Введение к работе
Известно, что чрезмерная концентрация предприятий нефтегазо-химического комплекса в отдельных регионах и крупных населенных пунктах является одним из основных источников нарушения экологического равновесия окружающей среды, вызванного техногенными авариями и катастрофами.
В свою очередь, причинами техногенных аварий и катастроф на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии могут быть износ технологических агрегатов, а также ошибочные и неправильные решения обслуживающего персонала в критических ситуациях, обусловленных отказами агрегатов и нарушениями работоспособности технологических процессов.
Из всех известных методов и способов обеспечения технологической и экологической безопасности можно выделить три:
-
рассредоточение или ликвидация потенциально опасных предприятий;
-
полная замена морально устаревшігх процессов и технологий, а также физически изношенных и отработавших регламентированный ресурс агрегатов потенциально опасных объектов, включая агрегаты нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств;
3) дальнейшая эксплуатация потенциально опасных объектов
нефтепереработки и нефтехимии с регламентированной вероятностью
возникновения техногенных аварий и катастроф, не превышающей 10%
на основе разработки и внедрения научно-обоснованных принципов
обеспечения работоспособности агрегатов нефтеперерабатывающих и
нефтехимических производств с использованием экспертных систем
технической диагностики.
В настоящее время и в ближайшем будушем, исходя из сложившейся социально-экономической ситуации, характерной для пере-
ходкого периода любого общества, наиболее реальным является третий вариант. Поэтому обеспечение работоспособности агрегатов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств с использованием экспертных систем технической диагностики, учитывающих специфические особенности эксплуатации агрегатов, включая влияние эксплуатационных параметров, гидродинамических факторов и конструктивных особенностей агрегатов, а также действия лиц, принимающих оперативное решение при технической диагностике и эксплуатации агрегатов, является актуальной проблемой.
Основные направления исследований диссертации выполнены в соответствии с Государственной научно-технической программой "Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных аварий и катастроф" (ГНТП "Безопасность"), принятой распоряжением Совета Министров СССР №1111р от 12.07. 90 г., по направлению "Безопасность сложных технических систем".
На основе изучения физико-химической сущности факторов и явлений, приводящих к нарушению работоспособного состояния и возникновению отказов агрегатов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, разработать принципы обеспечения работоспособности агрегатов и безопасности эксплуатации технологических установок с использованием экспертных систем технической диагностики.
1.Анализ современного состояния научных методов и средств технической диагностики и неразрушающего контроля, а также экспертных систем технической диагностики в химической технологии.
2.Выявление специфических особенностей агрегатов нефтеперера-
батывающих и нефтехимических производств как объектов технической диагностики.
3.Разработка методологии обеспечения работоспособности агрегатов и безопасности технологических установок на основе оптимального выбора условий принятия научно-обоснованных инженерно-технологических решений с использованием экспертных систем технической диагностики.
4.Разработка архитектуры, интеллектуального и программно-информационного обеспечения экспертной системы технической диагностики агрегатов производств нефтепереработки и нефтехимии.
5.Разработка принципов создания базы знаний и данных экспертной системы технической диагностики на основе:
-классификации факторов и явлений, приводящих к нарушению работоспособных состояний агрегатов;
-системного анализа основных причин неполадок и отказов агрегатов;
-разработки стратегии технической диагностики отказов агрегатов с использованием тепловых и акустических методов для оценки их фактического технического состояния;
-исследования влияния эксплуатационных параметров, гидродинамических факторов и конструкционных особенностей агрегатов на их работоспособное состояние;
-разработки технических решений по совершенствованию конструкции основных агрегатов технологических установок;
-разработки научно-обоснованных способов снижения степени воздействия адгезионных и диффузионных явлений на физико-механические свойства конструкционных материалов, применяемых в аппаратостроении, и уровня остаточных сварочных напряжений в крупногабаритных колонных аппаратах.
-
Для нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, рассматриваемых как иерархически организованные техногенные системы, разработан метод обеспечения работоспособности агрегатов и безопасности технологических установок с вероятностью катастрофического выхода из строя, равной К)-6 , который основан на оптимальном выборе условия принятия решения с использованием экспертной системы технической диагностики.
-
Для интеллектуального и программно-информационного обеспечения экспертной системы технической диагностики применительно к технологическим установкам нефтеперерабатывающих заводов в архитектуру системы введен блок логико-аналитического прогнозирования нарушений технического состояния агрегатов, позволяющий выявить причины неисправностей, оптимальные способы их предупреждения и ликвидации.
З.Разработан метод многокритериальной оценки агрегатов, который позволяет определить степень ответственности и важности агрегатов в обеспечении работоспособного состояния технологической установки, а также выявить наиболее узкие места по показателям надежности и безопасности как отдельных агрегатов, так и технологической установки в целом.
1 .Разработаны архитектура, интеллектуальное и программно-информационное обеспечение экспертной системы технической диагностики установки замедленного коксования, которые могут быть использованы как прототип вновь создаваемых экспертных систем технической диагностики других технологических установок нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Разработана экспертная система технической диагностики установки замедленного коксования, функционирующая в пассивном и активном режимах.
2.Проведена оценка фактического технического состояния сосудов давления, используя методы и средства неразрушающего контроля, преимущественно метод акустико-эмиссионного контроля, на технологических установках АО "НУНПЗ", АО "Нижнекамскнефтехим ".
З.Разработана и внедрена методика диагностирования трубчатых печей в АО "НУНПЗ", основанная на сопоставлении результатов периодического измерения температурного поля и данных износа элементов трубчатой печи.
4.Разработаны и внедрены в производство устройства для ввода сырья в вакуумные колонны диаметром от 2,6 м до 9,0 м, которые обеспечивают устойчивую работу последних в широком диапазоне изменения технологического режима без снижения качества получаемых продуктов.
5.Разработана и внедрена технология определения уровня остаточных сварочных напряжений отремонтированных крупногабаритных колонных аппаратов и их снижения с применением ультразвукового ударного метода в АО "Нижнекамскнефтехим". Целесообразность применения данной технологии подтверждена отраслевым институтом ВНИКТИнефтехимоборудование.
Результаты работы докладывались в 1982-1996 г.г. на Всесоюзных, Всероссийских и Республиканских семинарах, совещаниях и конференциях по проблемам, направленных на развитие нефтегазохимиче-ского комплекса и обеспечения технологической и экологической безопасности в данной отрасли, в том числе на:
-Республиканской научно-технической конференции "Резервы повышения надежности оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности", Уфа, 1982;
-Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности и надежности машин и аппаратов в основной химии", Сумы, 1986;
-Всесоюзной научно-технической конференции НХП-1-87 "Надежность оборудования, производств и автоматизированных систем в химических отраслях промышленности", Уфа, 1987;
-Республиканской научно-технической конференции
"Диагностика, ресурс и прочность оборудования для добычи и переработки нефти", Уфа, 1988;
-Всесоюзном школе-семинаре "Методы и средства технической диагностики", Ивано-Франковск, 1990;
-Республиканской научно-технической конференции "Роль технической диагностики в обеспечении промышленной и экологической безопасности на объектах нефтегазохимического комплекса", Уфа, 1995;
-Всероссийской научно-технической конференции "Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность предприятий", Уфа, 1996.
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 1 монографии, 9 статьях, 27 тезисах докладов конференций, получено 7 авторских свидетельств на изобретения и 1 патент.
ОБЪЁМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы из 167 наименований; содержит 222 стр. машинописного текста, 21 рис., 41 табл. и 4 приложения.
