Надежность и безопасность оборудования закладывается при его проектировании, обеспечивается при изготовлении, контролируется при эксплуатации и восстанавливается при ремонте. В Национальной программе улучшения состояния безопасности, гиены труда и производственной среды на 2001-2005 г. предусмотрено: ?Разработка методики определения ресурса, реконструкции и выведения из эксплуатации физически изношенных или морально устаревших производственных зданий, сооружений, технологического оборудования объектов нефтегазового комплекса, которые не отвечают требованиям охраны труда и представляют потенциальную угрозу для жизни и здоровья работающих?. В статье приводятся основные требования для оценки безопасной эксплуатации компрессорного оборудования (КО) на различных этапах его жизненного цикла, которые можно использовать и для другого оборудования. КО выбрано потому, что для обеспечения его безопасности еще существует на Украине нормативная база [1-10]. Проектирование, изготовление, монтаж, наладка, ремонт, испытания и эксплуатация КО должны производиться предприятиями, имеющими разрешение на соответствующий вид деятельности, которое выдает Госнадзорохрантруда Украины. В соответствии c законом ?Об охране труда? государственный надзор распространяется на проектные, проектно-конструкторские и научно- исследовательские организации, машиностроительные и приборостроительные предприятия (независимо от их организационно-правовых форм) в части обеспечения ими технологичности, надежности и качества изготовляемого оборудования и приборов, внезапный отказ которых при эксплуатации может привести к авариям, тяжелым экологическим последствиям и человеческим жертвам. Надзору подлежит проектная и конструкторская документация, изделия машиностроения (машины, аппараты, сосуды, технологические трубопроводы, трубопроводная арматура, сборочные единицы, элементы, детали). В перечень поднадзорной продукции входят также приборы контроля и регулирования технологических процессов, программно-технические комплексы управления технологическими процессами, системы противоаварийной защиты, их элементы, взрывозащищенное оборудование. Основной задачей Госнадзорохрантруда Украины в области надзора за конструированием и изготовлением оборудования и приборной техники для потенциально опасных производств является предотвращение выпуска оборудования, не отвечающего требованиям государственных и отраслевых стандартов и нормативно-технических документов Украины по безопасности. Оборудование должно отвечать установленным требованиям технической безопасности, общих правил взрыво- и пожаробезопасности производственных комплексов, правилам устройства и безопасной эксплуатации воздушных или газовых компрессоров. Основные задачи предприятий на этапах жизненного цикла оборудования (на стадиях его разработки и изготовления, модернизации и ремонта):
оформление разрешений на право деятельности предприятия ?проектанта и изготовителя оборудования;
разработка и согласование технического задания (ТЗ);
разработка и согласование технической документации;
оформление разрешения на изготовление опытного образца продукции;
изготовление оборудования;
испытание опытного образца;
сертификация продукции;
оформление разрешения на серийный выпуск и применения оборудования в потенциально опасных производствах, а также на проведения его ремонта.
Приемочные испытания опытного образца проводятся в соответствии с ГОСТ 15.001 и ДСТУ 3974. Для оценки соответствия изделия требованиям безопасности на стадии приемочных испытаний необходимы следующие документы:
копия разрешения на изготовление опытного образца;
копия приказа на создание приемочной комиссии и включение в ее состав всех представителей инспектирующих организаций;
техническое задание;
проекты технических условий, с номенклатурой основных требований к серийному производству изделий, см. рис.:
полный комплект конструкторской и технологической документации;
программа и методика испытаний, которые должны быть согласованные с заинтересованными организациями;
заключение (свидетельство, сертификат) о взрывозащищенности (при необходимости) для электротехнических устройств технологического назначения и для электрооборудования (комплектуемого с опытной установкой);
перечень правил и норм, требования которых учтены в конструкторско-технологической документации;
образец паспорта (или формуляра), в котором должны быть приведены критерии отказов, критерии предельного состояния, основные показатели надежности, перечень опасных факторов и декларированные значения их уровня;
инструкцию по монтажу и эксплуатации;
данные сравнительного анализа показателей безопасности, разрабатываемого КО с лучшими отечественными и зарубежными образцами;
обоснование технически достижимых значений виброшумовых характеристик (включая инфра- и ультразвук) по ГОСТ 12.2.016.5 и ДСТУ 3163, а также мероприятий по защите работающих от виброшумового воздействия;
программу определительных испытаниях по надежности по ДСТУ 3163, ДСТУ 2861 и ДСТУ 2863.
