Logo holodilshchik
интернет-выпуск № 10(34), октябрь, 2007 г.
ПЕРВАЯ В РОССИИ ИНТЕРНЕТ-ГАЗЕТА ПО ХОЛОДИЛЬНОЙ И БЛИЗКОЙ ЕЙ ТЕМАТИКЕ

Грамотно преподнести себя через рекламу - тоже искусство!
БЕЗОПАСНОСТЬ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ
А.В. Бараненко, В.С. Калюнов, Ю.Д. Румянцев
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ


Аммиачные холодильные установки относятся к опасным производственным объектам [1, 2]. Аммиак, как известно, является сильно действующим ядовитым веществом, а смесь паров аммиака и воздуха является взрывоопасной. Конечно, холодильное оборудование и трубопроводы герметичны, но при разгерметизации возможна утечка большой массы аммиака, создающая опасность отравления при концентрации аммиака свыше 0,35 г/м3 (0,05% объемных) и взрыва в помещении или на открытой площадке при образовании смеси с концентрацией аммиака 107-200 г/м3 (15-28% объемных).

Для таких объектов нормативные документы требуют, чтобы для каждого технологического блока (аппарата) производилась оценка энергетического уровня и определялась категория его взрывоопасности. Эти показатели относятся к основным, влияющим на выбор схемы холодильной установки, типа оборудования, системы автоматической защиты и уровня надежности.



Автоматизация управления, контроля и защиты занимает особое место в обеспечении безопасности аммиачных холодильных установок. В большинстве случаев необходимые показатели безопасности не могут быть достигнуты без применения систем автоматического управления, контроля и защиты. При этом надежность систем автоматизации аммиачных холодильных установок оказывает существенное влияние на указанные показатели. Отказы систем автоматизации приводят к нарушению режима работы охлаждаемых объектов и созданию ситуаций опасных для персонала, производства и окружающей среды. Поэтому надежность систем автоматизации должна оцениваться количественно и обеспечиваться техническими мероприятиями.

Для систем автоматизации с непрерывным технологическим процессом наиболее важное свойство надежности - безотказность функционирования, оцениваемая такими показателями, как вероятность безотказной работы и наработка до отказа.

Системы автоматизации создают на базе серийно выпускаемых изделий (элементов), каждое из которых имеет показатель безотказности.

Уровень надежности систем автоматизации зависит от многих факторов, например, от последствий отказов, условий эксплуатации. Он обосновывается разработчиком проекта при создании системы.

Для систем автоматизации аммиачных холодильных установок, для которых последствия отказов оценивают не только экономическим показателем, вероятность безотказной работы обычно принимают не ниже 0,99, то есть Рс.т(τ) ≥0,99.

Время, в течение которого надо обеспечить указанную выше вероятность безотказной работы, принимают, ориентируясь на структуру системы технического обслуживания и ремонта холодильного оборудования и на заданный уровень надежности.

Вероятность безотказной работы системы определяют, полагая, что закон распределения вероятности - нормальный с ограничениями: среднее квадратическое отклонение σ≤0,2 τср.р. и наработка до проверки технического состояния элементов системы τп.т.≤0,3 τср.р., где

τср.р. - средний ресурс, ч.

Требуемый уровень надежности системы в общем случае обеспечивают резервированием и определяют по формулам:

- при последовательном соединении независимых элементов:

Рс(τ) = ПРi(τ);                  (1)

- при параллельном соединении независимых нагруженных элементов:

Рс(τ) = 1-П[1-Рi(τ)],            (2)


где Рi(τ) - вероятность безотказной работы i-го элемента.

Пример. Определить надежность системы автоматическою управления, контроля и защиты поршневого компрессорного агрегата, которая включает элементы, представленные в таблице 1.

Таблица 1

Элемент Средний ресурс τср.р., ч Среднее квадратичное отклонение, ч
  Датчик-реле высокого давления
4700 500
  Датчик-реле низкого давления
4700 500
  Датчик-реле разности давлений
5000 600
  Датчик-реле температуры
5700 650
  Предохранительный клапан
7000 1300
  Реле уровня
3500 950
  Пульт управления
30000 1200

Находим вероятность безотказной работы элементов за время, равное наработке до технического осмотра компрессорного агрегата τп = τт.о = 1800 ч при нормальном законе распределения по формуле:

Рi(τп) = F(U);                        (3)

где F(U) - табулированная функция, значения которой табличные. U - квантиль нормального распределения, равный:

U = (τср.р.τп)/σ. ;                  (4)

Значения U и Р(τп) приведены в таблице 2.

Рассчитываем вероятность безотказной работы системы, полагая, что отказ любого элемента приводит к отказу всей системы (1):

Таблица 2

Элемент Квантиль нормального распределения U Вероятность
безотказной
работы P (1800)
  Датчик-реле высокого давления
5,8 0,9999
  Датчик-реле низкого давления
5,8 0,9999
  Датчик-реле разности давлений
5,3 0,9999
  Датчик-реле температуры
6 0,9999
  Предохранительный клапан
4 0,9999
  Реле уровня
1,79 0,9633
  Пульт управления
23,5 0,9999

Рс (1800) - 0,99996 · 0,9633 = 0,9627.

Полученное значение Рс (1800) = 0,9627 меньше требуемого Рс.т = 0,99. В связи с этим уровень надежности надо повысить, например, резервированием - дублированием реле уровня, имеющего самое низкое значение Р(τ). Тогда вероятность безотказной работы системы будет (2):

Рс (1800) = 0,99996 · [1–(1–0,9633)2] = 0,9981.

Следовательно, система с дублированием реле уровня имеет требуемый уровень надежности.

Литература.

1. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. ПБ 09-170-97-М.: ПИО ОБТ, 1999. - 140 с.
2. Правила устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок. ПБ-09-220-98-М.: ПИО ОБТ, 1999.




Приглашаем ученых и инженеров, аспирантов и студентов, а также,
заинтересованные институты, фирмы, организации и частных лиц, принять участие в размещении
информации в интернет-газете, посвященной холодильной и близкой ей тематике.

Учредитель и издатель интернет-газеты: ООО "АВИСАНКО" (Москва).
Адрес редакции: Россия, 115551, Москва, Шипиловский проезд, д.47/1, офис 67-А.
Тел./факс: +7 (495) 343-43-71, тел.: +7 (495) 343-43-48, 223-60-50 доб. 132.

Головной сайт: www.avisanco.ru.

E-mail: info@holodilshchik.ru

Первый выпуск первой в России интернет-газеты по холодильной и
близкой ей тематике - "Холодильщик.RU" - вышел в свет в январе 2005 г.
Интернет-газета зарегистрирована Федеральной службой по надзору за соблюдением
законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия.
Руководитель проекта и Главный редактор: Маргарян С.М. (АВИСАНКО, ООО)
За содержание рекламных материалов редакция ответственности не несет.
При перепечатке статей, ссылки на их авторов и интернет-газету обязательны.
Разместите на своем сайте нашу кнопку... Rambler's Top100 Многоязыковая поисковая система...


Авторские права © 2005-2017 // MARGARY@N

Партнеры: тепловое реле ртл Москва