Управление Ростехнадзора по Калужской области

Разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий диагностики и ремонта на нефтеперерабатывающих и нефтехимических производствах.Комплексные системы мониторинга.


Генеральный директор ООО "Интерюнис", лауреат Премии правительства РФ по науке и технике 2007 года Владимир Георгиевич ХАРЕБОВ

В современных экономических условиях одним из основных способов повышения рентабельности предприятий нефтегазовой, нефтехимической и химической отраслей промышленности с непрерывным производственным циклом является снижение издержек на эксплуатацию технологического оборудования и ликвидацию последствий аварий. Разрабатываются и применяются целые комплексы мероприятий, основной целью которых является максимально эффективная и безопасная эксплуатация оборудования.

В том числе - установка на особо ответственных объектах систем комплексного диагностического мониторинга, который решает следующие задачи:

• Своевременное обнаружение дефектов в конструкции при высокой полноте контроля;

• Сбор и хранение данных технического диагностирования и прогнозирования изменения технического состояния конструкции во времени;

• Автоматизация технического диагностирования и снижения роли человеческого фактора оценки результатов диагностирования.

Определяющие признаки необходимости применения комплексного диагностического и коррозионного мониторинга:

• разрушение конструкции может приводить к значительным материальным и экологическим потерям, человеческим жертвам;

• доступ для осуществления периодического осмотра и контроля конструкции отсутствует или затруднен;

• значительный объем подготовительных работ и работ по периодическому контролю на объекте требует частичной или полной остановки объекта;

• конструкция обладает низкой эксплуатационной живучестью;

• требуется увеличение межремонтного пробега оборудования;

• требования руководящих документов.

1. Концепция комплексного диагностического и коррозионного мониторинга

Концепция построения систем мониторинга подразумевает объединение в единую систему целого ряда составляющих: (рис. 1)

• Слежение за рабочими параметрами технологического процесса;

• Мониторинг факторов, влияющих на повреждаемость объекта (на основании которого выбираются методы неразрушающего контроля);

• Мониторинг методами неразрушающего контроля (НК);

• Оповещение персонала о проблемах и инструкции по проведению мероприятий, устраняющих эти проблемы.

В комплексном диагностическом мониторинге присутствуют следующие основные методы:

• Метод АЭ;

• Измерители НДС;

• Измерители скорости коррозии;

• Вибродиагностика;

• Ультразвуковой метод;

• Измерители перемещений и углов наклона;

• Измерение температурных полей;

• Средства анализа и расчета, по результатам измерений.

Как правило, основным методом в системах мониторинга стационарных объектов является акустическая эмиссия.

На сегодняшний день метод АЭ является одним из самых чувствительных методов и выявляет следующие виды дефектов: трещины, микротрещины, все виды коррозионных повреждений, течи, выявляет зоны НДС. Кроме вышеперечисленного стоит заметить, что активно ведутся работы по новым возможностям данного метода – это оценка деградации материала и оценка глубины питтинговой коррозии.

Помимо этих достоинств следует отметить, что данный метод является интегральным, т.е. ведется контроль по всей поверхности объекта контроля, в то время, как при периодическом контроле, как правило, уделяют внимание отдельным элементам конструкции.

В обычном периодическом контроле для применения метода требуются определенные условия – это изменение режимов работы объектов при проведении контроля, а именно изменение давления, изменение температуры или механическое воздействие на объект, что провоцирует присутствующие дефекты к их росту. В режиме мониторинга эта необходимость отпадает, т.к. слежение идет круглосуточно и приходящие сигналы от дефектов появляются от эксплуатационных нагрузок и внешних воздействий.

Несмотря на все достоинства метода акустической эмиссии для обеспечения более точной и объективной оценки состояния объекта, нужно применять и другие виды контроля, которые были приведены выше.

1.1. Построение системы мониторинга

По видам эксплуатации мониторинги бывают следующие:

• Комплексные;

• Постоянного контроля;

• Периодического контроля;

• Одним из методов НК.

Комплексная система мониторинга должна обеспечивать полную информацию о состоянии объекта и иметь расчетно–аналитическую программу для оценки состояния контролируемого объекта.

Постоянный контроль - ведется круглосуточно, без перерывов.

