Эксплуатационные параметры оборудования и
трубопроводов
Эксплуатационные параметры оборудования, определяющие безопасность производства в целом, зависят от особенностей технологического процесса, типа оборудования, его назначения, рабочей среды. Для аппаратов и трубопроводов такими параметрами являются также рабочее давление и температура. Для машин, кроме того, необходимо соблюдать установленные паспортом мощность и частоту вращения. В некоторых производствах, связанных с агрессивными средами, скорость коррозии металла приобретает важное значение.
Температура среды в оборудовании задается в соответствии с тепловым режимом процесса. Допустимые отклонения от номинальной температуры устанавливаются технологическим регламентом. Регулирование температуры процесса возможно изменением скорости и температуры тепло- или хладоагента, количества и температуры компонентов исходного сырья и т.д. Если в результате принятых мер не удается восстановить нормальную температуру процесса, то должны быть приняты меры к экстренной (аварийной) остановке оборудования или производства в целом. При этом вступают в работу системы автоматической аварийной остановки, срабатывают отсекающие клапаны, прекращающие подачу в аппарат компонента, стимулирующего нарушение температурного режима, и одновременно подключаются коммуникации для эвакуации содержимого аппарата в аварийные емкости.
Весьма важным условием является компенсация температурных деформаций (особенно для аппаратов большой длины и трубопроводов большой протяженности). Конструкционные меры для обеспечения компенсаций устанавливаются применительно к конкретному оборудованию.
Многие технологические процессы проводятся под избыточным давлением. Различают избыточное давление условное, пробное и рабочее.
Под условным давлением понимается наибольшее давление при температуре среды 20С, при котором допустима длительная работа оборудования и деталей трубопровода. Под пробным давлением понимается давление, при котором должно проводиться гидравлическое испытание на прочность. Рабочее же давление - наибольшее значение давления, обеспечивающего заданный режим эксплуатации. ГОСТ и другие нормативные документы устанавливают соотношения между этими давлениями в зависимости от конкретных условий.
Причинами непредусмотренного процессом повышения давления в аппаратах могут быть: повышение температуры среды, нарушение стабильности качественного и количественного состава сырья, закупорка отходящих от аппарата коммуникаций, неисправность регуляторов давления на стороне нагнетания насосов или компрессоров, нарушение правильной порционной дозировки (при периодических процессах) компонентов сырья и интенсивности перемешивания среды и др.
Повышение давления приводит либо к разгерметизации оборудования, либо к его взрыву. Степень опасности аварии оборудования из-за повышения давления зависит от давления взрыва, рабочего объема среды и его токсичных и пожароопасных свойств.
Поскольку в производственных условиях возможны отклонения от заданного режима, необходимо непрерывно контролировать и поддерживать установленные параметры процесса. Этой цели служат автоматические дозаторы, регуляторы температуры среды и уровня жидкости в аппарате, регуляторы давления и т.д. На случай отказа приборов управления и регулирования технологические аппараты снабжаются системами противоаварийной защиты, в том числе предохранительными устройствами.
-
Оценка эксплуатационной надежности оборудования и
методы повышения надежности объектов
Даже самые совершенные начальные характеристики оборудования – необходимые, но еще недостаточные условия его высокого качества. Они показывают, по существу, лишь его технические возможности. Любое оборудование должно быть надежным и безопасным в процессе эксплуатации.
Под надежностью оборудования понимается его комплексное свойство выполнять заданные функции, сохраняя свои основные эксплуатационные характеристики в установленных пределах. В это понятие входят безотказность, долговечность и ремонтопригодность. Показателями надежности являются вероятность безотказной работы оборудования, срок службы, наработка на отказ и т.д.
Снижение надежности оборудования может привести к постепенному нарушению технологического процесса – постепенному отказу – ухудшению качественных и количественных показателей системы. Безотказность, или свойство оборудования непрерывно сохранять работоспособность, оценивается по результатам анализа фактических параметров работы оборудования (производительности, температуры, давления, потребляемой мощности, расхода сырья и выхода целевого продукта с учетом его качественных показателей) между двумя последовательными ремонтами.
Нарушение технологического процесса или параметров работы оборудования как случайное событие в теории надежности рассматривается как отказ, т.е. потеря работоспособности соответственно процесса или оборудования. По причине нарушения параметров работы возможны два типа отказов оборудования: постепенные (износовые) и внезапные (катастрофические). Аварии (взрывы, пожары и т.п.) – результат внезапных отказов. Основная задача, связанная с повышением безопасности оборудования, заключается в регулировании, вплоть до полной ликвидации износовых отказов, и создании условий для проявления минимального числа внезапных отказов, их легкого и быстрого устранения.
