Трутаев С.Ю (к.т.н.), Погодин В.К. (д.т.н), Кузнецов К.А. (к.т.н.)

ОАО «ИркутскНИИхиммаш», г. Иркутск, Россия

Научно-техническое и методическое обеспечение промышленной безопасности нефтеперерабатывающих

и нефтехимических производств России

S.Y. Trutaev (Ph. D.), V.K. Pogodin (A. P.), K.A. Kuznetsov (Ph. D.)

JSC “IrkutskNIIhimmash”, Irkutsk, Russia

Scientific, engineering and methodic support provided for industrial security of equipment operating at oil refining and petrochemical plants оf Russia

В настоящее время значительная часть технологического оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств выработала свой нормативный ресурс. Практически 80% оборудования предприятий морально и физически устарело. Многие технологические установки находятся в эксплуатации более 30 лет, и вероятность возникновения аварийных ситуаций для таких объектов постоянно возрастает. Для обеспечения дальнейшей безаварийной эксплуатации такого оборудования, увеличения его межремонтного пробега все чаще используют перевод технологических установок на эксплуатацию по техническому состоянию, то есть на систему ПДР (планово-диагностических ремонтов) [1, 2]. Применение этой системы требует использования современных научно-технических достижений в области мониторинга и диагностики для оценки технического состояния и расчета остаточного ресурса оборудования. При этом существенно возрастает важность разработки методик, позволяющих более точно рассчитать остаточный ресурс оборудования различных типов с учетом фактических условий его эксплуатации.

Известно, что заниженный остаточный ресурс обусловливает увеличение затрат на плановый ремонт и снижение выработки вследствие планового останова производства, а слишком оптимистический прогноз может привести к еще большим убыткам по причине возникновения аварийных ситуаций и необходимости проведения внепланового останова и ремонта. Повышение точности прогноза остаточного ресурса – это комплексная задача, решение которой связано с использованием современных технологий мониторинга и применением расчетно-экспериментальных методов, предусматривающих компьютерное моделирование работы оборудования в реальных условиях эксплуатации. Функционирование ряда производственных объектов происходит в условиях изменения технологических параметров (состава компримируемого газа, его расхода, давления и др. параметров). При этом фактический режим эксплуатации установок может отличаться от режима принятого при их проектировании. Поэтому мониторинг оборудования технологических установок позволяет получить достоверную информацию для определения остаточного ресурса.

ОАО «ИркутскНИИхиммаш» совместно с ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» постоянно ведут работы в этом направлении. За последние годы разработан ряд нормативных документов по диагностике технологического оборудования с использованием современных средств неразрушающего контроля (НК), а также оценки его технического состояния и расчета остаточного ресурса [2-12]. Особое внимание при этом уделено вопросам учета влияния на техническое состояние оборудования динамических воздействий. Так, например, неотъемлемым фактором эксплуатации насосно-компрессорного оборудования (НКО) являются проблемы, связанные с высоким уровнем вибрации трубопроводов, межступенчатых аппаратов и трубопроводной арматуры. Особенно это характерно для установок, оснащенных поршневыми компрессорами, в нагнетающих и всасывающих линиях которых имеет место пульсация давления большой амплитуды на частотах кратных оборотной частоте работы компрессора. В таких установках сближение собственных частот акустических колебаний газа, собственных частот механических колебаний трубопроводов и аппаратов с частотами динамического возбуждения может приводить к акустическим и механическим резонансам, которые вызывают значительную вибрацию оборудования. Это в свою очередь может стать причиной усталостного разрушения отдельных его элементов (трубопроводов, технологических аппаратов, узлов и деталей компрессора и т. д.).

Таким образом, увеличение межремонтного пробега технологических установок и переход на систему ПДР является сложной и комплексной научно-технической задачей, при решении которой необходима расчетно-экспериментальная оценка работы оборудования и на этой основе более точное прогнозирование остаточного ресурса с учетом фактических условий его эксплуатации.

Эффективная техническая диагностика промышленного оборудования предполагает мониторинг его основных технических и технологических параметров с применением различных методов неразрушающего контроля и современных средств аппаратной диагностики и контроля технических параметров. Многолетний опыт работы ОАО «ИркутскНИИхиммаш» в этой сфере, а также опыт проведения проектно-конструкторских работ позволил разработать и представить новую концепцию обеспечения промышленной и экологической безопасности оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. В ее основе заложен подход, требующий оснащения производственных объектов различных категорий опасности системами комплексного диагностического мониторинга (СКДМ), обеспечивающими периодический или постоянный контроль за их состоянием. Так, например, согласно [13], объекты первой категории опасности должны оснащается стационарными СКДМ с автоматической экспертной системой поддержки принятия решений. Следует отметить, что оснащение производственных объектов СКДМ должно выполняться не только на этапе эксплуатации, но и непосредственно на стадии проектирования и изготовления, как это делается за рубежом. Для этого при проектировании опасных производственных объектов следует включать в проект раздел, посвященный системе СКДМ.

В последние годы, следуя указанным принципам, ОАО «ИркутскНИИхиммаш» совместно с ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» активно разрабатывают и внедряют системы комплексного диагностического мониторинга [14] как для нового, так и уже эксплуатируемого оборудования. В большинстве случаев СКДМ проектируются и реализуются институтом в индивидуальном исполнении с привязкой к условиям и технологическим особенностям контролируемого объекта. В каждом конкретном случае перечень контролируемых СКДМ параметров, а также применяемых методов неразрушающего контроля, определяется исходя из требуемой функциональности системы, а также идентификации факторов влияющих на повреждаемость объекта.