При проведении проверки приемочных испытаний определяются:
основные показатели назначения в соответствии с требованиями государственных стандартов Украины;
безопасность КО по результатам проведения предварительных и приемочных испытаний и заключений членов приемочной комиссии и экспертов;
вибрационные характеристики по ДСТУ 3160 ? ДСТУ 3163, границы устойчивой работы КО и его технический уровень по вибрационным характеристикам и основным показателям режима работы;
базовые характеристики составных частей КО по ДСТУ 3163 для контроля стабильности и качества производства и для периодического контроля технического состояния составных частей КО на местах постоянной эксплуатации;
шумовые характеристики (включая инфра- и ультразвук) по ГОСТ 12.2.016.1 ? ГОСТ 12.2.016.5, а также эффективность шумозащитных конструкций;
показатели электробезопасности и работоспособности систем охлаждения, смазки, управления, контроля и защиты.
Основные опасные и вредные факторы КО:
вращающиеся части;
действие предметов, которые разлетаются в результате взрыва, либо от значительных статических и динамических нагрузок (давление газа или воздуха, статические и циклические нагрузки, вибрация);
повышенная температура поверхности компрессора и трубопроводов;
виброшумовое воздействие на работающих;
нарушение чистоты воздуха рабочей зоны (при наличии утечек газа и выброса отработанных газов приводом);
электромагнитное воздействие на работающих;
повышенное значение напряжения в электросети, короткое замыкание при котором электрический ток проходит через тело человека;
повышенная подвижность воздуха;
острые кромки на поверхности деталей и инструмента.
Владелец предприятия, приобретая КО, должен убедиться в том, что основные показатели назначения, показатели надежности и безопасности соответствуют значениям, которые декларирует изготовитель, а также провести анализ безопасности работающих и мероприятий по их защиты от вредных воздействий, а также загрязнения окружающей среды. Он обязан назначить ответственного за безопасную эксплуатацию КО, из числа подготовленного инженерно-технического персонала, и зарегистрировать КО в территориальных органах Госнадзорохрантруда Украины. К эксплуатации может быть допущено КО предприятия, владелец которой имеет разрешение на право его эксплуатации, полученное в территориальных органах Госнадзорохрантруда Украины. В порядке регистрации КО руководители предприятия, владелец, обязаны зарегистрировать в органах Госнадзорохрантруда Украины установленное технологическое оборудование (сосуды и аппараты, компрессоры, технологические трубопроводы, холодильные камеры). Техническая документация, поставляемая потребителю заводом-изготовителем с компрессорной установкой, насосами, комплектными установками (станциями) и машинами, должна содержать эксплуатационные документы и руководство по ремонту или технические условия на ремонт и др. документацию по ДСТУ 2826. Изменения в технологический регламент, паспорт компрессорного оборудования, проектную документацию вносятся в соответствии с требованиями нормативных документов Украины. Руководители предприятия, владелец, обязаны ежегодно разрабатывать и реализовывать организационно-технические мероприятия для создания безопасных и безвредных условий труда при эксплуатации КО, которые должны соответствовать требованиям действующих законодательных и нормативных актов об охране труда и нормативно-технической документации, обеспечивать постоянный контроль за соответствием оборудования условиям безопасности, соблюдения работающими требований норм и правил по охране труда и обслуживания рабочего места, использования индивидуальных средств защиты. Эксплуатация КО установки должна осуществляться в соответствии с технологическим регламентом (ТР), который разрабатывается проектной организацией-разработчиком проекта или научно-исследовательской организацией. Он может быть разработан предприятием- владельцем КО и согласован с проектной организацией-разработчиком проекта. Срок действия ТР- 5 лет. Для обеспечения общего контроля за работой КО дежурный обслуживающий персонал в течение смены должен регистрировать в суточном журнале установленной формы основные параметры работы компрессорного оборудования, замечания о его работе, причины остановки и другие замечания, а также аварийные ситуации и аварии. В машинном отделении (пункте управления) должны быть вывешены на видном месте утвержденные владельцем предприятия:
инструкции по устройству и эксплуатации компрессорного оборудования, по обслуживанию контрольно-измерительных приборов и автоматики, по пожарной безопасности, по охране труда, по оказанию до врачебной помощи при отравлении сжимаемой средой;
оперативная часть плана ликвидации аварий;
годовые и месячные графики проведения планово-предупредительного ремонта, графики вибрационного обследования КО при его техническом обслуживании по фактическому техническому состоянию;
схемы трубопроводов, с указанием запорной арматуры и приборов автоматики;
указатели нахождения средств индивидуальной защиты;
номера телефонов скорой помощи, пожарной команды, диспетчера электросети, штаба гражданской обороны, милиции, начальника компрессорного цеха (домашний телефон) и др.
