ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация и характеристики отказов из "Обеспечение и методы оптимизации надежности" Внезапные отказы элементов ХТС характеризуются тем свойством, что обычно отсутствуют видимые признаки их приближения, т. е. непосредственно перед отказом обычно не обнаруживаются количественные изменения характеристик элемента ХТС. Внезапные отказы являются следствием случайных процессов неконтролируемого изменения каких-либо параметров элементов. К внезапным отказам ХТС можно отнести, например, образование трещин в футеровке химических реакторов, разрыв трубопроводов, появление пропусков в сварных соединениях и др. [c.26] В отличие от внезапных отказов элементов ХТС при анализе моментов возникновения постепенных отказов контролируется изменяющийся конструкционный, или технологический, параметр, при достижении критического значения которого наступает отказ. Прогнозирование моментов возникновения постепенных отказов осуществляется на основе изучения характера изменения конструкционных и технологических параметров элементов ХТС в результате воздействия процессов износа и старения. [c.26] В этой книге постепенные отказы не рассматриваются, так как исследуется надежность ХТС в режиме нормальной эксплуатации, когда, как правило, еще не возникают отказы, обусловленные износом и старением [1,2, 10]. [c.26] Внезапный отказ элемента ХТС в принципе также является следствием накопления необратимых случайных физико-химиче-ских и механических изменений некоторых параметров элемента. Внезапным отказ кажется лишь потому, что не контролируется изменяющийся параметр, при критическом значении которого наступает технологический или механический отказ объекта. Поэтому к внезапным отказам будем относить все технологические отказы, в частности, снижение активности катализатора, уменьшение коэффициентов теплопередачи, обусловленное отложениями накипи на стенках греющих трубок теплообменников, и т. п. [c.26] Для иллюстрации иостеиенных и внезапных отказов рассмотрим функционирование отделения сушки хлорида калия в иечн кипящего слоя и. отделения конверсии метана в производстве аммиака [65]. Хлорид калия из центрифуг поступает по системе ленточных транспортеров на главный транспортер, подающий его в бункер. Из бункера по транспортерам печи и забрасывателя соль разбрасывается ио поверхности кипящего слоя в аппарате. Газы в топке, разбавленные воздухом, подаваемым головным вентилятором, создают кипящий слой, в котором частицы соли нагреваются и высушиваются. [c.26] Сухой материал выгружается через переливной порог на транспортер и удаляется на склад. Пыль, выносимая из аппарата, отделяется от парогазовой смеси в батареи циклонов и возвращается в аппарат транспортером, а топочные газы после очистки выбрасываются хвостовым вентилятором в атмосферу. [c.27] К внезапным отказам оборудования можно отнести коробление решетки, поломку подшипников в вентиляторах и забивку грязью форсунок в топке. К постепенным отказам можно отнести переполнение пылью циклонов, слипание или заплавление соли на решетке печи, выгорание футеровки в топке, забивку нагаром форсунки в топке, забивку солью забрасывателя, зависание материала повышенной влажности в бункере и т. д. [651. [c.27] В отделении конверсии метана производства аммиака смесь природного газа с водяным паром нагревается в межтрубном пространстве теплообменника. Далее парогазовая смесь поступает в смеситель, где смешивается с кислородом, затем направляется в конвертор метана и котел-утилизатор, из которого конвертированный газ направляется в теплообменник для подогрева поступающей на конверсию смеси природного газа, водяного пара и диоксида углерода. [c.27] К постепенным отказам оборудования можно отнести также усадку катализатора, забивку распылительных форсунок. Внезапные отказы выход из строя трубок теплообменника природного газа, спекание катализатора, разру-ш пе катализатора водой [65]. [c.27] Первичный отказ элемента ХТС — это отказ, обусловленный любыми независимыми физико-химическими, технологическими, структурно-техническими и организационно-техническими причинами, кроме причин, вызванных влиянием других отказов [1, 10]. Вторичный (результируюи ий) отказ элемента ХТС — это отказ, возникновение которого происходит в результате какого-либо первичного отказа. [c.27] Приведем примеры первичных и вторичных отказов отдельных элементов ХТС. В ХТС производства тяжелой воды [1, 70] возникают первичные механические отказы парового кипятильника