6.3 Требования к надежности производственного оборудования

Повышение надежности современного химического оборудования имеет особое значение, так как его эксплуатация связана с наличием токсичных, пожаро- и взрывоопасных веществ и осуществляется под высоким давлением или в глубоком вакууме, при высоких или низких температурах, больших скоростях перемещения материальных сред.

Надежность — это свойство оборудования выполнять заданные функции при сохранении эксплуатационных показателей в течение требуемого периода времени или для производства необходимого количества продуктов. Надежность оборудования обусловливается его безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью.

Безотказность — это свойство системы непрерывно сохранять работоспособность при выполнении определенного объема работы в заданных условиях эксплуатации. Отказом называют событие, заключающееся в полной или частичной утрате работоспособности оборудования. Основная задача, связанная с повышением безотказности оборудования, заключается в регулировании и создании условий работы с минимальным числом внезапных отказов, а также с легким и быстрым устранением.

Долговечность — это свойство системы сохранять работоспособность в течение всего периода эксплуатации при установленной системе технического обслуживания и ремонта. При исследовании долговечности оборудования прежде всего необходимо определить технически и экономически целесообразные сроки его эксплуатации. Экономически целесообразным пределом эксплуатации оборудования следует считать тот момент, когда предстоящие расходы на капитальный ремонт приближаются к стоимости нового оборудования. Выгоднее приобрести новое оборудование, чем ремонтировать старое, тем более что новое оборудование по качеству всегда превосходит восстановленное.

Ремонтопригодность — это приспособленность системы к предупреждению, определению и устранению в ней отказов и неисправностей, что достигается проведением технического обслуживания и ремонтов.

Оборудование может быть ремонтируемым (т.е. поддающимся восстановлению в данных условиях эксплуатации) и неремонтируемым (т.е. не подлежащим, либо не поддающимся восстановлению в данных условиях эксплуатации). Неремонтируемое оборудование может иметь только один отказ, так как после первого же отказа оно подлежит замене. Для него понятия «безотказность» и «долговечность» практически совпадают, так как при наступлении первого же отказа нарушается безотказность и исчерпывается долговечность.

Надежность оборудования рассчитывают и закладывают при проектировании, затем стремятся обеспечить ее при изготовлении и, наконец, поддерживают в условиях эксплуатации.

При проектировании оборудования применительно к условиям эксплуатации выбирают его оптимальную конструкцию (оптимальные формы и размеры), задают требуемую механическую прочность и герметичность.

Конструкционные материалы выбирают с учетом общих и специальных условий эксплуатации оборудования: давления, температуры, агрессивного воздействия среды и др. Проектирование оборудования осуществляют с учетом схем, уменьшения действующих динамических нагрузок в машинах, применения средств защиты от перегрузок и т.д., стремятся к упрощению кинематических схем.

В процессе изготовления оборудования все усилия должны быть направлены на создание надежного оборудования.

Изготовление оборудования должно осуществляться на основе применения современных технологических приемов, а также процессов упрочняющей обработки. Важно стремиться к повышению точности изготовления деталей и сборки машин и аппаратов и т.д.

В ходе эксплуатации надежность оборудования поддерживается благодаря строгому соблюдению заданных параметров рабочего режима, качественному обслуживанию и необходимому профилактическому обслуживанию.

Одним из методов повышения надежности оборудования является резервирование, т.е. введение в систему добавочных (дублирующих) элементов, включаемых параллельно основным, что способствует созданию систем, имеющих надежность выше надежности входящих в них элементов.

Различают два принципиально различных метода резервирования: общее, при котором резервируется весь аппарат, и раздельное, при котором резервируются отдельные узлы аппарата. Раздельное резервирование обеспечивает больший выигрыш в надежности, чем общее.

