Повышение эффективности технического обслуживания химического оборудования в целях обеспечения его надежной эксплуатации: на примере производства аммиачной селитры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Однолько, Денис Александрович

• Однолько, Денис Александрович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Однолько, Денис Александрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ВЫБОР ОБЪЕКТОВ И НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ

Стр

1.1. Объекты исследований

1.1.1. Обоснование выбора объектов исследований

1.1.2. Общая характеристика производства аммиачной селитры и его технико-экономический уровень

1.1.3. Описание технологического процесса и схемы

1.2. Выбор направлений исследований

1.2.1. Современное состояние теории надежности технических систем

1.2.2. Анализ работ по исследованию надежности и эффективности производства аммиачной селитры

21

21

24

25

32

32

42

Выводы по главе и формулировка задач научных исследований 43 ГЛАВА 2. НЕПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КАТЕГОРИЙ ОБОРУДОВАНИЯ, УЗЛОВ И УСТАНОВОК ПРОИЗВОДСТВА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ

2.1. Постановка задачи

2.2. Задание параметров плана и проведение испытаний

на надежность

2.3. Классификация отказов оборудования производства аммиачной селитры

2.4. Анализ временных рядов показателей надежности

узлов и установок объектов исследований

2.5. Анализ изменения в течение периода наблюдений дополнительных индикаторов действующей системы

ТО объектов исследований

Выводы по главе

ГЛАВА 3. НЕПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НАДЁЖНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ МЕТОДОМ ДИНАМИЧЕСКОГО ДЕРЕВА ОТКАЗОВ

3.1. Постановка задачи

3.2. Построение дерева отказов объектов исследований

3.2.1. Основные принципы и графический аппарат

3.2.2. Результат процедуры построения

3.3. Качественный и количественный анализ

имитационной модели

3.3.1. Оценка значимости исходных событий и

аварийных сочетаний

3.3.2. Прогнозирование вероятности возникновения

конечного события

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОГРАММЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ПРОИЗВОДСТВА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ

4.1. Постановка задачи

4.2. Методика контроля и правил назначения ремонта структурных элементов оборудования объекта исследований

4.2.1. Общие положения

4.2.2. Контроль отдельного параметра

4.2.3. Группирование контроля параметров элементов с независимым доступом

4.2.4. Контроль группы элементов с зависимым доступом

4.2.5. Установление критериев предельного состояния машин

и аппаратов

4.3. Совершенствование программы ТО производства

аммиачной селитры

Выводы по главе

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ОБОРУДОВАНИЯ

ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

5.1. Постановка задачи

5.2. Общие сведения о системе

5.3. Краткие сведения о среде и последовательности

разработки базы данных программного продукта

5.4. Организация вычислительных процедур системы «MSUEERCM» 122 Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности технического обслуживания химического оборудования в целях обеспечения его надежной эксплуатации: на примере производства аммиачной селитры»

ВВЕДЕНИЕ

Одним из приоритетных направлений повышения эффективности эксплуатации крупнотоннажных машин и агрегатов на промышленных предприятиях химической отрасли РФ является развитие стратегии их технического обслуживания (ТО) с учетом надежности (Reliability-centered Maintenance, RCM), поскольку:

1. Производственные мощности по базовым видам продукции загружены более чем на 80-90% при степени износа основных фондов по химическому комплексу в целом около 50%, а по отдельным видам оборудования -свыше 80%. Значительная часть машин, аппаратов и коммуникаций, отказы которых часто приводят к серьезным экономическим, экологическим и социальным потерям, имеет срок службы 20 и более лет. Коэффициент обновления фондов в 4 раза ниже минимально необходимого. Используемые технологии отличаются высокой энерго- и ресурсоемкостью.

2. Существенная часть выпускаемого отечественного оборудования не отвечает современным требованиям качества, не имеет охранных документов, сертификатов безопасности, систем сервиса и эксплуатационного обслуживания.

3. Работоспособность машин и агрегатов напрямую влияет на качество выпускаемой продукции, определяя конкурентоспособность бизнеса.

4. Необходимость своевременного завершения операций по ТО требует оперативного резервирования значительного количества материалов/деталей/узлов.

При этом продолжает увеличиваться разрыв между объективными потребностями промышленных предприятий в современных разработках и предложениями научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций.

В сложившихся условиях особую значимость приобретает научно-обоснованная постановка и решение задачи определения эффективной структуры ТО машин и агрегатов химических производств, т.е. такого набора целей, методов, ресурсов и технических средств, которые будут использоваться в определенном порядке при поддержании или возвращении оборудования в

работоспособное состояние. При этом ремонт рассматривается как часть корректирующего ТО, включающая непосредственные действия по локализации, диагностированию и устранению неисправности, а также проверку функционирования (ГОСТ Р 53480-2009 «Надежность в технике. Термины и определения»). Настоящая диссертационная работа посвящена решению данной проблемы.

Цель работы. Разработать теоретическое обоснование рационального цикла технического обслуживания химического оборудования с учетом закономерностей формирования надежности в условиях эксплуатации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений.

В первой главе представлена краткая характеристика исследуемого объекта, проанализировано современное состояние теории надежности химического оборудования, приведено описание структурной схемы производства аммиачной селитры.

Информационной базой диссертации послужили сведения об эксплуатации двух крупнотоннажных агрегатов по схеме АС-67А в Открытом акционерном обществе «Новомосковская акционерная компания «Азот» (ОАО «НАК «Азот», г. Новомосковск Тульской области) общей мощностью 900 тысяч тонн в год. Метод производства - получение водного раствора аммиачной селитры путем нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком (с добавлением нитрата магния) с последующим упариванием, гранулированием плава в башнях и охлаждением гранул в кипящем слое.

