СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F17D5/02 

Изобретение относится к области эксплуатации технологического оборудования, например оборудования, используемого при добыче и переработке нефти и газа.

Известен способ эксплуатации технологического оборудования (патент РФ 2248550, МПК G01M 15/00, опубл. 20.03.2005), включающий входной контроль технического состояния оборудования перед началом его эксплуатации, при этом из параметров, определяющих техническое состояние, выделяют реперные точки, в том числе содержащие граничные значения, с созданием исходной базы данных для контроля за деградационными процессами в оборудовании в течение всего периода эксплуатации, проводят сервисное обслуживание, в ходе которого проводят регламентные работы по эксплуатации, технический мониторинг, в ходе которого определяют возможность продолжения эксплуатации в течение ранее намеченного срока, определяют необходимость компенсирующих мероприятий с выработкой рекомендаций по технологии проведения сервисного обслуживания и применению расходных материалов в течение вышеуказанного ранее намеченного срока эксплуатации и диагностику, в ходе которой также выявляют характеристику изменения параметров реперных точек технологического оборудования в зависимости от режима эксплуатации и периода его эксплуатации, причем технический мониторинг проводят через заданный интервал времени без остановки технологического процесса, при этом по значениям параметров реперных точек производят оценку регрессивных процессов, анализ условий эксплуатации и сопоставление реальных значений параметров реперных точек с первоначально определенными входным контролем и, если контролируемые параметры оборудования соответствуют условиям эксплуатации, определяют возможность продолжения эксплуатации, а если контролируемые параметры не соответствуют условиям эксплуатации, определяют необходимость проведения досрочной диагностики, в ходе которой производят совокупную оценку реального технического состояния технологического оборудования, определяют условия продолжения эксплуатации оборудования и риск его эксплуатации, включая условия безопасной эксплуатации в конкретных условиях, причем в результате диагностики определяют компенсирующие мероприятия, обеспечивающие восстановление эксплуатационных свойств оборудования, в том числе необходимость капитального ремонта или признание оборудования негодным для дальнейшей эксплуатации, а при признании оборудования годным для дальнейшей эксплуатации по оценке риска эксплуатации оборудования, используемого в технологическом процессе для опасных производственных объектов, разрабатывают декларацию промышленной безопасности.

Недостатком этого способа является невозможность определять и учитывать вероятность (п. 3.1.1 ГОСТ 27.004) и риск (п. 2.5 ГОСТ Р 51901.1) отказа (п. 49 ГОСТ 27.002) элементов оборудования (пп. 15, 18, 23 РД 26-18-89), т.е. определять и учитывать степень риска причинения вреда (ст. 7 пп. 1, 3 №184-ФЗ) при эксплуатации оборудования.

Задачей и техническим результатом заявляемого изобретения является возможность определять уровни вероятности (Va_1-5) и риска (Ra_1-5) отказа элементов при эксплуатации технологического оборудования и эксплуатировать его с учетом риска (п. 2.5 ГОСТ Р 51901) причинения вреда, вызываемого тяжестью последствий отказов (С_1-5).

Задача решается тем, что способ эксплуатации технологического оборудования включает корректирование технического состояния его элементов - ремонт, замена с учетом риска причинения вреда от их отказов и заключается в проведении периодического диагностирования с определением значений расчетной величины остаточного ресурса элементов оборудования до перехода их в предельное состояние, а по значениям остаточного ресурса проводят оценку уровней вероятности и риска отказа при эксплуатации этих элементов, затем проводят соответствующие уровням риска отказа работы по корректированию их технического состояния, причем уровень вероятности отказа при эксплуатации элемента оборудования определяют на основании установленного уровня качества - объема работ и количества контролей при диагностировании, рассчитанного значения остаточного ресурса и нормативного периода эксплуатации этого оборудования между диагностированиями, а уровень риска отказа при эксплуатации элементов оборудования определяют на основании установленных уровней вероятности и тяжести последствий их отказа.

Техническое решение этой задачи включает использование в качестве исходных данных для оценки уровней вероятности и риска отказа элементов оборудования, результатов диагностирования по способу эксплуатации технологического оборудования, описанному в прототипе. Методы и средства диагностирования оборудования регламентированы рядом нормативных документов, например РД 03-421, РД 26.260.004. При этом из результатов диагностирования для задачи изобретения используются расчетные величины значений остаточного ресурса эксплуатации (п. 105 ГОСТ 27.002) элементов оборудования до перехода их в предельное состояние (п. 46 ГОСТ 27.002), определяемые по установленным при диагностировании значениям параметров и критериев технического состояния (п. 2.2 РД 26.260.004) и закономерностям их деградационных изменений при эксплуатации оборудования (п. 3.1.4 ГОСТ 27.004, пп. 3.1.-3.3. РД 26.260.004).

