Мониторинг риска эксплуатации оборудования в реальном времени Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 62-5

В.Н. Костюков, V.N. Kostyukov, e-mail: [email protected] Ал. В. Костюков, Al.V. Kostyukov, e-mail: post@/fynamucs.ru Ли. В. Костюков, An. V. Kostyukov, в[email protected] ООО <{НПЦ «Динамика», г. Омск, Россия Ltd. «SPC «Dynamics», Omsk. Russia

МОНИТОРИНГ РИС КА ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

REAL-TIME MONTTORINGOF EQUIPMENT OPERATION RISK

В статье кратко представлен механизм мониторинга рнска пропуска отказов оборудования в реальном Бремени, разработкой и совершенствованием которого в течение последних 20 лег занимаются специалисты НПЦ «Динамика», используя данные систем компьютерного мониторинга для предупреждения аварнв н контроля технического состояния оборудования КОМПАКС*. созданных в Центре [1] н внедренных на десятках предприятий, эксплуатирующих сотнн опасных производственных объектов (ОПО) в России п за рубежом, н контролирующих более 20 ООО агрегатов н механизмов свыше 1 700 типов.

The article aimed at a short representation of real-time equipment failure* omission risk monitoring mechanism. which, within 20 years, experts of SPC «Dynamics» are developing and improving, using data of computer monitoring systems for accident prevention and control of the equipment condition - COMPACS®, created in the Scientific and Production Center [1] and implemented at dozens of enterprises operating hundreds dangerous manufacturing entities in Russia and abroad, and controlling state of more than 20 0 00 units, cars and mechanisms of about 1 700 types.

Ключевые слова: мониторинг, риск, эхсплуатщия, ресурс оборудование, эксплуатационные затраты

Keywords: monitoring, risk, operation, service life, operational expenses

Все основные факторы, обуславливающие высокие эксплуатационные затраты и потери от аварий, проявляются через ресурс оборудования, а совокупный ущерб напрямую зависит от своевременности обнаружения неисправностей и адекватности действий персонала при разных скоростях потери ресурса вследствие износа элементов оборудования.

Многократный анализ ремонтных работ, проведенных по предписаниям систем, показал, что все остановы агрегатов в состоянии «Недопустимо» были действительно необходимы. В 100% случаев подтверждены не только факты проведения ремонтов, но и дефекты оборудования, которые были выявлены системами КОМПАКС®[2].Системы распределяют состояние подконтрольного оборудования на три категории: «Допустимо» (далее Д), «Требует принятия мер» (далее ПЗМ), «Недопустимо» (далее НДП). Каждое из вышеназванных состояний можно интерпретировать в терминах риска пропуска отказа агрегатов, а, учитывая их категории, число агрегатов и длительность их нахождения в различных состояниях, представляется возможным оценить в реальном времени риск пропу ска отказа технологического объекта в целом.

Для обоснования связи наработок оборудования в различных состояниях с последствиями, наступающими в результате негативных событий, необходимо специфицировать таковые события и нх последствия, а так же рассчитать частоту данных событий в зависимости от наработки.

Благодаря наличию в системах КОМПАКС® режима сохранения трендов построены эмпирические модели функпнй распределения эксплуатации (наработок) машинного оборудования в технических состояниях Д. "ТОМ, НДП. Для аппроксимации функций распределения использовано распределение Вейбулла - Гнеденко.

В результате, получены коэффициенты теоретических моделей законов распределения наработок машинного оборудования, эксплуатирующегося в различных технических состояниях, с довольно высокими значениями мер Линдера (0,96 и выше), что подтверждает соответствие полученных теоретических моделей законов распределения эмпирическим данным.

Все оборудование технологического комплекса распределяется на четыре категории опасности [3], однако, для цели мониторинга риска пропуска отказа достаточно наблюдать состояние оборудования 1 категории, внезапный отказ которого влечет 80-90% технико-экономических потерь.

Не смотря на то, что риск пропуска отказа при эксплуатации агрегатов в состояниях Д и ТПМ присутствует, его величина несущественна с точки зрения ее влияния на размер риска [3]. Погрешности расчета риска определяются рядом факторов, включая ошибку системы мониторинга, однако, для систем 1-го класса, ее расчетом можно пренебречь [4].

Вероятность отказа О СО обратна вероятности безотказной работы Р (1). Вероятность безотказной работы ОПО в простейшем случае равна произведению вероятностей безотказной работы агрегатов 1 категории в состоянии НДП следовательно:

I эд

р„„(0 Прсо № к =П*

(1)

¡=1

где: РОНо(%) - вероятность безотказной работы агрегатов 1 категории в состоянии НДП; п -число агрегатов 1 категории, эксплуатируемых в техническом состоянии НДП; е - число Эйлера ~ 2,718; и - текущая наработка 1-го агрегата в состоянии НДП; !„ - момент перехода 1-го агрегата в состояние НДП; Ь;, — наработка г-го агрегата 1 категории в техническом состоянии НДП до останова, ¿вд = г,- - Ту - средняя наработка агрегатов в состоянии НДП до остано-

Негативными последствиями эксплуатации агрегатов в состоянии НДП, являются, во-первых, крайне высокая вероятность отказа и аварии, которая растет по мере наработки в состоянии НДП, во-вторых, высокая вероятность приостановки выпуска продукции, в-третьих, необходимость устранения неисправности или дефекта агрегата, т.е. его ремонт.