По итогам проведенного литературного обзора сформулированы задачи, решаемые в работе в рамках непараметрического подхода к исследованию.

Вторая глава посвящена анализу надежности и системы ТО категорий оборудования производства аммиачной селитры в период эксплуатационных испытаний, выполненному в несколько стадий:

1. Сбор информации, классификация неисправностей, формирование выборок наработки между отказами (*,•), продолжительности неработоспособного состояния (¿вг), мгновенного коэффициента готовности (Кп) и индикаторов ТО (профилактического, корректирующего и по состоянию);

2. Выделение закономерных составляющих временных рядов текущих значений показателей, зависящих от времени: тренда и периодической компоненты (линейная модель Тейла, циклическая декомпозиция) - необходимо для формирования модифицированного перечня задач, которые будут решаться в установленном порядке при проведении ТО;

3. Проверка однородности стохастических составляющих по агрегатам (критерий Краскела-Уоллиса, модифицированный Имманом и Давенпортом)

- требуется для последующего группирования оборудования в рамках приведения всех операций ТО к определенному циклу;

4. Точечное (используя 2,5%, 25%, 50%, 75% и 97,5% процентили эмпирического распределения) и интервальное (вычисление бета-функция верхнего и нижнего предела) оценивание средних значений 1Ь 1ВЬ Кп и индикаторов ТО;

5. Точечное оценивание вспомогательных выборочных характеристик (среднее абсолютное отклонение, коэффициент дисперсии и коэффициент концентрации значений в диапазоне 100%*§) - позволяет составить объективное представление о форме и вариации распределений показателей, что способствует существенному повышению информативности непараметрического подхода и делает не менее эффективным, чем параметрический роба-стный подход.

План испытаний объекта исследований - ЫМг (общее количество неисправностей, рассмотренное в данной работе - г = 424, агрегат №1 - 222, агрегат №2 - 202, при минимально необходимом г = 200). Результаты классификации отказов иллюстрирует рис.1., а их вариацию по узлам и установкам, соответственно, рис. 2.

Ранжирование неисправностей по тяжести последствий выполнено в рамках трех категорий: I - недопустимые отклонения показателей качества готовой продукции, II - снижение коэффициента готовности технологической линии, III

- значительный ущерб для объекта, опасность для жизни и здоровья людей.

Доверительные интервалы средних значений показателей надежности подсистем производства аммиачной селитры представлены в табл. 1, а точечные оценки индикаторов ТО в период испытаний (по агрегату в целом) в табл. 2.

Конструктивный Производственный Эксплуатационный Деградационный

Причина

б)

Независимый Зависимый Обусловенность другими отказами

е)

л

я

100

Внезапный Постепенный Сбой Развитие во времени

г;

Категория тяжести последствий д)

100

Неконтролируемый Контролируемый

Контроль работоспособности элемента оборудования перед применением

е)

Восстанавливаемый Невосстанавливаемый

Возможность восстановления работоспособности элемента

оборудования

ж)

Рис. 1. Процентное соотношение отказов производства аммиачной селитры по критерию, причине, обусловленности другими отказами, развитию во времени, категории тяжести последствий, контролю и возможности восстановления работоспособности элементов

оборудования

1 2 3 4 5 6 7

Подсистемы технологической линии

Рис. 2. Среднее по технологическим линиям процентное соотношение отказов узлов и установок производства аммиачной селитры

Таблица 1

Номер технологического блока * ,ч *в, ч Кг

нижняя граница, 95% верхняя граница, 95% нижняя граница, 95% верхняя граница, 95% нижняя граница, 95% верхняя граница, 95%

1 2185 3863 49 81 0,89 0,97

2 995 1410 59 94 0,77 0,87

3 1710 2819 104 170 0,80 0,89

4 1158 1841 78 144 0,80 0,88

5 2421 5316 50 93 0,96 0,99

6 4626 6823 19 72 0,97 0,99

7 5582 10596 33 75 0,97 0,99

Таблица 2

Критерий Значение в течение года

Число зафиксированных случаев проведения непланового диагностического контроля 36 (сущность оценки -негативная)

Число зафиксированных срабатываний аварийных блокировок 59 (сущность оценки -негативная)

Нормированная трудоемкость оперативного, планового и непланового диагностического контроля оборудования 124%

Нормированная трудоемкость ТО оборудования 146%

Нормированный расход на ремонт запасных частей оборудования 92%

Индекс аварийных работ (норма - менее 10%) 18%

Индекс номенклатуры оборудования, охваченного операциями контроля технического состояния (желательно - более 70%) 42%

Индекс расходов на ТО, отнесенных к объему продаж (норма - не более 14%) 22%

Нормированный индекс численности рабочей силы, задействованной при проведении мероприятий ТО 38%

Индекс затрат на оплату труда персонала в структуре ТО 17%

Таким образом, существующую систему ТО оборудования объекта исследований следует признать неэффективной и требующей рациональной модификации с учетом надежности.

В третьей главе выполнена непараметрическая оценка надежности производства аммиачной селитры (системы в целом) методом динамического дерева отказов.

Методические основы анализа:

1. разработка дедуктивной динамической непараметрической имитационной модели потери работоспособности системы на заданном уровне детализации;

2. поиск минимальных аварийных сочетаний (набор первичных событий, включая неэффективные мероприятия ТО, при которых наступает конечное событие), расчет показателей значимости аварийных сочетаний;

3. оценка значимости первичных событий модели, т.е. их вклада в появление конечного события;

4. доверительное одностороннее оценивание вероятности появления конечного события дерева (<2(А) в течение длительного будущего периода времени для заданных интервалов продолжительности работы методом стохастического моделирования, необходимое для приведения к ежегодному базису диагностических и циклических восстановительных мероприятий в рамках программы ТО.

