CC BY
16
УДК 622.24
В.Н. Костюков, V.NKostyukov, e-mail:post@dynamics.ru А.В. Костюков, A.V. Kostyukov, e-mail:post@dynamics.ru А.А. Синицын, A.A. Sinichin, e-mail:post@dynamics.ru Е.В. Тарасов, E.V. Tarasov, e-mail:post@dynamics.ru ООО "НПЦ «Динамика», г. Омск, Россия Ltd. "SPC "Dynamics", Omsk, Russia
ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АГРЕГАТОВ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
RELIABILITY ASSESSMENT OF SAFETY OF UNITS PETROCHEMICAL COMPLEX
Решение проблемы безопасной и надежной эксплуатации машинных агрегатов опасных производств нефтехимических комплексов (НХК) напрямую связано с мониторингом рисков в их эксплуатации. Для мониторинга рисков опасных производственных объектов необходимо оценивать характеристики надежности оборудования в реальных условиях его эксплуатации, знать время средней наработки машинных агрегатов до зарождения дефекта и до перехода в опасное техническое состояние. Анализ надежности технологических установок НХК показывает, что на динамическое оборудование приходится более 70% отказов [1, 2, 3]. Решением проблем безопасной и надежной эксплуатации машинных агрегатов непрерывных опасных производств нефтехимических комплексов является определение средней наработки агрегатов с учетом их работы в различных технических состояниях.
Solving the problem of safe and reliable operation of machine units hazardous industries petrochemical complexes is directly related to the monitoring of risks in their operation. To monitor risks of hazardous production facilities need to assess the performance of equipment reliability in real operating conditions , namely, the mean time to know the time machine units to defect nucleation and the transition to a dangerous (emergency ) technical condition . In addition, the reliability analysis of technological installations petrochemical complexes shows that dynamic equipment accounts for more than 70 % of failures [1, 2, 3]. Thus the important problems of safe and reliable operation of machine aggre-
gates continuous hazardous industries petrochemical complexes is the definition of an average operating units in accordance with their work in different technical conditions.
Ключевые слова: безопасность, мониторинг, техническое состояние
Keywords: security, monitoring, technical condition
Целью проводимой в НПЦ «Динамика» работы является разработка моделей и способов оценки среднего времени безопасной и надежной эксплуатации машинных агрегатов опасных производственных объектов НХК путем исследования их наработки при работе в различных технических состояниях.
Исходными данными в представленной работе является накопленная статистика по наработке машинных агрегатов в различных технических состояниях, полученная из баз данных систем мониторинга технического состояния оборудования КОМПАКС, установленных на одном из крупных технологических комплексов нефтехимического предприятия. Машинное оборудование исследуемого технологического комплекса по требованиям стандартов ГОСТ Р 53564-2009, ГОСТ Р 53563-2009 [4, 5, 6] содержит агрегаты трех категорий опасности:
- оборудование первой категории, занимающее ключевые позиции в технологическом процессе, внезапный отказ которого может привести к техногенной аварии и/или существенному снижению технико-экономических показателей (ТЭП) комплекса (> 80-90 % ТЭП);
- оборудование второй категории, не играющее ключевой роли в технологическом процессе, но внезапный отказ которого может привести к снижению безопасности и ТЭП комплекса (< 10-20 % ТЭП);
- оборудование третьей категории - вспомогательное.
По накопленным данным, трендам диагностических параметров, полученным с помощью систем мониторинга технического состояния исследуемого НХК [7], составлены эмпирические модели функций распределения эксплуатации машинного оборудования первой, второй и третьей категории до момента, предшествующего обнаружению неисправности (зарождению дефекта) (QD); до момента, предшествующего достижению предельного состояния (QDT); от момента зарождения дефекта до достижения предельного состояния с последующим остановом агрегата (QTN).
Для математического описания эмпирических функций распределения используется универсальное распределение Вейбулла - Гнеденко (1), которое широко используется для оценки надежности механических и электрических машин [8, 9].
Q (t) = 1 - e
(1)
где Т и а - положительные постоянные; Q(t) - теоретическая функция распределения случайной величины 1;; e - число Эйлера, е ~ 2,718; t - интервал работы машинного оборудования в соответствующем техническом состоянии, в часах.
