Технические науки/ 12. Автоматизированные системы управления на производстве

К.т.н. Заварихин Д.А., Ясько Н.Р., Миронова И.С.

Филиал ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной
технический университет» в г. Салавате

Система автоматизированного управления техническим состоянием электрооборудования предприятий

нефтегазовой отрасли на основе интегральных параметров

Устойчивость технологических процессов добычи, транспорта и переработки нефти и газа во многом зависит от надежности работы электрооборудования. На предприятиях нефтегазовой отрасли, ввиду высокой пожаро- и взрывоопасности обращающихся в технологических циклах веществ, отказ электродвигателей может привести к созданию аварийных ситуаций. Количество аварий на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки ежегодно растет, только за последние 30 лет число аварий увеличилось в 2,5 раза, при этом, количество жертв увеличилось в 6 раз, а экономический ущерб возрос в 11 раз. Тревогу вызывает изношенность основных фондов отрасли, т.к. износ является основной причиной выхода из строя нефтегазового оборудования. Ухудшается производственная дисциплина на предприятиях, которая приводит к ошибкам персонала [1].

Нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования
служит причиной каждого пятого пожара, при этом число погибших
составляет 2003 человека – 14,4%, число получивших травмы 2 174 человека – 16,5% от общего количества пострадавших. Значительным является доля пожаров и аварий, возникших по электротехническим причинам, на предприятиях нефтехимической и нефтеперерабатывающей отрасли (около 20%) [2].

Энергетическая безопасность и энергетическая эффективность
эксплуатации электрохозяйства промышленного предприятия во многом определяют безопасность, надежность и эффективность всего технологического комплекса. В современных условиях задача обеспечения безопасности предприятий требует формирования единого подхода к предупреждению аварий и инцидентов, связанных с отказом электротехнического и электроэнергетического оборудования, и к повышению эффективности производства, также зависящего от технического состояния оборудования.

В условиях, когда замена в широких масштабах стареющего оборудования практически невозможна, проблема использования этого оборудования сводится к проблеме повышения долговечности. Для обеспечения надежности и безопасности электрооборудования в настоящее время используется планово-предупредительная система обслуживания и ремонта, которая при своей экономической неэффективности, не может гарантировать безаварийную работу оборудования в межремонтный период. Для перехода на более эффективную систему обслуживания и ремонта по техническому состоянию необходимо применение методов и средств оценки технического состояния и прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации оборудования. Для решения этой задачи необходимо использовать интегральные критерии, позволяющие идентифицировать текущее техническое состояние и прогнозировать остаточный ресурс, как отдельных экземпляров электрооборудования, так и электрохозяйства предприятия в целом.

Решение задач обеспечения надежности и безопасности предприятий нефтегазовой отрасли невозможно без внедрения в электроэнергетику промышленных предприятий современных АСУ (автоматизированных систем управления) и АИИС (автоматизированных информационно-измерительных систем), обеспечивающих системность управления и высокое качество принятия управленческих решений [4].

АСУ - это совокупность экономико-математических методов, технических средств (ЭВМ, средств связи, устройств отображения информации, передачи данных и т.д.) и организационных комплексов, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом (например, предприятием, технологическим процессом). Наиболее важная цель построения всякой АСУ – резкое повышение эффективности управления объектом (производственным, административным и т.д.) на основе роста производительности управленческого труда и совершенствования методов планирования и гибкого регулирования управляемого процесса. Однако внедрение существующих автоматизированных систем не позволяет в комплексе осуществлять оценку технического состояния технологического оборудования, прогнозировать остаточный ресурс, осуществлять непрерывный мониторинг, эффективно отслеживать и прогнозировать потребление электроэнергии, поэтому требуется разработка комплексной системы автоматизации управления техническим состоянием технологического оборудования нефтегазовых производств.

Результаты экспериментальных исследований показывают, что параметры генерируемых гармонических составляющих токов и напряжений несут информацию о режимах работы, о характере и месте возникновения повреждений, а применение методов и средств обработки сигналов позволяет идентифицировать степень опасности и местоположение повреждений, прогнозировать ресурс безопасной эксплуатации оборудования [3].

Для оценки технического состояния электрооборудования, помимо гармонических составляющих токов и напряжений, предлагается
учитывать такой фактор как температура электродвигателя. Температура электродвигателя влияет на срок его службы и является точной индикацией состояния двигателя во время эксплуатации. Если температура электродвигателя на 10°C превышает предельно допустимые значения для определённого класса нагревостойкости изоляции, например, 155°C для электродвигателей класса F, то срок службы изоляции может сократиться на 50%.

В общем случае предложенный интегральный параметр рассчитывается

, (1)

где − балльная оценка (значение) i-го фактора (критерия), %;

− весомость i-го фактора (критерия) данного электрооборудования в интегральном параметре.

изменяется в пределах от 0 до 1. Значения необходимо определять путем экспертного оценивания.

Для комплексной оценки эксплуатации электрооборудования используется абсолютный показатель

, (2)

где − материальный ущерб при реализации аварии электрооборудования [4].

Для повышения достоверности оценки технического состояния и прогнозирования ресурса электрооборудования предлагается учитывать такие факторы, как условия эксплуатации электрооборудования, климатические параметры (температура и относительная влажность воздуха), уровень вибрации, шума, фактор пожароопасности и токсичности производства, срок службы и стоимость электрооборудования. Весомость каждого фактора определяется методами ранжирования и экспертных оценок [1].

Литература:

1. Ясько, Н.Р. Оценка энергобезопасности и энергоэффективности оборудования на основе интегральных критериев / Н.Р. Ясько, И.С. Миронова // Наука. Технология. Производство: Тезисы докладов межвузовской научно – технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2012. – С. 87-89.

2. Статистические данные по пожарам на нефтехимических предприятиях. Карточки учета пожара (КУП) Федерального государственного учреждения «Всероссийского ордена «Знак почета» научно-исследовательского института противопожарной обороны» (ФГУ ВНИИПО МЧС России), 1997 г. – 1 кв. 2010 г.

3. Кузнецов, А.С. Управление энергетической безопасностью и энергетической эффективностью электрохозяйства предприятий нефтехимии и нефтепереработки / Кузнецов А.С., Баширова Э.М., Миронова И.С. // Энергоэффективность и энергобезопасность на предприятиях промышленности и ЖКХ: труды Всероссийского научно-практического семинара (24 – 25 марта 2010 г.) / отв. ред. К. Б. Сабитов. Уфа: АН РБ, Гилем, 2010. 298 с.

4. Баширов, М.Г. Система автоматизации управления техническим состоянием технологического оборудования нефтегазовых производств / Баширов М.Г., Бахтизин Р.Н., Баширова Э.М., Миронова И.С. // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011, № 3. Режим доступа: http://www.ogbus.ru.