POLEZEN.RU http://www.mainlink.ru/?partnerid=36093

 

 






Партнерские ссылки












На главную

Прогнозирование надежности оборудования путем статистического анализа эксплуатационных параметров

Маннапов Р.Г., ж. "Химическое и нефтяное машиностроение",1990, №5, с.1-3.

(Изложение с сокращениями).

  

При длительной эксплуатации оборудования нефтехимических производств неизбежно возникают повреждения или нарушения работоспособности его элементов даже при отсутствии дефектов изготовления и соблюдении правил эксплуатации. Это обусловлено особенностями нефтехимических производств: высокой коррозионной активностью технологических сред, высокими температурами, давлениями и скоростями технологических потоков, наличием переменных температурных деформаций и сложного напряженного состояния металла оборудований. Кроме того, даже при соблюдении технологической дисциплины при эксплуатации оборудования неизбежны колебания состава сырья и реагентов, в том числе содержания в них агрессивных компонентов; колебания регулируемых параметров (температуры, давления, расхода и др.), обусловленные запаздыванием регулирования; колебания внешних воздействий (напряжения электропитания, температуры и давления технологического пара, охлаждающей воды и др.). Воздействие указанных факторов в течение длительного времени вызывает повреждение металла, развитие микродефектов на поверхностях нагруженных элементов оборудования или отложение на них осадков, препятствующих протеканию технологического процесса, В некоторые моменты функционирования оборудовании могут возникать такие сочетания параметров, которые нарушают его работоспособность, т.е. вызывают отказы.

Традиционные методы прогнозирования надежности оборудования основаны на анализе ретроспективной информации. Так, безотказность оборудования прогно-зируют путем сбора информации и усреднения во времени частоты зафиксированных отказов. Прогнозирование долговечности (остаточного ресурса) осуществляют Путем сравнения суммарной величины повреждений, возникших за длительный период эксплуатации, с предельно допустимой. Эти методы требуют длительных наблюдений оборудования в эксплуатации. В данной работе изложен подход к прогнозированию надежности оборудования, основанный на статистическом анализе величии возникающих повреждений или изменений эксплуатационных параметров оборудования, связанных с возникновением повреждений его элементов. Такой подход позволяет многократно сократить необходимую продолжительность наблюдений для прогнозирований надежности оборудования с заданной достоверностью.

Возникновение отказов нефтехимического оборудования обусловлено множеством причин. Для удобства анализа отказы можно разделить на три вида: механические, технологические и обусловленные ошибками (нарушениями) при эксплуатации, изготовлении или разработке оборудования. К первому виду относят отказы, вызванные нарушением механической работоспособности оборудования вследствие изнашивания, коррозии, поломок деталей, нарушения формы элементов оборудования, возникновения недопустимых сопутствующих процессов (вибрации, стука, утечки технологической среды, перегрева подшипников) и др. Данный вид отказов характерен для всех изделий машиностроения.

К технологическим отказам относят отказы, обусловленные нарушением хода технологического процесса, выполняемого на данном оборудовании, приводящего к выпуску некондиционного продукта или нарушению функционирования оборудования. Примерами таких отказов в химических производствах являются локальный перегрев сушильного аппарата, приводящий к налипанию на его поверхностях термолабильных продуктов (возникновение так называемого "козла"); закоксовывание труб в трубчатых печах; загрязнение фильтров и разделительных элементов в аппаратах мембранного разделения, приводящее к снижению их производительности; загрязнение катализатора в реакционных аппаратах и др. Доля отказов третьего вида определяется в основном уровнем технологической дисциплины и культуры производства на конкретном предприятии. В данной работе этот вид отказов не анализируется.

Большая часть механических и технологических отказов (около 90 %) проявляется постепенно в изменении одного или нескольких выходных параметров, поэтому их называют также параметрическими. Контролируемыми параметрами могут быть как непосредственно измеряемые величины повреждений (глубина коррозии стенок, износ детали), так и выходные параметры оборудования [производительность, коэффициент полезного действия, степень разделения (осветления, очистки)], и другие количественные показатели качества продукта, параметры вибрации, шума, величина утечки среды через уплотнения и т. д. Контролируя изменение этих параметров, можно по мере приближения их значений к предельно допустимым прогнозировать момент наступления следующего отказа. Некоторые методы прогнозирования по этому принципу стандартизованы. Например, ГОСТ 23942-80 [1] устанавливает правила оценки показателей качества и гарантированной наработки изделий, выходные параметры которых монотонно изменяются с увеличением наработки. Применение указанного документа ограничено необходимостью постоянства дисперсии измеряемого параметра, что при процессах деградации (изнашивания, коррозии) не всегда имеет место.

