Размещено на http://allbest.ru

Уфимский государственный нефтяной технический университет

УДК 658.345

Обеспечение безопасной эксплуатации трубчатых печей нефтехимии и нефтепереработки на основе применения современных средств и систем автоматизации

М.Х. Хуснияров, Д.С. Матвеев E-mail: xmx@tps-expert.ru, Matveev_Dmitriy_@mail.ru

г. Уфа

При эксплуатации потенциально опасных производств требуются оригинальные решения, позволяющие совместить устойчивость технологических процессов и их надежную противоаварийную защиту.

Недооценка опасности обуславливает тот факт, что на многих технологических объектах ограничено применение средств контроля и регулирования параметров процессов, дистанционного безопасного отключения и локализации аварийных участков технологических схем, планы ликвидации аварий предусматривают часто действия персонала, не выполняемые в реальных аварийных условиях.

Современные трубчатые печи установок нефтепереработки и нефтехимии относятся к сложным технологическим аппаратам. В зависимости от особенностей основного технологического процесса в трубчатых печах могут реализовываться как процессы нагрева, так и реакционные процессы.

С точки зрения промышленной безопасности трубчатые печи обладают повышенными параметрами риска по сравнению с другими видами оборудования.

Это обусловлено взрывопожароопасностью сырья и продуктов реакции, высокими температурами нагрева, использованием жидкого и газообразного топлива в топливной системе печи. Кроме этого трубчатая печь является источником загорания взрывопожароопасных паров, образованных при аварийной разгерметизации технологического оборудования, с вероятностью равной единице.

Опыт эксплуатации трубчатых печей показывает высокую вероятность взрыва или пожара в результате возникновения аварийной ситуации в самой печи или в непосредственной близости с ней. В печи возможен взрыв или пожар в случае разгерметизации трубчатого змеевика, возобновлении подачи топлива при падении его давления и потухании горелок.

Одним из эффективных методов обеспечения безопасности и снижения риска аварии трубчатых печей является применение современных средств и систем автоматизации.

Следует, однако, отметить, что основной целью внедрения систем автоматизации является качественное оперативное управление технологическим процессом, что, в конечном счете, выражается в обеспечении реализации технологического процесса параметрами, изменяющимися в пределах регламентируемых значений, и выпуске продукции, соответствующей требованиям нормативных документов. В связи с этим системы автоматизации на производственных взрывопожароопасных объектах должны состоять из двух целевых подсистем:

1) информационно-управляющей;

2) противоаварийной автоматической защиты.

Информационно-управляющая подсистема обеспечивает:

1) централизованный контроль параметров;

2) сигнализацию отклонения параметров от нормы;

3) регулирование параметров процесса;

4) управление отдельными узлами процесса по специальным программам;

5) ручное дистанционное управление процессом;

6) фиксирование порядка срабатывания подсистем защиты;

7) формирование журнала аварийных и технологических сообщений (ЖАТС); 8) формирование отчетных документов о производственной работе.

Подсистема противоаварийной защиты обеспечивает:

1) защиту технологического оборудования и персонала в аварийных ситуациях;

2) сигнализацию срабатывания подсистем защиты;

3) возможность ручного инициирования срабатывания подсистем защиты.

Комплекс технических средств современных систем управления и ПАЗ строится по двухуровневой схеме. Основой программного обеспечения верхнего уровня являются пакеты SCADA.

На рисунке 1 представлена мнемосхема АСУТП (интерфейс оператора), которая разработана в SCADA-системе iFIX 4.0 и позволяет контролировать изменения параметров процессов, происходящих в печи пиролиза углеводородного сырья на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки в зависимости от различных факторов, имитировать срабатывание предаварийной и аварийной сигнализации.

Рисунок 1 - Мнемосхема АСУТП печи пиролиза

В целом, подобные мнемосхемы направлены на повышение визуализации технологических схем процессов и оперативности действий персонала.

Кроме этого данный интерфейс позволяет операторам отрабатывать навыки поведения в аварийных ситуациях, т.е. своевременно реагировать на изменения в протекании технологического процесса и принимать необходимые меры по локализации и ликвидации аварий.

Наиболее эффективными считаются такие системы противоаварийной автоматической защиты, которые разработаны на основе анализа возникновения аварийных ситуаций.

Для прогнозирования возможного развития аварии падения температуры пирогаза ниже предельного значения, разработан алгоритм поведения системы противоаварийной автоматической защиты, который представлен на рисунке 2 в виде двудольного графа переходов - Сети Петри.

Рисунок 2 - Возможное развитие аварии падения температуры пирогаза

С помощью этого алгоритма оператор может отслеживать правильность функционирования системы защиты, в случае несрабатывания сигнализации, блокировок, вмешаться и самостоятельно предупредить аварийную ситуацию. пожар печь авария нефтепереработка

Для анализа и выявления возможных причин аварии, их вероятностей, условий возникновения, построены «деревья отказов» при прекращении работы горелок печи (рисунок 3) и при разгерметизации змеевика печи.

Рисунок 3 - «Дерево отказов» при прекращении работы горелок печи пиролиза

Анализ причинно-следственных связей развития аварии при прекращении работы горелок печи позволяет сделать следующие выводы: отсутствие каких-либо средств контроля, регулирования, сигнализации увеличивает вероятность образования взрывоопасной смеси топливного газа на 3-4 порядка, чем при полном оснащении печи пиролиза средствами контроля, регулирования, сигнализации; а при отсутствии средств контроля, сигнализации наличия пламени в горелках вероятность образования взрывоопасной смеси топливного газа увеличивается на 1-2 порядка. То есть, наибольшее значение для обеспечения безопасной эксплуатации объекта, в данном случае, исключения образования взрывоопасной смеси топливного газа печи, имеет наличие средств контроля и сигнализации загазованности.

Таким образом, наиболее современные АСУТП и ПАЗ с точки зрения промышленной безопасности должны осуществляться на основе проведенного анализа опасных технологических параметров и факторов возникновения аварийных ситуаций, разработки сценариев развития аварий. Возможность использования средств контроля, регулирования, сигнализации для обеспечения безопасности может быть принята на основе построения «деревьев отказов» и анализа влияния наличия вышеперечисленных средств на снижение риска возникновения аварийной ситуации.

Наличие системы управления и противоаварийной защиты на основе современных программно-технических средств позволяет существенно снизить риск возникновения аварийной ситуации и является одним из наиболее эффективных методов обеспечения безопасности производственных объектов.

Литература

1. Абросимов А. А. Управление промышленной безопасностью.-- М: КМК Лтд., 2000.- 320 с.

2. Абросимов А. А. Исследование, разработка и внедрение методов для повышения уровня экологической безопасности нефтеперерабатывающего производства: Диссертация д-ра техн. наук.-- М.: МНПЗ, ГАНГ им. И. М. Губкина, 1998.- 466 с.

3. Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. - М.: Химия, 1991. - 432 с.

4. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств: ПБ 09-540-03: утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 05.05.2003г. №29.

Размещено на Allbest.ru