Следует подчеркнуть, что производственные объекты химической индустрии, характеризуются двумя ключевыми особенностями:

1. Значительное число возможных состояний оборудования, в том числе частичная неработоспособность; внутренняя неработоспособность вследствие отказа (несовершенства ТО) или внешняя по организационным причинам и т.д.

2. Взаимосвязь (взаимодействие) различных групп показателей качества подсистем и их структурных элементов, относящихся, в том числе, к некоему базовому уровню производственного объекта (первичные события), которая зачастую оказывает существенное или даже координальное влияние на надежность системы.

Вследствие этих особенностей применение традиционного метода дерева отказов часто оказывается попросту нецелесообразным. Впервые используемая в диссертации динамическая модель с конечным числом состояний {Dynamic Fault Tree - DFT), включает помимо основных ряд дополнительных логических символов (часть из которых введена в практику анализа надежности автором работы, см. табл. 3).

Таблица 3

Обозначение Название Назначение

«Приоритетное И -тяжесть последствий отказа» Выходное событие имеет место, если происходит одно или несколько входных событий, ранжированных по критерию «вероятность - тяжесть последствий» и объединенных логическим символом «И»

А 11

«Приоритетное ИЛИ - тяжесть последствий отказа» Выходное событие имеет место, если происходит одно или несколько входных событий, ранжированных по критерию «вероятность - тяжесть последствий» и объединенных логическим символом «ИЛИ»

А

11

Алгоритм построения модели, содержащей более 20 млн. аварийных сочетаний, приведен на рис. 3.

Для оценки значимости применяли модифицированные интегральные комплексные показатели:

- исходные события (вероятность того, что /-е событие, входящее в т аварийных сочетаний, вносит вклад в отказ системы в интервале [0, с учетом поправочного коэффициента, учитывающего тяжесть последствий отказа КтпоУ,

- аварийные сочетания (вероятность того, что у-е аварийное сочетание способствует отказу системы в интервале [0, /] с учетом КТП0).

Определение завершающего события модели системы[(3(Д}- нарушение работоспособности технологической линиипо производству аммиачной селитры]

Описание промежуточных событий - отказов функционально связанных подсистем (прекращение или недопустимое снижение эффективности протекания стадий технологического процесса с использованием 158 контролируемых параметров)

-Л

Идентификация промежуточных событий-отказов 103 единиц основного« вспомогательного оборудования с ранжированием по критерию «вероятность-тяжесть последствий»

Описание совокупности первичных событий-более2тысяч фактических« гипотетически возможных отказов элементов оборудования, в том числе вследствие ,

внешних воздействий I

Систематизация первичных событий, вызванных общими причинами, сокращение итогового количества до 111

Рис. 3. Основные этапы разработки динамической модели полной или частичной потери работоспособности системы

Этап 3: расчет вероятности возникновения завершающего события модели методом Гиббса анализа систем с конечным числом состояний

с последующей статистической обработкой

* __

Этап 2: вычисление многомерных массивов

вероятностей промежуточных событий на основе логических связей дерева отказов

Этап 1: формирование одномерных массивов вероятностей возникновения первичных событий для временных отрезков (смена, сутки, месяц, год) с учетом возможного пребывания элементов оборудования в 5 различных состояниях путем генерации псевдослучайных чисел, соответствующих эмпирическим распределениям наработки между событиями с их последующей статистической обработкой

Рис 4. Прогнозирование вероятности достижения завершающего события в

течение заданного периода времени

Значения Ктпо (экспертная оценка, диапазон -0-^-1) назначали для ветвей, соединенных символами «Приоритетное И - тяжесть последствий отказа» и «Приоритетное ИЛИ - тяжесть последствий отказа» (имеющих соответствующий ранг).

Диапазон изменения показателей (в течение года):

■ первичные и промежуточные события - 0,18 н- 0,999;

■ аварийные сочетания - 0,039 0,999.

Результат процедуры имитационного моделирования (см. рис. 4) - прогноз верхней доверительной границы вероятности достижения завершающего события в течение 5 лет при относительной ошибке <5 = ОД приведен в табл. 4.

Таблица 5

Прогноз вероятности достижения конечного события для ряда периодов

да) Продолжительность функционирования объекта

смена сутки месяц год

при у = 1 0,9% 2% 22% 23%

приу = 2 2,3% 4,8% 48% 60%

при у - 3 0,4% 1,6% 7% 16%

Здесь: у = 1 (система неработоспособна вследствие отказа, сопровождающегося аварийной остановкой, тяжесть последствий - III категория); у = 2 (система неработоспособна вследствие отказа, не сопровождающегося аварийной остановкой, II); ] = Ъ (система неработоспособна вследствие отказа, не сопровождающегося аварийной остановкой, I).

В четвертой главе решена задача многокритериального поиска наиболее эффективного цикла ТО машин, аппаратов и коммуникаций в производстве аммиачной селитры.

Постановка задачи:

Пусть известно множество = {^(0,1 = 1 ,п} возможных переменных программы ТО, принимающих конечное множество значений на отрезке

[zimin(0;zimax(0]- Варьируя значения элементов множества z(t), можно получить множество K{t) возможных вариантов программы ТО объекта.

Требуется выбрать варианты K(t), обеспечивающие множество заданных показателей оптимизации.

Условия и метрики в нашем случае:

Fi. Подход к восстановлению работоспособности - комбинированный (в зависимости от типа и структурной значимости оборудования работы по ТО реализуются по потребности после отказа, по наработке или календарному плану, а также по состоянию (по результатам контроля состояния).

