Введение к работе
Актуальность темы. Достигнутое в последние годы динамичное развитие промышленности и увеличение объемов производства повлекли за собой рост нагрузки на основное и вспомогательное оборудование предприятий на фоне его достаточной изношенности, что привело к повышению аварийности технического оборудования. Возросшее число аварий на химически опасных объектах и тяжесть их последствий ставит вопрос о практической потребности в управлении безопасностью этих объектов.
Известно, что одними из самых важных и ответственных элементов конструкций на предприятиях химической, нефтехимической и нефтегазовой отраслях промышленности являются технологические трубопроводы. Они во многом определяют безопасность и эффективность работы всего предприятия. Поэтому одна из важнейших задач, стоящих на современном этапе развития промышленности в России, - обеспечить промышленную безопасность при эксплуатации трубопроводного транспорта.
Существующие на данный момент автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУТП) предназначены для оптимизации технологических процессов производств и повышение их эффективности путем использования современных средств вычислительной и микропроцессорной техники. Используя эффективные средства и методы управления, АСУТП контролируют технологические параметры производственного процесса, но не управляют безопасностью технологического оборудования.
В течение всего периода эксплуатации технологического оборудования на предприятиях осуществляется большой объем работ технического обслуживания. На сегодняшний день данные работы выполняются преимущественно вручную и производятся с периодичностью от года до трех лет. Однако регистрируемые в межпроверочный период аварии и разрушения оборудования ставят вопрос о необходимости непрерывного контроля и управления безопасностью технологического оборудования.
Создание и внедрение новых методов управления безопасностью обеспечит, во-первых, снижение рисков при эксплуатации технологических трубопроводов, во-вторых, уменьшит себестоимость выпускаемой продукции и, в-третьих, улучшит ее качество и, как следствие, повысит конкурентоспособность предприятия на рынке.
Современный подход к повышению безопасности и снижению рисков подразумевает применение новых подходов, базирующихся на использовании новых информационных технологий и интеллектуальных средств поддержки принятия решений по оперативному управлению аварийными ситуациями. В качестве примера такого подхода может служить автоматизированная система управления безопасностью, разработке и реализации которой посвящена данная диссертация.
Целью работы является разработка и реализация автоматизированной системы управления безопасностью технологического трубопровода химически опасного объекта (ХОО).
Существующее противоречие между практической потребностью в непрерывном управлении безопасностью технологического оборудования и отсутствием методики создания таких систем определяет научную задачу.
Научная задача – разработка научно-методического аппарата создания систем автоматизированного управления безопасностью.
Задачи исследования:
1) разработать математическую модель, позволяющую описать техническое состояние трубопровода во времени;
2) разработать структурную модель управления безопасностью технологических трубопроводов;
3) разработать программный продукт для автоматизации управления безопасностью технологических трубопроводов ХОО;
4) разработать методику построения систем автоматизированного управления безопасностью ХОО.
Методы исследования. В работе использован математический аппарат теории вероятностей, статистический анализ и имитационное моделирование.
Достоверность полученных в работе результатов и выводов обеспечена совпадением результатов эксперимента с результатами имитационного моделирования, а также корректным применением математического аппарата теории вероятностей.
Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем:
-
Разработана новая математическая модель безопасности, учитывающая вероятностный характер допустимых и действующих значений механических напряжений в стенке трубопровода, и позволяющая выявить предельное состояние трубопровода.
-
Впервые осуществлена постановка и решена задачи управления безопасностью технологических трубопроводов.
-
Разработан оригинальный программный продукт, предназначенный для расчета показателя безопасности технологического трубопровода с использованием паспортно-технической документации по трубопроводам предприятия.
-
Разработана методика построения систем автоматизированного управления безопасностью технологического оборудования.
Практическая ценность работы состоит в разработке и реализации программного средства «СигмаПро», предназначенного для расчета действующих напряжений в стенке трубопровода, определения показателя безопасности и сигнализации приближения технологических параметров к предельным значениям. «СигмаПро» используется на предприятии ООО «АВИСМА-ТехноЭксперт» и в учебном процессе кафедры «Безопасность жизнедеятельности» Пермского Государственного технического университета. Практическая ценность работы также заключается в разработке методики построения автоматизированных систем управления безопасностью ХОО.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Математическая модель безопасности технологического трубопровода.
-
Структурная модель управления безопасностью ХОО.
-
Созданный программный продукт управления безопасностью «СигмаПро».
-
Методика создания автоматизированных систем управления безопасностью ХОО.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на конференциях и научно-технических семинарах:
IV научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» (г.Пермь, апрель 2008г.);
Международная научно-техническая конференция «Нефтегазовое и горное дело» (г. Пермь, 23-26 ноября 2009г.);
II–я Всероссийская научно-техническая конференция с зарубежным участием: «Безопасность в чрезвычайных ситуациях» (г. Санкт-Петербург, 22- 24 апреля 2010г.);
Международная научно-практическая конференция «Результативная инновационная деятельность как фактор обеспечения национальной безопасности» (г. Ижевск, 3-4 июня 2010г.).
Международная научно-техническая конференция «Проблемы безопасности в промышленности, строительстве и на транспорте», г. Пермь, 20-21 октября 2010г.
Научно-технический семинар кафедр «Сварочное производство и технология конструкционных материалов» и «Безопасность жизнедеятельности» Пермского государственного технического университета, г. Пермь, 10 декабря 2010г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ (в том числе 2 статьи в изданиях, указанных в перечне ВАК), получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 113 наименований, приложения. Основная часть работы изложена на 102 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка и 9 таблиц.
Похожие диссертации на Автоматизированное управление безопасностью технологических трубопроводов
