Реализация противоаварийной защиты на нефтеперерабатывающих заводах

Анализ основных требований, предъявляемых в настоящее время к автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП) в области переработки нефти и газа, позволяет сформулировать две основные цели автоматизации – повышение уровня безопасности и снижение затрат на процессинг. В данной статье мы рассмотрим пути решения первой из указанных целей автоматизации.

Необходимость повышения безопасности эксплуатации технологических установок обусловлена, в основном, усилением степени контроля инспектирующих органов за соблюдением действующих нормативных документов.

Основными нормативными документами в этой области являются: Федеральный закон “О промышленной безопасности опасных производственных объектов” №116-ФЗ от 21.07.97, “Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств ПБ 09-170-97 (ОПВБ)”, “Правила устройства электроустановок”, приказы Федерального горного и промышленного надзора России (Госгортехнадзор РФ). При этом ОПВБ прямо регламентируют необходимость применения средств микропроцессорной техники для систем противоаварийной защиты (ПАЗ) для объектов 1 категории взрывоопасности. Это означает, что в течение достаточно небольшого времени существующие на многих установках средства ПАЗ на базе аналоговой и релейной техники должны быть заменены на современные микропроцессорные системы.

Для объектов 2-ой и 3-ей категории такого жесткого инструктивного требования не существует. Однако, необходимо учесть следующие обстоятельства. Усилились требования по сложности и количеству защит и блокировок. Например, необходимость соблюдения требований поблочного останова, увеличения количества отсечных клапанов на установке, необходимость введения разумных выдержек времени приводит к тому, что реализация этих требований на традиционной аналоговой и релейной технике или Практически невозможна, в т. ч. и по массогабаритным параметрам, или экономически не оправдана. И для этих категорий производств также технически и экономически целесообразна реализация подсистемы ПАЗ на микропроцессорной технике. Однако, из практики эксплуатации технологических установок известно, что бездумное соблюдение требований нормативных документов в области ПАЗ приводит к неизбежному увеличению количества ложных остановов. А это означает существенное снижение экономических показателей работы установки за счет потерь от простоя, повторного пуска и вывода на режим. И в этом случае менеджмент среднего звена сталкивается с непростым выбором: или издать распоряжение о снятии “нехорошей” блокировки, что рискуют делать все меньшее количество менеджеров в связи с усилением упоминавшегося выше контроля государственных органов, или потребовать от поставщика системы ПАЗ резкого повышения ее “интеллекта”. Последнее, в действительности, возможно за счет усложнения алгоритмов работы системы ПАЗ. Усложнение алгоритмов связано с необходимостью предварительного анализа достоверности сигналов всех датчиков, участвующих в блокировке, в т. ч. на обрыв кабеля, по скорости изменения и др., учета одновременного поведения нескольких сигналов, учета временных факторов (выдержек времени), возможностью реализации не полного останова всей установки, а частичного останова, а также реализации таких режимов, как перевод на циркуляцию и т. п.

Микропроцессорные средства предоставляют возможность реализации таких “умных” систем ПАЗ. Но это только необходимое условие, но не достаточное. Для создания действительно “интеллектуальной” системы ПАЗ от ее поставщика требуется:

Умение тесно работать с эксплуатационным персоналом, разработчиками оборудования и проектантами

Умение, что немаловажно, квалифицированно защитить и утвердить проект системы ПАЗ, в т. ч. “умные” алгоритмы, в Госгортехнадзоре.

Только такой подход обеспечит создание системы ПАЗ, одновременно удовлетворяющей как действующим нормам и правилам в области безопасности, так и требованию экономической эффективности. Более того, практика показывает, что после внедрения “интеллектуальной” системы ПАЗ и создания ее потенциальных возможностей наиболее “продвинутые” технологи начинают ставить новые задачи, выходящие за рамки “классических” ПАЗ.

Такими задачами, в частности являются: автоматизация многих действий по планам ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС), которые в настоящее время выполняются вручную оперативным персоналом, а также частичная автоматизация режимов “холодного” и “горячего” пусков, смены режимов и т. п. При этом, дополнительные затраты на реализацию вышеуказанных задач невелики, т. к. технические и программные средства системы ПАЗ, датчики клапана, отсекатели уже закуплены в составе действующей системы ПАЗ. Необходимо только, как правило, выполнить дополнительные инжиниринговые работы.

К большому сожалению, в настоящее время отсутствуют какие-либо нормативные документы, в которых были бы сформулированы детальные технические требования к ПТК для систем ПАЗ для объектов нефте – и газопереработки. Поэтому мы попытаемся кратко сформулировать основные, на наш взгляд, требования к программно-техническим комплексам для систем ПАЗ.

Обязательное наличие разрешения Госгортехнадзора РФ на применение в системах ПАЗ. В соответствии с его приказом № 221 от 19 декабря 1997 г. с 01.02.98 г. введены в действие “Методические указания по организации и осуществлению надзора за конструированием и изготовлением оборудования для опасных производственных объектов в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности” РД – 09-167-97. В перечень поднадзорного Госгортехнадзору РФ технологического оборудования химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих и других взрыво-, пожаро – и химически опасных производств и объектов входят согласно приложения 1 – программно-технические комплексы для автоматизированных систем, для автоматизации управления технологическими процессами. Для их применения на поднадзорных Госгортехнадзору объектах необходимо иметь разрешение на изготовление и применение ПТК, выдаваемое Госгортехнадзором России.

Регистрация ПТК как средства измерения в Госреестре средств измерений, т. к. в состав ПТК должны входить аналоговые каналы

Взрывобезопасное исполнение ПТК, например, с видом защиты “искробезопасная электрическая цепь”, что должно быть подтверждено соответствующим сертификатом Госгортехнадзора

Гибкость при реализации различных схем резервирования. ПТК должен обеспечивать, как минимум, возможность выбора следующих схем резервирования:

    100% “горячее” резервирование (дублирование) контроллеров ПАЗ; 100% “горячее” резервирование вычислительных модулей контроллера без дублирования модулей ввода-вывода; 100% “горячее” резервирование вычислительных модулей и 100% “горячее” резервирование наиболее ответственных каналов ввода-вывода; троирование (для особо опасных производств, для объектов нефтегазопереработки практически не применяется). Принятие окончательного решения об уровне структурной избыточности системы ПАЗ зависит от следующих факторов: категория взрывоопасности объекта уровень надежности отдельных компонентов ПТК и всего ПТК в целом размер экономического ущерба от ложных остановов и др.

Масштабируемость. ПТК должен быть рассчитан на применение как для небольших технологических агрегатов (ЭЛОУ, печь и т. п.), так и для сложных комбинированных установок. Модульность. Номенклатура модулей ввода-вывода должна охватывать практически все типы входных-выходных сигналов (от мВ до 220 В переменного тока), желательно, без промежуточных преобразователей. Гальваническая изоляция всех входных и выходных цепей, в т. ч. межканальная. Желательный уровень изоляции – не менее 1000 В. Использование высоконадежных операционных систем (ОС) “жесткого” реального времени. Наличие гибких программных средств настройки и программирования прикладных задач ПАЗ, в т. ч. наличие простого “технологического” языка (структурный текст) и/или языка функционально-блочных диаграмм, желательно, соответствующих требованиям международного стандарта IEC-61131-3. Наличие в ПТК развитой функции регистрации всех событий с привязкой к меткам астрономического времени с погрешностью не хуже 10 мсек. Наличие в ПТК функций протоколирования предаварийных и послеаварийных ситуаций в виде последовательности временных срезов (трендов) наиболее важных параметров с циклом записи не хуже 1 сек. Наличие в ПТК развитых функций архивирования событий, действий операторов, протоколов предаварийного и послеаварийного состояний и т. п., в т. ч. на резервные носители информации. Наличие программных и технических средств защиты от несанкционированного доступа к функциям ПАЗ. Простота и прозрачность интеграции с другими подсистемами АСУ ТП (регулирования, информационная и др.) Наличие развитых средств самодиагностики Возможность передачи информации от системы ПАЗ в смежные или вышестоящие системы управления, желательно с использованием международных стандартов в области программных и сетевых технологий (TCP/IP, Ethernet, OPC, ODBC и т. д.).

НПФ “КРУГ” много лет занимается разработкой и поставкой АСУ ТП для объектов ТЭК, и накоплен значительный опыт, в том числе по системам ПАЗ. Приведем перечень лишь некоторых успешных проектов систем ПАЗ, удовлетворяющих всем вышеперечисленным требованиям.

    Системы контроля, управления и ПАЗ установок первичной переработки нефти, блока стабилизации установки риформинга (ОАО “Роснфеть-Туапсинский НПЗ”, АО “Кемойл”, АО “МОТО”) Системы управления и ПАЗ блока печей установок получения масел ( “Новокуйбышевский завод масел и присадок”) Системы управления и ПАЗ установок производства масел (“Ярославский НПЗ им. Д. И.Менделеева”) Система управления и ПАЗ блока очистки сырья ГФУ от сероводородов, приготовлением в потоке светлых и темных нефтепродуктов (Киришский НПЗ) Система управления и ПАЗ установки гидроочистки (Астраханский ГПЗ). По результатам промышленной эксплуатации этих и других систем Заказчики зафиксировали достижение следующих результатов: существенно увеличилась надежность системы ПАЗ; существенно снизились эксплуатационные затраты на систему ПАЗ, в том числе за счет резкого уменьшения количества единиц оборудования; существенно сократилось количество ложных остановов; повысилась технологическая дисциплина, в том числе благодаря протоколированию действий персонала.

Не на всех из вышеперечисленных объектов имелась финансовая возможность осуществить разработку и поставку полномасштабной АСУ ТП в один прием. Поэтому в таких случаях ввод в эксплуатацию осуществлялся поэтапно в течение трех-четырех лет. В первую очередь были введены в эксплуатацию наиболее критичные для заказчика системы ПАЗ, затем по мере появления средств были установлены подсистемы информационные и регулирования. Но так как все подсистемы были реализованы на компонентах универсального программно-технического комплекса ПТК “КРУГ-2000”, поэтапное наращивание функциональной и информационной мощности АСУ ТП осуществлялось безболезненно во время проведения плановых ремонтов установок и, что очень важно, при этом полностью обеспечивалась защита ранее сделанных инвестиций.

Автор статьи Шехтман Михаил Борисович, к. т.н. с. н.с, является генеральным директором НПФ “Круг”.

Http://www. krug2000.ru/publications/512/503.html

Диаметры трубопроводов для транспорта жидкостей приняты исходя из нормативных скоростей движения жидкости:

Трубопроводы приняты по [24], [25]. Материал труб – сталь 10Г2, 09Г2С, сталь 10 группы В.

Трубопроводы, транспортирующие пар, конденсат паровой, воду теплофикационную, приняты по [24], материал – сталь 10

Трубопроводы сброса с предохранительных клапанов, газа на факел, нефти, мазута прокладываются с теплоспутниками и теплоизолируются.

Предохранители огневые на газовых линиях также обогреваются и теплоизолируются.

Категория и группа трубопроводов приняты согласно [5] и приводятся в экспликации трубопроводов.

Расчетные сроки эксплуатации технологических трубопроводов и запорной арматуры определяются по [5] исходя из:

Расчетные сроки эксплуатации трубопроводов и сроки ревизии приведены в экспликации трубопроводов.

Для запорной арматуры, в зависимости от типа, в каталоге «Промышленная трубопроводная арматура» указывается:

Средний срок службы запорной арматуры принимается от 8 до 12 лет.

Монтажные работы, промывку, продувку и испытания трубопроводов на прочность, плотность и герметичность с определением падения давления производить согласно [19], [26] и [5].

Для защиты трубопроводов от почвенной коррозии применяется битумно-полимерное покрытие весьма усиленного типа по [27].

Ведомости изоляции оборудования и трубопроводов в проекте прилагаются.

Для блочной нефтеперерабатывающей установки 2 пускового комплекса предусматривается управление технологическим процессом автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУТП).

В составе АСУТП 2 пускового комплекса предусмотрено два автоматизированных рабочих места(АРМ):

-сбор информации о значениях параметров технологического процесса, о состоянии положения исполнительных механизмов;

-передачу управляющих сигналов на исполнительные механизмы регулирующих клапанов и пусковые устройства электроприводов;

-локальные системы автоматизации блочно-комплектного оборудования;

-местную световую и звуковую сигнализацию о загазованности на открытых площадках.

-отображение на экране монитора текущих значений измеряемых параметров и сигнализацию их выхода за установленные пределы;

-выработку сигналов управления исполнительными устройствами регулирующих клапанов, пусковыми устройствами электроприводов насосов и электрозадвижек.

Для предотвращения аварийных ситуаций проектом предусматривается следующий объём контроля, сигнализации и блокировок:

-контроль загазованности на эстакадах налива, на площадках резервуаров, в насосных, в местах установки дренажных емкостей со световой и звуковой сигнализацией по месту установки датчиков или групп датчиков;

-сигнализация верхнего аварийного уровня нефти в железнодорожных цистернах с автоматическим закрытием запорно-регулирующего клапана на стояке;

-сигнализация оператору о предельном верхнем уровне в резервуарах

Р-15. Р-36, с автоматическим закрытием соответствующих электроприводных задвижек при предельном уровне нефти в резервуаре;

-контроль температуры подшипников насосов с отключением работающего насоса при перегреве его подшипников;

-автоматическое отключение насосов при достижении аварийного уровня вибрации или при повышенных утечках;

-автоматическое отключение любого из работающих насосов при низком давлении на выкиде насоса или отсутствии перекачиваемой жидкости (защита от “сухого хода”);

-сигнализация оператору о предельном верхнем уровне в емкостях КР-5, КО-1/3, КО-2, КБ-1.

Электропитание системы автоматики обеспечивается от распределителей питания переменным током частотой 50 Гц напряжением 220 В по особой группе 1-й категории надежности с АВР и предусмотрено в электротехнической части проекта.

В составе системы автоматики предусматриваться устройства бесперебойного электропитания.

Устройство бесперебойного электропитания обеспечивает работу системы автоматики при уменьшении или полной потере входного питающего напряжения в течение времени не менее 60 минут с момента пропадания напряжения питания.

Источник бесперебойного электропитания имеет в своем составе аккумуляторные батареи необходимой емкости, снабженные специальными газорегенерационными устройствами, или имеющие специальный электролит на гелиевой основе, полностью исключающими выделения газов при зарядке или разряде батарей.

Время заряда аккумуляторных батарей не более 24 часов с момента восстановления питания.

Источник бесперебойного электропитания обеспечивает световую сигнализацию на блоке питания, а также сигнализацию на АРМ оператора режимов работы (работа от сети, работа от батареи, заряд батареи), а также неисправностей в сети электропитания и источника бесперебойного электропитания.

Http://studbooks. net/2298381/nedvizhimost/tehnologicheskie_truboprovody

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре «Машины и аппараты химических производств» Уфимского государственного нефтяного технического университета

Профессор Софиев А. Э. кандидат технических наук, доцент Шарафиев Р. Г.

Зашита состоится 17 февраля 2000 года в 15 00 на заседании диссертационного совета К 063.09.07 в Уфимском государственном техническом университете ('УГНТУ) по адресу: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГНТУ. Автореферат разослан января 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук-

Известно, что проблемы обеспечения безопасности остро стоят в нефтеперерабатывающей промышленности, так как огромная энергонасыщенность предприятий, возможность возникновения выбросов вредных и взрывоопасных веществ в Ьроцессах производства создают опасность и напряженность не только на промышленных объектах, но и в жилых районах, вблизи которых расположены заводы.

Современное состояние нефтеперерабатывающих заводов таково, что постоянно интенсифицируются процессы и технологии. Вследствие этого технологические параметры (давление, температура и др.) растут и приближаются к – критическим значениям, увеличиваются единичные мощности отдельных аппаратов и, соответственно, количество находящихся в них взрывоопасных, пожароопасных и токсичных веществ. Более того, большинство выпускаемых продуктов являются взрывопожароопасными и токсичными. Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) производительностью 10-15 млн. т/год сосредотачивает на своей территории от 200 до 500 тыс. т углеводородного сырья и продуктов его переработки, энергосодержание которого эквивалентно 2-5 Мт тротила.

Основными причинами техногенных аварий и катастроф на НПЗ являются износ технологического оборудования и трубопроводных систем, не работоспособное состояние средств автоматизации, блокировок и сигнализаций, а также ошибочное или неправильное принятие решений обслуживающим персоналом в критических ситуациях, обусловленных отказами оборудования и систем противоаварийной защиты.

