CC BY
444. Временные рекомендации по тушению пожаров на объектах переработки и хранения сжиженных газов с помощью передвижной пожарной техники. М., ВНИИПО, 1975, 33 с.
Показатели надежности восстанавливаемых и невосстанавливаемых элементов паровых котлов и котлового оборудования
12 3
Бородай Е. В. , Авилов М. Ю. , Спорыхин Н. Д.
1Бородай Евгений Владимирович /Borodaj Evgenij У1аЖт1гоу1ск - инженер-испытатель,
испытательная лаборатория;
2Авилов Михаил Юрьевич /ауноу Млай Yur'evich - заместитель начальника, управление прочностных исследований и технической диагностики;
3Спорыхин Николай Дмитриевич /Sporyhin №Ыа] Dmitrievich - начальник лаборатории, лаборатория неразрушающего контроля и технической диагностики, Межрегиональное общественное учреждение Институт инженерной физики, г. Серпухов, Московская область
Аннотация: в статье рассмотрены вопросы, связанные с анализом технического состояния и показателей надежности конструктивных элементов паровых котлов и котлового оборудования. Формирование условий и разработка комплекса мероприятий для обеспечения промышленной безопасности технологических процессов с использованием паровых котлов и элементов котлового оборудования представляется приоритетной и актуальной задачей.
Ключевые слова: показатели надежности, паровые котлы и оборудование, техническая система, отказ технической системы, вероятность отказа, аварийные факторы.
Современная котельная установка является сложным технологическим сооружением (системой), в которой производится процесс формирования пара (значение давления пара выше атмосферного) или горячей воды методом сжигания твердого и жидкого топлива [1].
Наиболее важными объектами народного хозяйства (промышленности), в которых применяются паровые котлы, являются энергоблоки тепловых электрических станций (ТЭС) и теплоцентрали промышленных предприятий.
Паровые котлы и котловое оборудование ТЭС (комплекс оборудования, система оборудования или составной элемент системы оборудования), установленное для производства заданных технологических процессов, характеризуется особенностями, присущими сложным техническим системам [2]:
- наличием единой цели (эффективность и безопасность производства установленных технологических процессов);
- управляемостью системы, имеющей иерархическую структуру;
- взаимосвязью подсистем, имеющих в своей структуре значительное количество взаимодействующих элементов;
- наличием интенсивных потоков информации;
- уязвимостью при воздействии случайных факторов и наличием черт самоорганизации, т.е. способности за счет изменения своих свойств вернуться из нарушенного состояния в устойчивое положение.
Основным критерием функционирования (эксплуатации) паровых котлов и котлового оборудования любой конструктивной реализации является «надежность» — это свойство рассматриваемого технического устройства сохранять в
установленных пределах значения параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции для заданных рабочих режимов, условий применения и технического обслуживания. Обеспечение показателей надежности предусматривается в течение заданного срока службы (периода эксплуатации) механизма посредством реализации соответствующего комплекса мероприятий [3].
В теории надежности в качестве объектов исследований широко распространены термины понятия «элемент» и «система». Объект исследований теории надежности, показатели которого рассматриваются независимо от надежности его компонентов (или частей), а только от функционального назначения в некоторой организованной структуре принимает в качестве «элемента». Соответственно, совокупность нескольких объектов исследований, запроектированных для выполнения некоторой задачи (или процесса), подчиненных условиям организации, управления и функционирования, рассматривается в качестве «системы» [2, 7].
Термины «элемента» и «системы» представляются, как некоторые относительные понятия. Для различной постановки задачи или для решения различных задач один и тот же объект исследований может рассматриваться и в качестве элемента, и в качестве элемента.
Центральным показателем свойства надежности сложной технической системы является понятие «отказа» — частичного или полного снижения одной или нескольких характеристик, определяющих необходимое качество рассматриваемого устройства [2, 3].
Отказом считается некоторое событие, которое вызывает нарушение работоспособности парового котла (элемента оборудования парового котла) или такую потерю его функциональных свойств (характеристик), которые приводят к несоответствию запроектированным техническим требованиям или установленным правилам эксплуатации [3, 4].
