Моніторинг експлуатації обладнання в реальному часі дозволяє мінімізувати ризик аварій,

Робота обладнання завжди пов'язана із професійним ризиком. Досягнення абсолютної безпеки економічно недоцільне, оскільки призводить до нераціонального витрачання коштів. Тому керувати безпекою необхідно ефективно, використовуючи системи методів аналізу та оцінки відповідних небезпек із кількісними показниками ризику. Розробкою та вдосконаленням таких автоматизованих систем займаються спеціалісти науково-виробничого центру «Динаміка». Сьогодні вони розповідають про роботу системи комп'ютерного моніторингу ризику пропуску відмов обладнання у реальному часі для запобігання аваріям та контролю технічного стану обладнання 1 .

В останні роки у зарубіжних та вітчизняних нормативних документах серйозного розвитку набули системи стандартів, що містять поняття «ризик». Багато промислових підприємств розпочали створення систем ризик-менеджменту в галузі техногенної безпеки з метою оптимізації процесів зниження витрат на технічне обслуговування та ремонт обладнання (ТОіР). Зазначимо низку особливостей ризик-менеджменту у галузі техногенної безпеки.

По-перше, відмова від ризику неможлива, бо це означає припинення роботи підприємств, які експлуатують небезпечні виробничі об'єкти (ОПВ).

По-друге, прийняття цього ризику також неможливе, оскільки разом із ускладненням та збільшенням масштабів промислового виробництва ризики зростають.

По-третє, передача цього ризику (його страхування) є неефективною, оскільки найгірші наслідки аварій завжди ведуть до непоправних втрат і не можуть бути компенсовані жодними грошима. Отже,необхідно зосередити зусилля на зниженні ризику.

Автоматична діагностика несправностей обладнання дозволяє спостерігати за процесом його деградації та майже виключити ризик аварій

Всі основні фактори, що зумовлюють високі експлуатаційні витрати та втрати від аварій, виявляються через ресурс обладнання, а сукупні збитки безпосередньо залежать від своєчасності виявлення несправностей та адекватності дій персоналу при різних швидкостях втрати ресурсу внаслідок зносу елементів обладнання. Чим пізніше персонал реагує на погіршення стану обладнання, тим більше витрат знадобиться для його відновлення, а у разі критичної ситуації вони можуть перевищувати навіть вартість будівництва нового технологічного комплексу.

У свою чергу швидкість реакції персоналу обумовлена двома основними причинами: спостерігальністю технічного стану обладнання і адекватністю реакції на його погіршення, пов'язаної з вимогливістю менеджменту і його розумінням критичності ситуації.

З цією метою необхідно забезпечити моніторинг ризику пропуску відмови обладнання у реальному часі. Іншими словами, надати фінансову оцінку поточного рівня ймовірних витрат і втрат, які можуть бути понесені підприємством за існуючих умов експлуатації обладнання (ОПВ), керівникам усіх рангів.

Як показує досвід, спостережуваність процесу деградації устаткування реальному часі і висока виконавська дисципліна персоналу дозволяють практично виключити ризик аварійних ситуацій (див. рис. 1).

Дані про технічний стан обладнання, його несправності, дефекти, що розвиваються в ньому, і найбільш небезпечні вузли агрегатів фіксуються і видаються згаданими автоматизованими системами на всі рівніуправління виробництвом. Системи автоматично, без участі спеціалістів-діагностів, визначають усі основні класи несправностей динамічного обладнання та по кожному з них видають цілий ряд приписів, автоматично діагностуючи дефекти відцентрових та поршневих компресорів, насосів, апаратів повітряного охолодження та цілого ряду інших машин 2 .

Багаторазовий аналіз ремонтних робіт, проведених за розпорядженнями систем, показав, що всі зупинки агрегатів у стані «Неприпустимо» були справді необхідні. У 100% випадків підтверджено не лише факти проведення ремонтів, а й дефекти обладнання, які було виявлено автоматизованими системами.

"Припустимо" (далі - Д, зелене тло агрегату);
"Вимагає вжиття заходів" (далі - ТПМ, жовте тло агрегату);
"Неприпустимо" (далі - НДП, червоне тло агрегату).

Щоб обґрунтувати наявність зв'язку напрацювань обладнання в різних станах з наслідками негативних подій з ними, необхідно визначити такі події та специфікувати їх наслідки, а також розрахувати частоту даних подій залежно від напрацювання.

Завдяки наявності в автоматизованих системах режиму збереження трендів побудовано емпіричні моделі функцій розподілу експлуатації (напрацювань) машинного обладнання в технічних станах:

Д - з пуску до переходу в ТПМ;
ТПМ - з моменту переходу в ТПМ до моменту переходу в НДП;
НДП - з моменту переходу в НДП до зупинки;
з моменту переходу в ТПМ до зупинки;
з моменту переходу до НДП до зупинки;
з моменту пуску до зупинки 3 .

Для апроксимації 4 функцій розподілу напрацювань агрегатів та вузлів у різних технічнихстанах використано розподіл Вейбулла - Гніденка.