В настоящее время из всех известных методов и способов обеспечения технологической и экологической безопасности наиболее реальным является дальнейшая эксплуатация особо сложных и потенциально опасных объектов НПЗ на основе разработки и внедрения научно-обоснованных принципов обеспечения безопасности с использованием современных информационных технологий и соответствующих технических средств.

Поэтому обеспечение безопасности с использованием систем противо-аваршшой защиты (ПАЗ), содержащих экспертные системы (ЭС) и учитывающих специфические особенности эксплуатации особо сложных объектов НПЗ, включая возможность возникновения выбросов взрыволожароопасных и токсичных веществ, а также действия лиц, принимающих оперативное решение при критических аварийных ситуациях, является актуальной задачей.

Основные направления исследований выполнены в соответствии с Государственной научно-технической программой Академии наук Республики Башкортостан (АНРБ) «Проблемы машиностроения, конструкционных материалов и технологий» по направлению 6.2 «Надежность и безопасность технических систем в нефгегазохимическом комплексе» на 1996-2000 годы, утвержденной постановлением Кабинета Министров РБ №204 от 26.06.96, а также по Федеральной целевой программе «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки» на ¡997-2000 годы (ФЦП «Интеграция») по государственному контракту № 28 «Создание совместного учебно-научного центра «Механика многофазных систем в технологиях добычи, транспорта, переработки нефти и газа».

Автор выражает искреннюю благодарность доктору технических наук, профессору Попову Ю. П. за оказанную помошь при выполнении диссертационной работы.

На основе изучения физико-химической сущности факторов и явлений, приводящих к возникновению аварийных ситуаций на особо сложных объектах НПЗ. разработать принципы обеспечения безопасности технологических установок с использованием системы противоаваринной защиты, содержащей экспертную систему, на примере установки ЭЛОУ-АВТ-6.

1 .Выявление специфических особенностей технологических установок, как особо сложных объектов НПЗ.

2. Анализ структуры и функциональных особенностей систем ПАЗ, используемых в настоящее время на технологических установках НПЗ;

3. Оценка потенциальной опасности технологических установок по энергетическим показателям.

4. Разработка принципов создания структуры систем ПАЗ для технологических установок НПЗ;

5. Разработка логико-информационного обеспечения систем ПАЗ на примере установки ЭЛОУ-АВТ-6;

6. Разработка архитектуры, интеллектуального и программно – информационного обеспечения экспертной системы для систем ПАЗ;

7. Разработка методологии обеспечения безопасности технологических установок НПЗ с использованием систем ПАЗ, содержащих ЭС.

!. Предложен прингип создания логико-информационного обеспечения систем ПАЗ, который заключается в проведении диагностики состояния объекта, локализации неисправности и, только в случае необходимости, в осуществлении аварийного останова с указанием конкретной причины н путей устранения неисправности.

2. Обоснован выбор структуры систем ПАЗ в зависимости от энергетического потенциала объекта и от вероятности возникновения аварийных ситуаций.

3. Разработана архитектура экспертной системы для систем ПАЗ, которая в дополнение к стандартным подсистемам и блокам содержит блок координации функционирования внешних систем управления технологическим процессом н диагностики.

Для обеспечения безопасности установки ЭЛОУ-АВТ-6 приняты к внедрению на ОАО «Московский НПЗ»:

– принципы создания логико-информационного обеспечения системы ПАЗ для технологических установок НПЗ:

– логико-информационное обеспечение системы ПАЗ для установки ЭЛОУ-АВТ-6 с обоснованием выбора технических; средств.

Результаты работы докладывались на Международных, Всероссийских и Республиканских научно-технических конференциях по проблемам, направленных на развитие нефтегазохимического комплекса и обеспечения технологической и экологической безопасности в данной отрасли, в том числе на:

– V международной научной конференции «Методы кибернетики химико-технологических процессов (КХТП-У-99)», Уфа, 1999;

– XX межвузовской научно-технической конференции «Наука – производству», г. Салават, 1998.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 1 статье, 4 тезисах докладов конференций.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 86 наименований; содержит 105 стр. машинописного текста, 20 рис., 10 табл. и 1 приложение.

Во введении обоснованы актуальность проблемы, цели и задачи исследований и приведена краткая характеристика работы.

В первой главе рассматривается современное состояние обеспечения безопасности эксплуатации технологических объектов нефтепереработки.

Анализ общей концепции обеспечения безопасности промышленных объектов с учетом риска возникновения техногенных аварий и катастроф показывает, что к настоящему времени в Российской Федерации насчитывается около 100 тыс. потенциально опасных производств и объектов. Из них около 3000 особо сложных химических объектов обладают повышенной опасностью.

Потери от природных и техногенных аварий и катастроф с каждым годом возрастают на 10-30%, причем коэффициент нарастания техногенных аварий и катастроф, на пример за 1991-1995 резко увеличился до 6,0, а природных – до 1,4.

Если учесть, что в настоящее время выработка проектного ресурса оборудования на НПЗ достигла 50-80 %, а ряд важнейших объектов работает за пределами Проектного ресурса, а также широкое применение взрывопожаро-опасных веществ в качестве сырья и готовых продуктов, риск возникновения техногенных аварий и катастроф возрастает.

По данным Госгортехнадзора РФ в 1998 году на подконтрольных химическому надзору предприятиях и объектах было зарегистрировано 38 аварий, травмированы 43 человека, из них 12 – получили смертельные травмы. По сравнению с 1997 годом аварийность выросла на 8 % (с 35 до 38). К наиболее крупным относятся аварии, происшедшие в ОАО «Московский НПЗ», ОАО «Щекиноазот», ОАО «Ново-Уфимский НПЗ». По результатам проведенных химическим надзором проверок состояния 120 тыс. единиц оборудования, работающих под давлением, запрещена эксплуатация 2634 сосудов.

Во взрывопожароопасных производствах предприятий около 28 тыс. сосудов (52,6 %), работающих под давлением, отработали нормативные сроки службы и не имеют объективной оценкн возможности их дальнейшей эксплуатации. Более того, участились производства продукции без разработки технологических регламентов и инструкций на предприятиях, имеющих объекты спецхимии. Неритмичность работы предприятия привела к снижению технологической дисциплины, потере квалификации персонала, что уменьшает проти-воаварийную устойчивость опасных производственных объектов.

Специфика нефтепереработки и нефтехимии по сравнению с другими отраслями промышленности заключается в большом ассортименте выпускаемых продуктов, требующих проведение технологических процессов многостадийно в жестких температурно-силовых условиях при переработке того или иного вида углеводородного сырья с различной степенью агрессивности.

Одним из основных причин аварийных ситуаций является возникновение аномальных явлений на всех уровнях иерархической структуры технологических объектов. Аномальное явление в техническом плане – это любое отклонение объекта от заданных или регламентированных параметров при его функционировании. Их можно классифицировать по следующим признакам:

-организационно-технические (отсутствие сырья и вспомогательных материалов, недостаточная обеспеченность энергоресурсами, несвоевременная отгрузка готовых продуктов, ошибки персонала);

-технологические (изменение температуры, давления, расхода от заданных значений, поступление на переработку сырья другого качества);

-механические (отказ технологического оборудования, трубопроводных систем, средств КИП и автоматизации);

Любой из указанных выше признаков или их совокупность определяет степень опасности аварийных ситуаций и их последствий, а также влияние на сопряженные технологические объекты. С другой стороны, аномальные явления, возникающие по одному из признаков, могут вызвать возникновение таковых по другим признакам.

На примере Московского НПЗ проанализированы основные причины и последствия, к которым привели аномальные явления по организационным, механическим и технологическим причинам. За основу источника для анализа были приняты фактические данные по производственным неполадкам и авариям. Данные, представленные на рис.1, показывают, что более 50 процентов возникают по механическим причинам.

Это подтверждается распределением количества аварий по видам технологического оборудования, которые представлены в табл.1.

Анализ количества аварий по технологическим установкам (табл.2) показывает, что наибольшее количество аварий в период с 1977 по 1994 годы произошли на установках, реатизующих физические процессы. По фактическим статистическим данным наибольшее количество аварий произошло на АВТ-3 и комбинированной установке ЭЛОУ АВТ-6, что составляет по 12,5 %.

Таблица 1- Распределение аварий по видам технологического оборудования

Таблица 2 – Распределение количества аварий по технологическим установкам (1977-1994 г. г., Московский НПЗ)

Поэтому объектом исследования в данной работе выбрана комбинированная установка ЭЛОУ АВТ-б, как особо сложный объект, требующий повышенного внимания для обеспечения безопасности различными способами. Кроме того, установки типа АВТ имеются на всех НПЗ и их общее количество достаточно велико.

Рисунок 1 – Доля причин возникновения производственных неполадок и аварийных ситуаций

Анализ возможностей систем ПАЗ в обеспечении безопасности особо сложных объектов нефтепереработки позволил выявить, что на НПЗ РФ имеется опыт применения систем ПАЗ, хотя распространение их, по сравнению с зарубежными заводами, незначительно. Например, на НПЗ средней мощности, имеющих в составе 25-30 технологических установок и других объектов, требующих внедрения систем ПАЗ, в настоящее время только 20-30% оснащены системами ПАЗ, хотя практически все технологические установки оснащены отдельными элементами ПАЗ в виде систем блокировок, сигнализаций и т. п. Однако в настоящее время нормативная документация требует оснащения потенциально опасных объектов НПЗ системами ПАЗ.

Используемые на НПЗ системы ПАЗ имеют недостатки, которые заключаются в следующем:

– при разработке данной системы был заложен принцип аварийного останова, что не всегда оправдано, так как простой оборудования приводит к большим экономическим потерям;

– при разработке программного обеспечения были использованы таблицы блокировок, заложенные в программное обеспечение программируемого логического контроллера (ПЛК), что не позволяет полно использовать возможности современного оборудования, в отличие от принципа, основанного на использовании экспертных систем.

В целом общепринятая концепция построения системы ПАЗ говорит о том, что при этом требуется применение специальных комплектующих. Это относится в первую очередь к ПЛК, хотя датчики и конечные элементы также должны отвечать особенностям систем ПАЗ (повышенная надежность электронных и электрических схем, устройств и трубопроводной арматуры).

Анализ разработок зарубежных фирм показывает, что в настоящее время известны следующие архитектуры ПЛК для реализации систем ПАЗ:

Из всего разнообразия схем построения систем ПАЗ необходимо остановиться на двоированных и троированных схемах, так как только они, что оговаривается различными зарубежными стандартами, имеют и обеспечивают допустимую надежность.

Анализ концепции обеспечения безопасности промышленных объектов с учетом риска возникновения техногенных аварий и катастроф, специфических особенностей потенциально опасных объектов нефтепереработки и основных причин аварий, а также функциональных особенностей систем противоаварий-ной защиты позволил сформулировать цель работы и задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке принципов формирования структуры системы ПАЗ для технологических установок НПЗ.

На основе анализа аварий на нефтеперерабатывающих и нефтехимических производствах проведена классификация аварий. Показаны все случаи возможных аварий, сопровождаемых взрывом.

Опасность установки нефтепереработки определяется физико-химическими свойствами веществ, участвующих в процессе, их количеством, технологическими параметрами процесса, возможностью образования в процессе неконтролируемых реакций, которые могут привести к взрыву или самовозгоранию среды.

Показано, что для взрыва необходимо наличие газовой (паровой) фазы или наличие в системе жидкой фазы в перегретом состоянии, способной в максимально короткое время образовать облако взрывоопасной концентрации.

Для оценки опасности типовых установок НПЗ расчетным методом по известным в литературе зависимостям определены энергетические показатели и радиусы возможных разрушений.

Где Е – общий энергетический потенциал взрывоопасное™ технологического объекта, которая характеризуется суммой энергий адиабатического расширения парогазовой фазы, полного сгорания имеющихся и образующихся из жидкости паров за счет внутренней и внешней энергии при аварийном раскрытии системы.

Общая масса горючих паров (газов) взрывоопасного парогазового облака,

Для определения радиуса полных разрушений использовалась формула:

Результаты расчетов уровня потенциальной опасности некоторых установок НУНПЗ и установки ЭЛОУ-АВТ-6 Московского НПЗ приведены в табл.3.

Исходя из оценки уровня потенциальной опасности установок предложены и обоснованы общая концепция уменьшения риска, направленная на достижение требуемого уровня безопасности (рис.2), и выбор структуры системы ПАЗ (табл.4).

Концепция четко показывает достижение требуемого уровня безопасности. При этом уменьшение риска может быть достигнуто путем использования внешнего по отношению к технологической установке оборудования, уменьшающего риск, т. е. установкой защитных экранов, созданием соответствующей вентиляции и т. д., использованием программируемых систем ПАЗ и других технологий, повышающих уровень безопасности.

Относительный энергетический потенциал Вероятность возникновения аварийной ситуации Вероятность отказа системы ПАЗ Структура системы ПАЗ

В результате анализа данных табл.4 и архитектуры ПЛК с учетом его надежности показано, что для обеспечения безопасности технологических установок НПЗ наиболее перспективным решением при создании систем ПАЗ является применение троированной ПЛК, как основного компонента систем ПАЗ.

Предложен принцип создания логико-информационного обеспечения системы ПАЗ, сущность которой заключается в следующем: при возникновения аварийной ситуации система ПАЗ обеспечивает диагностику состояния объекта, при возможности локализует неисправность и, только в случае необходимости, производит аварийный останов с указанием конкретной причины останова и путей устранения неисправности (рис.3).

В настоящее время на системы ПАЗ возлагаются задачи только по останову объекта в случае аварийной ситуации. Поэтому они строятся с использованием меньшего количества датчиков и конечных элементов, чем это требуется для предлагаемой системы ПАЗ.

Рисунок 3 – Схема последовательности действий по обеспечению безопасной работы объекта

Поскольку современный уровень требований к обеспечению безопасности более высокий, для решения задач обеспечения безопасности с использованием предложенного принципа требуется более сложная система ПАЗ с более сложным логико-информационным обеспечением, которое имеет в своем составе экспертную систему.

Кроме того, для принятия решения о локализации аварийной ситуации или об аварийном останове объекта необходимо учитывать значительное количество взаимосвязей различных параметров процесса, что потребовало усложнения логико-информационного обеспечения путем добавления экспертной системы, так как релейная логика существующих ПАЗ не способна осуществить взаимосвязь всех параметров, описывающих аварийную ситуацию.

В третьей главе приведены основные результаты исследований по разработке экспертной системы для системы ПАЗ.

Экспертные системы (ЭС) – это такие интеллектуальные системы, которые способны в интеллектуальном диалоге с непрограммирующим пользователем – лицом, принимающим решение (ЛПР), на основе накопления и переработки специальных знаний и правил принятия решений проводить экспертизу, консультировать и давать рекомендации по выбору действий или операций, а также распознавать ситуации, ставить диагноз и обосновывать заключения при поиске решений неформализованных задач некоторой предметной области.

Анализ большого многообразия известных ЭС позволяет сделать следующие выводы.

1. Для повышения уровня безопасности потенциально опасных объектов нефтепереработки возможно применение экспертных систем, выполняющих различные функции в соответствующей предметной области.

2. Структура ЭС или архитектура ЭС (функционально-информационная структура программно-аппаратурных средств ЭС) практически не отличается друг от друга.

3. Типовая архитектура ЭС может быть адаптирована для решения любых неформализованных задач.

4. Отличительной особенностью известных ЭС в целом является то, что каждая ЭС направлена на решение конкретных неформализованных задач в конкретной предметной области.

Разработана архитектура ЭС для системы ПАЗ, которая в дополнение к стандартным подсистемам и блокам содержит блок координации функционирования внешних систем управления технологическим процессом и диагностики. На рис. 4 представлена архитектура данной экспертной системы.

Блок координации функционирования внешних систем обеспечения безопасности предназначен для координации работы таких систем как: АСУТП, ЭС диагностики (ЭСД), системы ПАЗ (СПАЗ) и др. В следствии того, что эти системы предназначены для выполнения различных операций, обеспечивающих нормальный ход процесса, то при возникновении аварийной ситуации необходимо, во избежании появления противоречивых команд, обеспечить фильтрацию команд приходящих на конечные элементы и выдачу рекомендаций для обеспечения безопасности в соответствии со сложившейся ситуацией путем программного и аппаратного исправления команд, поступающих на конечные элементы.

