L1.T1.3. Властивості хіміко-технологічних систем.

Надійність – одна з основних властивостей ХТС. Це інтегративна властивість системи.

Надійність - це здатність системи зберігати протягом певного часу, під впливом зовнішніх та внутрішініх збурень, задані параметри функціонування.

Надійність визначається частотою відмов окремих елементів системи виконувати задані функції при якій зберігається працездатність системи в цілому. У будь-якому технологічному процесі реалізований режим піддається випадковим коливанням (збурюванням). Найбільш відомі для хімічних виробництвах це зміна температури, тиску, активності каталізатора. Ці фактори істотно впливають на технологічні параметри процесів, що протікають в елементах системи, порушуючи їх нормальне функціонування та приводять до зміни показників ефективності як окремих елементів, так і системи в цілому. Але не менш важливими є такі фактори, як якість сировини та регулярність її поставок, наявність споживачів продукції та ритмічність їх функціонування (фактори, які визначаються ринком) , а також, кваліфікація і дисциплінованість виробничих кадрів (людський фактор), та інші.

Надійність ХТС пов'язана з їхньою стійкістю.

С тійкість – інтегративна (тобто властива системі в цілому) властивість будь-якої складної системи. Для того щоб складні системи були стійкими, у них повинен існувати механізм забезпечення стійкості. Однак, при будь-яких механізмах існує певна межа впливу, після чого наступає переродження системи й загибель.

Стійкість (адаптивність) - це здатність ХТС повертатися у вихідний (стаціонарний, сталий) стан після усунення збурень, що викликали вихід системи із цього стану.

Механізм стійкості в ХТС реалізується завдяки наявності зворотних зв'язків у системі керування. Стійкість систем тісно пов'язана з їхньою чутливістю.

Чутливість ХТС до зовнішніх і внутрішніх збурень - це здатність системи реагувати на них, то б то змінювати параметри стану. На практиці бажано, щоб система була малочутлива до збурень. Але мала чутливість до збурень в більшості випадків забезпечується якраз чутливістю спеціальних підсистем системи до них. Для прикладу, більшість ХТС не чутливі до певного рівня виходу з ладу обладнання по двом причинам – можливість використати резервне обладнання (паралельне включення) або збільшення продуктивності діючого обладнання (резерв по потужності) та наявності в добре організованих ХТС ремонтних служб та бригад, які по своїй суті є чутливими до даного типу збурення. Можна стверджувати, що стійкість системи забезпечується чутливістю її підсистем до збурення й здатністю нівелювати їх вплив на систему. Завдяки цьому сама система стає малочутливою до даного збурення.

Параметрисна чутливість. Окремо слід розглядати таку властивість, як параметрична чутливість. Параметрична чутливість - це чутливість режиму процесу до незначних змін його параметрів. Якщо параметрична чутливість по даному параметру дуже мала, тоді його не можна використовувати для керування процесом. Якщо ж чутливість висока, тоді процес стає слабо керованим. При цьому навіть невеликі коливання даного параметра приводять до різких коливань режиму. Параметрична чутливість, або сприйнятливість процесу до збурень, може істотно залежати від діапазону, у якому будуть відбуватися коливання окремих параметрів. Розглянемо систему реактор - теплообмінник. На рис. 1.11 показані два випадки: положення А, у якому випадкова зміна температури охолодного агента в певних границях майже не впливає на продуктивність реактора, і положення В, у якому ефективність перетворення дуже чутлива до зміни температури холодоагенту (хоча діапазон змін той же, але лежить в області більше високих температур).

Щоб передбачати аварійні ситуації при розробці ХТС необхідно визначити чутливість процесу до змін окремих параметрів, а також, оцінити ймовірність того, що параметр може піддаватися випадковим змінам у визначених межах. Таким чином, уточнюються граничні умови процесу.

При проектуванні ХТС проводиться розрахунок надійності функціонування в регламентному режимі протягом заданого часу. По завершенню цього часу інтенсивність відмов зростає. В основному це відбувається через спрацювання устаткування. Також інтенсивність відмов є відносно високою в початковий, пусковий період, який характеризується частими порушеннями технології, пов'язаних з помилками проектування й труднощами освоєння виробництва, непідготовленістю персоналу. Знання тривалості цих періодів визначає строки проведення профілактичних (планово-попереджувальних) ремонтів, а також капітального ремонту. Чим більше період безвідмовної роботи, тим більше надійною вважається система.

З огляду на усе вище сказане, причини відмов (вихід з ладу або істотне погіршення функціонування) у ХТС можна об'єднати в наступні три групи:

• н едоліки проектно-конструкторські

• дефекти при виробництві

• помилки монтажу обладнання, експлуатаційно-технологічні відмови.

Проектно-конструкторська відмова виникає внаслідок недосконалості розробки ХТС і конструювання обладнання, порушення встановлених правил при проектуванні, а також помилок проектувальників і конструкторів. Даний тип відмов усувається в період пуско-налагоджувальних робіт, з можливими додатковими проектними роботами, або, після певного часу експлуатації, в ході реконструкцій.

Відмови по причині дефектів виробництва і монтажу виникають внаслідок порушення й недосконалості технологічних процесів виготовлення обладнання, якості монтажу, профілактичного обслуговування, підготовки до пуску агрегатів. Усуваються в ході всіх видів ремонтних робіт, часто з заміною обладнання.

Експлуатаційно-технологічна відмова виникає внаслідок порушення регламентованих значень параметрів хіміко-технологічного процесу, правил й умов експлуатації устаткування, а також, через несправність обладнання, зношеність устаткування і комунікацій. В більшості випадків, причиною даного типу відмови є людський фактор. Якщо не було серйозних пошкоджень обладнання, усунення наслідків даного типу відмов зводиться до технологічних заходів (повернення значень параметрів до регламентних) а також -- непланових ремонтів.