к авариям. К третьей группе отнесено оборудование, риск возникновения аварий которого очень низкий. Причем как показала статистика отказов, большинство отказов, имеющие место для АВО 1 и 2 группы, не случаются у АВО, относящейся к третьей группе.
На стадии эксплуатации АВО идентифицированы следующие возможные виды отказов (опасностей): пропуск вальцовки труб, пропуск крышки АВО, изгиб труб, деформация решетки, дефект крышки, разгерметизация трубопроводов и фланцевых соединении, ослабление затяжки крепежа, разрушение уплотнений и прокладок, отказ электродвигателя, превышение предельно допустимых значений основных параметров, трещины несущих и опорных конструкции АВО, смещение или изменение угла атаки лопастей.
В соответствии с [3] критичность отказа С рассчитывали по следующей формуле
С=В1 В2 Вэ, (1)
где В1- характеристика частоты отказа; В2 - оценка последствий отказов; Вэ- - оценка вероятности обнаружения отказа.
В данной работе входящие в формулу 1 сомножители В1; В2 и Вэ оценивались экспертным путем в баллах (от 1 до 10).
В таблицах 1-3 представлена идентификация отказов по группам.
Таблица 1 - Идентификация отказов АВО 1 группы
Отказы (опасности) оборудования Значение В1 Последствия отказа В2 Значение В2 Значение ВЗ Критичность отказа (С)
Пропуск вальцовки труб 8 Пропуск продукта Выход из строя аппарата, отклонение из технологической схемы, возможно возгорание 9 4 288
Пропуск крышки АВО 10 Выход из строя аппарата, отклонение из технологической схемы, возможно возгорание; пропуск продукта 9 4 360
Изгиб труб (ведет трубку) 8 Пропуск трубки 9 4 288
Деформация решетки (ведет решетку) 7 Пропуск продукта 9 2 126
Трещина в трубной решетке 3 Пропуск продукта по вальцовке 9 6 190
Разгерметизация трубопроводов и фланцевых соединений 6 Пропуск продукта 9 4 216
Ослабление затяжки крепежа (вибрация) 8 Трещины несущих и опорных конструкций АВО; Разрушение ступицы 9 4 288
Разрушение уплотнений и прокладок 6 Пропуск продукта 9 5 270
Превышение предельно допустимых значений основных параметров 2 Изгиб труб с последующей деформацией, развальцовка с последующим пропуском продукта 5 5 50
Смещение или изменение угла атаки лопастей 2 Разрушение вентилятора 5 5 50
Дефект резьбового соединения пробок 6 Пропуск продукта 8 4 192
Отказ электродвигателя 6 Отклонение от технологического режима 6 2 72
Таблица 2 - Идентификация отказов АВО 2 группы
Отказы (опасности) оборудования Значение В1 Последствия отказа B2 Значение В2 Значение ВЗ Критичность отказа (С)
Пропуск вальцовки труб 6 Выход из строя аппарата, отклонение из технологической схемы, возможно возгорание; пропуск продукта 9 4 216
Пропуск крышки АВОр. 8 Выход из строя аппарата, отклонение из технологической схемы, возможно возгорание; пропуск продукта 9 4 360
Изгиб труб (ведет трубку) 6 Пропуск трубки 4 4 96
Деформация решетки (ведет решетку) э Пропуск продукта 4 4 48
Разгерметизация трубопроводов и фланцевых соединений 6 Пропуск продукта 9 4 216
Ослабление затяжки крепежа (вибрация) 8 Изменение режима работы АВО, пропуск продукта 9 4 360
Разрушение уплотнений и прокладок 6 Пропуск продукта 9 5 270
Превышение предельно допустимых значений основных параметров 2 Изгиб труб с последующей деформацией, развальцовка с последующим пропуском продукта 5 5 50
Смещение или изменение угла атаки лопастей 2 Разрушение вентилятора 5 5 50
Коррозионный износ трубок и трубной решетки 5 Пропуск продукта 5 6 150
Дефект резьбового соединения пробок 6 Пропуск продукта 7 4 168
Отказ электродвигателя 6 Отклонение от технологического режима 6 2 72
Таблица 3- Идентификация отказов АВО 3 группы
Отказы (опасности) Значение Последствия отказа В2 Значение Значение Критичность отказа (С)
оборудования В1 В2 ВЗ
Ослабление Трещины несущих и
затяжки крепежа 3 опорных конструкций 4 4 48
(рост вибрации) АВО; Разрушение ступицы
Смещение или Разрушение лопастей;
изменение угла атаки лопастей 4 Разрушение вентилятора(рабочего колеса) 4 2 32
Износ уплотнений Разрушение
и прокладок 3 уплотнений и прокладок 4 4 48
Отказ Отклонение от
электродвигателя* 4 технологического режима 2 2 16
*- данный отказ для АВО 3 группы имеет небольшое значение, и в дальнейших исследованиях рассматриваться для этой группы не будет.
На рисунке 1 показаны результаты экспертной оценки критичности отказов (опасностей) АВО каждой группы.
На основании проведенного АВПКО к критичным отказам (опасностям) можно отнести отказы, приводящие к нарушению структурной целостности, разгерметизации аппарата и разгерметизации трубопроводов, что влечет за собой возгорание охлаждаемых сред (пожар). К незначительным отказам для всех групп АВО можно отнести отказы, связанные со смещением или изменением угла атаки лопастей и отказ электродвигателя. Руководствуясь результатами АВПКО, следующим этапом исследования является разработка классификации уровня риска АВО.
400 350 300 250
§ 200
О р-
£ 150
а
о
$ 100
Вид опасности (1гр.-синий, 2гр.-красный, 3гр.-желтый)
Рисунок 1- Критичность отказов (опасностей) АВО Таким образов, по результатам экспертного опроса определена критичность каждого отказа (опасности), имеющего место при эксплуатации АВО. Исследования показали, что идентификации отказов дает возможность предпринимать необходимые меры по снижению уровня риска при эксплуатации, что в свою очередь позволит не только сбалансировать сроки и объёмы ТОиР, но и установить приоритетность их выполнения, что в общем случае приведет к повышению надёжности и безопасности эксплуатации АВО.
Литература
1. Мейзлер М.А., Бикмухаметова М.А., Тукаева Р.Б. Новый подход к разработке инструментов оценки риска центробежных насосов. Международная научно-техническая конференция «Современные технологии в нефтегазовом деле - 2018». - Октябрьский: УГНТУ, 2018.
2. M.A. Bikmukhametova, R. B. Tukaeva, A. T. Bikmukhametov. Risk-oriented approach to problem of centrifugal pumps reliabilization during operation // Conference "Actual Issues of Mechanical Engineering" (AIME 2018). P. 9094.
3. 3 ГОСТ 27.310-95 «Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения».
Literature
1. Meisler M.A., Bikmukhametova M.A., Tukaeva R.B. A new approach to the development of centrifugal pump risk assessment tools. International scientific and technical conference "Modern technologies in the oil and gas business -2018". - October: USTU, 2018.
2. M.A. Bikmukhametova, R. B. Tukaeva, A. T. Bikmukhametov. Risk-oriented approach to problem of centrifugal pumps reliabilization during operation // Conference "Actual Issues of Mechanical Engineering" (AIME 2018). P. 9094.
3. GOST 27.310-95 "Analysis of the types, consequences and criticality of failures. Key Points. "