По опубликованным данным [5, 6] имеется возможность на примере нефтеперерабатывающих предприятий России оценить максимально возможные и вероятные последствия отказа агрегатов 1 категории, эксплуатирующихся в техническом состоянии НДП. Так, по наиболее консервативным оценкам, средняя стоимость восстановления после аварии (Сд) составляет около 15% стоимости оборудования ОПО или около 100 млн. руб., а срок восстановления ресурса ОПО составляет до двух месяцев. Средняя стоимость простоя ОПО (С$) при отказе оборудования составляет около 0;5 млн. руб. в час, а средняя стоимость ремонта агрегата (Си). выведенного из эксплуатации в состоянии НДП - около 0,2 млн.руб.

Из тех же источников [5.6] известны и частоты некоторых негативных последствий, что позволяет оценить вероятные потери, как сумму вышеперечисленных видов потерь с соответствующими вероятностями:

Сопо=РА,СА+РьхС3+РЕ.хСЕ

(2)

где: С„ - стоимость последствий отказа агрегатов 1 категории ОПО; Рл.ьл — вероятность наступления последствий аварии, простоя и ремонта соответственно; Сл,5л~ средние потери от аварии, простоя и ремонта соответственно.

В простейшем случае, полагая, что потери от отказа любого агрегата 1 категории опасности [3] приводят к отказу ОПО, риск пропуска отказа оборудования ОПО определяется следующей зависимостью:

ОПО

ОПО

'ОПО

где: j?c.fw ^У - риск пропуска отказа агрегатов 1 категории, эксплуатируемых в состоянии НДП: С0„0 - стоимость последствий отказа агрегатов 1 категории ОПО; Qono (t) - вероятность отказа агрегатов 1 категории, эксплуатируемых в состоянии НДП

На рис. 1 приведен тренд риска пропуска отказа агрегатов технологической установки одного из НПЗ с учетом приведенного выше закона распределения вероятности пропуска отказа с учетом числа и длительности наработки агрегатов 1 категоргш ОПО в техническом состоянии НДП. В частности, отчетливо видно, как в течение первых двух суток после пуска ОПО в эксплуатацию после остановочного ремонта, число агрегатов и длительность их эксплуатации в состоянии НДП были причиной значительного риска пропуска отказа ОПО - на уровне 5 млн. руб. В течение первых двух суток персонал установки целенаправленными и своевременными действиями существенно сократил число агрегатов, эксплуатируемых в состоянии НДП, чем добился приемлемого уровня риска в 0,2 - 0,5 млн. руб. Благодаря мониторингу' риска эксплуатации ОПО в реальном времени, руководство НШ получило возможность оперативно реагировать на рост риска. Это подтверждается на участке тренда за 3 - 5 сутки эксплуатации комплекса, когда увеличение числа агрегатов в состоянии НДП не сопровождается ростом длительности в НДП, что характеризуется размером риска в такие моменты на уровне 1,5-2 млн. руб. В свою очередь, данный факт наглядно демонстрирует, что персонаж оперативно выполняет указания руководства, которое в реальном времени видит величину риска пропуска отказа оборудования при эксплуатации ОПО

Вывод. Автоматический мониторинг риска пропуска отказа агрегатов ОПО в реальном времени может быть осуществлен исключительно стационарными системами мониторинга технического состояния оборудования [б] и представлен на все уровни управления предприятием в виде графика (рис. 1). Это позволяет менеджменту не предполагать, а знать существующий уровень, риска и принимать решения по его снижению, т.е. обеспечить наиболее эффективную стратегию риск-менеджмента.

Наработка, сутки

Рнс. 1. Уровень риска пропуска огказа агрегатов ОПО в реальном времени: кривая 1 - риск эксплуатации ОПО в реальном времени, кривая 2 — число агрегатов 1 категории, эксплуатируемых в НДП

Библиографический список

1. Костюков. В. Н. Автоматизированные системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств (АСУ БЭР - КОМПАКС®) / В. Н. Костюков, С.Н. Бонченко, Ал.В. Костюков. - М.: Машиностроение, 1999. - 163 с.

2. Костюков. В.Н. Мониторинг безопасности производства. - М.: Машиностроение. 2002. - 224 с.

3. ГОСТ Р 53563-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации. -Введ. 01.01.2011. - М.: «Стандартинформ», 2010. - 5 с.

4. ГОСТ Р 53564-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Требования к системам мониторинга. - Введ. 01.01.2011.-М.: «Стандартинформ», 2010.-20 с.

5. Костюков. В. Н. Повышение операционной эффективности предприятий на основе мониторинга в реальном времени (монография) / В. Н. Костюков, Ан.В. Костюков. - М.: Машиностроение, 2009. - 192 с.

6. Отчет о деятельности Росгехнадзора. URL: //http /'/wwwgomadzorти/activity/control fo Ldei/ mdex.php?sphrase_id= 103 5 7_( дата обраш енпя: 01.06.2014)