ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Анализ отказов и неисправностей колонных аппаратов из "Повреждаемость колонных аппаратов нефтепереработки и нефтехимии" Колонные аппараты являются одним из основных видов технологического оборудования современных нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Они широко используются в процессах ректификации, абсорбции, десорбции, экстракции и др. [c.4] Согласно ГОСТ 24305-80 колонной называется вертикально стоящий цилиндрический аппарат с внутренними устройствами, предназначенный для проведения массообменных процессов. [c.4] По конструктивным признакам к колоннам можно отнести некоторые виды реакторов. Поэтому используемый далее термин колонны объединяет как аппараты, соответствующие определению по ГОСТ 24305-80, так и колонные реакторы. [c.4] Колонные аппараты относятся к объектам повышенного риска. Их отказы могут сопровождаться катастрофическими последствиями. Это объясняется рядом причин. Во-первых, колонны относятся к сосудам давления и в процессе работы могут накапливать весьма значительную упругую энергию. При определенных обстоятельствах (снижение конструктивной прочности, нарушение технологического регламента и т.п.) эта энергия высвобождается, приводя к разрушениям колонны, соседних металлоконструкций, строений, оборудования, а иногда- к человеческим жертвам [ 8 ]. Во-вторых, используемые технологические среды могут быть токсичными, горючими или взрывоопасными. Их утечка приводит к загрязнению территории, нарушению нормальной экологической обстановки, несет угрозу здоровью и жизни персонала и населения близлежащих районов. Проведение аварийновосстановительных мероприятий требует значительных затрат денежных, людских и временных ресурсов В-третьих, колонны являются элементами сложных систем- технологических установок. Отказ колонны часто приводит к простою всей установки и, следовательно, к недовыпуску продукции. [c.5] Таким образом, обеспечение высокой надежности колонных аппаратов является актуальной проблемой как в экономическом, так и в социальном аспектах. Не следует ожидать снижения остроты этой проблемы в ближайшее время. Напротив, тенденции развития нефтепереработки и нефтехимии могут привести к ее обострению. Современные технологические процессы ориентированы на углубление переработки нефтяного сырья. Увеличение выхода светлых нефтепродуктов означает повышение роли деструктивных процессов переработки нефти, их интенсификацию, усложнение аппаратурного оформления [ 3, 4 ]. Кроме того, в переработку вовлекаются все большие объемы нефтей с повышенным содержанием сероводорода и минеральных солей и газоконденсатов с высоким содержанием агрессивных компонентов. Последнее обстоятельство значительно усложняет условия эксплуатации оборудования, вызывая интенсивное развитие различных коррозионных процессов. [c.5] Статистический материал по отказам и неисправностям колонн крайне скуден. Это, вероятно, объясняется как спецификой самих объектов, так и недостатками системы сбора и обработки информации подобного рода. [c.5] При использовании подобной информации следует также иметь в виду, что смысловое содержание классификационных признаков часто изменяется. Например, изменение критериев, по которым нарушение функционирования колонны можно классифицировать как категорийную аварию , приводит к тому, что один и тот же отказ определяется по-разному в различные периоды времени. При такой неустоявшейся терминологии сравнительный анализ надежности аппаратов часто становится невозможным. [c.7] Конечно, приведенная выше классификация, причин отказов колонного и реакторного оборудования в определенном аспекте полезна. Она наглядно характеризует надежносгь аппарата на стадиях его жизненного цикла и достаточно четко определяет ответственность каждого этапа- проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации- за снижение надежности колонны. Это позволяет наметить стратегию обеспечения и поддержания вьюокой работоспособности аппарата. Однако разработка конкретных мероприятий, решающих эту задачу, требует иного подхода. [c.7] Вероятно, наиболее приемлемо распределение отказов по механизмам деградационных процессов, протекающих в колонных аппаратах. В этом случае облегчается разработка адекватных моделей отказов, регламентов диагностирования и технических средств диагностики. [c.7] Проблема статистического анализа надежности колонн осложняется и другим обстоятельством. Классический подход, связанный с применением положений математической статистики, в этом случае по многим причинам невозможен. [c.7] Для большинства изделий радиотехники и электроники эти условия выполнимы. В самом деле, многие из них являются изделиями массового или крупносерийного производства, относительно дешевы, что позволяет подвергнуть испытаниям на надежность статистически значимые партии объектов. Кроме того, эксплуатация таких изделий дает обширную статистическую информацию об отказах и неисправностях. [c.8] Совершенно иная картина характерна для таких объектов, как колонные аппараты. [c.8] В большинстве случаев колонны нефтеперерабатывающих и нефтехимических установок являются уникальными объектами, изготавливаемыми по индивидуальным проектам для конкретных производств. Большие габариты и масса обусловливают вьюокую стоимость аппаратов. Поэтому невозможно провести полноценные испытания на надежность. Последние сводятся к гидро- или пневмоиспытаниям колонны. Более широкие возможности открываются при переходе от испытаний аппаратов к более низкому уровню- испытаниям образцов для исследования свойств конструкционных материалов и оценки их влияния на безотказность и долговечность колонн. Однако при таком переходе неизбежно проявление масштабного фактора, поэтому некритическое использование результатов подобных испытаний может привести к неточным или ошибочным выводам. [c.8] Колонные аппараты имеют сравнительно большую долговечность. Для большинства из них назначенный ресурс составляет не менее десяти лет. Фактический срок службы, как правило, еще выше. Например, в ОАО Салаватнефтеоргсинтез в производстве этилбензола эксплуатируются колонны, изготовленные в Румынии в 1966 году. На рис. 1.2 представлены данные о долговечности колонных аппаратов, эксплуатировавшихся на предприятиях нефтеперерабатывающей отрасли России [ 10 ]. [c.8] Приблизительно такую же картину дает анализ долговечности колонн, проведенный для технологических установок (рис. 1.3). Поэтому сбор статистического материала по отказам и неисправностям требует весьма значительного времени. [c.9] Речь должна идти только об индивидуальной оценке конкретной колонны. В качестве теоретического инструмента такой оценки в настоящее время используются механика разрушений, теория случайных процессов и т.д. [11, 12 ]. Однако и при использовании нетрадиционных подходов необходимым этапом является определение причин отказов колонного оборудования. [c.11] В соответствие с ГОСТ 27.002-89, регламентирующим термины и определения в области теории надежности, отказ-это событие, выражающееся в нарушении работоспособности объекта Отказы принято подразделять на параметрические и функциональные. Признаком параметрического отказа является выход какого-либо параметра, характеризующего работу аппарата, за допустимые пределы Обычно изменение параметра контролируется средствами КИПиА. Это позволяет вовремя предпринять соответствующие действия и предотвратить наступление катастрофической ситуации. [c.11] Функциональный отказ характеризуется полным прекращением функционирования объекта. В колонных аппаратах функциональные отказы чаще всего связаны с деградационными процессами, протекающими в элементах конструкции под действием силового, теплового и коррозионного нагружения. Контроль за развитием этих процессов, как правило, возможен только в периоды остановок оборудования. Поэтому всегда существует вероятность наступления отказа во время работы колонны. [c.11] Число отказов колонных аппаратов относительно невелико по сравнению с другими видами технологического оборудования. На рис. 1.4 приведено распределение аварий и неполадок по видам оборудования, эксплуатируемого в ОАО Салаватнефтеоргсинтез (1- печи, котлы 2-трубопроводы 3- колонны 4- компрессоры, 5- насосы). [c.11] Подобная картина характерна и для всей отрасли (рис. 1. 5). [c.11] Вернуться к основной статье