F2. Затраты на реализацию - 2-14% от общего объема продаж продукции за рассматриваемый период (усл. ед.) (—> min).

Fi. Коэффициент готовности объекта для рассматриваемого периода -0,80-0,95 (-»шах).

F4. Предполагаемая трудоемкость аварийных работ - 10% и менее от трудоемкости всей совокупности работ по восстановлению работоспособности в рассматриваемый период (чел.-ч) (—> min).

F5. Количество единиц основного и вспомогательного оборудования, задействованных в мероприятиях оперативного, планового и непланового диагностического контроля - 70% и более (—> max).

F6. Время простоя объекта для реализации неучтенных операций по ТО - 5% и менее от календарной продолжительности периода (ч) (—» min).

F-j. Отношение продолжительности запланированных оперативных и превентивных мероприятий по поддержанию/восстановлению работоспособности объекта к продолжительности учитываемого непланового диагностирования и корректирующего восстановления - 60-80%/20-40% (—» max).

Решение задачи: метод квазиоптимизации локальных критериев (последовательных уступок), который подразумевает поиск не единственного точного оптимума, а некоторой области решений, близких к оптимальному. При этом уровень допустимого отклонения от точного оптимума определяется индивидуально.

Практические результаты исследований:

■ модифицирован график ТО объекта исследований, способствовавший увеличению межремонтного периода эксплуатации основного и вспомогательного оборудования на 12-18%;

■ скорректирован статус склада уровня цеха (хранение выданных на ремонт материалов и запчастей, неснижаемого запаса запчастей, а также обменного фонда узлов, в том числе и полученных при разборке списанных машин и аппаратов) для более оперативного выполнения ТО;

■ предложены изменения в положение о системе ТО оборудования опасных производственных объектов в части, касающейся комплекса показателей эффективности;

■ разработана программа подготовки и повышения квалификации ремонтного персонала.

Пятая глава посвящена созданию в среде Microsoft Access 2007 автоматизированной системы формирования оптимального графика работ по ТО химического оборудования «MSUEE RCM Application».

Программный продукт представляет собой Window s-прпяожънш, состоящее из базы данных (БД) и расчетного модуля.

БД обеспечивает ввод, поиск и вывод в текстовом и графическом виде для машин, аппаратов, коммуникаций или промышленного объекта в целом следующих сведений:

- основные данные, со всей историей эксплуатации и ТО, включая результаты диагностического контроля, информацию о замене оборудования или его элементов, наработки, простои, трудоемкость работ и т.д.;

- соотношение количества отказов (в течение заданного периода) по критерию, причине, категории тяжести последствий, возможности локализации и восстановления работоспособности, обусловленности другими неисправностями, развитию во времени и достижению предельного состояния;

- полный или выборочный перечень деталей, узлов, инструментов, оснастки и т.д., необходимых для проведения конкретного ТО;

- список организаций, задействованных в системе ТО;

- прайс-листы, нормативно-технические документы, касающиеся эксплуатации и восстановления.

Расчетный модуль представляет собой совокупность вычислительных процедур, предназначенных для оценки индикаторов действующей системы ТО промышленного объекта с последующим формированием оптимального цикла диагностических, профилактических и корректирующих мероприятий, направленных на поддержание или возвращение входящего в его состав основного и вспомогательного оборудования в работоспособное состояние.

Научная новизна работы:

1. Приведена отличная от существующих методика количественного и качественного анализа безотказности, ремонтопригодности и готовности, а также эффективности действующей системы технического обслуживания структурных элементов объекта исследований, включающая в себя научно обоснованную совокупность взаимосвязанных и имеющих широкие границы применимости непараметрических статистических процедур, характеризующаяся уровнем информативности, соответствующим параметрическому подходу при более высокой точности результатов оценки.

2. Впервые построена динамическая иерархическая модель полной или частичной потери работоспособности производства аммиачной селитры, свободная от предположений о теоретических распределениях исходных данных, позволяющая осуществлять прогноз изменения состояния функционирования системы во времени по критерию «вероятность-тяжесть последствий отказа», подготовлен алгоритм расчета структурной значимости первичных событий и аварийных сочетаний модели.

3. Предложена система условий и метрик для формирования наиболее эффективного цикла комбинированного ТО объекта исследований по результатам оценки уровней показателей надежности оборудования, а также с учетом решения задачи оптимальной локализации части механических отказов

его структурных элементов посредством индивидуального и группового диагностического контроля.

Практическая значимость.

Теоретическая часть исследований обладает достаточной общностью и может быть применена при проектировании новых и модернизации существующих агрегатов по производству аммиачной селитры.

Отдельные положения диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Технологические машины и оборудование» в МГУИЭ.

Предлагаемые методы и алгоритмы анализа успешно апробированы в производстве аммиачной селитры в ОАО «HAK «Азот», реализован комплекс мероприятий технического, методического и организационного характера по повышению надежности и эффективности восстановления работоспособности действующего оборудования.

Подготовлена автоматизированная система формирования оптимального графика работ по комбинированному (по потребности после отказа, наработке или календарному плану, а также состоянию) техническому обслуживанию машин и агрегатов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на: XXIII Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», СГТУ, г. Саратов, 2010 г.; XXIV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», НТУ Украины «КПИ», г. Киев, Украина, 2011 г.

Публикации. Материалы, изложенные в диссертационной работе, нашли отражение в 5 опубликованных печатных работах, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

На защиту выносятся:

1. Методические основы комплексного анализа и прогнозирования надежности узлов и установок в производстве аммиачной селитры.

