Общие вопросы неразрушающего контроля
УДК 620.179
ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОПАСНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
Ю.И. Стеблев, С.В. Сусарев, Д.Е. Быков
Рассмотрены основные принципы проектирования систем мониторинга инженерных сооружений (СМИС) опасных производств, сформированные на основе выполнения технических проектов СМИС ряда крупных промышленных объектов нефтеперерабатывающей отрасли. Предложенные принципы проектирования СМИС как сложных информационно-диагностических систем основаны на строгом логическом структурировании огромных объемов информации по объектам мониторинга: проектной документации на сам объект и на автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП), требований к безопасности и метрологическому обеспечению, нормативно-технической документации. Показано, что основные этапы и принципы проектирования СМИС могут быть формализованы и логически описаны с применением аппарата структурных схем.
Ключевые слова: система мониторинга диагностическая, промышленные объекты опасные, принципы проектирования структурно-логические.
Проектирование, оснащение критически важных объектов структурированными системами мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений предусматриваются концепцией федеральной системы мониторинга критически важных и потенциально опасных объектов промышленной инфраструктуры, одобренной распоряжением правительства РФ № 14-З от 27.08.2005 г. Концепция разработана во исполнение утвержденного Президентом РФ решения совместного заседания Совета безопасности РФ и Президиума Государственного совета РФ (октябрь 2003 г.).
Основанием для идентификации промышленного объекта как критически важного или потенциально опасного является Постановление Правительства РФ № 304 от 21.05.2007 г. "О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера".
К таким объектам, в первую очередь, относятся взрывоопасные производства: нефтеперерабатывающие, нефтехимические и нефтегазодобывающие предприятия.
Основным нормативно-техническим документом РФ, регламентирующим общие требования к СМИС, является ГОСТ Р 22.1.12—2005 [1], который устанавливает:
категории потенциально опасных объектов, зданий и сооружений, подлежащих оснащению структурированными системами мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений;
основные требования к построению СМИС;
перечень функций СМИС, обеспечивающих решение задач безопасности объектов;
порядок информационного сопряжения данных от СМИС с единой дежурно-диспетчерской службой города, района (ЕДДС);
порядок проведения испытаний и приемки в эксплуатацию СМИС.
Система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений создается для обеспечения гарантированной устойчивости функционирования систем жизнеобеспечения и безопасности технологических процессов требуемого качества на контролируемом объекте и вы-
Юрий Иванович Стеблев, доктор техн. наук, профессор Самарского государственного технического университета (СамГТУ). Тел. (846) 279-03-54. E-mail: steblev404@mail.ru
Сергей Васильевич Сусарев, канд. техн. наук, доцент СамГТУ Тел. (846) 279-03-54. E-mail: susarev_sergey@mail.ru
Дмитрий Евгеньевич Быков, профессор, ректор СамГТУ Тел. (846) 278-43-00. E-mail: rector@samgtu.ru
ступает как средство информационной поддержки при принятии решений по предупреждению и ликвидации инцидентов, аварий, пожаров, чрезвычайных ситуаций (ЧС), в том числе вызванных террористическими актами. В настоящее время основная информация о ЧС поступает на пульт оператора установки, дальнейшая передача информации в дежурно-диспетчерскую службу (ДДС) предприятия и ЕДДС города или района проводится согласно схеме оповещения посредством телефонной связи.
СМИС создается на базе программно-технического комплекса (ПТК), осуществляющего в режиме реального времени мониторинг технологических процессов и процессов обеспечения функционирования объекта, а также передачу информации о предаварийной (инцидент), аварийной, чрезвычайной ситуациях, пожаре, в том числе вызванных террористическими актами, в ДДС предприятия, ЕДДС города или района.
Основной задачей СМИС является [2, 3] автоматический мониторинг в режиме реального времени критически важных для безопасности персонала и окружающей среды:
параметров технологических систем; систем безопасности; противопожарной защиты; инженерных систем жизнеобеспечения; систем связи и управления в кризисных ситуациях; мониторинг состояния несущих конструкций опасного производственного объекта.
Каждая из перечисленных систем, которые должны контролироваться СМИС, представляет собой сложную производственно-техническую и организационную структуру, содержащую большое число агрегатов, технологического оборудования, трубопроводных коммуникаций, средств управления, защиты и обеспечения безопасности. Поэтому проектирование СМИС должно проводиться на основе строгого логического структурирования огромного объема информации по комплексу установки — объекту мониторинга: проектной документации на саму установку и АСУТП, требований к безопасности и метрологическому обеспечению, нормативно-технической документации и т. п. Основные этапы и принципы проектирования СМИС опасных производственных объектов сведены в структурную схему (рис. 1), отражающую иерархию основных задач проектирования и их взаимодействие в процессе создания системы мониторинга.