вследствие утечки через греющие трубки. В работоспособном состоянии кипятильник обеспечивает образование необходимого количества пара с заданными параметрами для обогрева технологических трубопроводов. Механический отказ приводит к прекращению по-дачп пара в обогревающий трубопровод-спутник. Вследствие этого нарушается режим обогрева основных технологических трубопроводов и даже происходит их замерзание (технологический отказ трубопровода) в зимний период эксплуатации. [c.27] Другим примером вторичного отказа в данной ХТС является технологический отказ скруббера-охладителя. Работоспособное состояние этого аппарата характеризуется стабильным значением температуры его верхней части, обеспечивающим наибольшую эффективность работы. В результате первичного отказа — нарушения подачи в скруббер-охладитель холодного питающего потока— происходит вторичный технологический отказ скруббера-охладителя, заключающийся в переохлаждении его верхней части до температуры, меньше температуры точки замерзания охлаждаемого продукта. [c.27] В ХТС крупнотоннажного производства карбамида первичный техиологи-ческий отказ промывной колонны, проявляющийся в нарушении заданного режима орошения жидким аммиаком, приводит к неполному поглощению диоксида углерода в верхней части промывной колонны. Непоглощеиный диоксид углерода, взаимодействуя с жидким аммиаком в буферной емкости и далее в танке аммиака, образует карбонаты аммония. Эти соли в виде твердых частиц забивают теплообменные трубки в конденсаторах аммиака, вызывая вторичный технологический отказ конденсаторов. Кроме того, образовавшиеся карбонаты приводят к абразивному износу и даже к заклиниванию плунжера аммиачного насоса высокого давления, вызывая тем самым возникновение вторичного механического отказа насоса. [c.27] К вторичным отказам, влияющим на результирующий отказ котла-утилизатора, относятся течь испарительных элементов возрастание гидравлического сопротивления котла-утилизатора течь пароперегревательных элементов повышение температуры в котле-утилизаторе выше регламентированного значения. [c.28] Отказы отдельных элементов и ХТС в целом — это случайные события, которые могут быть зависимыми и независимыми [1, 6, 7, 10]. Отказы являются зависимыми, если при появлении одного из них изменяется вероятность появления второго отказа. Для независимых отказов вероятность появления одного из них не зависит от того, произошли другие отказы, или нет. [c.28] Как правило, при анализе надежности ХТС отказы элементов считают случайными и независимыми событиями, что справедливо, если ХТС рассматриваются в период установившейся эксплуатации [1, 6, 7, 10]. [c.28] При исследовании надежности рассматриваются два вида отказов ХТС в целом [1, 2] полный и частичный. Полный отказ ХТС—-это событие, которое характеризуется прекращением выпуска продукции, т. е. выходом системы из строя. Частичный отказ — это событие, сопровождаемое уменьшением производительности системы по основному продукту ниже заданной или снижением требуемых показателей качества выпускаемого продукта. Наиболее типичным является частичный отказ ХТС, который характеризует работоспособное состояние ХТС при пониженной эффективности [1, 2]. [c.28] Классис )икация отказов элементов и ХТС в целом по времени их возникновения в период эксплуатации основана на анализе характера изменения интенсивности отказов объекта в момент времени t— k t) (рис. 1.2) [1, 2, 9, 70]. [c.28] Выделим указанные периоды отказов в процессе функционирования некоторого реактора. Под отказом реактора можно понимать событие, состоящее в том, что качество готового продукта не соответствует требуемым нормам. Такие отказы могут быть вызваны старением катализатора, наличием в составе сырья катализаторного яда, возникновением горячей точки в реакторе или другими сложными физико-химическими явлениями. Если имеются за большой промежуток времени экспериментальные данные о протекании технологического процесса в реакторе, то можно проследить наличие отказов указанных типов в различные периоды функционирования реактора. [c.29] В период пуска интенсивность отказов довольно высокая. Например, на плохо изготовленны.- таблетках катализатора могут возникать горячие точки, повышающие вероятность отказа в процессе функционирования реактора. Трещины в футеровке могут привести к коррозии и тем самым ослабить стенку, что вызывает необходимость замены аппарата. Как только закончился период нуска, интенсивность отказов падает. [c.29] Вернуться к основной статье