Для обеспечения безопасности установлена жесткая иерархия функционирования АСУТП, ЭСД и системы ПАЗ. Предложены три варианта взаимодействия систем обеспечения безопасности:

– использование ЭСД, как отдельную систему обеспечения безопасности;

– наличие системы аварийного останова, действующей автономно от АСУТП и ЭСД;

На рис. 5 показана иерархия функционирования АСУТП, ЭСД и системы ПАЗ, т. е. схемы взаимодействия систем обеспечения безопасности.

Такая иерархия работы необходима для наиболее полного обеспечения безопасности, поскольку система ПАЗ обеспечивает безопасность в условиях развития аварийной ситуации. Кроме того, при изменениях команд, вырабатываемых системой ПАЗ, возможно дальнейшее развитие аварии.

Однако, при небольшом количестве источников возникновения аварийной ситуации и, как следствие, небольшом количестве контролируемых параметров использование всех систем обеспечения безопасности неоправданно и в этом случае схема взаимодействий приобретает упрощенный вид.

В четвертой главе приведена разработка логико-информационного обеспечения системы ПАЗ на примере установки ЭЛОУ-АВТ-6.

На основании анализа аппаратурного оформления установки ЭЛОУ – АВТ – б и физико-химических свойств обращающихся в ней веществ выявлены критические значения технологических параметров.

Выявлены основные причины возникновения аварийных ситуаций. Показано, что наиболее опасными являются дефекты и отказы механического происхождения, прекращение подачи технологических и вспомогательных потоков (вода, пар, электроэнергия, воздух, топливо).

Разработаны сценарии возможных аварийных ситуаций и показана последовательность их развития при прекращении технологических и вспомогательных потоков. Например, при прекращении подачи нефти на установку аварийная ситуация может развиваться в следующей последовательности: – сброс сырьевых насосов, с их последующей разгерметизацией; – нарушение температурного режима сырьевых теплообменников; – нарушение режима работы блока электрообессоливания нефти; – падение уровня в колоннах, сброс печных насосов, прогар змеевиков печей с последующим пожаром и т. д..

По выявленным причинам возникновения аварийных ситуаций и последовательностям их развития составлены деревья отказов (рис.6), которые объективно отражают логико-вероятностные связи опасных событий, в совокупности приводящих к результирующему катастрофическому событию.

События, составляющие деревья отказов и отдельные его ветви соединяются между собой логическими знаками "или" либо "и".

Знак "или" ставится, если накладывается условие выполнения хотя бы одного события из группы рассматриваемых независимых событий, а вероятность рассчитывается по формуле:

ОI каз системы предотвращения попадания парогазового облака к печи

Рисунок 6 – Фрагмент последовательности опасных событий для нагревательной печи П-1,2,3 установки ЭЛОУ-АВТ-6

Знак "и" ставится в том случае, когда накладывается условие выполнения всех событий, составляющих рассматриваемую группу событий, а вероятность рассчитывается по формуле:

По составленным деревьям отказов рассчитаны вероятности возникновения аварийной ситуации. Показано, что вероятность аварии в блоке нагревательных печей с использованием системы ПАЗ на 3 порядка выше чем при отсутствии системы ПАЗ и составляет 4,0* 10

Разработано логико-информационное обеспечение системы ПАЗ, представляющей собой экспертную систему, и программное обеспечение решения формализованных задач. Для реализации на практике экспертной системы обоснован выбор технических средств, способных функционировать в соответствии с разработанным логико-информационным обеспечением.

1. Выявлены специфические особенности технологических установок НПЗ и проведен анализ количества аварий по вшам технологического оборудования и по технологическим установкам. Показано, что наибольшее количество аварий происходят на установках, реализующих физические процессы. По фактическим данным количество аварий на установках типа АВТ составляет 12.5%.

2. Проведен анализ структуры и функциональных особенностей современных систем ПАЗ. Показано, что наибольшей надежностью обладают системы ПАЗ с двоированной и троированной ПЛК.

3. Для оценки опасности типовых установок НПЗ определены энергетические показатели и радиусы возможных разрушений. Показано, что установка ЭЛОУ-АВТ-6 относится к I категории взрывоопасносности (<За=67,4).

4. Исходя из оценки уровня потенциальной опасности установок предложены и обоснованы общая концепция уменьшения риска, направленная на достижение требуемого уровня безопасности, и выбор структуры системы ПАЗ в зависимости от энергетического потенциала объекта и вероятности возникновения аварийных ситуаций. Выявлено, что для обеспечения безопасности технологических установок НПЗ наиболее перспективным решением при создании системы ПАЗ является применение троированной ПЛК.

5. Предложен принцип создания логико-информационного обеспечения системы ПАЗ, сущность которой заключается в следующем: при возникновении аварийной ситуации система ПАЗ обеспечивает диагностику состояния объекта, при возможности локализует неисправность и, только в случае необходимости, производит аварийный останов с указанием конкретной причины останова и путей устранения неисправности.

6. В результате анализа функционально-информационной структуры известных ЭС показана возможность проектирования и создания ЭС специально для обеспечения безопасности особо сложных и потенциально опасных объектов НПЗ.

7. Разработана архитектура ЭС для СПАЗ, которая в дополнение к стандартным подсистемам и блокам содержит блок координации функционирования внешних систем управления технологическим процессом и диагностики.

8. Для обеспечения безопасности установки определена жесткая иерархия функционирования АСУТП, ЭСД и СПАЗ. Предложены три варианта взаимодействия систем обеспечения безопасности:

– использование экспертной системы диагностики, как отдельную систему обеспечения безопасности;

– наличие системы аварийного останова, действующей автономно от АСУТП и ЭСД

9. На основании анализа аппаратурного оформления установки ЭЛОУ – АВТ – 6 и физико-химических свойств обращающихся в ней веществ выявлены критические значения технологических параметров и основные причины возникновения аварийных ситуаций. Показано, что наиболее опасными являются

. дефекты и Отказы механического происхождения, прекращение подачи технологических и вспомогательных потоков.

10. Разработаны сценарии возможных аварийных ситуаций и показана последовательность их развития при прекращении технологических и вспомогательных потоков. По выявленным причинам зозникновения аварийных ситуаций и последовательностям их развития составлены деревья отказов, которые объективно отражают логико-вероятностные связи опасных событий, в совокупности приводящих к результирующему катастрофическому событию.

П. По составленным деревьям отказов рассчитаны вероятности возникновения аварийной ситуации. Показано, что вероятность аварии в блоке нагревательных печей с использованием системы ПАЗ на 3 порядка выше чем при отсутствии системы ПАЗ и составляет 4,0* 10 .

12. Разработано логико-информационное обеспечение СПАЗ, представляющей собой экспертную систему и программное обеспечение решения формализованных задач. Обоснован выбор технических средств, способных функционировать з соответствии с разработанным логико-информационным обеспечением.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ибрагимов И. Г., Коптев Н. П. Перспективы применения экспертных систем в нефтепереработке \ \ В сб.: Проблемы зашиты окружающей среды на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии, г. Уфа. ¡997, с. 198-20!.

2. Коптев Н. П. Развитие систем противоаварийной защиты в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. В сб.: Десять лет эксперимента на кафедре МАХП: некоторые результаты. – Уфа. 1997, с.62.

3. Коптев Н. П., Ибрагимов И. Г. Комплекс систем обеспечения технологической безопасности объектов нефтепереработки и нефтехимии \\ В сб.: XX межвузовская научно-техническая конференция, г. Салават, 1998, с28-29.

4. Коптев Н. П., Ибрагимов И. Г. Принципы создания и обеспечения надежности систем противоаварийной защиты \\ Методы кибернетики химико-технологических процессов. Уфа, 1999, с. 15.

5. Коптев Н. П., Ибрагимов И. Г. Архитектура программируемых логических систе^м для противоаварийной защиты потенциально опасных объектов. \\ Промышленные АСУ и контроллеры, № 2, 1999, с.9-12.

Лицензия ЛР№ 020267 от 22.11.96. . Подписано к печати И.01.2000. Формат бумаги 60×84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Печ. листов 1,5. Тираж90 экз. Заказ 2.

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета. 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

1. Современное состояние обеспечения безопасности эксплуатации технологических объектов нефтепереработки

1.1. Концепция обеспечения безопасности промышленных объектов с учетом риска возникновения техногенных аварий и катастроф

1.2. Специфические особенности потенциально опасных объектов нефтепереработки и основные причины аварий

1.3. Возможности систем ПАЗ в обеспечении безопасности особо сложных объектов нефтепереработки

1.3.1. Промышленная реализация систем ПАЗ на отечественных нефтеперерабатывающих заводах.

1.3.2 . Анализ функциональных особенностей ПАЗ, разработанных зарубежными фирмами.

2. Разработка принципов формирования структуры систем ПАЗ для технологических установок НПЗ

2.3. Разработка основных принципов создания логико-информационного обеспечения систем РАЗ

Известно, что проблемы обеспечения безопасности остро стоят в нефтеперерабатывающей промышленности, так как огромная энергонасыщенность предприятий, возможность возникновения выбросов вредных и взрывоопасных веществ в процессах производства создают опасность и напряженность не только на промышленных объектах, но и в жилых районах, вблизи которых расположены заводы.

Современное состояние нефтеперерабатывающих заводов таково, что постоянно интенсифицируются процессы и технологии. Вследствие этого технологические параметры (давление, температура и др.) растут и приближаются к критическим значениям, увеличиваются единичные мощности отдельных аппаратов и, соответственно, количество находящихся в них взрывоопасных, пожароопасных и токсичных веществ. Более того, большинство выпускаемых продуктов являются взрывопожароопасными и токсичными. Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) производительностью 10-15 млн. т/год сосредотачивает на своей территории от 200 до 500 тыс. т углеводородного сырья и продуктов его переработки, энергосодержание которого эквивалентно 2-5 Мт тротила [75].

Основными причинами техногенных аварий и катастроф на НПЗ являются износ технологического оборудования и трубопроводных систем, не работоспособное состояние средств автоматизации, блокировок и сигнализаций, а также ошибочное или неправильное принятие решений обслуживающим персоналом в критических ситуациях, обусловленных отказами оборудования и систем противоаварийной защиты.

В настоящее время из всех известных методов и способов обеспечения технологической и экологической безопасности наиболее реальным является дальнейшая эксплуатация особо сложных и потенциально опасных объектов НПЗ на основе разработки и внедрения научно-обоснованных принципов обеспечения безопасности с использованием современных систем противоаварийной защиты, содержащих экспертные системы.

Поэтому обеспечение безопасности с использованием систем про-тивоаварийной защиты (ПАЗ), содержащих экспертные системы (ЭС) и учитывающих специфические особенности эксплуатации особо сложных объектов НПЗ, включая возможность возникновения выбросов взрывопожароопасных и токсичных веществ, а также действия лиц, принимают. оперативное решение при критических аварийных ситуациях, является актуальной задачей.

Основные направления исследований выполнены в соответствии с Государственной научно-технической программой Академии наук Республики Башкортостан (АНРБ) «Проблемы машиностроения, конструкционных материалов и технологий» по направлению 6.2 «Надежность и безопасность технических систем в нефтегазохимическом комплексе» на 1996-2000 годы, утвержденной постановлением Кабинета Министров РБ №204 от 26.06.96, а также по Федеральной целевой программе «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки» на 997-2000 годы (ФЦП «Интеграция») по государственному контракту № 28 «Создание совместного учебно-научного центра «Механика многофазных систем в технологиях добычи, транспорта, переработки нефти и газа».

Диссертационная работа состоит из четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложения.

В первой главе рассматривается современное состояние обеспечения безопасности эксплуатации технологических объектов нефтепереработки. На основе анализа концепции обеспечения безопасности промышленных объектов с учетом риска возникновения техногенных аварий и ¿катастроф, специфических особенностей потенциально опасных объектов нефтепереработки и основных причин аварий, а также функциональных особенностей систем противо-аварийной защиты сформулированы цель работы и задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке принципов формирования структуры системы ПАЗ для технологических установок НПЗ. На основе оценки уровня потенциальной опасности установок предложены и обоснованы общая концепция уменьшения риска, направленная на достижение требуемого уровня безопасности, и выбор структура системы ПАЗ.

В третьей главе приведены основные результаты исследований по разработке экспертной системы для системы ПАЗ. На основе анализа структуры и возможностей известных в литературе ЭС разработана архитектура ЭС для системы ПАЗ. Предложены три варианта взаимодейстг л систем обеспечения безопасности (АСУТП, ЭС диагностики и системы ПАЗ).

В четвертой главе приведена разработка логико-информационного обеспечения системы ПАЗ на примере установки ЭЛОУ-АВТ-6. Составлены деревья отказов, рассчитаны вероятности возникновения аварийной ситуации. Показано, что вероятность аварии в блоке нагревательных печей с использованием системы ПАЗ на 3 порядка выше, чем при отсутствии системы ПАЗ, и составляет 4,0' 10

Разработано логико-информационное обеспечение системы ПАЗ, представляющей собой экспертную систему, и программно обеспечение решения формализованных задач. Для реализации на практике экспертной системы обоснован выбор технических средств, способных функционировать в соответствии с разработанным логико-информационным обеспечением.

Основные положения диссертации сформулированы в основных выводах.

Автор выражает искреннюю благодарность доктору технических наук, профессору Попову Ю. П. за оказанную помощь при выполнении диссертационной работы.

1. Выявлены специфические особенности технологических установок НПЗ и проведен анализ количества аварий по видам технологического оборудования и по технологическим установкам. Показано, что наибольшее количество аварий происходят на установках, реализующих физические процессы. По фактическим данным количество аварий на установках типа АВТ составляет 12,5%.

2. Проведен анализ структуры и функциональных особенностей современных систем ПАЗ. Показано, что наибольшей надежностью обладают системы ПАЗ с двоированной и троированной ПЛК.

3. Для оценки опасности типовых установок НПЗ определены энергетические показатели и радиусы возможных разрушений. Показано, что установка ЭЛОУ-АВТ-6 относится к I категории взрывоопасносности (QB=67,4).

4. Исходя из оценки уровня потенциальной опасности установок предложены и обоснованы общая концепция уменьшения риска, направленная на достижение требуемого уровня безопасности, и выбор структуры системы ПАЗ в зависимости от энергетического потенциала объекта и вероятности возникновения аварийных ситуаций. Выявлено, что для обеспечения безопасности технологических установок НПЗ наиболее перспективный решением при создании системы ПАЗ является применение троированной ПЛК.

5. Предложен принцип создания логико-информационного обеспечения системы ПАЗ, сущность которой заключается в следующем: при возникновении аварийной ситуации система ПАЗ обеспечивает диагностику состояния объекта, при возможности локализует неисправность и, только в случае необходимости, производит аварийный останов с указанием конкретной причины останова и путей устранения неисправности.

6. В результате анализа функционально-информационной структуры известных ЭС показана возможность проектирования и создания ЭС специально для обеспечения безопасности особо сложных и потенциально опасных объектов НПЗ.

7. Разработана архитектура ЭС для СПАЗ, которая в дополнение к стандартным подсистемам и блокам содержит блок коордг щии функционирования внешних систем управления технологическим процессом и диагностики.

8. Для обеспечения безопасности установки определена жесткая иерархия функционирования АСУТП, ЭС диагностики и системы ПАЗ. Предложены три варианта взаимодействия систем обеспечения безопасности:

– использование эксперта, ж системы диагностики, как отдельную систему обеспечения безопасности;

– наличие системы аварийного останова, действующей автономно от АСУТП и ЭС диагностики;

9. На основании анализа аппаратурного оформления установки ЭЛОУ – АВТ – 6 и физико-химических свойств обращающихся в ней веществ выявлены критические значения технологических параметров и основные причины возникновения аварийных ситуаций. Показано, что наиболее опасными являются дефекты и отказы механического проис. эждения, прекращение подачи технологических и вспомогательных потоков.

10. Разработаны сценарии возможных аварийных ситуаций и показана последовательность их развития при прекращении технологических и вспомогательных потоков. По выявленным причинам возникновения аварийных ситуаций и последовательностям их развития составлены деревья отказов, которые объективно отражают логико-вероятностные связи опасных событий, в совокупности приводящих к результирующему катастрофическому событию.

11. По составленным деревьям отказов рассчитаны вероятности возникновения аварийной ситуации. Показано, что вероятность аварии в блоке нагревательных печей с использованием системы ПАЗ на 3 порядка выше чем при отсутствии системы ПАЗ и составляет 4,0* 10 45.

