Для химических и нефтегазохимических производств

Техническая диагностика представляет собой научно-техническое направление, изучающее теорию, методы и средства определения технического состояния объекта. В качестве объекта изучения могут выступать различные виды оборудования: машины, аппараты, емкости, трубопроводы, арматура, контрольно-измерительная аппаратура или отдельные их части и узлы, а также технологические процессы, процессы обработки, хранения материалов, энергии, информации. Техническое состояние это свойство объекта, характеризуемое в определенный момент времени при определенных условиях и режимах эксплуатации значениями параметров, установленных технической документацией на объект.

Совокупность действий по определению технического состояния называют техническим диагностированием.

На сегодняшний день трудно переоценить значение диагностики технического состояния оборудования потенциально опасных производств. В первую очередь это относится к объектам нефтегазохимических производств, аварии на которых приводят к человеческим жертвам, отравлению, загрязнению окружающей среды и большим экономическим издержкам, связанным с ликвидацией аварий и восстановлением производства.

В настоящее время большая часть (80-90%) технологического оборудования нефтегазохимических производств отработала нормативный ресурс; основные фонды предприятий практически не обновляются. Дальнейшая эксплуатация такого оборудования возможна только с разрешения органов Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзора) РФ на основании тщательного обследования технического состояния оборудования, установления работоспособности и остаточного ресурса безопасной эксплуатации.

Диагностированием технического состояния оборудования потенциально опасных производств занимается большое количество специализированных диагностических организаций и отдельных специалистов, имеющих лицензии Росгортехнадзора на проведение соответствующих работ. Диагностика технического состояния оборудования преследует ряд целей:

- обеспечение безопасности производства;

- изменение системы технического обслуживания и ремонта путем перехода от планово-периодического ремонта к ремонту по техническому состоянию, как более экономичному;

- запрещение доступа на отечественный рынок зарубежной промышленной продукции, не отвечающей требованиям безопасности, установленным в РФ;

- повышение качества отечественной промышленной продукции.

Оценка технического состояния, прогнозирование остаточного ресурса и обеспечение безопасной работы оборудования химических и нефтегазовых производств является сложной комплексной научно- технической и организационной проблемой. Специалист по техническому диагностированию должен обладать комплексом знаний: конструкции и технологии производств исследуемого объекта, технологического процесса, протекающего в оборудовании, материаловедения и воздействия на конструкционные материалы технологических сред, напряженно-деформационного состояния и прочности конструкции, прогнозирования поведения исследуемого объекта в будущее время и т.д., владеть методами контроля параметров технического состояния и выявления дефектов конструкции.

В диагностике целесообразно различать следующие группы параметров состояния:

- параметры эффективности оборудования: производительность, тепло-, массообмен, удельные энергетические затраты и т.п.;

- параметры надежности объекта;

- параметры диагностического сигнала.

Параметры диагностического сигнала включают в себя числовые характеристики различных процессов, сопутствующих работе объекта, доступных для непосредственного измерения и служащих информацией о состоянии объекта. Выходные процессы объекта и изменение их параметров являются единственными видимыми извне проявлениями его состояния.

Диагностическим сигналом называют полную совокупность функции состояния, каждая из которых может быть непосредственно измерена на работающем объекте. Косвенный процесс определения неизвестных параметров состояния объекта по совокупности параметров диагностического сигнала и называют диагностикой.

Диагностический сигнал регистрируется с помощью измери­тельной аппаратуры. При оценке текущего состояния объекта основной измерительной аппаратурой являются многочисленные средства неразрушающего контроля (СНК), основанные на различных физических принципах. Учитывая объемы регистри­руемой информации, СНК максимально автоматизируются, а регистрируемая информация представляется в форме, удобной для ее анализа и хранения. Современный этап развития СНК и технической диагностики характеризуется интенсивной компьютеризацией, что позволяет перейти к автоматизированным экспертным системам.

Системы диагностики различаются уровнем получаемой информации об объекте. В зависимости от решаемой задачи выделяют следующие виды диагностических систем:

- системы для разбраковки объектов на исправные и неисправные;

- системы для аттестации объектов по классам;

- системы для измерения скрытых параметров объекта без разборки;

- системы прогнозирования состояния объекта.

Совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования по правилам, установленным в технической документации, составляет систему технического диагностирования.

Работа в системе диагностирования включает в себя: априорное изучение объекта, его возможных дефектов и их признаков, статистический анализ причин потери объектом работоспособности, выбор методов и приборов диагностического обследования, отладку и апробирование системы, составление математических моделей объекта в работоспособном и неработоспособном состоянии и функционирования объекта во времени. Только комплексный подход к исследованию объекта позволяет получить достоверную информацию о его техническом состоянии и гарантировать его безупречную работу на прогнозируемый период.