Журнал учета ремонтов компрессоров должен соответствовать требованиям общих технических условий по ремонту компрессоров. Персонал, допущенный к обслуживанию компрессорной установки, должен знать:
устройство и принцип действия КО;
схемы трубопровода, водопровода, смазки механизма движения, смазки цилиндров, сальников и других систем;
места установки КО;
схему и места установки контрольно-измерительных приборов;
схемы, устройства и принципы действия автоматики КО;
инструкцию по безопасному обслуживанию оборудования КО;
мероприятия по предупреждению, локализации и ликвидации аварийных ситуаций и аварий, и меры по устранению возникших неполадок.
Для решения вопросов контроля технического состояния КО, повышению его надежности и безопасности предприятиям рекомендуется разработать свои стандарты по порядку проведения обследования оборудования, обеспечения безопасной его эксплуатации и проведения ремонта по техническому состоянию. Основные задачи стандарта предприятия:
создание на предприятии условий, при которых все специалисты (технологи производств, механики оборудования, специалисты по контролю прочности и износу деталей, диагностике, надежности, безопасности труда и др.) работают согласовано и все нормативные документы предприятия, программные продукты разрабатываются для единой системы обеспечения надежности и безопасности оборудования;
уточнение номенклатуры основных требований к составным частям оборудования;
составление перечня внешних признаков нарушения нормального функционирования оборудования по каждому требованию и методов их контроля с учетом требований нормативных актов Украины;
определение по каждому признаку его граничных значений и вид действия (регулировка- изменение режима, ремонт, модернизация, списание);
определение объема и процедур контроля технического состояния составных частей;
определение порядка проведения обследования составных частей оборудования, оформления и хранения данных, а также принятия решения по дальнейшей их безопасной эксплуатации;
уточнение функций структурных подразделений предприятия при решении задач по обеспечению безопасной и надежной эксплуатации оборудования, по восстановлению его работоспособности;
создание и ведение баз данных (по техническому состоянию составных частей КО, по основным показателям надежности, по техническому обслуживанию и ремонту, по действующим нормативным документам );
совершенствование существующей системы контроля технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса составных частей до текущего ремонта, организация его обслуживания по фактическому состоянию.
В настоящее время предприятия имеют изношенный парк оборудования (объектов), а средств для его замены и модернизации у них недостаточно. Поэтому повышение его надежности и безопасной эксплуатации является актуальной задачей. Необходимо продлевать остаточный ресурс объектов и экономить средства при проведении ремонтов. Значительное снижение затрат на техническое обслуживание объектов и повышение эффективности их эксплуатации можно обеспечить путем создания на предприятии системы мониторинга и диагностики объектов и организации их ремонтов по техническому состоянию, а также путем оптимизации режимов его работы и доработки ненадежных узлов. Оценку пригодности КО для безопасной дальнейшей его эксплуатации необходимо проводить на основе результатов комплекса научно-технических работ. Для этого проводятся вибрационные и прочностные исследования, аттестация рабочих мест по условиям труда, анализируются показатели безопасности и надежности оборудования, проверяется работоспособность систем управления и защиты, а также система технического обслуживания и ремонта, обеспечения надежности и безопасности, обучения обслуживающего персонала. По полученным результатам определяется соответствия (или несоответствия) оборудования требованиям действующей нормативной документации и рассчитывается остаточный ресурс его безопасной дальнейшей эксплуатации. Для решения этих задач рекомендуется внедрение прогрессивных систем контроля и обслуживания объектов, позволяющих организовывать их ремонт по техническому состоянию. Безопасность эксплуатации объекта в пределах назначенного ресурса КО контролируется опытом эксплуатации всего парка однотипных объектов. Особое внимание уделяется объектам, которые имеют большую наработку и работают при больших динамических нагрузках. Для этих объектов должны применяться самые прогрессивные методы технической диагностики, которые проводятся с целью оценки технического состояния отдельно взятой выборки из всего парка и позволяют на 30-50 % увеличивать их ресурс, лимитируемый остаточной прочностью и износом незаменяемых при капитальных ремонтах деталей и узлов [10]. Обязательное диагностирование технологического оборудования проводится при условии, если:
отсутствует паспорт на оборудование;
выработан установленный автором проекта расчетный срок службы;
не указан срок службы в технической документации, а фактический срок службы оборудования превысил 20 лет;
при эксплуатации оборудования имели место нарушения технологического регламента или воздействия факторов (температуры, давления, вибрации, внешних силовых нагрузок и др.), значения которых превышали предельно допустимые;
при эксплуатации оборудования проводились ремонтно-сварочные работы или работы, связанные с изменением конструкции, с изменением расположения опор, или изменением исходной конфигурации трубопроводов (установка дополнительных или демонтаж имеющихся участков и отводов, применение труб другого сортамента и др.).
