9.8. Алгоритм обеспечения эксплуатационной надежности технических систем
В процессе обработки информации по анализу последствий принимают решение либо о немедленном устранении конструктивных недостатков, изменении практики эксплуатации или технического обслуживания систем (если причина отказа очевидна), либо о проведении необходимых исследований для устранения причины отказа и последующего устранения слабого звена. Окончательные изменения в технологическую документацию вносят только после проверки принятых решений. Процесс этот носит непрерывный характер, что позволяет постоянно поддерживать и даже повышать необходимый уровень эксплуатационной надежности и безопасности оборудования. Таким образом, обеспечение эксплуатационной надежности и безопасности представляет собой замкнутый цикл последовательных операций, один из возможных вариантов которого [10] изображен на рис. 9.8.1.
Рис. 9.8.1. Алгоритм обеспечения эксплуатационной надежности и безопасности системы: 1 - конструкция оборудования; 2 - существующая практика эксплуатации; 3 - информация; 4 - средства получения информации; 5 - причины отказов; 6, 7 - сведения соответственно о расходе запасных частей и частоте их замены и о потерях производства, вызванных простоями; 8 - данные результатов инспекций оборудования; 9 - сведения об изменениях размеров, структуры и свойств материала деталей в процессе эксплуатации; 10 - другие сведения; 11 - обработка информации; 12 - анализ причин отказов и выявление слабых мест; 13 - принятие решения; 14 - решение о немедленном изменении конструкции, практики эксплуатации или технического обслуживания и ремонта оборудования; 15, 16, 17, 18 - изменение соответственно конструкции, материала детали или способа ее упрочнения, практики эксплуатации, практики технического обслуживания и ремонта; 19 - проверка предложений в промышленной эксплуатации; 20 - данные промышленной эксплуатации после внесенных изменений; 21 - решение о проведении исследований; 22 - разработка методики исследований; 23 - результаты исследований; 24 - усовершенствование конструкции или практики эксплуатации оборудования на основании исследований; 25 - обратная связь
§ 10. Технические системы безопасности
10.1. Назначение и принципы работы защитных систем
Учитывая мощности современных технических систем, технологических линий или отдельных агрегатов, сложность алгоритмов управления ими, трудно ожидать от обслуживающего персонала безошибочной ориентации в каждой возможной аварийной ситуации и правильных оперативных действий, направленных на ликвидацию нарушений хода технологического процесса и предупреждение появляющихся опасностей. В связи с этим в состав сложной и потенциально опасной технической системы, помимо подсистемы автоматического регулирования, обеспечивающей при нормальном режиме работы поддержание параметров в заданных пределах, обязательно входит система защиты и блокировки, призванная путем автоматического переключения и введения резервного оборудования, снижения мощности или останова агрегата предотвратить развитие аварии. Таким образом, защита применяется для предотвращения повреждения и выхода из строя системы при возникновении аварийных режимов ее работы путем автоматического отключения (защита на отключение) или подачи сигналов (защита на сигнал). Различают защиту, основанную на непосредственном контроле за режимами работы систем или их элементов, и защиту при косвенном контроле за режимом работы оборудования, например: по параметрам привода, в частности электродвигателей; по характеристикам вибрации системы и др. Защита тесно связана с контролем и сигнализацией, например при изменении контролируемого параметра сначала может быть сформирован предупреждающий сигнал, а затем срабатывает защита.
Если промышленная система спроектирована так, что она может выдерживать все нагрузки, возникающие в процессе обычных или предполагаемых экстремальных условий работы, то задачей системы контроля производственных процессов должно быть обеспечение безопасной работы установки в заданных пределах. Для этого можно использовать такие системы, как ручное управление, автоматический контроль, системы автоматического выключения, предохранительные устройства, системы аварийной сигнализации.
Основная идея безопасности производственного процесса заключается в том, чтобы надежно обеспечивать безопасные условия его работы. На рис. 10.1.1 показано, как при помощи системы контроля переменные характеристики производственного процесса в случае нарушения нормального режима удерживаются в безопасных пределах.
Рис. 10.1.1. Схема работы защитных устройств в системе тройного контроля:A - переменные характеристики процесса; t – время
Переменными в контролируемом процессе могут быть температура, давление, скорость потока, соотношение некоторых компонентов смеси, скорость повышения температуры, понижения или повышения давления. Системы тройного контроля или защиты действуют следующим образом.
Первая система. Как только переменные системы достигнут значения, превышающего установленный предел (C1), это регистрируется специальным сигналом на устройстве управления, после чего производится коррекция (чаще всего оператором вручную). Если этого действия не производится, и процесс при этом все же не создает опасных условий, включение следующей системы не происходит.
Вторая система. Когда переменная величина показателя процесса превышает предельное значение (C2), автоматически включается система контроля, возвращающая эту переменную величину в диапазон её нормальных значений. Если этого сделать не удается, переменная величина показателя процесса может достичь таких значений, которые могут вызвать аварийную ситуацию.
В этом случае появляется необходимость применения других предохранительных устройств, например разрывных мембран или предохранительных клапанов, действующих по принципу сброса давления, сливных емкостей и охлаждающих устройств.
Третья система. При отсутствии предохранительных устройств с упомянутыми характеристиками в случае, когда переменная величина показателя процесса достигает значений, при которых повышается вероятность крупной аварии, становится необходимым установка независимой защитной системы, автоматически включающейся при нарушениях процесса, чреватых аварией.
Примером такой системы является терморегуляционное устройство, регистрирующее превышение оптимальной температуры в процессе химических реакций. Как только достигается критическая температура, система включает дополнительное охлаждение процесса и добавляет в химическую смесь вещество, останавливающее реакцию.
Чтобы такая система работала надежно, следует постоянно следить за работой всех активных составных частей оборудования, т.е. насосов, компрессоров, вентиляторов, которые в нужный момент должны срабатывать так, чтобы можно было избежать аварии.
Для того чтобы работающий персонал мог полагаться не только на автоматические системы защиты, последние должны использоваться в сочетании с акустическими или световыми сигнальными устройствами. Более того, персонал должен быть хорошо обучен самостоятельно распознавать различные режимы работы оборудования, а также отдавать себе отчет в важности систем контроля.
Необходимо помнить о том, что любая система контроля может не всегда правильно срабатывать в фазах включения и выключения производственного процесса. Поэтому этим фазам следует уделять особое внимание.