- •Н.Н. Прохоренко. Надежность химико-технологических систем.
- •Аннотация
- •Оглавление
- •Вместо предисловия или философские излияния автора
- •«Товарность» монографии
- •1 Введение. Термины и определения
- •1.5 Предмет изучения
- •1.6 Случайность и мера работоспособности
- •1.7 Смысл вероятности работоспособности
- •1.8 Научная новизна
- •1.9 Актуальность
- •2. Состояние проблемы
- •2.1 Выводы из анализа литературы
- •2.2 Концепция исследования работоспособности хтс
- •2.3 Состояние макросистемы и проблема надежности хтс(«кадры решают все»).
- •3 Метод исследования работоспособности хтс
- •3.2 Цели исследования (анализа, экспертизы):
- •3.3 Место исследования работоспособности хтс:
- •3.4 Метод исследования работоспособности хтс
- •3.4.1Гипотезы и предпосылки метода
- •3.4.2.Блок-схема алгоритма метода
- •3.4.3Анализ каждого блока в алгоритме метода
- •3.4.3.1Исходные данные
- •3.4.3.2Установление множества заданных параметров
- •3.4.3.3Разработка физико-химико-процессно-математической модели хтс
- •3.4.3.4Разветвление: “Хватает ли количественной информации?”
- •3.4.3.5Установление множества внешних воздействий
- •3.4.3.6Разработка алгоритма расчета каждого заданного параметра в функции от всех внешних воздействий
- •3.4.3.7Проверка адекватности модели хтс и программы расчета
- •3.5 Методика, организация и инструментарий проведения численного эксперимента
- •3.5.1 Расчет оценки вероятности работоспособности хтс и ее частей
- •3.5.2Поиск наиболее влиятельных, вредоносных для работоспособности внешних воздействий
- •3.5.3 Поиск наиболее чувствительных заданных параметров к изменению внешних воздействий
- •3.5.4 Расчет вероятности отказов и их классификация по последствиям
- •4 Практика применения метода исследования работоспособности хтс
- •4.1 Линия производства керамзитового песка в двухзонных печах псевдоожиженного слоя мощностью 50 тыс. М3 / год [55]
- •4.1.2 Результаты исследования работоспособности
- •4.1.3 Разработка рекомендаций по увеличению вероятности работоспособности установки производства керамзитового песка
- •4.1.4 Экспериментальная проверка рекомендаций
- •4.1.5 Повторное исследование работоспособности установки
- •4.2 Линия производства концентрированной серной кислоты под единым давлением из природной серы мощностью 700 тыс. Т. / год [50,60]
- •4.2.1 Комментарий к результатам исследования работоспособности к-700
- •4.3 Линия производства серной кислоты методом двойного контактирования и двойной абсорбции (дкда) из природного серного колчедана мощностью 360 тыс. Т. / год [60, 62]
- •4.3.1 Комментарии к результатам исследования работоспособности линии дкда
- •4.4 Работоспособность установки пиролиза бытовых отходов
- •5 Типичные причины низкой работоспособности хтс
- •5.1 Последовательность разработки и создания хтс
- •5.2 Обсуждение последовательности разработки хтс и выводы
- •5.3 Тенденции развития хтс и их влияние на работоспособность
- •5.4 Общие выводы из анализа причин малой работоспособности хтс
- •6 Предложения и рекомендации по увеличению работоспособности хтс
- •6.1 Взаимоотношение категорий надежности и эффективности хтс
- •6.2 Взаимосвязь процесса разработки хтс и контроля ее работоспособности
- •6.3 Замечания к расчету экономической эффективности хтс
- •7 Тактические предложения и рекомендации по увеличению работоспособности хтс [73]
- •7.1 Децентрализация управления расходом технологического потока в системе
- •7.2 Подгонка теплообменных поверхностей
- •7.3 Выборочный отказ от использования стандартного оборудования
- •7.4 Обрыв обратных положительных связей
- •7.5 Исключение параллельной запитки нескольких потребителей массоовыми потоками
- •7.6 Применение «ненужной» аппаратуры
- •7.7 Применение «ненужных» химических превращений
- •7.8 Ограничение величин отклонений заданных параметров
- •7.9 Надежность хтс и ее асу тп
- •7.10 Решение проблемы оптимальной работоспособности хтс
- •8 Ограничения в использовании метода анализа работоспособности хтс
- •9 Перспектива работ по исследованию работоспособности хтс
- •Приложение 1
- •Приложение 2
- •Приложение 3
- •Перечень используемых определений понятий
- •Библиографический список
4 Практика применения метода исследования работоспособности хтс
Анализ работоспособности действующих (модернизируемых) или проектируемых ХТС мы проводили на основе концепции: систематика явлений в ХТС и взаимосвязь последней с макросистемой. Этот, в принципе хорошо известный, постулат редко берется в основу анализа характеристик технологии и качества продукции в любой отрасли промышленности. Пренебрежение подобными связями становится трагичным даже для целых отраслей производства, как это произошло с отечественным автомобилестроением.