Для решения задачи изобретения исследованиями обосновано распределение Ra_1-5=f(Va_1-5; С_1-5), которое служит для полуколичественного анализа уровней риска и вероятности отказа элементов при эксплуатации оборудования. В основу распределения Ra_1-5=f(Va_1-5; С_1-5) положены результаты исследований зависимости между расчетными значениями вероятности отказа (V) и остаточного ресурса работы (τ) элемента оборудования до перехода в предельное состояние. Установлена корреляционная связь значений lgV-τ с коэффициентом до минус 0,9, график представлен на фиг. 1. Путем нанесения на графике lgV-τ зон областей риска отказа, где области значений V однозначно ниже допустимого [V] (зона Ra₃ на графике фиг. 1), области граничных значений, т.е. V≈[V] (зона Ra₄), и области значений V однозначно выше [V] (зона Ra₅), и деления оси τ на участки, кратные нормативному периоду эксплуатации оборудования между диагностированиями - T_N, получено распределение уровней вероятности Va_1-5 и риска Ra_1-5 отказа в зависимости от величин τ и T_N. На фиг. 1 представлен пример распределения областей вероятности и риска для тяжести последствий С₅. Подобным образом получены зоны областей вероятности и риска для каждого из уровней C_1-5. На фиг. 2 представлен совмещенный график распределения зон этих областей для всех C_1-5.

Для обоснования распределения Ra_1-5=f(Va_1-5, С_1-5) приняты по РД 03-418, ГОСТ 12.1.004, ГОСТ 12.1.010, ГОСТ Р 12.3.047, ГОСТ Р 51901.1 предельные значения вероятности отказа элементов оборудования [V] для каждого из С_1-5, приведенные в таблице 1.

Описываемый способ включает в себя:

- анализ результатов диагностирования технологического оборудования, выполняемого в соответствии с РД 03-421, РД 26.260.004, СТО Газпром 2-2.3-491, и полученных по его результатам расчетных значений остаточного ресурса (τ) элементов оборудования до перехода в предельное состояние для использования их в качестве исходных данных решения задачи изобретения - оценки уровней C_1-5, Va_1-5 и Ra_1-5;

- анализ данных и оценку уровня качества (KI_1-4) диагностирования. Выполняется по обоснованным в результате выполненных исследований критериям, приведенным в таблице 2, где НТД - нормативно-технические документы, НК - неразрушающий контроль;

- определение уровней тяжести последствий отказа при эксплуатации основных (несущих, корпусных) элементов (С_1-5). Осуществляется по обоснованным критериям, приведенным в таблице 3. Уровни тяжести последствий отказа других элементов оборудования устанавливаются на одну градацию ниже, в зависимости от возможного или невозможного хрупкого - лавинообразного разрушения;

- установление уровней вероятности (Va_1-5) и риска (Ra_1-5) отказа при эксплуатации элементов оборудования производится по критериям таблиц 4 и 5.

Критерии оценки уровней качества диагностирования элементов оборудования определяют по таблице 2. При этом необходимо отметить, что однократное выполнение диагностирования элемента каждым из применяемых методов НК одним или несколькими специалистами определяют как "диагностирование одним оператором". Двукратное выполнение "диагностирования одним оператором" с обеспечением независимости результатов определяют как "диагностирование двумя независимыми операторами". В случае когда диагностирование производится не впервые, принимают значение уровня качества на единицу выше.

Уровень вероятности отказа (Va_1-5) при эксплуатации элемента оборудования определяется на основании установленного уровня качества диагностирования (KI_1-4), рассчитанного значения остаточного ресурса (τ) и нормативного периода эксплуатации этого оборудования между диагностированиями (T_N) по таблице 4. Если для каких-то видов оборудования T_N в нормативной документации не установлен, его принимают равным сроку эксплуатации между ремонтами, выполняемыми с остановом.

Уровень риска отказа при эксплуатации элементов оборудования определяется по таблице 5 на основании установленных уровней вероятности и тяжести последствий отказа.

Для примера реализации предложенного способа эксплуатации оборудования выбрана группа из трех одинаковых сепараторов, условно обозначенных №№1, 2, 3, используемых в составе одного из производственных объектов по добыче и переработке нефти и газа. Сепараторы находятся в эксплуатации с 1978 г.