Периодический контроль – когда устанавливаются датчики на объекте и периодически с них снимается информация и анализируется.

Часто целесообразно применение одного метода контроля, как пример – слежение за существующим дефектом до его критического значения.

1.2. Принцип работы систем мониторинга

Принципиальная особенность непрерывного мониторинга состоит в том, что в течение всего периода эксплуатации система работает в автоматическом режиме. Данные диагностирования непрерывно поступают в модули, где оцифровываются, подвергаются предварительной обработке и далее передаются на центральную вычислительную станцию для окончательной обработки и отображения на дисплее в диспетчерской в режиме реального времени. На дисплее представлены основные информационные окна, в которых выводятся: мнемосхема объекта мониторинга с указанием местоположения измерительных и управляемых устройств, местоположение дефектов, если они возникают, значения измеряемых параметров, подробный протокол действий системы мониторинга и действий персонала, прогноз текущего технического состояния объекта и рекомендации по дальнейшей эксплуатации.

На слайде приведена структурная схема системы КДМ, состоящая (рис. 2):

• Модули сбора и обработки данных

• Концентраторы

• Коммутационный шкаф гальванической развязки

• Центральная вычислительная станция

• Информационный экран

Функциональная схема системы КДС приведена на следующем слайде (рис. 3,4).

Следует остановиться на з адачах, возложенных на программное обеспечение системы КДМ (рис. 5) :

• Приём и обработка информации поступающей от аппаратной части системы КДМ в центральную вычислительную станцию;

• Автоматическое сохранение первичных данных и результатов анализа при помощи специализированного устройства записи с возможностью их прочтения для дополнительной обработки на удалённом терминале;

• Визуализация поступающей информации и результатов её анализа, отображение текущего состояния объектов на дисплее центральной вычислительной станции и информационном экране;

• Выдача тревожных звуковых сообщений, световой индикации и рекомендаций по действиям персонала в случае наступления нештатных ситуаций той или иной степени опасности. Подача управляющих сигналов на исполнительное оборудование;

• Обобщенный взаимный многофакторный анализ полученных диагностических данных с целью определения текущего технического состояния объектов и выявления тенденций в их поведении.

Оценка технического состояния объекта и выдача рекомендаций по его эксплуатации производится экспертной системой, которая включает в себя следующие элементы:

• Базу знаний – алгоритмы классификации состояний объекта по определенным критериям.

• Базу данных – структурные схемы хранения данных об объекте и об эксплуатационных регламентах, воздействиях побочных факторов и отклонениях рабочих параметров технологического режима.

• Блок принятия решений на основании классифицированного состояния объекта формирует рекомендации по его эксплуатации.

При поступлении данных о повреждениях объекта или нештатных ситуациях, экспертная система производит оперативную оценку текущего технического состояния объекта и формирует рекомендации по дальнейшей эксплуатации, например:

• Продолжать эксплуатацию с заданными рабочими параметрами.

• Произвести дополнительное обследование дефектной зоны.

• Следить за развитием дефекта. Быть готовым к аварийной остановке объекта.

• Понизить рабочее давление или рабочую температуру.

• Произвести аварийную остановку объекта.

2. Планирование мониторинга

2.1. Основные этапы планирования

2.1.1. Планирование мониторинга соответствует предварительной стадии разработки проекта проведения мониторинга технического состояния ОПО, в рамках которого выполняется:

• определение величины риска отказа по двум его составляющим (аварийность – ущерб);

• определение видов и механизмов изменения технического состояния;

• определение вида и оборудования мониторинга технического состояния в зависимости от возможных механизмов изменения технического состояния;

• обоснование целесообразности проведения мониторинга технического состояния для снижения показателей риска отказа;

• определение способов и средств регистрации и обработки результатов мониторинга;

• технико-экономическое обоснование эффективности проекта мониторинга технического состояния.

2.1.2. Целесообразность проведения мониторинга технического состояния объекта обосновывается:

• необходимостью непрерывного контроля определяющих параметров технического состояния, изменение которых, может быть не зарегистрирована при периодическом контроле;

• необходимостью контролировать участки конструкции (или конструкции в целом) недоступные для проведения периодического диагностирования;

• высокой ответственностью ОПО, когда к другим видам контроля, добавляется система мониторинга одного или нескольких параметров технического состояния.