При внедрении системы ПДР и увеличении сроков межремонтных периодов особое внимание следует уделять вопросам вибрационной устойчивости трубопроводных обвязок НКО, включая межступенчатые аппараты и арматуру [15]. Для этих целей специалистами ОАО «ИркутскНИИхиммаш» разработана и внедрена методика виброисследований трубопроводных обвязок насосно-компрессорного оборудования [16]. Данный документ определяет не только структуру взаимодействия подразделений предприятия при организации вибрационного контроля и контроля газодинамического состояния технологического оборудования. В нем определена процедура применения расчетно-экспериментальных методов исследования для оценки фактических условий эксплуатации и идентификации напряженно-деформированного состояния трубопроводных обвязок и межступенчатых аппаратов насосно-компрессорного оборудования на основе данных виброизмерений. В частности, предложенная в [18, 19] методика идентификации, позволяет, на основе конечно-элементного подхода и использования данных измерений параметров вибрации, аппроксимировать форму вынужденных колебаний исследуемого трубопровода и получить картину его динамического напряженного состояния.

Подводя итог вышесказанному, следует отметить, что разрабатываемая ОАО «ИркутскНИИхиммаш» нормативная документация позволяет на основе применения расчетно-экспериментальных методов, включающих компьютерное моделирование высоконагруженных элементов оборудования при реальных условиях эксплуатации, повысить точность диагностирования технического состояния оборудования, оптимизировать объемы ремонтных работ и на этой основе повысить эффективность производства при обеспечении его безопасной эксплуатации.

Литература:

1. Махонькин Б.Н., Комаров Б.Д., Актуганов А.Н., Погодин В.К., Безделев В.В. О подготовке нормативной базы для перехода на эксплуатацию и ремонт оборудования по техническому состоянию. Химическая техника, № 1, 2004 – С. 7-9.

2. РД 0154-19-2006 «Центробежные машины. Организация эксплуатации и ремонта по техническому состоянию». ОАО «ИркутскНИИхиммаш».

3. Методика оценки технического состояния разъемных соединений сосудов и аппаратов высокого давления и их подготовки к эксплуатации. ОАО «ИркутскНИИхиммаш» - 1998.

4. Методика оценки технического состояния разъемных соединений трубопроводов высокого давления». ОАО «ИркутскНИИхиммаш» - 2001.

5. РД 0154-09-2001 Техническое диагностирование, ремонт и эксплуатация арматуры на давление до 250 МПа. ОАО «ИркутскНИИхиммаш» - 2001.

6. РД 0154-10-2002. Техническое диагностирование, эксплуатация и ремонт трубопроводной арматуры на давление до 98.1 МПа (100кгс/см²). ОАО «ИркутскНИИхиммаш» - 2002.

7. Положение об организации и проведении работ по обследованию технологического оборудования (сосуды и аппараты) с целью определения остаточного ресурса работоспособности. ОАО «ИркутскНИИхиммаш» - 1998.

8. Положение о порядке выполнения расчета остаточного ресурса сосудов и аппаратов (согласовано Управлением по котлонадзору за подъемными сооружениями Госгортехнадзора России 12.06.96г.). ОАО «ИркутскНИИхиммаш» - 1996.

9. Методика оценки остаточного ресурса оборудования и трубопроводов компрессорных установок химических и нефтехимических производств. ОАО «ИркутскНИИхиммаш»-1999.

10. Методика определения остаточного ресурса эксплуатации технологических межцеховых трубопроводов давлением до 10 МПа (100 кгс/см2). (Согласована Управлением по надзору в химической и нефтеперерабатывающей промышленности Госгортехнадзора России 08.07.97г.). ОАО «ИркутскНИИхиммаш» - 1997.

11. Методика определения остаточного ресурса сосудов и аппаратов. ОАО «ИркутскНИИхиммаш»-1997.

12. РД 0154-18-2005 Поршневые компрессорные машины. Организация эксплуатации и ремонта по техническому состоянию. ОАО «ИркутскНИИхиммаш».

13. ГОСТ Р53563-2009 «Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации»

14. С.П. Быков, К.А. Кузнецов, С.Ю. Трутаев, Б.Ф. Юрайдо, С.В. Мухин, А.Н. Актуганов Создание и внедрение на предприятиях систем комплексного диагностического мониторинга. Опыт ОАО «ИркутскНИИхиммаш»//Химическая техника №11, 2010 – С. 24-26.

15. СА 03-003-07 Стандарт ассоциации. Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов.

16. РД 0154-13-2003 Методика виброисследований для снижения уровня вибрации трубопроводных обвязок насосно-компрессорного оборудования. (Утвержден управлением Иркутского округа Госгортехнадзора России 18.03.04г.). ОАО «ИркутскНИИхиммаш» - 2004.

17. Погодин В.К., Безделев В.В., Трутаев С.Ю., Мухин С.В. Определение динамического напряженно-деформированного состояния трубопроводных обвязок насосно-компрессорного оборудования на основе натурных исследований// Материалы III международной конференции «Проблемы механики современных машин». Том II. – Улан-Удэ: ВСГТУ, 2006. – С. 59-62.