Важным элементом, характеризующим надежность оборудования, является его ремонтопригодность – вероятность того, что работоспособность может быть восстановлена ремонтом. Показателями ремонтопригодности служат средняя продолжительность восстановления, система технического обслуживания, периодичность ремонтов, их трудоемкость. Своевременное и правильное установление степени износа и усталости металла оборудования и его элементов является важным условием предотвращения аварий и обеспечения безопасности.
Надежность оборудования рассчитывают и закладывают при проектировании, обеспечивают при изготовлении и поддерживают в условиях эксплуатации.
При проектировании оборудования необходимо применительно к условиям эксплуатации выбирать конструкцию оптимальных форм и размеров, требуемой механической прочности и герметичности, выполненную по возможности из стандартизованных и унифицированных узлов и деталей.
Большое значение имеет выбор конструкционных материалов с учетом условий эксплуатации оборудования: давления, температуры, агрессивного воздействия среды и др. При проектировании оборудования стремятся к упрощению кинематических схем, уменьшению действующих в машинах динамических нагрузок, применению средств защиты от перегрузок и т.д.
В процессе изготовления оборудования реализуются все основные пути создания этого оборудования надежным в определенных условиях эксплуатации. К ним относятся: получение заготовок высокого качества; качественное изготовление и сборка оборудования; повышение точности изготовления деталей, упрочняющая обработка материалов для обеспечения высокого сопротивления износу деталей в условиях эксплуатации и т.д.
В процессе эксплуатации надежность оборудования поддерживается строгим соблюдением заданных параметров рабочего режима, качественным обслуживанием и своевременным проведением профилактических работ по поддержанию работоспособности оборудования.
Одним из методов повышения надежности является резервирование, т.е. введение в систему добавочных (дублирующих) элементов, включаемых параллельно основным, что способствует созданию систем, надежность которых выше надежности любых входящих в них элементов. При выходе из строя одного из элементов дублер выполняет его функции и узел не прекращает своей работы. Наряду с достоинствами резервирование имеет и недостатки: оно усложняет оборудование, удорожает его обслуживание и поэтому не всегда экономически выгодно. Использовать резервирование целесообразно лишь в том случае, когда отсутствуют более простые способы повышения надежности технологического оборудования.
Для повышения надежности отдельных единиц оборудования и технологических систем в целом используются также техническая диагностика и техническое обслуживание.
Техническая диагностика объектов представляет собой техническую операцию получения и обработки информации о состоянии объектов во времени с целью обнаружения фактов существования отказов и установления причин возникновения или мест появления отказов. Для технического диагностирования объектов используются различные методы неразрушающего контроля: ультразвуковой, радиоскопический, магнитный, рентгеновский, позволяющие определить толщину стенок аппаратов и трубопроводов, выявить наличие межкристаллитной и другой коррозии в материале, контролировать толщину защитных покрытий. Измерением акустического шума и вибрации машин (вибродиагностика) можно установить величину износа деталей, ослабление болтов и других крепящих деталей, наличие локальных кавитационных эффектов при перемещении жидкостей и т.д.
Техническое обслуживание – это совокупность организационных и технических мероприятий, направленных на предупреждение отказов, обеспечение исправного состояния в процессе эксплуатации и готовности объектов к использованию. К основным задачам технического обслуживания относятся: предупреждение ускоренного износа и старения; поддержание основных технических характеристик элементов на заданном уровне; продление межремонтных сроков эксплуатации.
Техническое обслуживание позволяет поддерживать и восстанавливать требуемый уровень надежности объектов за счет организации периодических проверок состояния объектов, замены и ремонта некоторых элементов, регулировки параметров и устранения выявленных неисправностей. В объем технического обслуживания входят эксплуатационный уход и мелкий ремонт оборудования. Эксплуатационный уход – это чистка, регулярный наружный осмотр, смазка, проверка состояния масляных и охлаждающих систем, подшипников, наблюдение за состоянием крепежных деталей и соединений, проверка состояния заземления и др. Мелкий ремонт оборудования – устранение мелких дефектов, подтяжка крепежных деталей, частичная регулировка, замена предохранителей, прокладок, проверка общего состояния изоляции и др.
В соответствии с особенностями повреждений, выявленных в процессе технического обслуживания и износа составных частей оборудования с целью восстановления неисправностей и работоспособности объекта, осуществляются ремонтные работы. Ремонт, состоящий в замене и восстановлении отдельных частей оборудования и их регулировке, считается текущим. Ремонт, осуществляемый для восстановления исправности и ресурса работы объекта с заменой или восстановлением любых его частей, включая основные, и их регулировкой, называется капитальным.
|