2.1.3. Обоснование целесообразности проведения мониторинга выполняется сравнением показателей риска отказа объекта при установке средств мониторинга и без установки средств мониторинга.

2.1.4. Технико-экономическое обоснование эффективности мониторинга технического состояния основывается на сравнении показателей экономической эффективности эксплуатации объекта по двум вариантам: с оборудованием и без оборудования средствами мониторинга.

2.1.5. В результате планирования мониторинга технического состояния объекта должно быть представлено:

• обоснование необходимости контроля параметров (параметра) технического состояния в режиме мониторинга;

• определение параметров технического состояния, контролируемых в процессе мониторинга на основе видов и механизмов изменения технического состояния;

• определение состава оборудования, мест установки, необходимого персонала для обслуживания обеспечивающих максимальную эффективность контроля технического состояния в режиме мониторинга;

• форма регистрации и обработка данных мониторинга, экспертную систему принятия решений по данным мониторинга;

• оценка сметной стоимости мониторинга технического состояния;

• обоснование экономической эффективности проведения мониторинга.

2.2. Классификация систем мониторинга

2.2.1. Классификация систем мониторинга, используемая в данном документе, основывается на механизмах потери ресурса и возможности используемого физического метода контроля дистанционно выявлять места повреждения элементов конструкции ОПО .

2.2.2. Классификация систем мониторинга на основе механизмов изменения параметров технического состояния и технологических параметров включает:

• диагностические мониторинговые системы – выявление, развивающихся дефектов и утечек методом АЭ;

• коррозионные мониторинговые системы – контроль скорости коррозии, процессов наводораживания, химического состава среды;

• параметрические мониторинговые системы - контроль параметров объекта непосредственно не связанных с развитием дефектов и коррозионным износом (контроль утечек методом падения давления, изменение геометрии и положения объекта, механические напряжения, параметры технологических процессов).

2.2.3. Классификация систем мониторинга на основе механизмов изменения параметров технического состояния и технологических параметров включает:

• диагностические мониторинговые системы – обнаружение и определение координат эксплуатационных дефектов;

• коррозионные мониторинговые системы – обнаружение зон коррозионного поражения и оценка скорости коррозионных процессов и химического состава среды;

• параметрические мониторинговые системы - контроль параметров объекта непосредственно не связанных с развитием дефектов и коррозионным износом, но являющимися предшественниками появления опасных дефектов конструкции (контроль утечек методом падения давления, изменение проектного положения объекта, изменение параметров технологических процессов).

• Комплексные системы мониторинга сочетают все возможности диагностических, коррозионных и параметрических мониторинговых систем.

2.2.4. Классификация систем мониторинга по возможности дистанционного выявления дефектов включает:

• локальные (местные) системы мониторинга – выявляющие дефекты, расположенные в месте проведения замеров (установки приборов измерения);

• интегральные системы мониторинга – позволяющие выявлять дефекты, расположенные вне зоны проведения замеров (установки приборов измерения).

2.2.5. Возможность дистанционного выявления дефектов позволяет контролировать протяженные участки ОПО и зависит от физического метода, реализованного в приборах контроля. Описание диагностических методов по измеряемым параметрам и оценка возможности метода выполнять дистанционный контроль, представлена в Приложении 3.

2.3. Технико-экономическое обоснование.

2.3.1. Обоснование экономической эффективности выполняется при планировании проведения мониторинга технического состояния ОПО .

2.3.2. Основой обоснования экономической эффективности является технико-экономический расчет по двум вариантам эксплуатации объекта: оборудованного системой мониторинга технического состояния и без дополнительного оборудования.

2.3.3. Основными показателями, определяющими целесообразность внедрения системы мониторинга технического состояния и снижение себестоимости продукции, являются:

• прогнозируемое снижение величины риска отказа;

• снижение себестоимости продукции за счет экономического эффекта при техническом обслуживании.

2.3.4. Эффективность внедрения системы мониторинга оценивается по отношению величины снижения суммарного финансового ущерба от возможных аварий за прогнозируемое время эксплуатации объекта, оборудованного системой мониторинга, к величине затрат на ее внедрение и обслуживание за это же время.