12. Разработано логико-ь. формационное обеспечение системы ПАЗ представляющей собой экспертную систему и программное обеспечение решения формализованных задач. Обоснован выбор технических средств, способных функционировать в соответствии с разработанным логико-информационным обеспечением.

1. Махутов H. A. и др. Концепция второго этапа работы по ГНТП "Безопасность"//ВИНИТИ. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях.- 1996.-Вып. 1 .-с.4-21.

2. Маршалл В. Основные опасности химических производств: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989. -672 с.

3. Ибрагимов И. Г. Иерархическая структура технологических объектов // Там же, с. 17-19.

4. Бесчастнов М. В. Промышленные взрывы. Оцека и предупреждение." М.: Химия, 1991.- 431 с.

5. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.-М.: Энергоатоми дат, 1990. -128 с.

6. Гольдштейн Р. В., Онищенко Д. А. Принцип избирательности масштабов защиты иерархических технических систем для предотвращения их катастрофического разрушения//ДАН, 1996. т.346, № с.185-187.

7. ГОСТ 12.1.010-76. Взрывобезопасность. Общие требования.- М.: Изд. стандарт, 1976.

8. Ю. Ибрагимов И. Г., Готенко В. Ф., Леликов A. A. Экспертная система поддержки принятия оперативных решений для обеспечения промышленной и экологической безопасрости//Межвузовский сб. научн. статей "Нефть и. газ".-Уфа, УГНТУ, 1996.

9. Ибрагимов И. Г. Обеспечение безопасности Технологических объектов на основе принципа избирательности масштабов защи-ты//Межвузовский сб. научн. статей "Нефть и газ".-Уфа, УГНТУ, 1996.

10. Химмельблау Д. Обнаружение и диагностика неполадок в химических и нефтехимических процессах: Пер. с англ. – JL: Химия, 1983. -352 с.

11. Расмус O. P., Ибрагимов И. Г., Готенко В. Ф. Принципы построения схем функциональных связей // Там же. с. 12-13.

12. Ибрагимов И. Г., Готенко В. Ф., Мухаметов Р. Ш. Оценка функционирования технологических установок нефтепереработки и нефтехимии// В сб. Диагностика, ресурс и прочность оборудования для добычи и переработки нефти.-Уфа, 1988.-е. 15-16.

13. Готенко В. Ф., Расмус O. P., Ибрагимов И. Г. Автоматизированная система диагностики впомощь оператору// В сб. Диагностика, ресурс и прочность оборудования для добычи и переработки нефти.-Уфа,1988.-с.8-9.

14. Башлыков A. A., Еремеев А. П. Экспертные системы поддержки принытия решений в энергетике. – М.: МЭИ, 1994. -213 с.

15. Поспелов Г. С. Искусственный интелект основа новой информационной технологии. Сер. Академиче гие чтения. – М.: Наука, 1988. -200 с.

16. Башлыков A. A. Проектирование систем принятия решений вэнер-гетике. – М.: Энергоатомиздат, 1986. -120 с.

17. Мешалкин В. П. Экспертные системы в химической технологии. – М.: Химия, 1995. 368 с.

18. Попов Э. В. Экспертные системы. Решение неформализуемых задач в диалоге с ЭВМ. М.: Наука, 1987.

19. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. Пер. с англ. – М.: Мир, 1989.

20. Искусственный интеллект. ( ютемы общения и экспертные системы: Справочник/под ред. Э. В.Попова. М.: Радио и связь, 1990. 464 с.

21. Попов Э. В. Диалоговые системы и интерактивная графика. Экспертные системы. Решение н формализованных задач в диалоге с ЭВМ. //Техническая кибернетика. 1987. N5. С. 5 17.

22. Куперман В. Г., Палюх Б. В. Корректировка базы знаний для работы экспертной системы технической диагностики химического производ-ства.//Программные продукты и системы. 1995. N3. С. 25 29.

23. Построение экспертных систем / Пер. с англ. Под ред. Ф. Хейсе-Рота, Д. Уотермена, Д. Лената. М.: Мир, 1987.

24. Р. Левин, Д. Дранг, Б. Эделсон. Практическое введение в технологию искусственного интеллекта и экспертных систем с иллюстрациями на бейсике. Пер. с англ. М.: Фиьшсы и статистика, 1991. – 239 с.

25. Технические средства диагностирования: Справочник /В. В. Клюев, П. П. Пархоменко, В. Е. Абрамчук и др.; Под общ. ред. В. В. Клюева.- М.: Машиностроение, 1989 672 е., ил.

26. Крисевич B. C., Кузьмин Л. А., Шиф A. M. к др. Экспертные системы для персональных компьютеров: методы, средства, реализации. Справочное пособие. Минск: Вышэйшая школа, 1990.

27. Ревунков Г. И., Самохвалов Э. Н., Чистов В. В. Базы и банки данных и знаний. / под ред. В. Н. Четверикова. М.: Высш. шк., 1992.-367 с.

28. Кузнецов В. Е. Представление в ЭВМ неформальных процедур: продукционные системы. М.: Наука, 1989.

29. Любарский Ю. Я. Интеллектуальные информационные системы. – М.: Наука, 1990.

31. Представление и использование знаний. /Пер. с японск. Под ред. Х. Уэно, М. Исудзука. М.: Мир, 1989.

32. Приобретение знаний. / Пер. с японск. Под ред. С. Осуги, Ю. Са-эки. М.: Мир, 1990.

33. Тиори Т., Фрай Д. Проектирование структур баз данных. Пер. с англ. М.: Мир, 1985.

34. Системы управления базами данных и знаний. Справочное пособие / под ред. А. Н. Наумова. М.: Финансы и статистика, 1991.

35. Таунсенд К., Форт Д Проектирование и программная реализация экспертных систем на ПЭВМ: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. – 381 с.

36. Финогенов К. Г. Программирование измерительных систем реального времени. М.: Радио и связь, 1988. – 284 с.

39. Страуструп Б. Язык программирования Си++: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1991. – 352 с.

40. Вайнер Р., Пинсон JI. С++ изнутри: Пер. с англ. Киев: ДиаСофт, 1993. – 304 с.

41. Дьюхарст С., Старк К. Программирование на Си++: Пер. с англ. – Киев: ДиаСофт, 1993. 272 с.

42. Пол Ирэ. Объектно-ориентированное программирование с использованием Си++: Пер. с англ. Киев: НИПФ г даСофт Лтд, 1995. -480 с.

43. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник./под ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995. -487 с.

44. Химико-технологические системы. Синтез, оптимизация и управление/ Под ред. И. П. Мухленова.-Л.: Химия, 1986.-424 с.

45. Дорохов И. Н., Кафаров Вяч. В. Системный анализ процессов химической технологии.-М.: 1989.-376 с.

46. Взрывные явления. Оценка и последствия: Пер. с англ. /У. Бей-кер, П. Кокс, П. Уэстайн и др; Под ред. Я. Б. Зельдоъича, Б. Е. Гельфанда-М.: Мир, 1986,-Т. 1. J

47. Зайцев И. Д., Зозуля А. Ф., Мовчан A. A. Автоматизированное проектирование генеральных планов содовых заводов.// Химическая технология. 1976. N6. с. 28-32.

48. Бесчастнов М. В., Соколов В. М., Кац М. И. Аварии в химических производствах и меры их предупреждения. – М.: Химия, 1976. -267 с.

49. Бесчастнов М. В., Соколов В. М. Предупреждение аварий в химических производствах. – М.: Химия, 1979. -390 с.

50. Кафаров В. В., Мешалкиь В. П. Проектирование и расчет оптимальных систем технологических трубопроводов. – М.: Химия, 1991. -361 с.

51. Брейман М. И. Безопасная эксплуатация оборудования на открытых площадках. – М.: Химия, 1978. – с.4-5.

52. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств-М.: Металлургия, 1998.

53. Бесчастнов М. В. Взрывобезопасность и противоаварийная защита химико-технологических процессов.-М.: Химия, 1983.-471 с.

54. Иванов Е. Н. Пожарная защита открытых технологических установок. – М.: Химия, 1975. -199 с.

55. Пожарная безопасность. Взрывобезоп шость. /Под ред. А. Н.Баратова-М.: Химия, 1987.-270 с

56. Рудин М. Г., Драбкин А. Е. Краткий справочник нефтепереработчика." Л.: Химия, 1980.

57. Хуснияров М. Х., Бугаева Ю. В. Оценка последствий аварий на по-жаровзрывоопасных объектах чефтепереработки и нефтехимии.- Уфа.: УГ-НТУ, 1997.- С. 5.

58. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

59. В. П. Якимов. Пожарно-технические расче л в технологических процессах при использовании горючих веществ. Учебное пособие. – Л.: Химия, 1983. -81 с.

60. Справочник нефтепереработчика./Под. ред. Г. А.Ластовкина, Е. Д. Радченко, М. Г. Рудина. – Л: Химия, 1986. -648 с.

61. Вредные вещества в промышленности. Справочник/Под ред. Н. В. Лазарева. – Л.: Химия, 1976. Т. 1. -831 с

62. Товарные нефтепродукты. Свойства и применение. Справоч-ник/Под. ред. В. М. Школьникова. – М.: химия, 1978. 472 с.

63. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник/Под ред. E. H. Судакова. М.: Химия, 1979. -565 с.

64. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник/Под ред. А. Н. Баратова, А. Я. Корольченко. – М: Химия, 1990, в 2-х книгах.

65. Методика оценки последствий аварий на пожаро – взрывоопасных объектах. М.: ВНИИ ГОЧС, 1994.- С. 5.

66. Экспресс-методика прогнозирования последствий взрывных явлений на промышленных объектах. М.: ВНИИ ГОЧС, 1994.- С. 6.

67. А. И.Розенфельд, Г Ч. Канавец. Критерии эффективности в задачах предпроектной оптимизации химических технологий.//Химическая технология. 1987. N6. с. 56-61.

68. Коптев Н. П., Ибрагимов И. Г. Архитектура программируемых логических систем для противоаварийной защиты потев иально опасных объектов. \\ Промышленные АСУ и контроллеры, № 2, 1999, с.9-12.

69. Ибрагимов И. Г., Коптев Н. П. Перспективы применения экспертных систем в нефтепереработке \ \ В сб.: Проблемы защиты окружающей среды на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии, г. Уфа, 1997, с. 198-201.

70. Коптев Н. П. Развитие систем противоаварийной защиты в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. В сб.: Десять лет эксперимента на кафедре МАХП: некоторые результаты. Уфа, 1997, с.62.

71. Коптев Н. П., Ибрагимов И. Г. Комплекс си.¡тем обеспечения технологической безопасности объектов нефтепереработки и нефтехимии \\ В сб.: XX межвузовская научно-техническая конференция, г. Салават, 1998, с28-29.

72. Коптев Н. П., Ибрагимов И. Г. Принципы создания и обеспечения надежности систем противоаварийной защиты \\ Методы кибернетики химико-технологических процессов. Уфа, 1999, с. 15

73. Абросимов A. A. Экологические аспекты производства и применения нефтепродуктов. М: Изд-тво «Барс», 1999 г, 732 с.

74. Стандарт IEC 1508. Системы противоаварийной защиты. Нью-Йорк, февраль 1993.

76. Стандарт ФРГ DIN V VDE 0801. Принципы построения ПЛС систем противоаварийной защиты. Германия, Берлин, 1990.

77. Стандарт ФРГ DIN V 19250. Принципы построения систем противоаварийной защиты. Берлин, январь 1991.

78. Protective Systems In The Petrochemical Industry // Control Engineering, март, 1989.

79. The need for safety system // Safety Solutions. North Black Canyon1. Hwy., 1995.

80. Ибрагимов И. Г. Принципы обеспечения работоспособности агрегатов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств с использованием экспертных систем. Уфа, 1995.

81. Давыдов В. П., Кирьянов Ю. Г. Анализ аварийности и травматизма на предприятиях, подконтрольных Госгортехнадзору России. // Безопасность труда в промышленности, № 4,1999, с.2-8.

83. План локализации и иквидации аварийных ситуаций на установке ЭЛОУ-АВТ-6.

84. Краткий справочник для инженеров и студентов: Высшая математика. Физика. Теоретическая механика. Сопротивление материалов. / Полянин А. Д. и др. М.: Международная программа обра? ¡анш, 1996.- 432 с.

Http://tekhnosfera. com/obespechenie-bezopasnosti-tehnologicheskih-ustanovok-neftepererabotki-s-ispolzovaniem-sistem-protivoavariynoy-zaschity

Современные производства становятся все более сложными, и уровень автоматизации и централизации процессов управления постоянно растет. Эволюция технологий позволяет с легкостью получать все больше информации от датчиков и исполнительных механизмов. Это, несомненно, хорошо, потому что теперь можно контролировать намного больше параметров технологического процесса и ни одно событие не произойдет без предупреждения. Но с другой стороны, оператор зачастую уже не в состоянии справляться с поступающим потоком информации.

Согласно статистике, в 1960-е годы, когда использовались щитовые системы управления с аналоговыми приборами, на одного оператора в среднем приходилось от 10 до 20 сигнализаций. Сегодня количество сигнализаций выросло до 3500–4000 на человека. Технически такой контроль организовать легко: физические кнопки не нужны, достаточно изменить цвет той или иной зоны на мониторе, чтобы сообщить об изменении параметра. Однако возможности восприятия операторов не безграничны. В случае остановки техпроцесса начинается лавинообразный обвал всех параметров и за минуту на экран выводятся десятки и даже сотни аварийных сообщений. Человек не в состоянии сориентироваться в ситуации, определить первопричину сбоя и адекватно отреагировать. А с учетом дефицита высококвалифицированных опытных операторов эта проблема становится еще более острой.

Для повышения эффективности распознавания критических сигналов и удобства управления ими и был создан инструмент Safety View.

Главная задача Safety View — обеспечить оперативный контроль системы противоаварийной защиты (ПАЗ). Из тысяч позиций, с которыми сталкивается наблюдающий за техпроцессом оператор, этот программный пакет выделяет только критические и выводит их на отдельный операторский интерфейс. Благодаря этому сигнализации и блокировки первого приоритета (P1) не теряются в общем потоке сообщений о ходе технологического процесса. Это позволяет разгрузить оператора и повысить его скорость и точность принятия решений.

Как известно, в течение одной секунды на экране может появиться от трех до десяти сигнализаций. И скорость реакции человека не позволяет определить, какой параметр был первым. Safety View обладает способностью обнаруживать первопричины срабатывания блокировки, что дает возможность быстро ориентироваться и принимать верные решения, необходимые для понимания и устранения причины остановки технологического оборудования, тем самым минимизируя время простоя объекта управления и сокращая финансовые потери.

Safety View также обеспечивает ситуационную осведомленность оперативного персонала. Это позволяет производить оценку рисков при управлении параметрами, отвечающими за безопасное ведение технологического процесса. Система дает всю необходимую контекстную информацию о состоянии технологического объекта, что облегчает принятие решений.

Специалистами Schneider Electric разработана система цветовой индикации, позволяющая определить приоритет того или иного сообщения. При активации сигнализации цвет состояния того или иного датчика начинает мигать и включается звуковой сигнал, чтобы привлечь внимание сотрудника, который в это время может наблюдать за основным интерфейсом АСУ ТП. Оператор может квитировать (подтверждать) такие сигнализации по отдельности или же группами с целью экономии времени. После этого на мониторе остается только немигающий цветовой сигнал.

Функционал Safety View позволяет сбрасывать индикацию первопричины срабатывания тэга (параметра техпроцесса), включать и отключать сигнализации, а также временно снимать блокировки для отдельных тегов. При этом все действия персонала в системе фиксируются в специальном журнале.

Активными пользователями Safety View являются не только операторы технологических установок, но и другие инженерно-технические работники и руководители: от директора завода до инженера КИПиА. Поскольку программный пакет позволяет управлять ключами блокировки — байпасами, — его удобно использовать для проведения технического обслуживания и замены отдельных приборов. Система блокирует ошибочный ввод установки в работу, если параметр находится в критическом состоянии, что позволяет исключить ложный останов технологического процесса по причине действий персонала.

Благодаря возможностям Safety View оперативный персонал может своевременно принять меры и не допустить аварийного останова, а если таковой все же произошел, быстро устранить проблему и вернуть установку в эксплуатацию. Сокращение времени простоев обеспечивает выраженный экономический эффект. По расчетам специалистов, срок окупаемости Safety View при нормальном функционировании завода составит менее двух лет. В случае аварийных остановов решение окупится еще быстрее.

