Автоматизированная система оценки состояния технологического оборудования: назначение, принцип работы и преимущества

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автоматизированная система оценки состояния технологического оборудования: назначение, принцип работы и преимущества

П.Ю. Шумский

Аннотация

Рассмотрена проблема оценки состояния технологического оборудования. Изложены назначение, принцип работы и преимущества использования автоматизированной системы оценивания состояния технологического оборудования.

Ключевые слова: автоматизация; система; оценка; состояние; пригодность; технологическое оборудование.

Технологическое оборудование на сегодняшний день является неотъемлемой частью окружающей среды в нашей жизни. Оно производится по всему миру и применяется во всех уголках планеты, поэтому его можно встретить на каждом шагу. Оно представляет собой и отдельный элемент конструкции, и целую цепочку производства.

Технологическое оборудование производится на базе установленных норм и правил, а также в соответствии с заданными критериями, которые определяются климатическими условиями, качеством сырья, областью применения и т.п. В связи с этим на территории различных стран и континентов существуют отличия в свойствах и характеристиках образцов однотипного технологического оборудования. Отсюда следует, что при проведении оценки его состояния нельзя использовать зарубежные методы и средства в чистом виде, так как они приведут к заведомо ложным результатам. В этом заключается одна из проблем в данной области - неприменимость зарубежных методов оценки.

На этапе ввода в эксплуатацию технологическое оборудование проходит ряд контролирующих и проверяющих инстанций и поэтому выдерживает все требования, предъявляемые к нему на начальном этапе эксплуатации. На этапе эксплуатации технологическое оборудование подвергается воздействию циклических нагрузок, а также влиянию окружающей среды, вследствие чего возникает износ. Технологическое оборудование, находящееся в длительной эксплуатации и подвергшееся разрушению, нередко несет в себе потенциальную опасность. На сегодняшний день в России на производственных объектах значительное количество технологического оборудования находится в эксплуатации длительный срок, и вероятность его износа более чем велика. В связи с этим возникла острая необходимость диагностики, периодического контроля и мониторинга его состояния [1].

Теоретическая база для оценки и контроля состояния технологического оборудования, находящегося в эксплуатации и подвергшегося разрушению, существует и содержит разработки и труды выдающихся российских ученых. Благодаря этому существуют определенные методики оценивания, ориентированные на российскую специфику [2]. Процедуры оценивания состояния технологического оборудования представляют собой длительный, кропотливый и трудоёмкий процесс. Вследствие этого возникла необходимость создания прикладного программного продукта, который будет автоматизировать процедуры проведения оценок, выполнять основную массу математических вычислений, а также комплексный анализ результирующих параметров.

Результатом совместных трудов стало создание автоматизированной системы оценивания состояния технологического оборудования (АСОСТО), ориентированной на российские стандарты, нормы и правила. Данная система не является универсальной для всех разновидностей технологического оборудования, а служит вспомогательным средством для мониторинга и обслуживания наиболее распространенных его разновидностей. В АСОСТО заложены основные геометрические формы технологического оборудования и наиболее распространенные типы разрушений.

Назначение АСОСТО. Автоматизированная система оценивания состояния технологического оборудования является прикладным программным средством, используемым для облегчения и ускорения процесса оценивания.

Система предназначена для автоматизации и оптимизации процедур оценивания. На начальном этапе проведения оценки технологического оборудования АСОСТО обеспечивает автоматизацию процессов сбора, ввода и систематизации данных об исследуемом объекте. Система определяет конкретный перечень необходимых данных и параметров в соответствии с выбранным типом дефекта, уровнем оценки и геометрической формой исследуемого объекта. Ввод данных об исследуемом объекте осуществляется в логической последовательности, что позволяет их систематизировать и контролировать. АСОСТО осуществляет проверку собранных данных об исследуемом объекте на приемлемость, а также проверку условий его эксплуатации. В случае ввода некорректных данных или невыполнения обязательных условий система информирует об этом пользователя текстовым сообщением. Помимо этого, АСОСТО содержит базу данных по характеристикам и свойствам материалов, из которых производится технологическое оборудование, - это облегчает процесс ввода исходных данных. База данных по материалам находится в открытом доступе и при необходимости может быть дополнена.

