Перечисленные обстоятельства, а также физический износ оборудования по мере достижения больших наработок требуют такой организации эксплуатации и технического обслуживания, при которой, несмотря на физическое старение оборудования, будут обеспечиваться его высокие показатели надежности, готовности к несению нагрузки и использование установленной мощности.
В настоящее время значительная часть химического оборудования отработала свой расчетный ресурс. В процессе эксплуатации происходило развитие имевшихся изначальных дефектов (допустимые геометрические несовершенства, неоднородность структуры и механических свойств, дефекты сварных соединений) и возникновение новых дефектов.
Задачу коренного повышения надежности химического оборудования, его безопасной эксплуатация невозможно решить без создания эффективной системы технической диагностики. Одной из основных задач технической диагностики является установление реального ресурса конкретного аппарата, трубопровода или отдельной детали с учетом их нагруженности, структуры металла, механических свойств, накопления и развития структурных и фазовых изменений и повреждаемости в условиях эксплуатации.
Основным процессом, определяющим величину долговечности оборудования и отдельных деталей под нагрузкой, является процесс накопления повреждений. В условиях эксплуатации зародыши трещин в металле появляются задолго до наступления критической стадии, и их появление не является признаком выработки ресурса. Надежность конструкции определяется ее способностью воспринимать значительные эксплуатационные нагрузки даже при наличии трещин, т.е. надежная конструкция допускает определенную степень повреждаемости. Для обеспечения надежности необходимо, чтобы зародившиеся повреждения можно было выявить прежде, чем, они достигнут опасного размера. Поэтому другой немаловажной задачей технической диагностики является выявление зародившихся в процессе эксплуатации дефектов, но не достигших своих критических размеров, и оценка остаточного ресурса такого материала.
Для решения задачи определения остаточного ресурса оборудования важно уметь выявить на стадии зарождения наличие и место расположения повреждений, определить степень их развития, оценить степень опасности.
Оборудование химических предприятий работает в сложных условиях воздействия статических и переменных нагрузок, высоких температур и коррозионно-активных сред. Для этих условий важно знать прочностные и структурные критерии материала, по которым можно оценивать допустимый ресурс эксплуатации. Необходимо определение критической степени повреждения металла, свыше которой эксплуатация становится ненадежной. Исходя из выше перечисленного, выбирают методы и средства технической диагностики.
1.5. Техногенная безопасность
Одной из важнейших задач ремонтно-монтажных служб является обеспечение требуемого уровня техногенной безопасности на предприятии.
В настоящее время создание новых и модернизация существующих производств должны основываться на жестком соблюдении высокого уровня экологической безопасности, надежности функционирования, энерго- и сырьевой экономичности. При этом характер труда человека должен измениться в направлении полного исключения монотонных, рутинных операций, ликвидации тяжелых вредных профессий. Однако важнейшим из названного является условие безопасности человека и отсутствия ущерба окружающей среде, то есть обеспечение техногенной безопасности объекта.
Понятие техногенной безопасности не сводится только к охране труда персонала и техники безопасности на производстве. Оно включает весь комплекс воздействий на здоровье и психическое состояние человека в совокупности с экологической безопасностью. Такая всеобъемлющая трактовка проблемы техногенной безопасности является идеализацией и не может быть реализована в настоящее время в полной мере.
Практическая реализация всех требований к техническим объектам возможна только на основе высокого уровня законодательного обеспечения, наличия полноты информации с использованием мирового опыта и, безусловно, высокого научного и технического уровня разработки. Целью создания таких совершенных объектов является не только экономическая выгода и удовлетворение потребностей людей, но и сохранение экологической целостности окружающей среды как основы для дальнейшего прогресса.