Поскольку многие параметры технического состояния оборудования (в частности, коррозионные повреждения) трудно поддаются непрерывному контролю, для оценки работоспособности прибегают к периодическим обследованиям оборудования, при которых выявляют и измеряют величины имеющихся повреждений, а затем сравнивают их с предельно допустимыми. Прогнозирование остаточного ресурса оборудования при этом традиционно осуществляют приближенно путем деления запаса толщины стенки на среднюю скорость коррозии (изнашивания) [2]. Разработаны также более точные методы [3, 4] оценки безотказности и долговечности оборудования при поверхностном разрушении его стенок, позволяющие прогнозировать ресурс оборудования с требуемой достоверностью. Повышение точности оценки при этом достигается за счет использования статистической информации о распределении величины повреждений по поверхности оборудования. Применение специальных статистических методов, в частности использование распределения экстремальных значений, позволяет при этом многократно уменьшить объем необходимых измерений без потери достоверности оценки [5].

По ряду причин указанный метод имеет ограниченное применение. В первую очередь, это обусловлено необходимостью периодического обследования оборудования, что не всегда можно осуществить в условиях непрерывных производств, труднодоступностью измерений некоторых элементов оборудования и др. С целью устранения указанных ограничений в работе [6] предложены методы оценки надежности оборудования по критерию коррозионной стойкости, основанные на измерении скорости коррозии с помощью различных датчиков или через параметры технологической среды. При этом наблюдаемые колебания скорости коррозии во времени используют в качестве дополнительной информации для определения статистических параметров функции скорости коррозии. По определенным параметрам с помощью диффузионного распределения вычисляют с требуемой достоверностью остаточный ресурс оборудования, соответствующий имеющемуся запасу толщины стенки оборудования. Аналогичный подход может быть применен для прогнозирования надежности оборудования и по другим параметрическим отказам, обусловленным непостоянством технологического процесса. Для этого необходимо предварительно определить, какие технологические или механические параметры рассматриваемого оборудования характеризуют его работоспособное состояние, а также предельно допустимые значения этих параметров. Затем определяют вид зависимости каждого параметра от наработки и оценивают его дисперсию: если полученная дисперсия не превышает дисперсии метода измерений параметра, то применяют метод оценки, изложенный в ГОСТ 23942-80 [1], если превышение существенно, то для прогнозирования надежности оборудования следует использовать диффузионное распределение [7].

При использовании указанного метода оценки надежности оборудования важно правильно выбрать интервал времени между измерениями параметров. В тех случаях, когда процесс изменения параметров предполагается стационарным, интервалы времени следует выбирать одинаковыми и равными или превышающими интервал корреляции между измеренными значениями параметра. При наличии записи (диаграммы) непрерывных измерений параметра рекомендуется следующий порядок определения интервала корреляции. Диаграмму по оси наработки делят на 100 или 200 равных участков, на границе каждого из которых определяют соответствующее наработке значение параметра. Затем по полученным данным определяют значение коэффициента автокорреляции: если его величина превышает 0,2 - 0,1, то интервал разбиения увеличивают и процедуру повторяют до получения необходимого результата.

На основании изложенного в статье сделаны следующие выводы. Применение статистического подхода при анализе изменений эксплуатационных параметров позволяет прогнозировать надежность оборудования нефтехимических производств по результатам непродолжительной эксплуатации, т. е. ускоренным методом. Статистический анализ эксплуатационных параметров дает до-полнительные возможности для выявления причин низкой надежности оборудования и разработки эффективных мер по их устранению: стабилизации наиболее влияющих параметров, созданию повышенных запасов до предельного состояния по этим параметрам и др. Предварительный анализ стабильности (дисперсии) технологических параметров производств, для которых разрабатывается оборудование, позволяет создавать оборудование с гарантированными показателями надежности для конкретных условий.

Список литературы
1. ГОСТ 23942-80. Оценка показателей качества продукции по изменениям контролируемого параметра. 2. Антикайн П. Л., Зыков А. К. Эксплуатационная надежность объектов котлонадзора: Справочное издание. М.: Металлургия, 1985. 328 с. 3. РД 26-10-87. Методические указания. Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении. 4. Маннапов Р.Г. Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении // Обзорн. информация: Сер. ХМ-1. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1988. 39 с. 5. Маннапов Р.Г. Оценка надежности оборудования по распределению дефектов // "Химическое и нефтяное машиностроение. 1989. №1. С.27-29. 6. Маннапов Р.Г. Методы оценки надежности оборудования, подвергающегося сплошной коррозии // Химическое и нефтяное машиностроение. 1989. №5. С. 27-29. 7. РД 50-639-87 . Методические указания. Надежность в технике. Расчет показателей надежности. Общие положения. 8. Карелин Ф. И. Обессоливание воды обратным осмосом. М.: Стройиздат, 1988. 208 с.

Публикации по теме.


 




    Календари   

  Умные мысли

   Поздравления 

Прогр.-полезняшки

Мужч.и женщины

  Безопасность 

  Будь здоров! 

О жизни и смерти

  Забавные истории

     На Главную    


© Polezen.ru 2003-2018.