В методиках оценки состояния технологического оборудования заложен мощный математический аппарат. АСОСТО выполняет основную массу вычислений и предназначена для повышения качества и мобильности проводимых оценок. В процессе проведения оценки АСОСТО обрабатывает исходные данные и просчитывает все приемлемые варианты методик оценивания. Благодаря этому у пользователя появляется возможность получить общую картину состояния исследуемого объекта. Результатом вычислений АСОСТО является набор ключевых показателей состояния технологического оборудования, которые проходят контроль и проверку. Требования к этим показателям формируются исходя из обязательных условий эксплуатации технологического оборудования и его предельных состояний. На основе результатов проверки ключевых показателей формируется предварительное экспертное заключение о состоянии исследуемого объекта.

АСОСТО позволяет рассчитывать и оценивать состояние исследуемого оборудования на любом этапе его эксплуатации. В связи с этим появляется возможность систематического мониторинга технологического объекта, что позволяет контролировать динамику его износа и своевременно выявлять его предельные состояния. Для получения общей картины динамики износа исследуемого оборудования в АСОСТО существует возможность сохранения введенных данных и дальнейшей их загрузки. Исходя из этих возможностей одним из назначений системы является хранение и формирование базы данных по ранее проведенным оценкам. Помимо этого, в АСОСТО заложена возможность визуализации результатов проводимой оценки, благодаря чему эксперт может в автоматическом режиме строить графики, отображающие соотношение текущих параметров технологического оборудования и оценочных критериев.

Одним из основных назначений АСОСТО является расчет и поиск альтернативных вариантов в случае непригодности технологического оборудования к текущим условиям эксплуатации. В предварительном экспертном заключении формируются рекомендации по ремонту или замене неисправного узла, а также сниженные рабочие параметры технологического оборудования, при которых допускается эксплуатация.

Принцип работы автоматизированной системы оценивания состояния технологического оборудования. Основным предназначением АСОСТО является автоматизация и оптимизация процедур оценивания. В связи с этим логика и принцип работы системы строятся по единому обобщенному алгоритму оценивания (рис. 1). Для каждого типа экспертной оценки основным и неизменным остается алгоритм проведения этой оценки, меняются лишь исходные данные. В процессе работы АСОСТО адаптируется и корректирует ход проводимой оценки в соответствии с выбранным типом дефекта, уровнем оценки и геометрической формой исследуемого объекта.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Алгоритм проведения оценки технологического оборудования

Результатом применения АСОСТО является то, что наиболее трудоемким и длительным этапом при проведении оценки становится п. 1. Изучение поврежденного объекта и сбор информации об участке повреждения входит в обязанности эксперта, АСОСТО лишь определяет перечень необходимых данных в зависимости от типа обнаруженного дефекта и уровня оценки (рис. 2). Эксперт обязан перевести измеренные параметры поврежденного объекта в единицы измерения, используемые в АСОСТО, и затем ввести их (рис. 3).

При выборе материала, из которого изготовлено технологическое оборудование, система оценивания автоматически определяет и использует в расчетах свойства и характеристики этого материала. Также для проведения оценки необходимо определить геометрическую форму проблемного участка (рис. 4) и характеристики его износа (рис. 5).

Рис. 2. Ввод уровня оценки

Рис. 3. Ввод исходных данных

Рис. 4. Определение геометрической формы

Рис. 5. Ввод параметров повреждения

Перед началом проведения оценочных расчетов АСОСТО проверяет все введенные данные, а также данные, полученные в результате предварительных расчетов. В случае обнаружения некорректных данных или кардинальных несоответствий АСОСТО извещает об этом эксперта с помощью текстового сообщения, в противном случае рассчитываются результирующие показатели. На основании этих показателей и оценочных критериев формируется предварительное экспертное заключение (рис. 6). В случае неудовлетворительных результатов корректируются либо исходные данные, касающиеся условий эксплуатации, либо оценочные критерии, а затем выполняется повторная оценка поврежденного объекта. По завершении оценки эксперт имеет возможность получить графическое отображение результатов оценки (рис. 7), а также возможность автоматически сформировать полный отчет о проведенном обследовании технологического оборудования.