Впервые с задачей вывести на отдельный экран критические сигнализации специалисты Schneider Electric столкнулись при проектировании системы автоматизации для одного из заводов BASF в Канаде. В результате был создан интерфейс, положивший начало появлению отдельного коммерческого продукта.

Программный пакет Safety View прошел все необходимые испытания и сертифицирован на IEC61508:2010, SIL3 и SCL3. Его применение полностью соответствует требованиям международных норм и российского законодательства, регламентирующего эксплуатацию опасных производственных объектов. Подтверждено, что он позволяет управлять сигнализациями и байпасами в соответствии с ISA 18.1-2004.

Также нужно отметить, что проектировщикам системы управления и ее интерфейсов не нужно создавать собственные инструменты для удобного представления и управления сигнализациями. Можно взять готовый продукт, который содержит встроенные библиотеки TS1131 для любых систем ПАЗ, построенных на контроллерах Triconex: Tricon, Trident, Tri-GP.

Впервые в мире готовый пакет Safety View был внедрен в России — на Яйском нефтеперерабатывающем заводе.

Яйский НПЗ расположен в Кемеровской области, в непосредственной близости от узла учета станции «Анжеро-Судженск» магистрального нефтепровода. Это новый завод, построенный «с нуля» компанией «НефтеХимСервис». Первая очередь предприятия мощностью 3 млн тонн сырой нефти в год была запущена в 2012 г. Сейчас строительство продолжается, и по его окончании мощность НПЗ составит 6 млн тонн нефти в год с глубиной переработки до 93%. Этот завод позволит создать нефтеперерабатывающую отрасль в Кузбассе и снизить его зависимость от поставок моторного топлива из других регионов.

Компания Schneider Electric с 2010 г. является генеральным проектировщиком АСУ ТП Яйского НПЗ, а для первой очереди предприятия выступила поставщиком основного оборудования системы автоматизации.

АСУ ТП нефтеперерабатывающего завода предназначена для реализации централизованного автоматизированного управления технологическим процессом подготовки, хранения, переработки и отгрузки готовой продукции, контроля состояния пожарной и газовой обстановки, а также эффективной защиты и своевременной остановки технологического процесса при угрозе аварии и локализации аварии по заданным алгоритмам.

Система автоматизации Яйского НПЗ включает в себя три функциональных уровня.

Уровень I служит для получения первичной информации и выдачи управляющих воздействий. Он включает в себя КИПиА и исполнительные механизмы. Уровень II отвечает за логическое управление и информационный обмен с уровнем III. Аппаратные средства уровня — контроллеры распределенной системы управления (РСУ) Foxboro и ПАЗ, система ввода/вывода, аппаратура интерфейсных связей и интерфейсы промышленной сети. Уровень III выполняет функции оперативного мониторинга и диспетчерского управления. Физически он включает в себя промышленные ПК-АРМ операторов и инженерные станции, интерфейсы промышленной сети и ЛВС. Это верхний уровень АСУ ТП. Благодаря технологии Archestra верхний уровень бесшов­но связан с различными локальными системами управления (например, приемо-сдаточным пунктом): данные от систем сторонних производителей передаются напрямую в АСУ ТП без вспомогательного оборудования. Также на III уровне представлена система ПАЗ на базе технологии Triconex Safety View для контроля и управления защитами, сигнализациями и ключами блокировки.

Schneider Electric удалось создать отказоустойчивую архитектуру на всех уровнях. В случае обнаружения отказа или ошибки аппаратное резервирование обеспечивает безударный переход с основного модуля на резервный. Любые элементы АСУ ТП можно заменить без отключения питания и выключения других частей системы. Также предусмотрена возможность изменять конфигурацию системы в режиме «онлайн» — без останова производства и перезагрузки процессоров.

Единая интегрированная система, охватывающая весь производственный комплекс, дает практически неограниченные возможности одноранговых соединений для межпроцессорной передачи данных. Время отклика системы на изменение состояния технологического процесса строго определено. При этом используется интегрированная среда разработки прикладного ПО, конфигурирования и отладки РСУ и ПАЗ.

Решение Safety View было внедрено по просьбе заказчика в мае 2016 г. Основная задача, которую ставил клиент: получить инструмент для быстрого и точного определения первопричин срабатывания сигнализаций. По мере дальнейшего расширения производственных мощностей и системы автоматизации НПЗ, к интерфейсу Safety View будут подключаться новые объекты.

Для безаварийной эксплуатации опасных производственных объектов сегодня уже недостаточно только наличия системы ПАЗ. Необходимы программные решения, позволяющие ранжировать предупреждающие и аварийные сообщения от системы и с легкостью ими управлять.

Благодаря инструменту Safety View, работающему в сочетании с противоаварийной защитой семейства Triconex от Schneider Electric, персонал, который управляет технологическими установками или занимается их техническим обслуживанием, получает понятную картину того, что происходит на объекте. Safety View обеспечивает быструю и точную ориентировку и помогает принимать верные решения в сложных ситуациях. Это минимизирует простои технологического оборудования и положительно сказывается на бизнес-результатах компании.

Сейчас система ПАЗ на базе технологии Triconex Safety View успешно эксплуатируется на Яйском НПЗ.

Http://controleng. ru/sistemy-avarijnoj-zashhity/paz-na-baze-triconex-safety-view/

1. Современное состояние обеспечения безопасности эксплуатации технологических объектов нефтепереработки

1.1. Концепция обеспечения безопасности промышленных объектов с учетом риска возникновения техногенных аварий и катастроф

1.2. Специфические особенности потенциально опасных объектов нефтепереработки и основные причины аварий

1.3. Возможности систем ПАЗ в обеспечении безопасности особо сложных объектов нефтепереработки

1.3.1. Промышленная реализация систем ПАЗ на отечественных нефтеперерабатывающих заводах.

1.3.2 . Анализ функциональных особенностей ПАЗ, разработанных зарубежными фирмами.

2. Разработка принципов формирования структуры систем ПАЗ для технологических установок НПЗ

2.3. Разработка основных принципов создания логико-информационного обеспечения систем РАЗ

Известно, что проблемы обеспечения безопасности остро стоят в нефтеперерабатывающей промышленности, так как огромная энергонасыщенность предприятий, возможность возникновения выбросов вредных и взрывоопасных веществ в процессах производства создают опасность и напряженность не только на промышленных объектах, но и в жилых районах, вблизи которых расположены заводы.

Современное состояние нефтеперерабатывающих заводов таково, что постоянно интенсифицируются процессы и технологии. Вследствие этого технологические параметры (давление, температура и др.) растут и приближаются к критическим значениям, увеличиваются единичные мощности отдельных аппаратов и, соответственно, количество находящихся в них взрывоопасных, пожароопасных и токсичных веществ. Более того, большинство выпускаемых продуктов являются взрывопожароопасными и токсичными. Нефтеперерабатывающий завод ( НПЗ ) производительностью 10-15 млн. т/год сосредотачивает на своей территории от 200 до 500 тыс. т углеводородного сырья и продуктов его переработки, энергосодержание которого эквивалентно 2-5 Мт тротила [75].

Основными причинами техногенных аварий и катастроф на НПЗ являются износ технологического оборудования и трубопроводных систем, не работоспособное состояние средств автоматизации, блокировок и сигнализаций, а также ошибочное или неправильное принятие решений обслуживающим персоналом в критических ситуациях, обусловленных отказами оборудования и систем противоаварийной защиты.

В настоящее время из всех известных методов и способов обеспечения технологической и экологической безопасности наиболее реальным является дальнейшая эксплуатация особо сложных и потенциально опасных объектов НПЗ на основе разработки и внедрения научно-обоснованных принципов обеспечения безопасности с использованием современных систем противоаварийной защиты, содержащих экспертные системы.

Поэтому обеспечение безопасности с использованием систем про-тивоаварийной защиты (ПАЗ), содержащих экспертные системы (ЭС) и учитывающих специфические особенности эксплуатации особо сложных объектов НПЗ, включая возможность возникновения выбросов взрывопожароопасных и токсичных веществ, а также действия лиц, принимают. оперативное решение при критических аварийных ситуациях, является актуальной задачей.

Основные направления исследований выполнены в соответствии с Государственной научно-технической программой Академии наук Республики Башкортостан (АНРБ) « Проблемы машиностроения, конструкционных материалов и технологий » по направлению 6.2 « Надежность и безопасность технических систем в нефтегазохимическом комплексе » на 1996-2000 годы, утвержденной постановлением Кабинета Министров РБ №204 от 26.06.96, а также по Федеральной целевой программе « Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки » на 997-2000 годы ( ФЦП « Интеграция ») по государственному контракту № 28 «Создание совместного учебно-научного центра «Механика многофазных систем в технологиях добычи, транспорта, переработки нефти и газа».

Диссертационная работа состоит из четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложения.

В первой главе рассматривается современное состояние обеспечения безопасности эксплуатации технологических объектов нефтепереработки. На основе анализа концепции обеспечения безопасности промышленных объектов с учетом риска возникновения техногенных аварий и ¿катастроф, специфических особенностей потенциально опасных объектов нефтепереработки и основных причин аварий, а также функциональных особенностей систем противо-аварийной защиты сформулированы цель работы и задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке принципов формирования структуры системы ПАЗ для технологических установок НПЗ. На основе оценки уровня потенциальной опасности установок предложены и обоснованы общая концепция уменьшения риска, направленная на достижение требуемого уровня безопасности, и выбор структура системы ПАЗ.

В третьей главе приведены основные результаты исследований по разработке экспертной системы для системы ПАЗ. На основе анализа структуры и возможностей известных в литературе ЭС разработана архитектура ЭС для системы ПАЗ. Предложены три варианта взаимодейстг л систем обеспечения безопасности ( АСУТП, ЭС диагностики и системы ПАЗ).

В четвертой главе приведена разработка логико-информационного обеспечения системы ПАЗ на примере установки ЭЛОУ-АВТ-6. Составлены деревья отказов, рассчитаны вероятности возникновения аварийной ситуации. Показано, что вероятность аварии в блоке нагревательных печей с использованием системы ПАЗ на 3 порядка выше, чем при отсутствии системы ПАЗ, и составляет 4,0′ 10

Разработано логико-информационное обеспечение системы ПАЗ, представляющей собой экспертную систему, и программно обеспечение решения формализованных задач. Для реализации на практике экспертной системы обоснован выбор технических средств, способных функционировать в соответствии с разработанным логико-информационным обеспечением.

Основные положения диссертации сформулированы в основных выводах.

Автор выражает искреннюю благодарность доктору технических наук, профессору Попову Ю. П. за оказанную помощь при выполнении диссертационной работы.

1. Выявлены специфические особенности технологических установок НПЗ и проведен анализ количества аварий по видам технологического оборудования и по технологическим установкам. Показано, что наибольшее количество аварий происходят на установках, реализующих физические процессы. По фактическим данным количество аварий на установках типа АВТ составляет 12,5%.

2. Проведен анализ структуры и функциональных особенностей современных систем ПАЗ. Показано, что наибольшей надежностью обладают системы ПАЗ с двоированной и троированной ПЛК.

3. Для оценки опасности типовых установок НПЗ определены энергетические показатели и радиусы возможных разрушений. Показано, что установка ЭЛОУ-АВТ-6 относится к I категории взрывоопасносности (QB=67,4).

4. Исходя из оценки уровня потенциальной опасности установок предложены и обоснованы общая концепция уменьшения риска, направленная на достижение требуемого уровня безопасности, и выбор структуры системы ПАЗ в зависимости от энергетического потенциала объекта и вероятности возникновения аварийных ситуаций. Выявлено, что для обеспечения безопасности технологических установок НПЗ наиболее перспективный решением при создании системы ПАЗ является применение троированной ПЛК.

5. Предложен принцип создания логико-информационного обеспечения системы ПАЗ, сущность которой заключается в следующем: при возникновении аварийной ситуации система ПАЗ обеспечивает диагностику состояния объекта, при возможности локализует неисправность и, только в случае необходимости, производит аварийный останов с указанием конкретной причины останова и путей устранения неисправности.

6. В результате анализа функционально-информационной структуры известных ЭС показана возможность проектирования и создания ЭС специально для обеспечения безопасности особо сложных и потенциально опасных объектов НПЗ.

7. Разработана архитектура ЭС для СПАЗ, которая в дополнение к стандартным подсистемам и блокам содержит блок коордг щии функционирования внешних систем управления технологическим процессом и диагностики.

8. Для обеспечения безопасности установки определена жесткая иерархия функционирования АСУТП, ЭС диагностики и системы ПАЗ. Предложены три варианта взаимодействия систем обеспечения безопасности:

– использование эксперта, ж системы диагностики, как отдельную систему обеспечения безопасности;

– наличие системы аварийного останова, действующей автономно от АСУТП и ЭС диагностики;

9. На основании анализа аппаратурного оформления установки ЭЛОУ – АВТ – 6 и физико-химических свойств обращающихся в ней веществ выявлены критические значения технологических параметров и основные причины возникновения аварийных ситуаций. Показано, что наиболее опасными являются дефекты и отказы механического проис. эждения, прекращение подачи технологических и вспомогательных потоков.

10. Разработаны сценарии возможных аварийных ситуаций и показана последовательность их развития при прекращении технологических и вспомогательных потоков. По выявленным причинам возникновения аварийных ситуаций и последовательностям их развития составлены деревья отказов, которые объективно отражают логико-вероятностные связи опасных событий, в совокупности приводящих к результирующему катастрофическому событию.

11. По составленным деревьям отказов рассчитаны вероятности возникновения аварийной ситуации. Показано, что вероятность аварии в блоке нагревательных печей с использованием системы ПАЗ на 3 порядка выше чем при отсутствии системы ПАЗ и составляет 4,0* 10 45.

12. Разработано логико-ь. формационное обеспечение системы ПАЗ представляющей собой экспертную систему и программное обеспечение решения формализованных задач. Обоснован выбор технических средств, способных функционировать в соответствии с разработанным логико-информационным обеспечением.

1. Махутов H. A. и др. Концепция второго этапа работы по ГНТП “Безопасность”//ВИНИТИ. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях.- 1996.-Вып. 1 .-с.4-21.

2. Маршалл В. Основные опасности химических производств: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989. -672 с.

3. Ибрагимов И. Г. Иерархическая структура технологических объектов // Там же, с. 17-19.

4. Бесчастнов М. В. Промышленные взрывы. Оцека и предупреждение." М.: Химия, 1991.- 431 с.

5. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.-М.: Энергоатоми дат, 1990. -128 с.

6. Гольдштейн Р. В., Онищенко Д. А. Принцип избирательности масштабов защиты иерархических технических систем для предотвращения их катастрофического разрушения//ДАН, 1996. т.346, № с.185-187.

7. ГОСТ 12.1.010-76. Взрывобезопасность. Общие требования.- М.: Изд. стандарт, 1976.

8. Ю. Ибрагимов И. Г., Готенко В. Ф., Леликов A. A. Экспертная система поддержки принятия оперативных решений для обеспечения промышленной и экологической безопасрости//Межвузовский сб. научн. статей "Нефть и. газ”.-Уфа, УГНТУ, 1996.

9. Ибрагимов И. Г. Обеспечение безопасности Технологических объектов на основе принципа избирательности масштабов защи-ты//Межвузовский сб. научн. статей "Нефть и газ”.-Уфа, УГНТУ, 1996.

10. Химмельблау Д. Обнаружение и диагностика неполадок в химических и нефтехимических процессах: Пер. с англ. – JL: Химия, 1983. -352 с.

11. Расмус O. P., Ибрагимов И. Г., Готенко В. Ф. Принципы построения схем функциональных связей // Там же. с. 12-13.

12. Ибрагимов И. Г., Готенко В. Ф., Мухаметов Р. Ш. Оценка функционирования технологических установок нефтепереработки и нефтехимии// В сб. Диагностика, ресурс и прочность оборудования для добычи и переработки нефти.-Уфа, 1988.-е. 15-16.

13. Готенко В. Ф., Расмус O. P., Ибрагимов И. Г. Автоматизированная система диагностики впомощь оператору// В сб. Диагностика, ресурс и прочность оборудования для добычи и переработки нефти.-Уфа,1988.-с.8-9.