Приспособленность объекта к техническому диагностированию характеризуется его пригодностью к проведению диагностирования заданными средствами, доступностью контрольных точек, наличием люков, лазов, возможностью установления датчиков, контрольно-измерительных приборов.

Процесс технического диагностирования — строго нормированный процесс, не допускающий неопределенности в оценке показателей, обеспечивающий повторяемость и заданную точность результатов обследования. Эти требования обеспечиваются в первую очередь системой нормативно-технической документации, регламентирующей:

- требования по обеспечению безопасности,

- технические характеристики объекта исследования,

- условия и режимы эксплуатации объекта, поддержания объекта в работоспособном состоянии,

- свойства конструкционных материалов,

- свойства технологической среды,

- методы и приборы контроля функциональных показателей объекта, свойств материалов и других диагностических показателей технического состояния объекта,

- критерии отказов и предельного состояния,

- методологию проведения работ по техническому диагностированию,

- требования к персоналу, проводящему техническое диагностирование.

Система нормативно-технической документации, построенная по иерархическому признаку, включает в себя: международные и государственные стандарты, строительные нормы и правила, правила устройства и безопасной эксплуатации объектов и производств, отраслевые нормативные документы, разнообразные руководящие и методические указания, технические условия.

Специалист по диагностике обязан освоить эту документацию, быстро находить требуемый для работы нормативно-технический документ и неукоснительно следовать предписаниям документа.

Для проведения работ по технической диагностике нефтегазохимических производств используется большой арсенал методов и средств измерения, включающий:

- определение массы и геометрии объекта,

- определение физико-механических, износостойких и фрикционных свойств материалов,

- анализ структуры и состава конструкционных материалов,

- оценку коррозионностойких свойств материалов в различных агрессивных средах, а также при механических воздействиях,

- неразрушающий контроль структуры, наличия и развития дефектов в конструкционных материалах,

- исследование и контроль напряженно-деформационного состояния объекта,

- исследование и контроль температурного состояния объекта,

- контроль тепло-, электро-, радиоизоляции,

- измерение давления, температуры и состава рабочей (технологической) среды,

- контроль состава и загрязненности смазочных материалов,

- гидро- и пневмоиспытания,

- исследование и контроль шума, вибрации, акустических полей,

- течеискание,

- радиационный контроль и другие,

а также средства кодирования, преобразования, хранения, анализа информации о техническом состоянии объекта и протекающих технологических процессах.

Для диагностирования используются системы контроля, передвижные диагностические лаборатории, робото-диагностические установки. Их применение обусловлено следующими особенностями нефтегазохимических производств:

- наличием в объектах большого разнообразия дефектов, определение которых требует применения различных методов контроля;

- необходимостью проводить одновременный контроль различных показателей технического состояния объекта (дефекты в материале конструкции, отклонение геометрической формы, напряженно-деформационное и температурном состояние, пробой изоляции и другие);

- большой протяженностью (системы трубопроводов), габаритами (резервуары, колонны, аппараты) объектов; большим объемом диагностических работ;

- расположением объектов диагностирования на больших расстояниях друг от друга (различные виды производства на одном предприятии удалены друг от друга по нормам пожаро-взрывоопасности; газокомпрессорные и насосные станции для транспортировки нефти и газа расположены по всей длине трассы);

- труднодоступностью участков, точек, подлежащих контролю;

- в отличие от технологического контроля изделий на производстве, где изделия перемещаются относительно неподвижных средств контроля, при диагностике оборудования нефтегазохимических производств средства контроля должны перемещаться относительно объекта по заданной программе;

- диагностическое оборудование должно быть выполнено в соответствии с нормами и правилами пожаровзрывобезопасности.

В большой мере этим требованиям удовлетворяют передвижные диагностические лаборатории, укомплектованные различными приборами неразрушающего контроля. Комплектация лаборатории производится в зависимости от вида диагностируемого оборудования и производимых диагностических работ.

Для диагностики трубопроводов применяют диагностические комплексы, одновременно производящие измерение толщины трубопровода, его геометрии, дефектоскопию металла, течеискание, повреждение изоляции. Такие комплексы передвигаются либо по наружной поверхности трубопровода, либо внутри (диагностический снаряд).

Перспективным является создание робототехнических диагностических систем, управляемых оператором, или автономных, передвигающихся по заданной программе по вертикальным и наклонным трубопроводам и аппаратам.

На нефтегазоперерабатывающих предприятиях для диагностирования крупногабаритных и энергоемких машин, аппаратов, резервуаров применяют встроенные стационарные средства диагностики и контроля с выводом показателей на пульт оператора (акустикоэмиссионный контроль емкостей-хранилищ, геометрический, температурный и вибрационный контроль газотурбинных установок). Автоматические регистрация и анализ параметров, отслеживание их изменения в эксплуатации представляют собой диагностический мониторинг объекта.