После проведения оценки эксперт анализирует результирующие показатели, оценочные критерии, информацию, изложенную в предварительном экспертном заключении, и исключительные обстоятельства (если такие есть). В случае получения удовлетворительных результатов эксперт составляет отчетную документацию, а в противном случае или при возникновении каких-либо сомнений выполняет переоценку поврежденного технологического оборудования.

автоматизированный оценивание оборудование алгоритм

Рис. 6. Формирование предварительного экспертного заключения

Рис. 7. Графическое отображение результатов проведенной оценки

Преимущества автоматизированной системы оценивания состояния технологического оборудования. Развитие современных информационных технологий на сегодняшний день привело к новому этапу исследований свойств и характеристик технологического оборудования, а именно его устойчивости к разрушающим воздействиям окружающей среды и физическому износу.

В процессе создания и эксплуатации АСОСТО принимали участие органы, компетентные в сфере оценивания пригодности к эксплуатации технологического оборудования. В связи с этим система оценивания позволяет решать следующие задачи: подбирать наиболее подходящий тип оценки для конкретных ситуаций, существенно сокращать время расчетов и подбора соответствующих параметров, получать доступ к информационным ресурсам и использовать их для оптимизации процедур оценивания.

Любое технологическое оборудование со временем претерпевает износ. В результате возникает риск его эксплуатации в текущих условиях. Требуется проведение детального анализа с целью определить, какие действия необходимо предпринять в дальнейшем. АСОСТО дает возможность рассчитывать и оценивать состояние исследуемого объекта на любом этапе его эксплуатации. На основе результатов оценки состояния технологического оборудования эксперт может сделать несколько заключений:

1) исследуемый объект полностью соответствует нормам расчета на прочность и пригоден к эксплуатации;

2) исследуемый объект не соответствует нормам расчета на прочность, поэтому необходимо снизить величину эксплуатационных нагрузок до определенного уровня;

3) исследуемый объект не соответствует нормам расчета на прочность, поэтому необходимо провести ремонт или замену.

АСОСТО содержит подсистему контроля и оповещения о некорректных данных и/или некорректных действиях. Вследствие этого вероятность ошибочных или некорректных действий снижается до минимума. В связи с этим АСОСТО позволяет решить одну из главных проблем - проблему негативного влияния человеческого фактора на процедуру оценивания. В системе оценивания существует возможность сохранения и загрузки данных по ранее проведенным оценкам из базы данных, что позволяет получать общую картину состояния исследуемого объекта и проводить мониторинг износа технологического оборудования за необходимый период времени.

АСОСТО позволяет значительно уменьшить трудозатраты и вероятность возникновения ошибки в расчетах при проведении оценки эксплуатируемого технологического оборудования за счет автоматизации основного объема вычислений и повышает качество оценок и заключений, выдаваемых экспертами. Эксперт, использующий данную систему оценивания, исходя из предварительного экспертного заключения, получает несколько вариантов дальнейших действий и в зависимости от сложившейся на данный момент ситуации выбирает наиболее эффективное решение. Помимо этого, в АСОСТО существует возможность создания формализованного отчета, содержащего всю информацию о проведенной оценке состояния технологического оборудования.

Наличие АСОСТО в специализированных сервисных центрах или уполномоченных оценочных организациях позволит:

1) повысить уровень и качество проводимых оценок состояния технологического оборудования;

2) наиболее верно определять перечень мероприятий, необходимых для дальнейшего эксплуатирования исследуемого технологического оборудования;

3) сократить трудозатраты на проведение экспертной оценки;

4) значительно повысить рентабельность оценочной деятельности;

5) сократить материальные затраты на содержание технологического оборудования.

Список литературы

1. Гетман, А. Ф. Неразрушающий контроль и безопасность эксплуатации сосудов и трубопроводов давления / А.Ф. Гетман, Ю.Н.Козин. - М.: Энергоатомиздат, 1997. - 288 с.

2. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-002-86) / Госатомэнергонадзор СССР. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 525с. - (Правила и нормы в атомной энергетике).

Размещено на Allbest.ru