14. Башлыков A. A., Еремеев А. П. Экспертные системы поддержки принытия решений в энергетике. – М.: МЭИ, 1994. -213 с.

15. Поспелов Г. С. Искусственный интелект основа новой информационной технологии. Сер. Академиче гие чтения. – М.: Наука, 1988. -200 с.

16. Башлыков A. A. Проектирование систем принятия решений вэнер-гетике. – М.: Энергоатомиздат, 1986. -120 с.

17. Мешалкин В. П. Экспертные системы в химической технологии. – М.: Химия, 1995. 368 с.

18. Попов Э. В. Экспертные системы. Решение неформализуемых задач в диалоге с ЭВМ. М.: Наука, 1987.

19. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. Пер. с англ. – М.: Мир, 1989.

20. Искусственный интеллект. ( ютемы общения и экспертные системы: Справочник/под ред. Э. В.Попова. М.: Радио и связь, 1990. 464 с.

21. Попов Э. В. Диалоговые системы и интерактивная графика. Экспертные системы. Решение н формализованных задач в диалоге с ЭВМ. //Техническая кибернетика. 1987. N5. С. 5 17.

22. Куперман В. Г., Палюх Б. В. Корректировка базы знаний для работы экспертной системы технической диагностики химического производ-ства.//Программные продукты и системы. 1995. N3. С. 25 29.

23. Построение экспертных систем / Пер. с англ. Под ред. Ф. Хейсе-Рота, Д. Уотермена, Д. Лената. М.: Мир, 1987.

24. Р. Левин, Д. Дранг, Б. Эделсон. Практическое введение в технологию искусственного интеллекта и экспертных систем с иллюстрациями на бейсике. Пер. с англ. М.: Фиьшсы и статистика, 1991. – 239 с.

25. Технические средства диагностирования: Справочник /В. В. Клюев, П. П. Пархоменко, В. Е. Абрамчук и др.; Под общ. ред. В. В. Клюева.- М.: Машиностроение, 1989 672 е., ил.

26. Крисевич B. C., Кузьмин Л. А., Шиф A. M. к др. Экспертные системы для персональных компьютеров: методы, средства, реализации. Справочное пособие. Минск: Вышэйшая школа, 1990.

27. Ревунков Г. И., Самохвалов Э. Н., Чистов В. В. Базы и банки данных и знаний. / под ред. В. Н. Четверикова. М.: Высш. шк., 1992.-367 с.

28. Кузнецов В. Е. Представление в ЭВМ неформальных процедур: продукционные системы. М.: Наука, 1989.

29. Любарский Ю. Я. Интеллектуальные информационные системы. – М.: Наука, 1990.

31. Представление и использование знаний. /Пер. с японск. Под ред. Х. Уэно, М. Исудзука. М.: Мир, 1989.

32. Приобретение знаний. / Пер. с японск. Под ред. С. Осуги, Ю. Са-эки. М.: Мир, 1990.

33. Тиори Т., Фрай Д. Проектирование структур баз данных. Пер. с англ. М.: Мир, 1985.

34. Системы управления базами данных и знаний. Справочное пособие / под ред. А. Н. Наумова. М.: Финансы и статистика, 1991.

35. Таунсенд К., Форт Д Проектирование и программная реализация экспертных систем на ПЭВМ : Пер. с англ. М.: Мир, 1990. – 381 с.

36. Финогенов К. Г. Программирование измерительных систем реального времени. М.: Радио и связь, 1988. – 284 с.

39. Страуструп Б. Язык программирования Си++: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1991. – 352 с.

40. Вайнер Р., Пинсон JI. С++ изнутри: Пер. с англ. Киев: ДиаСофт, 1993. – 304 с.

41. Дьюхарст С., Старк К. Программирование на Си++: Пер. с англ. – Киев: ДиаСофт, 1993. 272 с.

42. Пол Ирэ. Объектно-ориентированное программирование с использованием Си++: Пер. с англ. Киев: НИПФ г даСофт Лтд, 1995. -480 с.

43. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник./под ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995. -487 с.

44. Химико-технологические системы. Синтез, оптимизация и управление/ Под ред. И. П. Мухленова.-Л.: Химия, 1986.-424 с.

45. Дорохов И. Н., Кафаров Вяч. В. Системный анализ процессов химической технологии.-М.: 1989.-376 с.

46. Взрывные явления. Оценка и последствия: Пер. с англ. /У. Бей-кер, П. Кокс, П. Уэстайн и др; Под ред. Я. Б. Зельдоъича, Б. Е. Гельфанда-М.: Мир, 1986,-Т. 1. J

47. Зайцев И. Д., Зозуля А. Ф., Мовчан A. A. Автоматизированное проектирование генеральных планов содовых заводов.// Химическая технология. 1976. N6. с. 28-32.

48. Бесчастнов М. В., Соколов В. М., Кац М. И. Аварии в химических производствах и меры их предупреждения. – М.: Химия, 1976. -267 с.

49. Бесчастнов М. В., Соколов В. М. Предупреждение аварий в химических производствах. – М.: Химия, 1979. -390 с.

50. Кафаров В. В., Мешалкиь В. П. Проектирование и расчет оптимальных систем технологических трубопроводов. – М.: Химия, 1991. -361 с.

51. Брейман М. И. Безопасная эксплуатация оборудования на открытых площадках. – М.: Химия, 1978. – с.4-5.

52. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств-М.: Металлургия, 1998.

53. Бесчастнов М. В. Взрывобезопасность и противоаварийная защита химико-технологических процессов.-М.: Химия, 1983.-471 с.

54. Иванов Е. Н. Пожарная защита открытых технологических установок. – М.: Химия, 1975. -199 с.

55. Пожарная безопасность. Взрывобезоп шость. /Под ред. А. Н.Баратова-М.: Химия, 1987.-270 с

56. Рудин М. Г., Драбкин А. Е. Краткий справочник нефтепереработчика." Л.: Химия, 1980.

57. Хуснияров М. Х., Бугаева Ю. В. Оценка последствий аварий на по-жаровзрывоопасных объектах чефтепереработки и нефтехимии.- Уфа.: УГ-НТУ, 1997.- С. 5.

58. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

59. В. П. Якимов. Пожарно-технические расче л в технологических процессах при использовании горючих веществ. Учебное пособие. – Л.: Химия, 1983. -81 с.

60. Справочник нефтепереработчика./Под. ред. Г. А.Ластовкина, Е. Д. Радченко, М. Г. Рудина. – Л: Химия, 1986. -648 с.

61. Вредные вещества в промышленности. Справочник/Под ред. Н. В. Лазарева. – Л.: Химия, 1976. Т. 1. -831 с

62. Товарные нефтепродукты. Свойства и применение. Справоч-ник/Под. ред. В. М. Школьникова. – М.: химия, 1978. 472 с.

63. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник/Под ред. E. H. Судакова. М.: Химия, 1979. -565 с.

64. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник/Под ред. А. Н. Баратова, А. Я. Корольченко. – М: Химия, 1990, в 2-х книгах.

65. Методика оценки последствий аварий на пожаро – взрывоопасных объектах. М.: ВНИИ ГОЧС, 1994.- С. 5.

66. Экспресс-методика прогнозирования последствий взрывных явлений на промышленных объектах. М.: ВНИИ ГОЧС, 1994.- С. 6.

67. А. И.Розенфельд, Г Ч. Канавец. Критерии эффективности в задачах предпроектной оптимизации химических технологий.//Химическая технология. 1987. N6. с. 56-61.

68. Коптев Н. П., Ибрагимов И. Г. Архитектура программируемых логических систем для противоаварийной защиты потев иально опасных объектов. \\ Промышленные АСУ и контроллеры, № 2, 1999, с.9-12.

69. Ибрагимов И. Г., Коптев Н. П. Перспективы применения экспертных систем в нефтепереработке \ \ В сб.: Проблемы защиты окружающей среды на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии, г. Уфа, 1997, с. 198-201.

70. Коптев Н. П. Развитие систем противоаварийной защиты в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. В сб.: Десять лет эксперимента на кафедре МАХП: некоторые результаты. Уфа, 1997, с.62.

71. Коптев Н. П., Ибрагимов И. Г. Комплекс си.¡тем обеспечения технологической безопасности объектов нефтепереработки и нефтехимии \\ В сб.: XX межвузовская научно-техническая конференция, г. Салават, 1998, с28-29.

72. Коптев Н. П., Ибрагимов И. Г. Принципы создания и обеспечения надежности систем противоаварийной защиты \\ Методы кибернетики химико-технологических процессов. Уфа, 1999, с. 15

73. Абросимов A. A. Экологические аспекты производства и применения нефтепродуктов. М: Изд-тво «Барс», 1999 г, 732 с.

74. Стандарт IEC 1508. Системы противоаварийной защиты. Нью-Йорк, февраль 1993.

76. Стандарт ФРГ DIN V VDE 0801. Принципы построения ПЛС систем противоаварийной защиты. Германия, Берлин, 1990.

77. Стандарт ФРГ DIN V 19250. Принципы построения систем противоаварийной защиты. Берлин, январь 1991.

78. Protective Systems In The Petrochemical Industry // Control Engineering, март, 1989.

79. The need for safety system // Safety Solutions. North Black Canyon1. Hwy., 1995.

80. Ибрагимов И. Г. Принципы обеспечения работоспособности агрегатов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств с использованием экспертных систем. Уфа, 1995.

81. Давыдов В. П., Кирьянов Ю. Г. Анализ аварийности и травматизма на предприятиях, подконтрольных Госгортехнадзору России. // Безопасность труда в промышленности, № 4,1999, с.2-8.

83. План локализации и иквидации аварийных ситуаций на установке ЭЛОУ-АВТ-6.

84. Краткий справочник для инженеров и студентов: Высшая математика. Физика. Теоретическая механика. Сопротивление материалов. / Полянин А. Д. и др. М.: Международная программа обра? ¡анш, 1996.- 432 с.

В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

Http://www. dissercat. com/content/obespechenie-bezopasnosti-tekhnologicheskikh-ustanovok-neftepererabotki-s-ispolzovaniem-sist

Для блочной нефтеперерабатывающей установки 2 пускового комплекса предусматривается управление технологическим процессом автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУТП).

В составе АСУТП 2 пускового комплекса предусмотрено два автоматизированных рабочих места(АРМ):

-сбор информации о значениях параметров технологического процесса, о состоянии положения исполнительных механизмов;

-передачу управляющих сигналов на исполнительные механизмы регулирующих клапанов и пусковые устройства электроприводов;

-локальные системы автоматизации блочно-комплектного оборудования;

-местную световую и звуковую сигнализацию о загазованности на открытых площадках.

-отображение на экране монитора текущих значений измеряемых параметров и сигнализацию их выхода за установленные пределы;

-выработку сигналов управления исполнительными устройствами регулирующих клапанов, пусковыми устройствами электроприводов насосов и электрозадвижек.

Для предотвращения аварийных ситуаций проектом предусматривается следующий объём контроля, сигнализации и блокировок:

-контроль загазованности на эстакадах налива, на площадках резервуаров, в насосных, в местах установки дренажных емкостей со световой и звуковой сигнализацией по месту установки датчиков или групп датчиков;

-сигнализация верхнего аварийного уровня нефти в железнодорожных цистернах с автоматическим закрытием запорно-регулирующего клапана на стояке;

-сигнализация оператору о предельном верхнем уровне в резервуарах

Р-15. Р-36, с автоматическим закрытием соответствующих электроприводных задвижек при предельном уровне нефти в резервуаре;

-контроль температуры подшипников насосов с отключением работающего насоса при перегреве его подшипников;

-автоматическое отключение насосов при достижении аварийного уровня вибрации или при повышенных утечках;

-автоматическое отключение любого из работающих насосов при низком давлении на выкиде насоса или отсутствии перекачиваемой жидкости (защита от "сухого хода");

-сигнализация оператору о предельном верхнем уровне в емкостях КР-5, КО-1/3, КО-2, КБ-1.

Электропитание системы автоматики обеспечивается от распределителей питания переменным током частотой 50 Гц напряжением 220 В по особой группе 1-й категории надежности с АВР и предусмотрено в электротехнической части проекта.

В составе системы автоматики предусматриваться устройства бесперебойного электропитания.

Устройство бесперебойного электропитания обеспечивает работу системы автоматики при уменьшении или полной потере входного питающего напряжения в течение времени не менее 60 минут с момента пропадания напряжения питания.

Источник бесперебойного электропитания имеет в своем составе аккумуляторные батареи необходимой емкости, снабженные специальными газорегенерационными устройствами, или имеющие специальный электролит на гелиевой основе, полностью исключающими выделения газов при зарядке или разряде батарей.

Время заряда аккумуляторных батарей не более 24 часов с момента восстановления питания.

Источник бесперебойного электропитания обеспечивает световую сигнализацию на блоке питания, а также сигнализацию на АРМ оператора режимов работы (работа от сети, работа от батареи, заряд батареи), а также неисправностей в сети электропитания и источника бесперебойного электропитания.

На реконструируемой площадке были запроектированы и в настоящее время построены следующие сооружения пожаротушения:

-первая для подачи воды на наружное пожаротушение установлены насосы марки 1Д500-63 Q=500 м 3 /ч Н=63 м. вод. ст. Два насоса рабочих, один резервный. Управление насосами местное, дистанционное и автоматическое;

-вторая группа для подачи раствора пенообразователя. К установке приняты насосы 1Д 200-90а Q=180 м 3 /ч Н=74 м. вод. ст. Один насос рабочий, второй резервный. Управление насосами местное, дистанционное и автоматическое;

-третья группа насосов предназначена для дозирования пенообразователя из емкостей хранения запаса пенообразователя во всасывающую линию насосов, подающих раствор пенообразователя. К установке приняты насосы НД 2,5Р 10000/10Е1 Q=10000 л/ч, Н=100 м. вод. ст. Один насос рабочий, второй резервный. Управление насосами местное, дистанционное и автоматическое с одновременным включением насосов 1Д 200-90а;

-ёмкости для хранения запаса пенообразователя V= 5 м 3 2 шт. Поз.41;

Также на площадке запроектированы кольцевые сети противопожарного водопровода диаметром 300 и кольцевые сети раствора пенообразователя диаметром 200.

Для вновь проектируемых сооружений система пенотушения достаточна, только дополняется блоками задвижек. Систему противопожарного водоснабжения необходимо дополнить установкой дополнительного насоса, блоками задвижек и лафетными стволами. Согласно [28] пункт 8.29 устанавливаются дополнительные резервуары противопожарного запаса воды V=400 м 3 и V=1000 м 3 .

Расчетные расходы воды и раствора пенообразователя на тушение и охлаждение вновь проектируемых резервуаров определяются в соответствии со [21] и [28]. На площадке предусматривается единая система автоматической противопожарной защиты.

На площадке предусматривается два пожара. Один на резервуарном парке, второй на установке АТ-2 или АТ-1.

Энерго – и ресурсосбережение является одним из основных направлений технической политики в мире. В энергосбережении большое значение отводится повышению теплозащиты оборудования и сооружений.

При выборе теплоизоляционного материала учитывают прочностные и деформационные характеристики резервуара, расчетные допустимые нагрузки на фундамент и другие элементы изолируемой поверхности. Так, при изоляции стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов допустимая нагрузка от изоляции ограничена.

Требования пожарной безопасности определяются нормами технологического проектирования конкретных отраслей промышленности. Для таких отраслей промышленности, как газовая, нефтехимическая, химическая, производство минеральных удобрений, ведомственные нормы допускают применение только негорючих и трудногорючих материалов в составе теплоизоляционных конструкций. При выборе материалов учитывается не только показатели горючести теплоизоляционного слоя и защитного покрытия, но и поведение теплоизоляционной конструкции в условиях пожара в целом.

Пожарная опасность теплоизоляционных конструкций наряду с другими факторами зависит от температуростойкости защитного покрытия, его механической прочности в условиях огневого воздействия. Негорючие волокнистые теплоизоляционные материалы при определенных условиях могут поглощать горючие вещества (нефтепродукты, масла и др.), которые влияют на горючесть конструкции и способны самовоспламеняться, что также учитывается.

В настоящее время для теплоизоляции резервуаров в основном применяют минераловатные утеплители. Предлагаю заменить минераловатный утеплитель на жидкую сверхтонкую керамическую теплоизоляцию.