Реализация способа включает в себя три этапа работ.

На первом этапе рассмотрены данные результатов диагностирования, выполняемого в соответствии с требованиями РД 03-421, РД 26.260.004, СТО Газпром 2-2.3-491. В результате собраны исходные для задачи заявляемого изобретения данные расчетных значений остаточного ресурса элементов до перехода их в предельное состояние - в данном случае до достижения толщины стенки отбраковочной - предельной величины. Результаты представлены в таблице 6.

На втором этапе согласно описанию изобретения выполнены оценки уровней качества диагностирования, уровней тяжести последствий, вероятности и риска отказа при эксплуатации элементов сепараторов.

По критериям таблицы 1 качество диагностирования оценено уровнем KI₄. Уровни тяжести последствий отказов при эксплуатации элементов сепараторов оценены по критериям таблицы 2. Результаты приведены в таблице 7.

Исходные данные и результаты полуколичественного анализа уровней вероятности (Va_1-5) и риска отказа (Ra_1-5) при эксплуатации элементов сепараторов представлены в таблице 7, где уровни вероятности отказа (Va_1-5) установлены по критериям таблицы 4 при T_N=8 лет, а уровни риска отказа (Ra_1-5) по критериям таблицы 5.

На третьем этапе оценено соответствие риска эксплуатации элементов сепараторов допустимому риску причинения вреда. Уровень допустимого риска определяется предельным значением вероятности отказа элемента оборудования по уровню тяжести последствий отказа этого элемента (таблица 1).

Данные, приведенные в таблице 7, показывают, что 6 элементов имеют уровень вероятности отказа Va₅, остальные - ниже. По графику τ=f(LgV) фигуры 2 для трех из этих элементов уже на текущий момент, а для трех других в течение следующих восьми лет эксплуатации значения вероятности отказа оцениваются величинами >10^-2, что по таблице 3 для С₃ неприемлемо. Всем этим шести элементам необходимо корректировать техническое состояние, т.е выполнить ремонт или замену. После выполнения этих ремонтов или замен вероятность отказа при эксплуатации сепараторов на следующий период T_N=8 лет будет иметь значение <10^-2, следовательно, риск отказа будет ниже допустимого.

Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемое изобретение позволяет оценить уровни вероятности и риска отказа и эксплуатировать технологическое оборудование с учетом риска причинения вреда, вызываемого тяжестью последствий отказов.

Способ относится к области эксплуатации технологического оборудования, используемого при добыче и переработке нефти и газа. Способ включает корректирование технического состояния его элементов - ремонт, замена с учетом риска причинения вреда от их отказов - и заключается в проведении периодического диагностирования с определением значений расчетной величины остаточного ресурса элементов оборудования до перехода их в предельное состояние, а по значениям остаточного ресурса проводят оценку уровней вероятности и риска отказа при эксплуатации этих элементов, затем проводят соответствующие уровням риска отказа работы по корректированию их технического состояния, причем уровень вероятности отказа при эксплуатации элемента оборудования определяют на основании установленного уровня качества - объема работ и количества контролей при диагностировании, рассчитанного значения остаточного ресурса и нормативного периода эксплуатации этого оборудования между диагностированиями, а уровень риска отказа при эксплуатации элементов оборудования определяют на основании установленных уровней вероятности и тяжести последствий их отказа. Технический результат - возможность определения уровня вероятности и риска отказа при эксплуатации элементов технологического оборудования. 3 ил., 7 табл.

Способ эксплуатации технологического оборудования, включающий корректирование технического состояния его элементов - ремонт, замена с учетом риска причинения вреда от их отказов, заключающееся в проведении периодического диагностирования с определением значений расчетной величины остаточного ресурса элементов оборудования до перехода их в предельное состояние, отличающийся тем, что по значениям остаточного ресурса проводят оценку уровней вероятности и риска отказа при эксплуатации этих элементов, затем проводят соответствующие уровням риска отказа работы по корректированию их технического состояния, причем уровень вероятности отказа при эксплуатации элемента оборудования определяют на основании установленного уровня качества - объема работ и количества контролей при диагностировании, рассчитанного значения остаточного ресурса и нормативного периода эксплуатации этого оборудования между диагностированиями, а уровень риска отказа при эксплуатации элементов оборудования определяют на основании установленных уровней вероятности и тяжести последствий их отказа.