2.3.5. В случае если экономическая эффективность недостаточна, то выполняется повторная разработка системы мониторинга для получения приемлемых для Заказчика экономических показателей при условии, что не снижается уровень безопасности объекта, характеризуемый показателем риска.

2.3.6. Оценка снижения риска отказа при внедрении системы мониторинга

2.3.6.1. Риск отказа без внедрения системы мониторинга определяется частотой отказов в год, умноженной на величину среднего суммарного ущерба от одного отказа.

2.3.6.2. Эффективность системы мониторинга зависит:

• от ее комплектации приборами, позволяющими контролировать активные и косвенные факторы потери ресурса, приводящие к отказам;

• от качества системы мониторинга, обеспечивающей высокую выявляемость дефектов и повреждений и сохраняющей необходимую работоспособность в процессе эксплуатации.

2.3.6.3. Целесообразность внедрения мониторинга определяется снижением показателя риска за время последующей эксплуатации.

2.3.7. Затраты при внедрении системы мониторинга

2.3.7.1. Основные затраты при внедрении системы мониторинга включают:

• приобретение и установка на объекте системы мониторинга;

• организация информационного диспетчерского центра по работе с данными мониторинга;

• закупка соответствующего компьютерного оборудования для информационного центра;

• набор специалистов для обслуживания системы мониторинга.

2.3.7.2. Дополнительные затраты зависят от соотношения гарантийного срока эксплуатации оборудования системы мониторинга и проектного срока эксплуатации объекта, оборудованного этой системой.

2.3.7.3. В случае если срока службы оборудования системы мониторинга не превышает проектный срок эксплуатации объекта необходимо учесть расходы на амортизацию оборудования системы мониторинга.

На слайдах 6-8 - внедренная система ККМ на установке АВТ.

Наша справка

Компания «ИНТЕРЮНИС», образованная в 1988 году, специализируется на разработке и производстве дефектоскопического оборудования, в частности систем акустико – эмиссионного контроля (АЭК), систем комплексного диагностического мониторинга (СКДМ), а также осуществляет экспертизу промышленной безопасности объектов социальной инфраструктуры и оборудования промышленных предприятий.

На сегодняшний день выпущено оборудования на общую сумму более 3000 каналов. Высокое качество и надежность приборов подтверждены сертификатом стандарта качества ISO 9001. С 1997 года А-Line 32D успешно эксплуатируется на объектах нефтехимического и газового комплексов таких предприятий, как: РОСНЕФТЬ, ГАЗПРОМ, ЛУКОЙЛ, ГИАП (Москва), ВНИИГАЗ (Москва), «Трансгаз» (Красноярск), «Ультратест» (Обнинск), «Севергазпром» (Ухта), «Татнефть» (НГДУ «Иркеннефть» и «Джалильнефть»), «Мосэнерго» (Москва), «Оргэнергонефть» (Самара), «Центр дефектоскопии и сварки» («ДИС»)(Казань), ХНИЛ, УГНТЦ (Уфа), «Баштрансгаз» (Уфа), АМТЕСТ и ЗАО «Критерий» (Минск, Беларусь), «Комисевзапэнергомонтаж» (Сыктывкар), «Нефтегаздиагностика» (Москва), ОАО «ИркутскНИИХиммаш» (Иркутск), РГУПС (Ростовский Университет путей сообщения) (Ростов), Мозырский НПЗ (Мозырь, Беларусь) и др.

Другим приоритетным направлением работы Компании «ИНТЕРЮНИС» является проведение экспертизы промышленной безопасности на особо опасных объектах таких компаний, как ОАО «АК «Транснефть», ГАЗПРОМ, А томмаш и др.

Компания «ИНТЕРЮНИС» аккредитована Ростехнадзором России (Лицензия № ОО-ДЭ-002058). Свидетельство об аттестации лаборатории неразрушающего контроля № 00А010205, выдано ОАО НТЦ «Промышленная безопасность», срок действия свидетельства до 18.02.2011 г.

Компания «ИНТЕРЮНИС» также аккредитована при НУЦ «Качество» как Экзаменационная лаборатория по проведению аттестации лабораторий Неразрушающего контроля.