2. Динамическая иерархическая стохастическая модель полной или частичной потери работоспособности объекта исследований, учитывающая значимость и вариацию широкой совокупности условий и факторов (158 контролируемых параметров, 103 единицы основного и вспомогательного оборудования, более 2 тысяч фактических и гипотетически возможных видов отказов их структурных элементов), способствующих прекращению или снижению эффективности протекания различных стадий технологического процесса.

3. Результаты классификации неисправностей и оптимизации плана технического обслуживания производства аммиачной селитры.

4. Количественные оценки показателей надежности объекта исследований.

Достоверность полученных результатов и выводов обеспечена корректной постановкой задач, выбором общепризнанной системы эксплуатационных испытаний химического оборудования на надежность, использованием основных положений классической теории надежности, химико-технологических процессов, прикладной статистики и современных алгоритмов математического моделирования.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Однолько, Денис Александрович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате классификации 424 нарушений работоспособного состояния крупнотоннажного производства аммиачной селитры установлено превалирование параметрических, эксплуатационных, независимых, постепенных отказов восстанавливаемых, неконтролируемых перед применением элементов оборудования (главным образом, подсистем получения водного раствора селитры путем нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком; его последующего упаривания до состояния высококонцентрированного плава; гранулирования и охлаждения готового продукта), вызывающих задержку выполнения функции назначения, снижение готовности данного промышленного объекта.

2. Представленная в диссертации методика оценки комплекса показателей надежности и индикаторов существующей системы технического обслуживания производственных узлов и установок в период испытаний является оптимальным инструментом практического анализа процесса их эксплуатации-восстановления в рамках современного непараметрического подхода к исследованию, исключающего неоправданные математические допущения при обеспечении необходимой степени избыточности информации, не уступающей параметрическим робастным процедурам.

3. Впервые выполнено построение (путем введения дополнительных логических символов) динамической дедуктивной модели потери работоспособности технологической линии по выпуску аммиачной селитры, включающей 111 первичных событий (сгруппированных по причине) и более 20 млн. аварийных сочетаний, получены оценки их структурной значимости по критерию «вероятность-тяжесть последствий», реализована процедура имитационного моделирования суммарного потока отказов объекта исследований на различных иерархических уровнях с помощью эффективного алгоритма Гиббса анализа систем с конечным числом состояний.

4. Предложенная в диссертации постановка задачи оптимальной локализации части механических отказов оборудования посредством индивидуального и группового диагностического контроля его структурных элементов, в результате решения которой определяется множество потенциальных состояний взаимосвязанной совокупности диагностируемых объектов (в рамках одной технологической линии) с непараметрической оценкой их вероятностей и времени возникновения отказа, обладает необходимой общностью и может быть распространена на широкий спектр машин и агрегатов химических производств.

5. Разработанный в среде Microsoft Access программный продукт «MSUEE RCM Application», предназначенный для формирования оптимального графика мероприятий по комбинированному (по потребности после отказа, наработке или календарному плану, а также состоянию) техническому обслуживанию химического оборудования, характеризуется следующими показателями качества: наличие комплекса необходимых и достаточных вычислительных процедур; удобство проведения анализа, осуществляющегося посредством системы взаимосвязанных диалоговых окон (мастера); наличие графического инструментария для визуализации результатов; поддержка создания отчетов; расширяемость; наличие справочной системы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Однолько, Денис Александрович, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных. Справочное издание под ред. Айвазяна С.А. - М.: Финансы и статистика, 1983. - 471 с.

2. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Исследование зависимостей. Справочное издание под ред. Айвазяна С.А. -М.: Финансы и статистика, 1985. - 471с.

3. Аммиачная селитра: свойства, производство, применение/ А.К. Чернышев [и др.]; под ред. Б.В. Левина, A.B. Туголукова, Москва: ЗАО "Инфо-хим", 2009.-356 с.

4. Андерсен Т. Статистический анализ временных рядов: Пер. с. англ./ Под ред. Беляева Ю.К. - М.: Мир, 1976. - 759 с.

5. Атрощенко В.И., Алексеев A.M., Засорин А.П. и др. Курс технологии связанного азота. М.: Химия, 1969. - 384 с.

6. Базовский И. Надежность, теория и практика/Пер. с англ., под ред. Б.Р. Левина-М.: Мир, 1965. - 373 с.

7. Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности. Пер. с англ./Под ред. Б.В. Гнеденко - М.: Советское радио, 1969. - 488 с.

8. Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов. Прогноз и управление. М.: Мир, 1974. вып. 1 - 288 е.; вып.2 - 197 с.

9. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.

10. Боровков A.A. Теория вероятностей. 2-е изд., доп. - М.: Наука, 1986. - 431 с.

11. Бородин H.A. Прогнозирование долговечности и надежности элементов конструкций с концентраторами напряжений по критерию длительной прочности. Диссертация ... д-ра техн. наук. М.: 1979. 363 с.

12. Бриллинджер Д. Временные ряды. -М.: Мир, 1980. - 536 с.

13. Власов Г.А. Разработка системы технического обслуживания и ремонта оборудования технологических комплексов с учетом надежности (на

примере коксовых машин). Диссертация ... канд. техн. наук. М.: МИХМ, 1987.-214 с.

14. Войнов К.Н. Прогнозирование надежности механических систем. -Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1978. - 208 с. - (Надежность и качество).

15. Волков П.Н., Аристов А.И. Ремонтопригодность машин. - М.: Машиностроение, 1975. - 368 с.

16. Вопросы математической теории надежности / Е.Ю. Барзилович, Ю.К. Беляев, В.А. Каштанов и др. Под ред. Б.В. Гнеденко./ - М.: Радио и связь, 1983.-376 с.