Для элементов парового котла и котлового оборудования отказ может принимать различный формат, например, дефекта (потеря формы) или повреждения (коррозия материала) конструктивных элементов. Наиболее опасный формат отказа технического элемента — это разрушение его конструктивных элементов (авария).
В Таблице 1 представлены формулы, которые используются в аналитических методах расчета количественных показателей надежности для конструктивных элементов паровых котлов [5, 9].
Таблица 1. Характеристика количественных показателей надежности
Наименование показателя надежности Аналитические методы определения величины показателя
теории вероятности математической статистики
Вероятность безотказной работы р(,) = р(, >т) р'(0 = 1 -п(,) N
Вероятность отказа я(,)=1 - р(,) я*(,) = ПШ N
Интенсивность отказов Х(,) = 1 • р(0 Л х*(,) = п(,) ^ - п(,)) •,
Средняя наработка на отказ да Т1 = \ р(0Л 0 1 N Т* =1 •! 1 N 1
В таблице 1 приняты следующие обозначения:
Т — наработка элемента, находящегося в работоспособном состоянии от начального момента времени (t= 0) до момента проявления отказа;
N — число элементов, работоспособных в начальный момент времени;
n(t) — число элементов, для которых зафиксировано наступление отказа, в рассматриваемом интервале времени от 0 до t.
Приведенные в таблице 1 показатели надежности определяют параметры надежности невосстанавливаемых элементов паровых котлов и котлового оборудовния [4, 5, 7, 9].
Для характеристики восстанавливаемых элементов паровых котлов и котлового оборудовния применяются следующие единичные количественные показатели надежности, определяемые при помощи методов математической статистики [4, 5, 7, 9]:
- параметр потока отказов;
- наработка на отказ;
- среднее время восстановления.
Для оценки надежности вместе с единичными показателями применяются комплексные показатели надежности, которые одновременно характеризуют несколько свойств элементов паровых котлов и котлового оборудовния [4, 5, 7, 9]:
- коэффициент готовности;
- коэффициент вынужденного простоя;
- коэффициент отказов;
- коэффициент относительного простоя.
В зависимости от целей управления уровнем промышленной безопасности показатели надежности характеризуют уровень надежности генерации пара (электрической энергии, вырабатываемой на тепловых электрических станциях) или уровень надежности функционирования технических устройств, которые задействованы в соответствующих производственных процессах.
Действующая система показателей надежности паровых котлов и котлового оборудования (единичных и комплексных) ориентирована на сбор и аналитическую обработку предварительной информации, которая в дальнейшем составит методическую основу для проектирования новых объектов (котлов, котловых агрегатов, систем электроснабжения ТЭС).
Если предположить, что отказ случайное событие и может произойти за некоторый период времени t, то в качестве показателя надежности можно использовать интенсивность отказов [5, 6, 9]:
l(t) =-М. (1) ( ) p(t)
где:
/ V dp(t)
p(t) =---частота отказов;
dt
p(t) - вероятность безотказной работы.
Если интенсивность отказов ^(t) постоянна по времени, то из уравнения (1) выводится экспоненциальный закон распределения отказов:
p(t) = e -Xt. (2)
Наиболее важным и ответственным количественным показателем надежности является характеристика «безотказности». Для определения количественных значений безотказности используются следующие положения теории вероятности [5]:
- отказ парового котла (как технического устройства) принимается в качестве некоторого случайного события;
- анализ производится для некоторого интервала времени 1, которое характеризуется периодом нормальной эксплуатации механизма;
Авария (как наиболее тяжелая форма отказа) парового котла является разультатом возникновения и развития некоторой производственной ситуации, в ходе которой происходит негативное воздействие на конструктивные элементы отдельных неблагоприятных (аварийных) факторов или их сочетаний [7, 8].
Наиболее часто (наибольшие значения для показателя интенсивности отказов), среди аварийных факторов, фиксируются следующие явления и события [4, 6, 8]:
- отказы и неисправности отдельных элементов функциональных (конструктивных) систем парового котла;
- воздействия неблагоприятных условий эксплуатации и режимов работы;
- ошибки и нарушения правил эксплуатации обслуживающим персоналом (машинистом-оператором);
- сочетаний указанных выше факторов.