В статье рассмотрено содержание каждого этапа проектирования СМИС и предложен подход к формализации этого процесса, основанный именно на применении аппарата структурных схем. Такой подход обусловлен тем, что понятие "структура" является наиболее общим в теории сложных систем [4], позволяющее моделировать организацию системы из отдельных разнородных элементов с их взаимосвязями, распределением функций и целей, методами декомпозиции и агрегации.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА МОНИТОРИНГА ДЛЯ СМИС
При проектировании СМИС нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств одной из главных задач является определение объема мониторинга на стадии разработки специальных технических условий (СТУ) на создание структурированной СМИС объекта или производства в целом [1].
Определение объема мониторинга является одним из наиболее важных и трудоемких этапов проектирования СМИС опасных производств, которому предшествует анализ характеристик технологической установки или производства в целом как объекта мониторинга. На рис. 2 приведена структурная схема анализа.
Рис. 1. Этапы проектирования СМИС опасных производственных объектов.
Рис. 2. Схема анализа характеристик технологической установки как объекта мониторинга.
При анализе из всего комплекса установки выделяются блоки определенного функционального назначения со специфическими характеристиками безопасности. Например, для установки каталитического риформин-га это могут быть секции гидроочистки и риформинга, сырьевой парк, факельная система и т. п.
Дальнейший анализ характеристик безопасности сводится к выделению групп сценариев, наиболее опасных и вероятных аварийных ситуаций из всех возможных на комплексе установки. Источником информации по возможным аварийным ситуациям является проектная документация на технологическую установку и декларация промышленной безопасности опасного производственного объекта.
Каждая из подсистем, которые должны контролироваться СМИС, представляет собой сложную производственно-техническую и организационную структуру, носителями информации о которой являются ведущие специалисты-эксперты, обеспечивающие эффективное функционирование этих систем.
Формирование объема мониторинга СМИС должно проводиться с учетом экспертных оценок ведущих специалистов каждого из направлений мониторинга и имеющейся нормативно-технической документации (НТД) по промышленной безопасности опасных производственных объектов. Источниками такой экспертной информации являются: проектировщик технологической установки; проектировщик АСУТП установки: служба пожарной безопасности предприятия; служба безопасности предприятия; главное управление МЧС города (ГУ МЧС).
Экспертные оценки необходимо учитывать при определении следующих составляющих объема мониторинга, а именно — определении перечней:
опасных техногенных ситуаций, контролируемых СМИС. Источники информации: проектировщик установки; нормативно-техническая документация;
сигналов системы противопожарной защиты (ПАЗ) АСУТП установки, отражающих взрывопожаробезопасность и подлежащих контролю СМИС. Источники информации: служба пожарной безопасности предприятия; проектировщик АСУТП установки;
сигналов по безопасности и противодействию террористической деятельности, которые должны передаваться в СМИС. Источники шформации: служба безопасности предприятия;
сигналов системы связи и управления в кризисных ситуациях (СУКС), которые должны передаваться в СМИС. Источники информации: служба безопасности предприятия; проектировщик АСУТП установки.
Одной из основных подсистем СМИС является система непрерывного мониторинга инженерных конструкций (СМИК). Для определения ее объема необходимо составить перечни оборудования, подлежащие:
непрерывному акустико-эмиссионному (АЭ) контролю. Типовое применение АЭ-контроля: резервуары, сосуды давления, корпуса реакторов, баллоны, колонны, постаменты. Источник информации: проектировщик установки;
непрерывному вибромониторингу. Типовое применение вибромониторинга: компрессоры, насосы, воздуходувки. Источник информации: проектировщик установки.
Структурная схема определения объема мониторинга приведена на рис. 3. Технологическое оборудование установки, как правило, включает в себя статическое оборудование (реакторы, колонны, сосуды давления, резервуары, трубопроводы, постаменты) и динамическое (машинное) оборудование (насосы, компрессоры, воздуходувки). Оба эти класса технологического оборудования являются объектами СМИК.
Рис. 3. Схема определения объема мониторинга СМИС.
Методика формирования объема мониторинга СМИС технологической установки включает исходные данные (прое
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.