Включение в состав научной монографии раздела «Практика применения метода» имеет лишь одну цель – еще и еще раз показать приоритет теории перед производством (практика без теории слепа).
Предварительное замечание
Уже в 1981 году метод исследования работоспособности был применен к промышленной установке производства слабой азотной кислоты (АК-72), разработанной и спроектированной ГИАПом. Общее число тиражированных установок – 16. Эта установка на практике показала свою малую работоспособность, и этим вызвала наш интерес к ней.
Был рассмотрен только блокХТС: подогреватель выхлопных газов + реактор каталитической очистки + газовая турбина [53]. Дело в том, что при пуске и эксплуатации этой ХТС довольно часто выходила из строя именно газовая турбина. То число оборотов приближалось к критическому, и соответствующая блокировка производила останов всей технологии. То падала мощность турбины, и уменьшался расход воздуха на сжигание аммиака, и падало давление в системе. То лопатки турбины начинали задевать за корпус из-за высокой температуры газов на входе в турбину. То перегревался опорный подшипник вала турбины, снова срабатывала блокировка, и следовал останов системы.
Общей характерной особенностью исследования частиХТС является то обстоятельство, что все входы в эту часть приходится рассматривать как взаимно-независимые случайные величины (т.е. изменялось поле элементарных, случайных воздействий). Хотя совершенно очевидно, что это некорректный подход: все параметры ХТС детерминировано взаимосвязаны через законы сохранения субстанций. Полученная в [53] оценка вероятности работоспособности газо-турбинного агрегата Р = 0,4 сильно завышена, хотя тоже показательна: более половины всех ХТС АК-72 будут характеризоваться отказами газовой турбины.
В дальнейшем мы отказались исследовать отдельные блоки и узлы технологии, так как тогда отбрасываются обратные связи и искажаются ее системные свойства.
Для методических целей при обучении студентов-технологов методу исследования работоспособности ХТС исследуются все-таки части всей технологии [54]. И это связано с тем, что студент технологического института за два года обучения в магистратуре просто физически не успевает исследовать всю технологию. Кроме того, у студентов слабая компьютерная подготовка.
Практический смысл работы [54] заключался в следующем. Технологи ОАО «Капотня» в рыночных условиях решили увеличить экономическую эффективность глубокой переработки нефти тем, чтобы отапливать печной агрегат не только природным газом, а смесью с углеводородными газами, получаемыми в самой установке. Конечно, расход дорогого природного газа уменьшается, но одновременно создается положительная обратная связь, которая только уменьшит вероятность работоспособности.
В [54] удалось исследовать работоспособность только части установки «Висбрекинга» - печной агрегат. Единственным заданным параметром была температура битума на выходе из печи. Вероятность работоспособности получилась равной 0,55. Эта величина получена при условии, что отопление печи производится природным газом из общезаводского газового коллектора. Использование углеводородных газов из самой технологии еще больше уменьшит работоспособность установки. Следовательно, вероятность работоспособности всей системы будет только меньше, и этот результат не противоречит практике эксплуатации действующей установки.
Может быть, исследовать работоспособность части ХТС имеет смысл в оценке вероятности работоспособности всей ХТС сверху (сама оценка не корректна, т.е. заведомо завышена) или в быстроте получения информации о риске для инвестора.