В случаях, предусмотренных выше, дальнейшая эксплуатация оборудования возможна только после проведения его диагностирования и определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации. Диагностирование и прогнозирование ресурса организует предприятие-владелец оборудования силами специализированных организаций, имеющих разрешение органов государственного надзора (Госнадзорохрантруда и Госстандарта Украины) на проведение таких работ. Диагностирование КО проводится по программе, составленной в соответствии с действующими нормативными документами Украины. При отсутствии возможности отключения и подготовки КО для проведения обследования в полном объеме в установленный срок диагностирование оборудования может быть выполнено путем частичного контроля по сокращенной программе, разработанной специалистами диагностической организации. По результатам такого контроля заключение о возможности безопасной эксплуатации КО при отсутствии в нем опасных дефектов может быть выдано на срок не более 2 лет, по истечении которого должно быть проведено диагностирование в полном объеме в соответствии с требований общих технических условий на ремонт КО и [2]. Сосуды и трубопроводы, входящие в состав технологического оборудования, а также строительные конструкции диагностируют в соответствии требованиями действующих нормативных документов Украины. Контроль степени износа ответственных узлов и деталей проводится путем их микрометрирования и сопоставления результатов со значениями допустимых предельных отклонений размеров, приведенных в документации завода-изготовителя и в технических условиях на ремонт. К ответственным узлам и деталям КО относятся те, которые не входят по паспорту изготовителя в перечень быстроизнашивающихся деталей и узлов, которые заменяются при их отказах и планово-предупредительных ремонтах. Результаты измерений оформляются в виде протоколов и фиксируются в формуляре. Если узлы и детали по результатам ревизии соответствуют предъявляемым к ним требованиям, то срок их эксплуатации может быть продлен. Своевременное выявление дефектных узлов и деталей оборудования обеспечивается при применении методов и средств виброакустической и параметрической диагностики, не прибегая к разборке КО. По изменениям вибрационных характеристик и основных показателей назначения оборудования достаточно надежно оценивают качество изготовления его составных частей, износ и деформацию деталей, изменение их взаимного расположения, а также неблагоприятный режим работы, но по ним нельзя оценить запас прочности деталей и концентрацию вредных веществ в воздухе. Своевременное проведение контроля прочности ответственных деталей оборудования методами неразрушающего контроля, которые указаны в эксплуатационной документации изготовителя или в общих технических условиях на ремонт оборудования, с учетом контроля изменения химического изменения материала, обеспечивает требуемую безопасность объекта контроля. Аттестация рабочих мест позволяет обеспечить безопасность обслуживающего персонала и оценить загрязнения окружающей среды. Контроль и периодический анализ основных показателей надежности (наработка на отказ ответственных деталей и среднего ресурса да капитального ремонта) позволяет своевременно разрабатывать мероприятия по повышению безопасности оборудования. Заключение о состоянии КО должно включать следующие данные:
место расположения оборудования, его инвентарный номер, наименование организации-изготовителя, дату изготовления и ввода в эксплуатацию;
наименование организации, выполнившей диагностирование, дату диагностирования, фамилии, должности исполнителей;
краткую техническую характеристику оборудования, режим его эксплуатации;
проектные и фактические размеры основных элементов оборудования, для трубопроводов ? конструктивную схему;
сведения о проведенных ремонтах;
результаты внешнего и внутреннего осмотров и измерений (акты, протоколы);
результаты толщинометрии (протоколы);
результаты неразрушающего контроля (акты, протоколы);
результаты механических испытаний, химического и металлографического анализа основного металла и сварных соединений (в случаях их проведения ? акты, протоколы);
расчеты остаточного ресурса (в случае выполнения расчетов на ЭВМ в заключении приводятся сведения о программе расчета, организации-хранителе программы и машинная распечатка расчета);
выводы по результатам обследования и комплексной дефектоскопии, которые должны содержать основные данные, характеризующие состояние отдельных элементов или оборудования в целом;
паспорт оценки технического состояния по вибрационным характеристикам и основным показателям назначения (при необходимости степень отстройки собственных частот от вынужденных);
заключение о состоянии оборудования, срок его службы и допустимые режимы эксплуатации (ограничения, если они вводятся дополнительно к штатному регламенту).
Таким образом остаточный ресурс оборудования определяется на основании анализа условий эксплуатации, результатов технического диагностирования и критериев предельного состояния. Когда остаточный ресурс определяется на основании рассмотрения нескольких критериев предельного состояния, то остаточный ресурс назначается по тому критерию, который определяет минимальный срок остаточного ресурса.
