Главная | Обратная связь

Обеспечение надёжности противоаварийных систем

Все системы и устройства ПАС должны удовлетворять самым высоким требованиям по качеству и надёжности, т.к. они работают в жёстких условиях при механических, тепловых, химических и других воздействиях, возникающих при авариях. В этой связи к ПАС предъявляется целый ряд специфических требований. ПАС должны срабатывать автоматически, но допускать ручное управление ими.

Срабатывание ПАС не должно приводить к повреждению переходящего в аварийный режим работы ПООЭ или опасной технологической установки, а число срабатываний за время их эксплуатации не должно оказывать влияния на ресурс работы.

Все системы и устройства ПАС должны проходить прямую и полную проверку на соответствие проектным характеристикам при вводе в эксплуатацию, после монтажа, ремонта, модернизации и периодически в течение всего срока службы. Проверки должны осуществляться с использованием заранее разработанных устройств и методик, которые должны обеспечивать возможность проверки работоспособности систем и устройств ПАС на всех этапах эксплуатации; проведение их испытаний на соответствие проектным показателям; проверку последовательности прохождения сигналов и включения в работу.

Исходя из соображений надёжности, ПАС и алгоритмы их работы должны быть предельно просты. Возможные способы достижения высокой надёжности ПАС многообразны. Основные из них показаны на рис. 2.20.

ПАС могут быть построены с использованием активного и пассивного принципа действия. Активный принцип действия предполагает, что для выполнения системой заданной функции необходимо обеспечить некоторые условия. Например, подать команду на включение, обеспечить электроэнергией и т.п. Такие системы, как правило, сложны по конструкции и имеют многочисленные связи с другими системами и устройствами, обеспечивающими их работоспособность.

При построении ПАС с использованием пассивного принципа для выполнения ею заданной функции не требуется работа других систем и устройств. Пассивная ПАС функционирует под влиянием воздействий , непосредственно возникающих вследствие исходных событий аварийных процессов. Пассивные ПАС значительно проще активных по конструкции и схемному решению, поскольку отпадает необходимость в разветвлённых управляющих и обеспечивающих системах. Они могут быть построены, например, с использованием силы тяжести, естественной циркуляции рабочей среды, теплового расширения при нагревании и других физических явлений.

Важнейшей мерой обеспечения надёжности ПАС является резервирование её элементов и каналов.

Резервирование может быть структурным, функциональным и временным.

Структурное резервирование предполагает применение резервных элементов или каналов в структуре ПАС. Степень резервирования характеризуется кратностью резерва, под которой понимается отношение числа резервных элементов или каналов к числу резервируемых.

Кратность резерва должна быть такой, чтобы, несмотря на единичный отказ, т.е. один независимый от исходного события отказ, ПАС сработала. При этом единичный отказ предполагается в любом узле ПАС,

но одновременно только один. Выбор принципа единичного отказа в качестве руководящего для определения кратности резервирования ПАС обусловлен малой вероятностью возникновения единичного отказа в связи с высоким качеством проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации подобных систем. Естественно, что вероятность одновременного возникновения двух независимых отказов при этом условии, тем более становится ничтожно малой, поскольку представляет собой произведение вероятностей каждого из них.

Осуществляя резервирование, необходимо понимать, что введение избыточных резервных элементов одновременно с повышением надёжности повышает и опасность ложных срабатываний резервируемой системы. Для защиты от ложных срабатываний, нарушающих нормальную эксплуатацию и повышающих нагрузки, используются схемы резервирования “2 из 3” или “2 из 4”, при которых система срабатывает только в том случае, если сигнал на срабатывание формируется в двух соответственно из трёх или четырёх каналов.

Функциональное резервирование основано на способности отдельных элементов выполнять дополнительные функции, кроме своих основных.

Временное резервирование связано с использованием инерционности протекающих процессов. Резерв времени позволяет обеспечить при необходимости дублирование управляющих систем действиями персонала, даёт персоналу время на осмысливание предпринимаемых действий, позволяет восстановить отказавшие элементы и устройства.

Отказы могут быть не только единичными, но и множественными, вызванными общей причиной. При этом отказывают одновременно несколько элементов системы вследствие одного внутреннего или внешнего воздействия, отказа какого- либо устройства или ошибки человека в процессе проектирования или эксплуатации. Общей причиной могут быть место расположения, условия, источник энергоснабжения, обслуживание, конструкция, технология изготовления, материал и т.п.

Защита ПАС от отказов по общей причине достигается структурно- функциональным и физическим разделением её каналов.

Структурно - функциональное разделение исключает общие элементы и связи в схемах, общие управляющие и обеспечивающие системы. Физическое разделение достигается разнесением структурно- независимых элементов и каналов ПАС в пространстве, созданием между ними физических барьеров, размещением в независимых помещениях.

Структурно - функциональное разделение защищает ПАС главным образом от внутренних отказов, физическое - внешних воздействий.

Исключение зависимых отказов, обусловленных общностью конструкции, ошибками при проектировании и т.п., достигается разнообразием каналов ПАС. Разнообразие предполагает использование при построении каналов ПАС, выполняющих одни и те же функции, разных конструкторских решений, разных физических принципов, разной элементной базы и т.п. Так, например, при формировании аварийного сигнала управляющими системами могут использоваться параметры разной физической природы: давление и мощность, число оборотов и крутящий момент и т.п.

Повышение безотказности элементов ПАС обеспечивается совершенствованием их конструкции, схемных решений, технологии изготовления и монтажа, технического обслуживания, облегчением условий работы.

Организационно-технические меры включают в себя контроль за состоянием системы, восстановление её работоспособности, а также анализ опыта эксплуатации.

Контроль за состоянием системы предполагает проведение периодического и постоянного контроля. Наибольшей эффективностью обладает постоянный контроль, однако отказы отдельных элементов могут быть обнаружены только при проведении периодических проверок работоспособности с имитацией аварийной ситуации.

Увеличение эффективности периодического контроля достигается автоматизацией процесса проверок и увеличением их частоты.

Для обеспечения восстановления элементов в различных режимах функционирования ПАС они должны удовлетворять определённым требованиям по ремонтопригодности.

Анализ опыта эксплуатации предполагает постоянный сбор и оперативный анализ информации о всех отказах и нарушениях в работе ПАС с целью принятия необходимых корректирующих мер.