Этот материал представляет собой микроскопические (0,03-0,08 мм) пустотелые керамические шарики, обладающие исключительными свойствами, как при нагревании, так и при охлаждении, которые находятся во взвешенном состоянии в жидкой композиции, состоящей из синтетического каучука, акриловых полимеров и неорганических пигментов. Эта комбинация делает материал легким, гибким, растяжимым. Материал обладает хорошей адгезией к покрываемым поверхностям. Материал представляет собой суспензию белого цвета, которая после высыхания образует эластичное покрытие.

На современном рынке теплоизоляционных материалов доля таких покрытий составляет лишь 3 %, однако за этим направлением будущее. Обладают уникальными теплоизоляционными, антикоррозионными, гидроизоляционными и звукоизоляционными свойствами. Приведенный коэффициент теплопроводности 0,001 Вт/м °С. Жидкая теплоизоляция по консистенции напоминает обычную краску, поэтому ее можно наносить на любую поверхность. После высыхания образуется эластичное полимерное покрытие, которое обладает уникальными теплоизоляционными свойствами, обеспечивая еще антикоррозионную защиту. Покрытия этой серии наносятся послойно кистью, валиком или распылителем (пневматическим и безвоздушным). Толщина одного технологического слоя — не более 0,4 мм. Норма расхода при однослойном покрытии — 1 литр на 1-1,5 м2. Трудоемкость нанесения соизмерима с трудоемкостью покраски.

Срок службы тепловой изоляции при нормальной эксплуатации не менее 20 лет. Покрытие влагонепроницаемо, поэтому легко моется при загрязнении.

Материал наносятся на все виды поверхностей, любой конфигурации, температуры которых находятся в пределах от +7 до +150°С, это обеспечивает возможность нанесения изоляции без остановки технологического процесса. Материалы эксплуатируются при температурах от -60° С до +260°С. Область применения – тепловая изоляция технологических трубопроводов и оборудования, трубопроводов горячего/холодного водоснабжения, технологического оборудования котельных; наружных ограждающих конструкций промышленных, общественных и жилых зданий, как нового строительства, так и реконструкции, для защиты любых металлических поверхностей от коррозии. Значительно упрощается эксплуатация и техническое обслуживание трубопроводов и запорной арматуры, вследствие быстрого обнаружения мест утечек, свищей.

Http://works. doklad. ru/view/Q8PgW72xSUc/10.html

“Противопожарная защита предприятий нефтеперерабатывающего комплекса”.

В рамках постоянно действующего Открытого семинара “Электронные системы безопасности” 27 марта 2009 г. на базе кафедры автоматики и сетевых технологий Санкт-Петербургского университета пожарной безопасности МЧС России состоялся семинар

Доктор технических наук, профессор, Анатолий Николаевич Членов – председатель семинара;

Кандидат технических наук заместитель начальника кафедры автоматики и сетевых технологий Санкт-Петербургского университета пожарной безопасности Александр Дмитриевич Анашечкин заместитель председателя семинара;

Кандидат технических наук, доцент Татьяна Анатольевна Буцынская секретарь семинара.

В работе семинара приняли участие представители следующих организаций:

НП Гильдия “Безопасность”, кафедра автоматики и сетевых технологий Санкт-Петербургского университета пожарной безопасности, кафедра пожарной автоматики и УНК АСИТ Академии ГПС МЧС России, НОУ Экспертно-учебный центр “Охрана”, НОУ Институт электронных систем безопасности, экспертный центр ООО ПБС, ООО “Пожинжениринг”.

Он объявил тему выездного постоянно действующего открытого семинара “Электронные системы безопасности”, представил участников и объявил порядок выступлений.

Отметил, что ежегодно в мире на нефтеперерабатывающих предприятиях происходит до 1500 аварий, большая часть которых приводит к пожару и уносит значительное число человеческих жизней, материальный ущерб составляет более 100 миллионов долларов в год, причем сохраняется четкая тенденция к увеличению этих показателей. За последние 30 лет число аварий на объектах нефтепереработки увеличилось в 3 раза, число человеческих жертв почти в 6 раз, материальный ущерб – в 11 раз.

Повышение уровня пожарной опасности предприятий нефтеперерабатывающей отрасли неразрывно связано со следующими мировыми тенденциями: вертикальной и уплотнительной застройкой заводских территорий, опережением развития объемов производства по сравнению с совершенствованием мер обеспечения пожарной безопасности; постоянным ростом энергонасыщенности объектов нефтеперерабатывающей промышленности, интенсификацией технологии, ростом единичных мощностей аппаратов, вследствие чего такие параметры, как температура, давление, содержание взрывопожароопасных веществ растут и приближаются к критическим.

Решение проблемы обеспечения пожарной безопасности предприятий нефтеперерабатывающей отрасли неразрывно связано с построением современной системы противопожарной защиты и ее автоматизацией, с учетом последних научных достижений в области новых технических средств обнаружения и тушения пожара, современных интегрированных систем автоматизации, технико-экономическими тенденциями развития отрасли.

В выступлении кандидат технических наук Демехин Феликс Владимирович отметил, что основным фактором при тушении пожаров на предприятиях нефтепереработки является подача огнетушащего вещества в первые минуты пожара. При длительном, пламенном горении раскаляются металлические конструкции резервуаров, несущие конструкции и вспомогательная арматура технологических установок и аппаратов, теряется их механическая прочность, возможны взрывы и механическое разрушение. При развитии пожара сверх допустимого времени многие заложенные при проектировании решения противопожарной защиты становятся не эффективными. В виду этого предъявляются самые строгие требования к системе обнаруже-ния пожара и пожаротушения, особенно в плане инерционности и достоверности.

Как показал проведенный анализ, на действующих объектах нефтепереработки в основном применяются устаревшие способы противопожарной защиты, системы пожарной сигнализации, приборы управления установками пожаротушения относятся, как правило, к обычному – релейному типу, выполнены автономно, связь между ними, а также с микропроцессорной и вычислительной техникой управления технологическим процессом и системой противоаварийной защиты обычно отсутствует. Это не позволяет создавать системы пожарной автоматики, как единое целое, с четким алгоритмом работы. Отмеченные недостатки ликвидируются при применении автоматизированных систем противопожарной защиты (АСПЗ).

За последние 10 лет существенное развитие в информационных технологиях получило направление автоматизации с применением программных логических контроллеров и промышленных компьютеров. Данная техника позволяет максимально автоматизировать процесс управления, прогнозировать и своевременно предотвращать аварийные ситуации. При достаточно сложной аппаратной и программной структуре современной автоматизированной системы управления (АСУ) для конечного пользователя эксплуатация системы является вполне простой и наглядной. На современном этапе, кроме технологических систем существует четкая тенденция к автоматизации и взаимной интеграции инженерных и охранно-пожарных систем различных промышленных предприятий и других объектов различных форм собственности.

Учитывая рост производительности отдельных микропроцессорных устройств, а также компьютерных систем в целом, существенное удешевление компонентов ввода/вывода информации, модернизацию и применение перспективных физических интерфейсов обмена данными, становиться возможным передача и обработка большого объема данных, которым и может являться видеоинформация, и при неизбежной интеграции технологических, инженерных и охранных систем будет иметь место незаменимый эффект в определенных аспектах для систем обеспечения пожарной безопасности.

Разработка и применение новых способов и технических средств на основе видеотехнологий в системах обнаружения пожара, системах наведения подачи огнетушащих веществ в очаг пожара, в автоматических установках пожаротушения, в системе управления эвакуацией при пожаре, а также при расследовании причин пожара приведет к повышению фактического уровня пожарной безопасности того или иного объек-та в целом.

На современном уровне развития техники четкие принципы построения комплексной системы пожарной безопасности, с учетом возможностей систем замкнутого телевидения, не определены. Отсутствует законодательная и юридическая база, что сдерживает развитие соответствующего направления в области пожарной безопасности.

Выступил заместитель директора ООО ВИП “Синкрос” Мусиенко Сергей Александрович. Он сообщил, что одним из перспективных направлений для обнаружения пожара является применение систем видеомониторинга с функциями обнаружения пожара.

В настоящее время в ООО ВИП “Синкрос” на основе разработанных в Академии ГПС МЧС России предложений по созданию новых видов технических средств обнаружения с использованием видеотехнологий разработан и серийно выпускается извещатель ИП 329/330.

Реализация в данном извещателе контроля по ИК и УФ спектрам в сочетании с многоступенчатой цифровой обработкой сигнала в этом извещателе обеспечивает:

– возможность выбора чувствительности обнаружения пламени для конкретных условий эксплуатации, что позволяет оптимизировать работу извещателя.

– новый принцип применения видеоконтроля, реализованный в извещателе, позволяет получить до 30 кадров изображения по интерфейсу RS-485, для просмотра истории ситуации, повлекшей его срабатывание. Эта функция реализована без применения дополнительных линий для передачи видеоданных.

– возможность использования извещателя как элемента системы охраны, для наблюдения за объектом контроля.

– контроль чистоты оптики и исправности чувствительных элементов один раз в 10 минут с выдачей сигналов состояния.

– извещатель оборудован системой антизапотевания смотрового стекла.

– имеется система внутреннего подогрева, позволяющая эксплуатировать извещатель при более низких температурах окружающей среды.

– упрощена задача позиционирования извещателя. Используя видеоизображение с камеры извещателя позиционирование и контроль производится с максимальной точностью.

– реализована возможность дистанционного обновления программного обеспечения извещателя по существующей линии связи без демонтажа оборудования.

– применяется как отдельно, так и в составе КТС-2000 и других систем охранно-пожарной сигнализации и управления пожаротушением.

Участникам семинара Была проведена демонстрация работы действующего образца извещателя.

После запланированных докладов состоялась открытая дискуссия участников семинара.

В рамках семинара обсуждались тенденции в области разработки и производства технических средств пожарной и охранно-пожарной сигнализации в нашей стране и за рубежом дл объектов нефтеперерабатывающего комплекса.

Представленные доклады и обмен мнениями позволили сделать вывод о необходимости более тесного сотрудничества ведущих научных подразделений вузов с фирмами и предприятиями – производителями технических средств пожарной безопасности.

Http://www. i-e-s-b. ru/site/119

Автоматизация технологических установок на нефтеперерабатывающих производствах приносит миллионы рублей прибыли. Но получаемый эффект легко потерять, если не контролировать работу самих автоматизированных систем и сопутствующего оборудования. На НПЗ «Газпром нефти» эту задачу решает Центр мониторинга и диагностики. На омском заводе компании такой центр открылся в 2015 году, в этом году аналогичный сервис был запущен и на МНПЗ.

Благодарим редакцию корпоративного журнала “Сибирская нефть” ПАО «Газпром нефть» за предоставление данного материала.

Современный нефтеперерабатывающий завод сложно представить без средств автоматизации. Например, на Московском НПЗ установлены 54 автоматизированные системы управления (АСУТП) и противоаварийной защиты (ПАЗ), а также более 60 тысяч контрольно-измерительных средств и автоматики (КИПиА). Несмотря на солидные цифры, автоматизацию одного из самых прогрессивных отечественных НПЗ нельзя назвать завершенной. Специалисты завода предпочитают говорить, что этот процесс только начался и впереди еще большая работа.

Между тем «автоматически» еще не означает «эффективно». Любые средства автоматизации могут давать сбои, и контроль за ними — отдельная немаловажная задача. Выведение технологического процесса в автоматический режим может принести предприятию миллионы рублей дополнительной прибыли. Но если АСУТП настроена неправильно и не отражает реальный физический процесс, происходящий на установке, то ее работа оборачивается для предприятия прямыми или косвенными убытками. Если же говорить о контрольно-измерительных приборах, то от их исправности порой зависят не только экономические показатели, но и безопасность производства.

Разумеется, средства автоматизации, будь то системы управления или КИП, как и любое другое оборудование на заводе, проходят своевременное техобслуживание. Однако практика показывает, что стандартные процедуры не всегда эффективны, а контроль может быть намного продуктивнее, если осуществлять его с использованием последних достижений IT-отрасли, включая элементы Индустрии 4.0. Такой подход уже активно применяется мировыми нефтяными гигантами. Так, бразильская Petrobras выстроила полноценную real time систему контроля и обслуживания систем усовершенствованного управления технологическим процессом (СУУТП или Advanced Process Control (APC)), функционирующих на 24 перерабатывающих установках. Экономический эффект от непрерывного поддержания работоспособности управляющих систем компания оценивает в $42 млн в год, из них $16 млн приходится на увеличение энергоэффективности. При этом отмечается и положительный экологический эффект: за счет экономии топлива удалось снизить выбросы углекислого газа и диоксида серы.

В «Газпром нефти» задача отслеживания эффективности и работоспособности средств автоматизации на НПЗ возложена на Центр мониторинга и диагностики (ЦМиД). Хотя срок работы центров на заводах компании еще не так велик, но уже можно определенно говорить об их полезности и необходимости дальнейшего развития. «Центр мониторинга и диагностики — это новый инструмент, который полностью вписывается в программу цифровизации активов «Газпром нефти», — считает директор департамента по развитию компании «Автоматика-сервис» Александр Рубштейн. — Он обеспечивает интеллектуальный сервис систем автоматизации, делающий их работу стабильно эффективной, и решает задачи, связанные с повышением эксплуатационной готовности оборудования, уменьшением числа отказов, оптимизацией затрат на ремонты и обслуживание».

Сегодня все чаще можно услышать рассуждения о построении цифрового НПЗ. По сути это будет производство, где каждый самый маленький винтик окажется под контролем — в любой момент можно будет узнать, где и когда он произведен, как себя «чувствует» и есть ли на складе для него подходящая замена. Эта картина кажется идеальной, но частично она уже реализована. Появление цифровых протоколов передачи данных повлекло за собой повальную «интеллектуализацию» сначала небольших датчиков и измерительных приборов, а затем и сложного технологического оборудования. Современные КИПиА вместе с непосредственно измеряемыми параметрами передают в «центр» и массу диагностической информации. Регистрация и дальнейший анализ этих данных — ключ к бесперебойной работе оборудования.

«Обычный датчик может передавать до 50 диагностических параметров о своем состоянии, — объясняет ведущий специалист отдела по автоматизации МНПЗ Александр Овсянников. — Раньше эти параметры считывались только при плановом осмотре или после того, как оператор технологической установки жаловался, что какой-то датчик не работает. Теперь задача отслеживания «здоровья» КИП перенесена в Центр мониторинга и диагностики». Аналитическая работа с диагностической информацией, а это огромные массивы данных, дает возможность переходить на ремонт по состоянию. Мало того, предиктивная аналитика позволяет предсказывать грядущие поломки и полностью менять организацию ремонтов: отказываться от жесткого плана и концентрироваться на превентивных ремонтах. Все это, несомненно, положительно влияет на общую эксплуатационную готовность оборудования.

Впрочем, выход из строя оборудования — это далеко не все, что определяет работоспособность отдельных технологических установок и всего производства в целом. Так, например, в ЦМиД централизованно решается задача контроля систем противоаварийной защиты через мониторинг состояния деблокировочных ключей. Функция деблокировочных ключей — отключать аварийную защиту технологического процесса. Это бывает нужно, например, при вводе в строй установки после реконструкции или ремонта, когда технологический процесс еще не стабилизировался и может восприниматься системой как аварийный. В свою очередь контроль за состоянием деблокировочных ключей позволяет полностью исключить ситуации, когда деблокировка происходит не по регламенту. Дальнейшее расширение функционала соответствующей системы может включать в себя сбор данных не только о статусе ключей, но и информацию об ответственных лицах, причинах и статистике смены статусов. В конечном итоге эта система обеспечивает не просто эксплуатационную готовность, но безопасную работу производства.

Среди других решений, реализуемых в Центре мониторинга и диагностики, — система управления сигнализациями. «Аларм-менеджмент значительно облегчает работу операторов, технологического процесса, — рассказывает Александр Рубштейн. — Благодаря этой системе можно собрать статистику по срабатыванию различных сигнализаций, выявить среди них наиболее проблемные, определить и устранить причины их частого срабатывания. В конечном итоге все это избавляет оператора от лишних сигналов, отвлекающих от решения главных задач».

Отдельное внимание при внедрении контролирующих систем уделяется работе с автоматизированными системами управления и их более «умными» версиями — системами усовершенствованного управления технологическим процессом (СУУТП).