Для количественной оценки случайного события в формате проявления аварийного фактора (или группы аварийных факторов) принимаются следующие характеристики и частота появления нештатных (не предусмотренных регламентом эксплуатации) ситуаций на 1 час работы парового котла:
- повторяющаяся интенсивность отказов, проявление которых принимает значения:
р(1) > 10-3. (3)
- умеренно вероятная интенсивность отказов, проявление которых принимает значения:
10-5 < р(0 < 10-3 . (4)
- маловероятная интенсивность отказов, проявление которых принимает значения:
10-7 < рф < 10-5. (5)
- крайне маловероятная интенсивность отказов, проявление которых принимает значения:
10-9 < р(0 < 10-7. (6)
- практически невероятная интенсивность отказов, проявление которых принимает значения:
р(1) < 10-9. (7)
Для снижения последствий проявления аварийных факторов в ходе практической эксплуатации предусматривается применение технических средств защиты и автоматизации, предусмотренных конструкцией соответствующего парового котла.
Эффективная работа средств защиты и автоматизации парового котла в сочетании с квалифицированными действиями его обслуживающего и эксплуатирующего персонала способна значительно снизить последствия проявления аварийного фактора (или групп аварийных) факторов.
Литература
1. Зыков А. К. Паровые и водогрейные котлы. М.: Энергоатомиздат, 1987. 128 с.
2. Барзилович Е. Ю. Модели технического обслуживания сложных систем. М.:
Высшая школа, 1982. 306 с.
3. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и
определения. М.: Издательство стандартов, 1990. 37 с.
52
4. ГОСТ Р 27.004-2009. Надежность в технике. Модели отказов. Основные положения. М.: Стандартинформ, 2010. 16 с.
5. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1972. 550 с.
6. ГОСТ Р МЭК 61650-2007. Надежность в технике. Методы сравнения постоянных интенсивностей отказов и параметров потока отказов. М.: Стандартинформ, 2007. 16 с.
7. Гладышев Т. П., Аминов Р. З. и др. Надежность теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС. М.: Высшая школа, 1991. 303 с.
8. Баранов П. А. Предупреждение аварий паровых котлов. М.: Энергоатомиздат, 1991. 272 с.
9. Фокин Ю. А. Вероятностно-статистические методы в расчетах систем электроснабжения. М.: Энергоатомиздат, 1985. 215 с.
Консервация и ликвидация опасных производственных объектов нефтегазовой промышленности. Аспекты промышленной безопасности Кочетов Д. М.1, Шапуров В. С.2
'Кочетов Денис Михайлович /Kochetov Denis Mihajlovich - эксперт по промышленной
безопасности;
2Шапуров Валерий Сергеевич /Shapurov Valéry Sergeevich - эксперт по промышленной
безопасности,
ООО «Югорское отделение экспертизы», г. Нижневартовск
Аннотация: данная работа посвящена консервации и ликвидации опасных производственных объектов нефтегазовой промышленности. Приведены особенности законодательной реализации аспекта консервации и ликвидации опасных производственных объектов. Проанализированы основные проблемы проведения ликвидации (консервации) опасных производственных объектов нефтегазовой отрасли.
Ключевые слова: промышленная безопасность, консервация, нефтегазовая промышленность.
Консервация и ликвидация опасных производственных объектов является важным процессом, на котором требуется осуществлять контроль требований промышленной безопасности. Нефтегазовая промышленность - это отрасль, в которой можно часто встретить проблемы консервации и ликвидации опасных производственных объектов, которые негативно отражаются на промышленной безопасности.
Часто при добыче нефти и газа ставится вопрос о целесообразности дальнейшей эксплуатации объектов. При проведении ликвидации и консервации объектов также снижается количество расходов на содержание объектов, поэтому эксплуатирующие организации часто их применяют.
Консервация и ликвидация опасных производственных объектов регламентируется ФЗ-116 [1] и Федеральными нормами и правилами «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» [2]. Недостаток данных документов заключается в недостаточном отражении требований к разработке проектной документации на проведение ликвидации (консервации).
Длительность консервации опасных производственных объектов определяется документацией. В случае если продолжительность консервации объекта превышает сроки, которые отражены в этой документации, то объект ликвидируется. Продление