Резервирование может быть постоянным, при котором резервные аппараты присоединены к основным в течение всего времени работы и функционируют одновременно с ними, или замещаемым, т.е. включаемым временно для замещения основного аппарата в случае его отказа. Постоянное резервирование становится единственно возможным в том случае, когда недопустимы даже кратковременные остановки процесса для перехода с основного аппарата на резервный.

Наряду с достоинствами резервирование имеет и недостатки; оно усложняет оборудование, удорожает его обслуживание, содержание и ремонт и поэтому не всегда экономически выгодно. Использовать резервирование целесообразно лишь тогда, когда отсутствуют более простые способы повышения надежности технологического оборудования.

Противоаварийные устройства. В технологических системах для предупреждения аварий, предотвращения их развития применяют противоаварийные устройства: запорную, запорно-регулирующую арматуру, клапаны, отсекающие и другие отключающие устройства, предохранительные устройства от превышения давления, средства подавления и локализации пламени, автоматические системы подавления взрыва.

Арматура, клапаны и другие устройства, используемые в системах подачи в технологическую аппаратуру ингибирующих и инертных веществ, по быстродействию и производительности должны отвечать следующим требованиям:

- в системах подачи инертного газа в технологические блоки всех категорий взрывоопасности обеспечивать объемные скорости ввода инертного газа, исключающие образование взрывоопасных смесей во всех возможных случаях отклонений процесса от регламентированных значений;

- в системах ввода ингибирующих веществ технологических блоков всех категорий взрывоопасности обеспечивать необходимые объемные скорости подачи ингибиторов для подавления неуправляемых экзотермических реакций;

- в системах подачи хладагента в теплообменные элементы реакционной аппаратуры технологических блоков обеспечивать бесперебойную дополнительную подачу хладагента в количествах, необходимых для прекращения развития неуправляемых экзотермических реакций;

- на коммуникациях организованного сброса горючих парогазовых и жидких сред технологических блоков всех категорий взрывоопасности исключать возможность выброса этих сред в окружающую атмосферу.

Для оборудования, оснащаемого средствами защиты, должны предусматриваться меры по предотвращению травмирования обслуживающего персонала, выброса взрывоопасных продуктов в рабочую зону и вредного воздействия на окружающую среду при срабатывании средств защиты.

Применяемая для взрывозащиты технологических систем арматура, предохранительные устройства, средства локализации пламени должны изготавливаться специализированными предприятиями в соответствии с требованиями действующей нормативной документации на изготовление, испытание и монтаж этих устройств.

На емкостных аппаратах, предназначенных для работы под давлением ядовитых, горючих или взрывоопасных газов, со средой, вызывающей повышенную забивку или коррозию предохранительных клапанов, как правило, предусматриваются резервные предохранительные клапаны с переключающим устройством.

Средства защиты от распространения пламени (огнепреградители, пламяотсекатели, жидкостные затворы и т.п.) должны устанавливаться на дыхательных и стравливающих линиях аппаратов и резервуаров с ЛВЖ и ГЖ, а также на трубопроводах ЛВЖ и ГЖ, в которых возможно распространение пламени, в том числе работающих периодически или при незаполненном сечении трубопровода, на трубопроводах от оборудования с раскаленным катализатором, пламенным горением и другими источниками зажигания. Средства защиты от распространения пламени могут не устанавливаться при условии подачи в эти линии инертных газов в количествах, исключающих образование в них взрывоопасных смесей. Конструкция огнепреградителей и жидкостных предохранительных затворов должна обеспечивать надежную локализацию пламени с учетом условий эксплуатации.

Для резервуаров с ЛВЖ, работающих под давлением и относящихся к блокам I и II категорий взрывоопасности, при возможности возникновения в них вакуума для его гашения и исключения образования взрывоопасной среды должна предусматриваться подача газа, инертного к перемещаемой среде.

Для резервуаров с ЛВЖ, работающих без давления, следует предусматривать меры, предотвращающие образование взрывоопасных смесей либо исключающие источники воспламенения.