Зазначимо, що у циклі «зупинка — припустимо — вимагає вжиття заходів — неприпустимо — зупинка — ремонт», розглядаються лише послідовні зміни стану обладнання. Отримані в результаті коефіцієнти теоретичних моделей законів розподілу напрацювань машинного обладнання, що експлуатується у різних технічних станах, мають досить високі значення заходів Ліндера (0,96 та вище). Ці дані підтверджують відповідність отриманих теоретичних моделей законів розподілу емпіричних даних.

Для моніторингу ризику достатньо спостерігати стан обладнання

Напрацювання агрегатів у стані Д, тобто з моменту пуску агрегату до моменту його переходу в стан ТПМ, характеризується тим, що в цей період ресурс агрегату залишається великим 5 .

У період напрацювання агрегату в стані ТПМ, з моменту погіршення його стану і переходу в ТПМ і до моменту переходу в граничний стан НДП, деградація вузлів агрегату істотно впливає на його технічний стан і залишковий ресурс істотно знижується.

При експлуатації агрегатів у станах Д і ТПМ ризик пропуску відмови також є, проте його величина несуттєва з погляду її впливу розмір ризику. Похибки розрахунку ризику визначаються низкою чинників, включаючи помилку системи моніторингу, але її розрахунком можна знехтувати, оскільки у дослідженнях використовуються дані систем 1-го класу 6 .

Qопо (t) = 1 - Ропо (t),

Qопо(t) - ймовірність відмови агрегатів, що експлуатуються у стані НДП;

Негативними наслідками експлуатації агрегатів у стані НДП є, по-перше, вкрай висока ймовірність відмови та аварії, яка зростає у мірунапрацювання у стані НДП, по-друге, висока ймовірність припинення випуску продукції, по-третє, необхідність усунення несправності чи дефекту агрегату, його ремонт.

Оцінка наслідків відмови агрегатів та втрат допомагає керувати рівнем ризику та розробляти ефективну стратегію ризик-менеджменту

Так, за найбільш консервативними оцінками, середня вартість відновлення після аварії (СА) становить близько 15% вартості обладнання ОПЗ, що для технологічних установок, що будуються в сучасних умовах, становить близько 100 млн руб., А термін відновлення ресурсу ОПЗ - від тижня до двох місяців.

Середня вартість простою ОПЗ (СS) при відмові обладнання становить близько 0,5 млн руб. на годину, що підтверджується розрахунками, підготовленими деяких НПЗ РФ. Середня вартість ремонту агрегату (СR), виведеного з експлуатації у стані НДП, за нашими оцінками, становить близько 0,2 млн. руб.

З тих же джерел відомі й частоти деяких негативних наслідків, що дозволяє оцінити ймовірні втрати як суму вищезгаданих видів втрат з відповідними ймовірностями, а саме:

Сопо = РA х СA + РS х СS + РR х СR,

РA, S, R - ймовірність настання наслідків аварії, простою та ремонту відповідно;

СA, S, R — середні втрати від аварії, простою та ремонту відповідно.

Rопо(t) = Сопо Х Qопо(t),

Протягом перших двох діб персонал установки цілеспрямованими та своєчасними діями суттєво скоротив кількість агрегатів, що експлуатуються у стані НДП, чим досяг прийнятного, з погляду керівництва технологічного комплексу, рівня ризику в 0,2—0,5 млн руб.

Завдяки моніторингу ризику експлуатації ОПО в реальному часі керівництво НПЗ отримало можливістьоперативно реагувати зростання ризику. Це підтверджується ділянці тренду 3—5 діб експлуатації комплексу. За цей період збільшення числа агрегатів у стані НДП не супроводжується зростанням тривалості їх експлуатації в такому стані, що характеризується розміром ризику в такі моменти на рівні 15-2 млн руб. Цей факт, своєю чергою, наочно демонструє оперативне виконання персоналом вказівок керівництва, яке бачить величину ризику пропуску відмови устаткування під час експлуатації ОПО у часі.

Автоматичний розрахунок та моніторинг у реальному часі ризику пропуску відмови агрегатів ОПО можуть бути здійснені виключно стаціонарними системами моніторингу технічного стану обладнання та представлені на всі рівні управління підприємством у вигляді графіка (див. рис. 3). Такий підхід дозволяє менеджменту:

не припускати, а знати існуючий рівень ризику, обумовлений культурою виробництва, що склалася на підприємстві;
приймати рішення, спрямовані на зниження ризику, тобто забезпечити найефективнішу стратегію ризик-менеджменту.

1 Костюков В.М., Бойченко С.М., Костюков А.В. Автоматизовані системи управління безпечною ресурсозберігаючою експлуатацією обладнання нафтопереробних та нафтохімічних виробництв (АСУ БЕР-КОМПАКС®). За ред. В.М. Костюкова. - М.: Машинобудування, 1999. - 163 с.

2 Костюков В.М. Моніторинг безпеки виробництва. М.: Машинобудування, 2002. - 224 с.

4 Наближене рішення складної функції за допомогою більш простих, що різко прискорює та спрощує вирішення завдань.