17. Гаскаров Д.В., Голинкевич Т.А., Мозгалевский A.B. Прогнозирование технического состояния и надежности радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. Т.А. Голинкевича. М.: Сов. Радио, 1974. - 224 с.

18. Герцбах И.Б., Кордонский Х.Б. Модели отказов./Под ред. Б.В. Гнеденко/. - М.: Советское радио, 1966. - 167 с.

19. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. - М.: Физматгиз, 1988. -

406 с.

20. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. - М.: Наука, 1965. - 524 с.

21. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности. Учебн. пособие для вузов. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1985. - 168 с.

22. ГОСТ 27.002 - 89. Надежность в технике. Термины и определения. -М.: Стандарты, 1989. 30 с.

23. ГОСТ 27.003 - 90. Надежность в технике. Выбор и нормирование показателей надежности. Основные положения. -М.: Стандарты, 1990. 17 с.

24. ГОСТ 27.103 - 90. Надежность в технике. Критерии отказов и предельных состояний. Основные положения. - М.: Стандарты, 1990. 4 с.

25. ГОСТ 27.301 - 95. Надежность в технике. Прогнозирование надежности изделий при проектировании. Общие требования. - М.: Стандарты, 1996. 39 с.

26. ГОСТ Р 51901-2002. Управление надежностью. Анализ риска технологических систем. М.: Изд-во стандартов, 2002. - 22 с.

27. Гребник В.М., Цапко В.К. Надежность металлургического оборудования (оценка эксплуатационной надежности и долговечности). Справочник. - М.: Металлургия, 1980. - 344 с. (Надежность и качество).

28. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке.-М.: Мир. т. 1, 1980. - 610 е., т. 2, 1981.-520 с.

29. Диллон Б., Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надежности систем: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 318 с.

30. Долгалёв Е.В. Технология и аппаратурное оформление производства известково-аммиачной селитры в грануляционных башнях: диссертация ... кандидата технических наук: 05.17.08, 61 06-5/1339, Москва, 2006. - 162 с.

31. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. В 2-х кн. - Изд. 2-е, перераб. и доп. Пер. с англ. - М.: Финансы и статистика, кн. 1, 1986,366 е., кн. 2, 1987,351 с.

32. Дэниел К. Применение статистики в промышленном эксперименте. -М.: Мир, 1979.-299 с.

33. Жилинский И.Б. Надежность оборудования химических производств. - М.: МИХМ, 1979. 43 с.

34. Жилинский И.Б., Мостовова H.A., Шубин B.C. Вариант определения показателей надежности аппаратов нефтехимических производств. В сб.: Резервы повышения надежности оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, Уфа, 1982. с. 185-186.

35. Жилинский И.Б., Павлов Ф.А., Шубин B.C. Определение показателей надежности технологического производства и оборудования на стадии эксплуатации. В сб.: Пути совершенствования надежности аппаратов в основной химии. Ч. 1, - Сумы, 1980. с. 6-7.

36. Жилинский И.Б., Шубин B.C., Орлов М.А., Павлов Ф.В. Количественный анализ простоев химического оборудования // Хим. промышленность. №3. 1980. с. 184 - 185.

37. Закс JI. Статистическое оценивание. М.: Статистика, 1976. - 598 с.

38. Зубова А.Ф. Надежность машин и аппаратов химических производств. Л.: Машиностроение, 1978. - 214 с.

39. Канингхем К., Кокс В. Методы обеспечения ремонтопригодности/ Пер. с англ., Под ред. Пославского О.Ф./ - М.: Советское радио,1978. -380 с.

40. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем./Под ред. И.А. Ушакова. Пер. с англ. - М.: Мир, 1980. - 604 с.

41. Кафаров В.В. Обеспечение и методы оптимизации надежности химических и нефтеперерабатывающих производств. - М., Химия, 1987. -269 с.

42. Кафаров В.В., Зуев A.A., Меньшов В.И. и др. Повышение эффективности производства карбамида на основе расчета характеристик надежности оборудования // Хим. промышленность. 1977. № 4. 227 с.

43. Кафаров В.В, Мешалкин В.П. Анализ и синтез химико-технологических систем. М.: Химия, 1991.-431 с.

44. Кендэлл М. Временные ряды. - М.: Финансы и статистика, 1981. -

199 с.

45. Кендэлл М. Ранговые корреляции. - М.: Статистика, 1975. - 212 с.

46. Кендэлл М., Стьюарт А. Теория распределений. - М.: Наука, 1966.

47. Кенуй М.Г. Быстрые статистические вычисления. М.: Статистика, 1979.-69 с.

48. Кокс Д.Р., Смит В.Л. Теория восстановления. Пер. с англ.- М.: Сов. радио, 1967.-298 с.

49. Крамер Г. Математические методы статистики. - М.: Мир, 1975. -

648 с.

50. Краснянский М.Н. Методология прогнозирования и обеспечения надежности функционирования процессов и аппаратов многоассортиментных химических производств: дис. ... доктора технических наук: 05.17.08, 05.13.01, Тамбов, 2010. 351 с.

51. Криницкий Е.В., Медведев С.Д., Тимин A.JL, Шубин B.C. Прогнозирование надежности нефтедобывающего оборудования. В сб.: Надежность оборудования, производств и автоматизированных систем в химических отраслях промышленности, ЦИНТИХИМнефтемаш, М.: 1987. с. 19-20.

52. Крутасова Е.И. Надежность металла энергетического оборудования. М.: Энергия. 1981.-240 с.