После математических преобразований и аппроксимации методом наименьших квадратов получаем коэффициенты теоретических моделей законов распределения Вейбулла -Гнеденко для машинного оборудования НХК (представлены в Таблице 1), где Я2 - мера Линдера, показывает долю в сумме квадратов отклонений отклика от его среднего значения, обусловленного регрессией.
t У
Т
Таблица 1
№ теоретическая функция Л Л Л
п/п распределения a T R 2
1 2 3 4 5
Агрегаты первой категории
1 Ро1(1) 0,7595 246,2595 0,9889
2 ада) 0,8939 445,6134 0,9992
3 Ош1А) 1,0471 654,9615 0,9757
Агрегаты второй категории
4 0ъ2а) 1,207 1896,85 0,9891
5 о^а) 1,274 3039,67 0,9918
6 0ш2© 1,4264 1293,22 0,9943
Агрегаты третьей категории
7 OD3(t) 1,9474 5573,95 0,9864
8 ODт3(t) 2,1019 6711,32 0,9736
9 0тN3(t) 2,5120 3320,92 0,9903
Таблица 2
№ Наработка машинного оборудования Вероятность пропуска опасного состояния оборудования (у), %
0,1% 0,5% 1% 3% 5% 10% 15% 20% 25% 30%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Агрегаты первой категории
1 ТDlY, час 0,027 0,23 0,58 2,484 4,94 12,73 22,52 34,2 47,76 63,4
2 ТDт1y, час 0,18 1,192 2,596 9,01 16,08 35,96 58,4 83,24 110,6 140,64
3 Тш1у, час 0,9 4,17 8,1 23,34 38,4 76,36 115,51 156,35 199,28 244,7
Агрегаты второй категории
4 ТD2y, час 6,22 15,46 45 106 164 295 422 550 676 808
5 ТDт2y, час 15 49 84 196 294 518 728 938 1141 1351
6 Тш2у, час 12 32 52 112 162 267 361 451 540 628
Агрегаты третьей категории
7 ТD3y, час 165 375 540 930 1215 1770 2190 2595 2940 3285
8 ТDт3y, час 255 555 765 1275 1635 2310 2835 3300 3720 4110
9 Тш3у, час 210 405 540 825 1020 1350 1620 1830 2025 2205
ТD у, час - наработка машинного оборудования до момента обнаружения неисправности (зарождению дефекта);
Tdt y, час - наработка машинного оборудования до момента достижения предельного состояния;
Ttn y, час - наработка машинного оборудования от момента зарождения дефекта до предельного состояния с последующим остановом.
Выводы:
1. Получены математические модели законов распределения среднего времени безопасной и надежной эксплуатации машинных агрегатов опасных производств НХК в различных технических состояниях.
2. Определены интервалы периодичности мониторинга агрегатов НХК различных категорий опасности для предотвращения пропуска своевременного распознавания опасного состояния оборудования.
Библиографический список
1. Махутов, Н.А. Нормирование параметров прочности и риска в обеспечении техногенной безопасности / Н.А. Махутов, М.М. Гаденин // Химическая техника. - 2011. - № 1. -С. 12-18.
2. Костюков, В.Н. Мониторинг состояния и рисков эксплуатации оборудования в реальном времени - основа промышленной безопасности // В.Н. Костюков, Н.А. Махутов, А.В. Костюков //Федеральный справочник: Т. 26. - М.: НП «Центр стратегического партнерства», 2012. - 496 с.
3. Костюков, В.Н. Мониторинг безопасности производства / В.Н. Костюков. - М.: Машиностроение, 2002. - 224 с.
7. ГОСТ Р 53563-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации / НПЦ Динамика, Ростех-экспертиза, НПС Риском, АНО НИЦ КД. - 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 /НПЦ Динамика, Ростехэкспертиза, НПС Риском, АНО НИЦ КД. - Введ. 01.01.2011. - М.: «Стандар-тинформ», 2010. - 20 с.
5. Стандарты в области мониторинга технического состояния оборудования опасных производств / В. Н. Костюков, А. П. Науменко, А. В. Костюков, С. Н. Бойченко . - 2012 // Безопасность труда в промышленности . - 2012 . - № 7 . - С. 30-36.
6. Комплексный мониторинг технологических объектов опасных производств / В. Н. Костюков, С.Н.Бойченко, А.П. Науменко, Е.В. Тарасов // Контроль. Диагностика. - 2008. -№ 12. - С.8-18.
7. Сборник задач по теории вероятностей, математической статистике и теории случайных функций: учеб. для втузов / Под ред. А. А. Свешникова. - М.: Наука, 1970. - 656 с.
8. Шор, Я. Б. Таблицы для анализа и контроля надежности / Я. Б. Шор, Ф. И. Кузьмин. - М.: Сов. радио, 1968. - 284 с. : ил.
