2.8. Заключение по главе 2
В главе подробно описывается система холодоснабжения завода «Белая дача», представлена принципиальная схема гидравлического циркуляционного контура чиллера. Дано описание, принцип действия и функции каждого элемента этой системы, а также даны описания двух других систем холодильной установки: обвязка и окружение насосный группы и расширительный бак. Приведен график и расчет почасового расхода холода в системе холодоснабжения.
Глава 3. Устойчивость работы системы холодоснабжения на заводе «Белая дача»
3.1. Источники опасностей системы холодоснабжения
1. Внешние: трубопроводы, технологическое оборудование другой системы, персонал, злоумышленники, окружающая среда.
2.Внутренние: неправильный монтаж оборудования, дефекты в материале оборудования, истечение этиленгликоля.
3.2. Цель предварительного анализа опасностей (ПАО)
Целью предварительного анализа опасностей является [5]: определение системы, части системы (оборудование, резервуары, продуктопроводы), выявление в общих чертах потенциальных опасностей или отдельных опасных состояний (перегрузка, разгерметизация, утечка, потеря устойчивости или несущей способности), которые могут привести к опасным событиям, т.е. определение участка системы, где требуется более подробный анализ.
3.2.1. Определение материальных источников опасностей
Чиллер, испаритель, трубные магистрали, вентили, клапаны, реле, фильтры, насос.
3.2.2. Выявление опасностей
Деформация и образование микротрещин в корпусе испарителя вследствие проведения каких-либо сварочных работ на присоединительных патрубках испарителя чиллера;
Присутствие воздуха в циркуляционном контуре теплоносителя;
Истечение раствора этиленгликоля из установки;
Выход из строя системы холодоснабжения по общей причине вследствие общности конструкции, ошибок проектирования системы;
Отказы системы вследствие пожара, затопления, механического воздействия предметов, взрывов газа;
Отказ системы вследствие разрыва трубных магистралей или разрушения оборудования из-за природной катастрофы;
Отказ системы вследствие ошибочных действий персонала;
Отказ системы вследствие несанкционированных действий злоумышленников.
3.2.3. Введение ограничений опасностей
Завод «Белая дача» располагается в Московской области, где довольно стабильная благоприятная обстановка по катаклизмам природного характера, поэтому вследствие особенностей географического расположения завода исключим возможность отказа системы из-за природных катастроф (т.к. вероятность такого отказа стремится к 0).
3.3. Результат ПАО
3.3.1. Подсистема или операция
Система холодоснабжения завода «Белая дача».
3.3.2. Ситуация
Авария вследствие чего выходит из строя система холодоснабжения завода.
3.3.3. Опасный элемент
Чиллер, испаритель, трубные магистрали, вентили, клапаны, реле, фильтры, насос.
3.3.4. Событие, вызывающее опасное состояние
Неправильный монтаж оборудования, дефекты в материале оборудования, ошибка проектирования системы, ошибочное действие персонала.
3.3.5. Опасные условия
Возможность несрабатывания отдельных элементов системы холодоснабжения или ошибочное действие персонала.
3.3.6. Событие, вызывающее опасные условия
Деформация и образование микротрещин в корпусе испарителя;
Попадание грязи, продуктов коррозии и шлама трубной системы в испаритель;
Наличие воздуха в циркуляционном контуре теплоносителя.
3.3.7. Потенциальная авария
Некорректная работа системы холодоснабжения, истечение раствора этиленгликоля из установки.
3.3.8. Последствия аварии
Выход системы холодоснабжения из строя, отравление персонала парами этиленгликоля, материальные потери бизнесу завода «Белая дача».
3.3.9. Класс аварии
Класс аварии 3 [6] - критический: состояние, связанное с ошибками персонала, недостатками конструкции или ее несоответствием проекту, а также неправильной работой, приводит к существенным нарушениям в работе, повреждению оборудования и создает опасную ситуацию, требующую немедленных мер по спасению персонала и оборудования.
3.4. Технологическая триада
Технологическая триада (рис. 6) состоит из трех элементов: исходный объект, технология, конечный объект [7].
Рис. 6. Технологическая триада. [7]
3.5. Функциональная модель
Построение моделей ТС на аналитическом этапе функционально-стоимостного анализа (ФСА) (рис. 7): ТС – техническая система, Ф (функция объекта) – действие объекта, его проявление по отношению к другим объектам, НФ – носитель функции (объект, оказывающий действие), ОФ – объект функции (объект, на который оказывается действие) [7].
Рис. 7. Функциональная модель [7]
3.6. Структурная модель ТС
Структурная модель ТС представлена на рис. 8.
Рис. 8. Структурная модель ТС [7]
3.7. Проектирование процессов качества монтажа и эксплуатации системы холодоснабжения
3.7.1. Элементы трубопроводной обвязки окружения испарителя
Подключение патрубков испарителей чиллеров [1, 10] большой холодопроизводительности (выше 100 кВт) с трубными магистралями осуществляется посредством Victaulic соединений (рис. 9), которые позволяют компенсировать незначительное осевое несоответствие трубной магистрали и патрубков испарителя и исключить передачу вибраций от работающего компрессора в трубопроводную систему.
Рис.9. Соединение Victaulic трубной магистрали [10]
Обязательна установка сетчатого фильтра «грязевика» тонкой очистки с малым размером ячейки (размер ячейки порядка 50мк) перед паянным пластинчатым теплообменником-испарителем. При работе в составе циркуляционного контура паянные пластинчатые теплообменники очень «критичны» к малейшим загрязнениям и наличию воздуха в теплоносителе − возможно локальное «замораживание» отдельных каналов (рис. 10), внутренняя разгерметизация теплообменника при неоднократных аварийных остановках и попадание теплоносителя (воды или растворов низкотемпературных жидкостей) в холодильный агент компрессора с последующим выходом из строя последнего.
Рис. 10. Локальное замораживание каналов испарителя: а - кожухотрубного испарителя при малых расходах воды; б - паянного пластинчатого испарителя при «забивке» каналов грязью и шламом [10]
При обвязке чиллера с несколькими независимыми испарителями установка запорной арматуры на каждом испарителе является также целесообразной, поскольку в этом случае аварийная остановка одного из холодильных контуров чиллера не приводит к полной остановке системы при проведении ремонтных работ.
Особое внимание следует уделять выбору типа клапана для отвода воздуха из системы (ручной или автоматический). На рис. 11 проиллюстрирован случай подсоса воздуха в замкнутый циркуляционный контур через воздушный автоматический клапан при расхолаживании системы.
Рис. 11. «Подсос» воздуха в систему через воздушный автоматический клапан [10]
Для решения проблемы постоянной обработки циркулирующего теплоносителя в холодильной системе находят применения специальные устройства, позволяющие обеспечить высокую степень очистки от механических частиц и «дегазации» жидкости. На рис. 12 представлен центробежный воздухоотводчик.
Рис. 12. Схема работы центробежного воздухоотводчика [10]