53. Крутиков A.A., Маркин М.Н., Толстиков A.B., Рюмин Ю.А. Программное обеспечение оценки надежности и риска технических систем методом дерева отказов // Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-18. Сб. трудов XVIII Международ, науч. конф.: В 10 т. Т.5. Секция 5/Под общ. ред. B.C. Балакирева. - Казань: изд-во Казанского гос. технол. унта, 2005. с. 145 - 146.

54. Кугель Р.В. Надежность машин массового производства. - М.: Машиностроение, 1981. - 244 с.

55. Ллойд Д., Липов М. Надежность. Организация исследования, методы, математический аппарат: Пер. с англ. И.Н. Коваленко и Г.А. Русакова./ Под ред. Н.П. Бусленко. - М.: Сов. радио, 1964. - 686 с.

56. Маликов И.М. и др. Основы теории и расчета надежности. - Л.: Судпромиз, 1960. - 400 с.

57. Маннапов Р.Г. Прогнозирование ресурса оборудования по статистике повреждений // Химическое и нефтяное машиностроение. 1992. №9. с. 11-13

58. Маркин М.Н. Надежность газотурбинных установок в производстве азотной кислоты. Дис. ... канд. техн. наук. М.: МГУИЭ, 2006. - 152 с.

59. Медведев С.Д. Повышение эксплуатационной надежности газоперекачивающих агрегатов с использованием методов ускоренных испытаний. Дис. ... к-татехн. наук. М.: МИХМ, 1991. 227 с.

60. Москаленко Л.В. Разработка технологии получения термостабильного удобрения на основе аммиачной селитры: дис. ... кандидата технических

наук: 05.17.01, Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева, Москва, 2007. -146 с.

61. Муштаев В.И., Шубин B.C., Рюмин Ю.А., Маркин М.Н., Толстиков

A.B. Программное обеспечение тестирования персонала химических производств // Химическое и нефтегазовое машиностроение. №2. 2005. с. 44.

62. Надежность и долговечность машин и оборудования. Опыт и теоретические исследования./Под ред. д.т.н., проф. A.C. Проникова./ - М.: Стандарты, 1972.-316 с.

63. Надежность и эффективность в технике: Справочник: BIO т./Ред. совет: B.C. Авдуевский (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1986-1988.

64. Пак Е.Р. Декомпозиционное управление производством аммиачной селитры: дис. ... кандидата технических наук: 05.13.06/ Моск. гос. ун-т инженер. экологии, Москва, 2003. - 154 с.

65. Поллард Дж. Справочник по вычислительным методам статистики. - М.: Финансы и статистика, 1982. - 344 с.

66. Половко A.M. Основы теории надежности. - М.: Наука, 1964. -448 с.

67. Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности/ [М.Е. Иванов, В.М. Олевский, H.H. Поляков и др.]; Под ред.

B.М. Олевского, М.: Химия, 1990. - 452 с.

68. Проников A.C. Надежность машин. - М.: Машиностроение, 1978. -

591 с.

69. Разработка методических основ прогнозирования надежности технологического комплекса. Отчет по НИР. Гос. per. №81095744, Руководители И.Б. Жилинский, B.C. Шубин. МИХМ, 1982. - 86 с.

70. РД 50 - 204 - 87. Надежность в технике. Сбор и обработка информации о надежности изделий в эксплуатации. Основные положения. - М.: Стандарты, 1987.

71. РД 50 - 690 - 89. Надежность в технике. Система сбора и обработки информации. Методы оценки показателей надежности. - М.: Стандарты, 1990.

72. Российский рынок аммиачной селитры: [учеб. пособие]/ A.A. Бар-башин и [др.]; под ред. Д.М. Хомякова; Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова, Фак. почвоведения, Науч.-исслед. ин-т по удобрениям и инсектофунгицидам им. проф. Я. В. Самойлова, М. : МАКС Пресс, 2004, 223 с.

73. Рюмин Ю.А., Федосеев Е.В., Однолько Д.А. Компьютерная дедуктивная оценка надежности промышленных комплексов // М.: Химическое и нефтегазовое машиностроение, №12, 2009, с. 38-40.

74. Рюмин Ю.А., Толстиков A.B., Федосеев Е.В.. Однолько Д.А. Метод восстановления работоспособности химического оборудования с учетом закономерностей формирования надежности в условиях эксплуатации // М.: Химическое и нефтегазовое машиностроение, №6, 2010. с. 41-44.

75. Рюмин Ю.А., Гаврилик О.В., Федосеев Е.В.. Однолько Д.А. Менеджмент и контроль технического обслуживания и ремонта объектов химической промышленности // М.: Химическое и нефтегазовое машиностроение, №7, 2010. с. 46-48.

76. Рюмин Ю.А., Федосеев Д.В., Однолько Д.А. Стратегия ремонта оборудования промышленных объектов с учетом надежности и технического состояния/Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-23: сб. трудов XXIII Междунар. науч. конф.: в 12 т. Т.5: Секция 5/под общ. ред. B.C. Балакирева; Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2010, с.220-221.

77. Рюмин Ю.А., Михайловский С.В., Однолько Д.А., Федосеев Е.В. Дедуктивная оценка надежности агрегатов химических производств с помощью динамического дерева отказов/Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-24: сб. трудов XXIV Междунар. науч. конф.: в 10 т. Т.5: Секция 5/под общ. ред. B.C. Балакирева; Киев: Национ. техн. ун-т Украины «КПП», 2011, с.69-70.

78. Смирнов H.B. Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений - М.: Наука, 1965. -512 с.

79. Рюмин Ю.А. Надежность оборудования производства азотной кислоты. Дис. ... к-татехн. наук. М.: МГУИЭ, 1999. 164 с.

80. Справочник азотчика. 2-е изд. перераб. т.2, М.: Химия, 1987. 464 с.