В настоящее время ситуация на Украине такова, что особую опасность представляет низкий уровень существующих технических объектов и недостаточные возможности решения проблемы инженерной экологии. Если в сфере оценки вредных воздействий на воду, почву, воздух и в целом в области экологической экспертизы производств, статистическом учете количества промышленных и бытовых отходов, а также в создании полигонов и свалок отходов имеются определенные достижения за рубежом, то в направлении разработки новой экологически чистой и безопасной техники явно недостаточно. Современные потребности в создании новых технологических объектов должны учитывать также необходимость в восстановлении уже нарушенной экологической целостности окружающей среды и решать проблемы ликвидации накопленных запасов различных отходов. При этом необходимо, чтобы научно-технический уровень объектов для восстановления окружающей среды был значительно более высокий в связи с особенностями перерабатываемого сырья: его высокой токсичностью, неоднородностью технического состава, разбросом физико-механических, теплофизических и прочих свойств.
Решение перечисленных сложных научно-технических задач по созданию безопасных экологически чистых объектов может быть найдено при одновременном формировании технической, энергетической, информационной структур объекта, создании многоплановой системы обеспечения техногенной безопасности на всех участках и стадиях данного конкретного производства.
Решение проблемы создания системы техногенной безопасности должно ответить на конкретные вопросы: определение зон, где уровень техногенной опасности превышает заданный; выдачи рекомендации по снижению уровня техногенной опасности до безопасных величин; оперативное оповещение персонала, находящегося в зоне техногенной безопасности об уровне опасности, времени пребывания и т.п.
В состав системы обеспечения техногенной безопасности входят следующие подсистемы:
- подсистема классификации оборудования;
- карты расположения оборудования;
- базы данных характеристик оборудования;
- базы данных по обслуживающему персоналу;
- подсистема динамического контроля и анализа технического и санитарного оборудования;
- подсистема оценки энергохимического потенциала оборудования;
- подсистема выявления наиболее опасных участков и сочетание неблагоприятных факторов;
- подсистема имитационного моделирования возможных ситуаций;
- подсистема принятия решений и генерирования технических и организационных предложений по предотвращению опасностей для человека и выбросов в окружающую среду.
Ключевыми понятиями данного подхода является техногенная зона (ТЗ), опасное или вредное воздействие (ОВ) и объект защиты (ОЗ).
Особую важность при проектировании системы имеет разработка основных принципов ее построения, правильный выбор которых позволит адаптировать систему к условиям различных производств, наращивать и модернизировать ее. В основу систему техногенной безопасности положены следующие принципы:
- существуют техногенная зона (ТЗ), внутри которой находится персонал защиты (ОЗ), безопасность которого необходимо обеспечить;
- в ТЗ находятся технические объекты, которые могут оказывать ОВ на персонал или окружающую среду;
- все ОЗ имеют координаты в пространстве и времени;
- ОВ характеризуется: сферой (радиусом) действия в пространстве и продолжительности действия во времени, имеют материальный источник (носитель) и продолжительностью действия, могут быть выражены количественны, причем количественную характеристику можно привести к одной размерности, классифицируются по нескольким признакам, имеют вероятностный характер, опасные воздействия могут оказывать опасные влияния: механическое, химическое и радиационное;
- ОЗ характеризуется следующим: способен противостоять внешним воздействиям до определенного предела, выраженного количественно, способен противостоять внешним воздействиям некоторое время, способность противостоять внешним воздействиям, имеет вероятностный характер;
- считается что ОЗ подвергается внешним воздействиям, если:
а) внешнее воздействие наступило;
б) временные координаты субъекты попали во временной интервал опасного воздействия;
в) координаты объекта попалив сферу внешнего воздействия;
- считается, что нормальное функционирование субъекта нарушено, если он подвергается внешним воздействиям по величине превышающей предел сопротивления субъекта в заданное время.
Существенное значение для реализации подхода имеет приведение всех ОВ и способностей ОЗ им противостоять к одной количественной характеристике, что дает возможность учесть весь комплекс воздействий природы их взаимовлияние в качестве такой общей характеристики можно принять энергетическую стоимостную характеристику.
Принятие в качестве обобщающей экономической характеристики стоимостной величины предполагает использование расчетных подходов по определению ущерба, которые достаточно полно изложены в литературе. Для более полной оценки воздействия представляется целесообразным использовать несколько обобщающих характеристик. Это усложнит модель, но позволит сделать ее более гибкой и универсальной.