Автоматизированные системы управления технологическим процессом сегодня стали неизменными помощниками оператора. Их внедрение способно увеличить эффективность переработки на несколько процентов. Для таких масштабных производств, как НПЗ, это миллионы рублей дополнительной прибыли. Задача АСУТП — вести технологический процесс в заданном режиме. Решается она с помощью цепочки оператор — компьютерный интерфейс — программируемые контроллеры — датчики, регуляторы и исполнительные механизмы — объекты управления. Причем результативность работы АСУТП напрямую зависит от правильности работы отдельных звеньев этой цепи.

В ЦМиД реализованы не только системы контроля за полевыми приборами и исполнительными механизмами, но и системы, отслеживающие состояние контуров регулирования. Система диагностики позволяет оценить точность автоматической регулировки тех или иных параметров, а также работает ли регулятор в автоматическом режиме в принципе. «В случае каких-то сбоев в технологическом процессе или при нестабильной работе регуляторов оператор может перевести регулировку в ручной режим, — поясняет Александр Рубштейн. — Причины могут быть разные, но итог один — компания теряет деньги на неэффективном ведении технологического процесса. Централизованный контроль за контурами регулирования позволяет решать как технические проблемы, так и организационные».

Анатолий Чернер, заместитель генерального директора «Газпром нефти» по логистике, переработке и сбыту:

Центр мониторинга и диагностики — это часть глобального проекта «Газпром нефти» по созданию единой технологической платформы управления эффективностью переработки и сбыта. Мы последовательно реализуем комплексную программу автоматизации нефтепереработки, направленную на внедрение и развитие высокотехнологичных решений, позволяющих повысить эффективность и операционную надежность НПЗ компании, а также уровень производственной безопасности перерабатывающих активов.

Постоянная подстройка регуляторов, так же как и своевременное обслуживание других элементов АСУТП, увеличивает время работы системы в оптимальном режиме, а значит, повышает объемы выпуска высококачественных нефтепродуктов. Аналогичный эффект достигается и за счет мониторинга и диагностики СУУТП. Работа усовершенствованной системы управления основана на статистической модели, описывающей технологический процесс. Эта модель строится в процессе тестирования работы конкретной заводской установки и выявления зависимости между различными параметрами. Постепенно модель деградирует и перестает в точности соответствовать реальному технологическому процессу. По данным экспертов, мониторинг работы СУУТП и ее своевременная настройка могут увеличить производительность технологической установки на 5%. Существенные дивиденды производству удается получить за счет энергосбережения, стабилизации технологического процесса, увеличения операционной безопасности и жизненного цикла работы оборудования.

Работа Центра мониторинга и диагностики дает еще одну статью экономии — оптимизацию затрат на ремонт оборудования в целом. ЦМиД полностью меняет схему сервисного обслуживания. Общепринятый подход подразумевает два вида ремонта — планово-предупредительный и ремонт по заявкам. При этом, согласно различным инструкциям, специалистам приходится проводить огромный объем плановых ремонтов независимо от реального состояния средств автоматизации. Не менее значительный объем работ связан и с внеплановыми ремонтами, поток заявок на которые носит случайный характер, что ведет к неравномерной нагрузке дежурных групп.

Технопарк промышленной автоматизации создан и работает в Омске на базе IT-дочки «Газпром нефти» — компании «Автоматика-сервис». Задача технопарка — объединять современные разработки в сфере промышленной автоматизации. На площадке, не имеющей аналогов в России, представлены последние достижения отечественных и зарубежных разработчиков и производителей современных измерительных приборов и систем автоматизации. Здесь тестируется новое оборудование и программное обеспечение, оценивается возможность его применения на Омском нефтеперерабатывающем заводе и других предприятиях «Газпром нефти». В фокусе внимания специалистов оказываются как инновационные разработки для уже знакомых продуктов — средств измерения и автоматики, систем противоаварийной защиты, систем управления производством, так и принципиально новые программные решения российских и зарубежных разработчиков.

В свою очередь непрерывный мониторинг и диагностика оборудования позволяют в корне изменить этот подход и перейти к ремонтам по состоянию. Такая схема сервисного обслуживания дает возможность оптимизировать график планово-предупредительных ремонтов, избавившись от ненужной работы. А также значительно сократить число заявок от производственных подразделений, не доводя ситуацию до того момента, когда неполадки в том или ином приборе или системе станут явными и начнут сказываться на технологическом процессе.

Анализ использования систем мониторинга и диагностики КИПиА на установках Омского НПЗ подтверждает эффективность изменения сервисной схемы: трудозатраты на техническое обслуживание сократились здесь на 10%, причем без ухудшения интегрального показателя «эксплуатационная готовность». «Для двух установок МНПЗ мы внедрили систему диагностики СУУТП, — приводит еще один пример Александр Рубштейн. — И уже сейчас трудозатраты на сопровождение СУУТП сократились на 5%. Но хотелось бы отметить, что такие высокотехнологичные решения, как ЦМиД, требуют трансформации бизнес-процессов взаимодействия, которые охватывают различные службы предприятия и сервисные структуры. Только так можно добиться максимальных результатов от внедрения интеллектуальных систем, и хорошо, что в этом направлении работа также идет».

Помимо необходимости нового взгляда на бизнес-процессы, при создании такой структуры, как Центр мониторинга и диагностики, возникают и другие организационные сложности.

Исторически сложилось так, что автоматизация нефтеперерабатывающих производств «Газпром нефти», как и большинства других российских НПЗ, происходила с участием нескольких иностранных вендоров, делящих между собой большую часть рынка. Покупка решений мировых лидеров была оправдана, несмотря на их дороговизну: компания получала готовое проверенное решение, способное обеспечить эффективную и, что самое главное, безопасную работу оборудования.

В случае с созданием систем для Центра мониторинга и диагностики ситуация сложилась иным образом. Опыт работы первого центра, организованного на ОНПЗ, показал, что компания обладает собственными ресурсами для создания надежного программного обеспечения ряда систем. При этом разработки дочернего предприятия «Газпром нефти», компании «Автоматика-сервис», оказываются в два раза дешевле аналогичного лицензионного ПО при меньших расходах на обслуживание. Также в рамках программы импортозамещения на базе омского технопарка идет активный поиск и апробация отечественных разработок.

«В прошлом году мы запатентовали три продукта — прототипы будущих систем, — рассказывает директор департамента по развитию компании «Автоматика-сервис» Александр Рубштейн. — Речь идет о системе мониторинга и диагностики СУУТП и контуров регулирования, модуле анализа состояния деблокировочных ключей, системе верификации виртуальных анализаторов. Часть этих решений отсутствует у иностранных вендоров».

К сожалению, отечественных разработок в области промышленной автоматизации российским НПЗ сегодня не хватает. Но препятствием к полноценному использованию возможностей цифровизации могут становиться и устаревшие нормы и правила. Так, инструкции Ростехнадзора устанавливают строгий порядок технического обслуживания того или иного оборудования. Эти правила могут идти вразрез с идеей оптимизации планово-предупредительных ремонтов и внедрения новых подходов к обслуживанию оборудования. «На Западе нет такого понятия, как плановое ТО, — констатирует Александр Рубштейн. — Для них естественный подход — это ремонт по состоянию. Мы же пока только пытаемся влиять на изменение существующих нормативов».

Тем не менее развитие ЦМиД в Омске и Москве продолжается. Увеличивается число установок, охваченных системами мониторинга и диагностики. Идет разработка новых систем, в частности, совместно с Омским государственным техническим университетом проводится НИОКР по созданию отечественной системы для диагностики клапанов в режиме оффлайн. В планах — распространение технологии автоматизированного мониторинга и диагностики на технологическое и теплоэнергетическое оборудование. В будущем же Центр мониторинга и диагностики станет неотъемлемой частью цифрового завода, обеспечивая его безопасность и эффективность.

Текст: София Зорина, Фото: Владимир Антропов, Николай Рыков, Александр Таран Инфографика: Алексей Столяров

Http://www. up-pro. ru/library/information_systems/production/moskovskij-npz. html

Автоматизированная система блокировки и противоаварийной защиты (ПАЗ) на установке ЛГ 35/11-300 разработана в соответствии с общими правилами взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (ПБ 09-540-03), правилами промышленной безопасности для нефтеперерабатывающих производств (ПБ 09-563-03) и предназначена для выполнения следующих задач:

Автоматизированного контроля параметров технологического процесса в режиме реального времени;

Визуализации состояния технологического процесса на дисплеях рабочих станций оператора;

Архивирования параметров технологического процесса для последующего просмотра в виде графиков;

Непрерывного анализа динамики изменения технологических параметров и прогнозирования возможных аварийных ситуаций;

Генерирования предупредительной и аварийной сигнализации (звуковой и световой) при отклонении технологических параметров от регламентированных норм;

Проведения операций безаварийного пуска и останова установки и её отдельных агрегатов;

Противоаварийной защиты и прекращения развития аварийных ситуаций;

Формирования протокола аварийных сообщений и других системных событий;

Система ПАЗ на установке ЛГ35/11-300 располагается в зале операторной и имеет иерархическую структуру, состоящую из двух уровней:

Нижний уровень, ядром которого является промышленный контроллер ModiconQuantumфирмыSchneiderElectric;

Верхний уровень – две рабочих станции оператора на базе персональных компьютеров с соответствующим программным обеспечением;

Передача полученной информации по цифровым каналам на верхний уровень для визуализации и архивирования;

Выдача сигнализации и автоматический перевод технологического оборудования в безопасное состояние при возникновении аварии;

Оборудование нижнего уровня смонтировано в двух шкафах аппаратной стойки. В первом шкафу расположен контроллер Modiconс “горячим” резервом, блоки ввода-вывода сигналов контроллера, блоки питания и два (по количеству контроллеров) преобразователя интерфейсовRS485/RS232 для передачи информации от нижнего уровня на вторую рабочую станцию верхнего уровня.

Во втором шкафу находятся блоки управляющих реле, барьеры искрозащиты и клеммные колодки для подключения полевых датчиков.

Верхний уровень представляет собой две рабочие станции на базе современных персональных компьютеров. На станциях, работающих под управлением операционной системы Windows2000, средствамиSCADAсистемыTraceModeреализован человеко-машинный интерфейс, образующий рабочее место оператора технологической установки.

Отображение информации на экране рабочей станции в удобной для восприятия форме (в виде мнемосхем и графиков);

Сохранение истории процесса в архиве для последующего просмотра;

Сигнализация и квитирование (подтверждение) сигнализации непосредственно на рабочем месте оператора;

Ведение отчёта тревог и системных событий для дальнейшего просмотра с возможностью сортировки и фильтрации;

Конфигурирование и управление параметрами системы (только для специалистов с применением системы паролей);

Станции верхнего уровня получают данные о процессе от контроллера по цифровым каналам связи, но несколько разными способами. Первая станция выступает “мастером” на линии RS485 и использует для приёма данных встроенный драйвер протоколаMODBUSсистемыTraceMode. Последовательный порт этой станции через преобразователь интерфейсовTelebyte285RS232/RS485 подключен экранированной витой парой к двум преобразователямRS485/RS232, установленным в первом шкафу нижнего уровня (основной и резервный контроллер). Таким образом, первая рабочая станция имеет постоянную связь с процессом, независимо от того, какой из комплектовModiconявляется в данный момент основным. Вторая рабочая станция одновременно является станцией конфигурирования контроллеров специалистами службы АСУ и имеет встроенную плату расширенияPCI-85.

Плата расширения добавляет к стандартной конфигурации последовательный коммуникационный порт с протоколом MODBUSPlus, который напрямую связывает рабочую станцию с каждым из контроллеров. Именно этот порт и задействован на второй рабочей станцией для связи с контроллерами нижнего уровня. При этом используетсяOPCклиент системыTraceModeи запускаемый в фоновом режиме на второй рабочей станцииOPCFactoryServerдляMODBUSPlus. OPCFactoryServerв данном случае является промежуточным поставщиком данных от контроллеров в системуTraceMode. Несмотря на различия в способах получения данных обе рабочие станции абсолютно одинаковы по функциональным возможностям с точки зрения Интерфейса оператора.

Основным критерием при выборе оборудования и построении систем противоаварийной защиты является надёжность, которая в данном случае обеспечивается следующими факторами:

Применение источников бесперебойного питания в цепях электроснабжения узлов системы;

Наличием систем диагностики и защиты от несанкционированного доступа как на верхнем, так и на нижнем уровне.

Http://studfiles. net/preview/4520325/page:6/

Система противоаварийной защиты должна являться подсистемой общей автоматизированной системы управления производством и защитой, ее действия должны быть приоритетными и иметь равные показатели надежности и живучести функционирования.  [1]

Системы противоаварийной защиты, как правило, включаются в общую систему управления технологическим процессом. Формирование сигналов для ее срабатывания должно базироваться на регламентированных предельно допустимых значениях параметров, определяемых свойствами обращающихся веществ и характером процесса.  [2]

Системы противоаварийной защиты, как правило, включаются в общую систему управления технологическим процессом.  [3]

Система противоаварийной защиты должна строиться на автономно функционирующих средствах микропроцессорной техники, измерительных датчиках и исполнительных механизмах, и обеспечивать гарантированную реализацию алгоритмов защиты технологического процесса в предаварийных ситуациях.  [4]

Системы противоаварийной защиты, как правило, включаются в общую систему управления технологическим процессом. Формирование сигналов для ее срабатывания должно базироваться на регламентированных предельно допустимых значениях параметров, определяемых свойствами обращающихся веществ и характером процесса.  [5]

Системы противоаварийной защиты предназначены для обеспечения безопасной эксплуатации потенциально опасных объектов путем воздействия на технологический процесс без вмешательства оператора в момент опасного отклонения от технологического регламента с целью предотвращения развития аварийной ситуации.  [6]

Системы противоаварийной защиты взрывоопасных технологических процессов должны обеспечить предупреждение образования взрывоопасной среды в технологическом оборудовании при всех возможных режимах его работы, а также безопасную остановку производства при возможных аварийных ситуациях.  [7]

Электроснабжение систем противоаварийной защиты ( включая аварийную вентиляцию и систему отсоса паров СУГ с площадки для АЦ) должно соответствовать первой категории надежности по ПУЭ.  [8]

Для систем противоаварийной защиты объектов I категории взрывоопасное предусматривается применение электронной или микропроцессорной техники, объектов II и III категорий – применение средств автоматизации.  [9]

Для систем противоаварийной защиты объектов I категории взрывоопасности предусматривается применение электронной или микропроцессорной техники, объектов II и III категорий – применение средств автоматизации.  [10]

Успешное действие систем противоаварийной защиты и автоматики обеспечивает быстрое и надежное восстановление системы нормального электроснабжения, однако это еще не свидетельствует о том, что при этом не нарушается нормальный ход технологического про-гесса промышленных предприятий. Поэтому при анализе п оценке схем электроснабжения необходимо тщательно анализировать поведение и устойчивость технологических процессов при возмущениях, вносимых переходными процессами в энергосистеме и действиями противоаварийной автоматики системы электроснабжения.  [11]

При выборе системы противоаварийной защиты и ее элементов должны применяться резервируемые электронные и микропроцессорные системы. В каждом конкретном случае необходимость резервирования обосновывается.  [12]

Объявленная фирмой Эмерсон система противоаварийной защиты DeltaV SIS ( SLS 1508) также претендует на работу без ограничения по времени ( см. Презентацию Подход Emerson к вопросам ПАЗ, 2004, стр.  [13]

В оценке эффективности систем противоаварийной защиты как на вновь проектируемых, так и на действующих производствах должны принимать участие технологи, электрики и специалисты по КИП и автоматике. При этом должны быть определены вероятные объемы образующихся взрывоопасных смесей, время срабатывания системы противоаварийной защиты и возможное поступление горючих продуктов к аварийному участку по-ч ле срабатывания системы и достижения этим продуктом постоянно действующего источника воспламенения. В значениях указанных показателей имеются большие различия, однако с учетом конкретной обстановки по ним можно составить объективную характеристику взрывоопасности производства. Например, при возникновении взрывоопасной концентрации электролитического водорода в системе или при утечке его в атмосферу работа аварийной серии электролиза должна прекратиться практически мгновенно, чтобы мгновенно прекратить поступление водорода к аварийному участку.  [14]

В оценке эффективности систем противоаварийной защиты как на вновь проектируемых, так и на действующих производствах должны принимать участие технологи, электрики и специалисты по КИП и автоматике. В значениях указанных показателей имеются большие различия, однако с учетом конкретной обстановки по ним можно составить объективную характеристику взрывоопасности производства.  [15]

Http://www. ngpedia. ru/id425692p1.html

Добавить комментарий