81. Справочник по надежности. Перевод с английского Ю. Г. Епишина и Б.А. СмиренинаУПод. ред. Б.Р. Левина, т.1, М.: Мир, 1969. - 340 с.

82. Технологический регламент производства гранулированной аммиачной селитры в крупном агрегате АС-67А. Новомосковск, 2006.

83. Толстиков A.B. Надежность оборудования производства метанола. Дис. ... канд. техн. наук. М.: МГУИЭ, 2005. - 158 с.

84. Тутубалин В.Н. Теория вероятностей и случайных процессов - М.: Изд-во МГУ, 1992. - 400 с.

85. Тьюки Дж., Мостеллер Ф. Анализ данных и регрессия. Вып. 2, М.: Финансы и статистика, 1982. - 215 с.

86. Тюрин Ю.Н., Макаров A.A. Статистический анализ данных на компьютере/Под ред. В.Э. Фигурнова. М., ИНФРА - М, 1998. - 528 с.

87. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее применения. В 2-х т., т. 1: Пер. с англ. -М.: Мир, 1984. - 528 с.

88. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее применения. В 2-х т., т. 2: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 738 с.

89. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. - М.: Статистика, 1980. - 444 с.

90. Хастингс Н., Пикок Дж. Справочник по статистическим распределениям. - М.: Статистика, 1980. - 95 с.

91. Холлендер М., Вулф Д.А. Непараметрические методы статистики. -М.: Финансы и статистика, 1983. - 518 с.

92. Хэнли Э.Дж., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска. Пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1984. - 528 с.

93. Четыркин Е.М. Статистические методы прогнозирования. - М.: Статистика, 1975. - 200 с.

94. Шубин B.C. Методы расчета и прогнозирования показателей работоспособности машин и агрегатов химических производств. Дис. ... д-ра техн. наук. М.: МИХМ, 1989. 417 с.

95. Шубин B.C., Рюмин Ю.А. Надежность оборудования химических и нефтеперерабатывающих производств. М.: Химия, КолосС, 2006. - 359 с.

96. Шубин B.C., Рюмин Ю.А., Маркин М.Н., Толстиков А.В., Панина Е.В., Крутиков А.А., Точилкин М.А. Программное обеспечение анализа надежности оборудования химических производств // Химическое и нефтегазовое машиностроение. №5. 2005. с. 40-41.

97. Arnold J.R.T. Introduction to Materials Management, Prentice-Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 1996. - 344 p.

98. Barringer H.P. Life Cycle Cost Tutorial. Fifth International Conference on Process Plant Reliability, Houston, Texas, 1996. - 58 p.

99. Barringer H.P. Reliability of Critical Turbo/Compressor Equipment. Fifth International Conference on Process Plant Reliability, Houston, Texas, 1996. -25 p.

100. Blanchard B.S. Logistics Engineering and Management, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1981. - 455 p.

101. Blanchard B.S. Verma D., and Peterson E.L. Maintainability, John Wiley & Sons, New York, 1995. - 543 p.

102. Chatfield C. The Analysis of Time Series: an Introduction, 4th ed. -Chapmam and Hall, 1989. - 242 p.

103. Dhillon B.S. Design Reliability: Fundamentals and Application, CRC Press, Boca Raton, Florida, 1999. - 318 p.

104. Dhillon B.S. Robot Reliability and Safety, Springer-Verlag, New York, 1991.-422 p.

105. Fault Tree Handbook with Aerospace Applications. NASA. Washington, 2002.-218 p.

106. Granger C.W.J., Newbold P. Forecasting Economic Time Series, 2nd ed. - Academic Press, Inc., 1986. - 338 p.

107. Hartmann E., Knapp D.J., Johnstone J.J., and Ward K.G. How to Manage Maintenance, American Management Association, New York, 1994. - 226 p.

108. Jordan J.K. Maintenance Management, American Water Works Association, Denver, Colorado, 1990. - 348 p.

109. Lehmann, E. L. Nonparametrics: Statistical Methods Based on Ranks. San Francisco: McGrawHill. 1985.

110. MIL-HDBK-189. Reliability Growth Management. Washington, 1981. -155 p.

111. NASA Reliability Centered Maintenance Guide for Facilities and Collateral Equipment. NASA. Washington, 2002. - 356 p.

112. Niebel B.W. Engineering Maintenance Management, Marcel Dekker, New York, 1994.-324 p.

113. Mosteller F., Tulcey J.W. Data Analysis and Regression: A Second Course in Statistics. Reading, MA: Addison-Wesley, 1977.

114. NUREG - 0492. Fault Tree Handbook. U.S. Nuclear Regulatory Commission. Washington, 1981. - 209 p.

115. Patton J.D. Preventive Maintenance, Instrument Society of America, Research Triangle Park, North Carolina, 1983. - 442 p.

116. Probabilistic Risk Assessment Procedures Guide for NASA Managers and Practitioners. NASA. Washington, 2002. - 323 p.

117. Reliability Centered Maintenance Guide for Facilities and Collateral Equipment, National Aeronautics and Space Administration (NASA), Washington, D.C., 2000. - 256 p.

118. Risk Assessment and Management Handbook: For Enviromental Health and Safety Professional Eds. : R. Kolluru, S. Bartell, P. Pitblade, S. Stricoff. N.Y.: Me Graw-Hill, 1995.-521 p.

119. Stoneham D. The Maintenance Management and Technology Handbook, Elsevier Science, Oxford, 1998. - 341 p.

120. Westerkamp T.A. Maintenance Manager's Standard Manual, Prentice Hall, Paramus, New Jersey, 1997. - 299 p.