|
|
|
|
|
|
|
Научно-производственная и исследовательская деятельность «СибЭРА» по обеспечению техногенной безопасности региона
14 марта 2016
Черняев А.П.1, Кичалюк Э.В.2, Поснов И.В.2, Кармаданов А.П.2, Аличкина Л.Г. 2, Козырев О.А. 2, Бурдинский С.А. 2, Александров В.А. 2; Ханина Е.С.2
1ООО НИЦ «СибЭРА», г. Красноярск 2ООО НПО«СибЭРА», г. Красноярск
Осознание важности проблемы техногенной безопасности привело в конце 1980-х годов к возникновению специализированных организаций, выполняющих работы по техническому диагностированию опасных производственных объектов(ОПО) анализу причин разрушений и отказов сложных технических систем, обоснованию прочности и ресурса оборудования, отработавшего нормативные и сверхнормативные сроки эксплуатации.
В 1990 г по решению Всесоюзной ассоциации «Комплексная оперативная диагностика аварийных ситуаций, прочности, живучести и безопасности машин и конструкций» (Ассоциация КОДАС) на базе Отдела машиноведения ВЦ КНЦ СО РАН было создано первое из группы компаний Научно-производственное предприятие «СибЭРА». С 1994 г. предприятиями получено более 30 лицензий и разрешений на проведение экспертизы промышленной безопасности оборудования химических и других взрывоопасных и вредных производств, подъемных сооружений, объектов котлонадзора, газового хозяйства, металлургической, угольной, горнорудной, нефтяной и газовой промышленности, объектов переработки и хранения растительного сырья, транспортировки опасных грузов, зданий и сооружений, а также на проектирование и строительство зданий и сооружений, на инженерно-геологические изыскания, на транспортирование опасных производственных отходов, проведение энергоаудита.
Становление независимой экспертизы в области промышленной безопасности происходило по мере разработки соответствующей нормативно правовой базы на федеральном уровне. В настоящее время безопасность эксплуатации ОПО, выработавших нормативный срок службы, обеспечивается системой организационных и научно-технических мероприятий, основу которых составляет независимая экспертиза технического состояния, безопасности оборудования и производств с оценкой остаточного ресурса на базе соответствующих критериев повреждаемости и методов расчета.
Активная научно-производственная деятельность «СибЭРА» в области промышленной безопасности на протяжении 25 лет обеспечила лидирующие позиции среди экспертных организаций региона при выполнении следующих видов работ: -оценка промышленной безопасности производств, анализ индустриального риска объектов и территорий; -экспертиза промышленной безопасности технических устройств, зданий и сооружений; -проведение контроля материалов и состояния конструкций разрушающими и неразрушающими методами; -проведение ремонта и монтажа оборудования потенциально опасных объектов; -разработка методических и нормативно-методических документов в области оценки прочности, остаточного ресурса потенциально опасных объектов; -экспертиза проектной документации, разработка регламентов и проектов реконструкции, ликвидации и консервации ОПО; -технические расследования аварий.
Структурные схемы предприятий приведены на (рис 1.) Штат компаний «СибЭРА» составляют высококвалифицированные специалисты, имеющие большой опыт практической работы и научных исследований, в их числе член-корреспондент РАН-1 чел, доктора и кандидаты наук- 7 чел, специалисты, имеющие 3 уровень квалификации по неразрушающим методам контроля- 5 чел, 2 уровень- 27 чел. Экспертов в том числе и высшей квалификации по разным областям надзора и специалистов сварочного производства -21 чел.
Аттестованы лаборатории неразрушающих методов контроля, в том числе по ультразвуковому, акустико-эмиссионному, магнитному, проникающим веществам,визуально-измерительному, вибродиагностическому, вихретоковому, радиационному методам, течеисканию. Аккредитована лаборатория разрушающего контроля для проведения стандартных и механических испытаний металлов и испытание на трещиностойкость, измерений твердости и микротвердости, металлографических исследований.
Электротехническая лаборатория для измерения до 500кВукомплектованаоборудованием для проведения экспертизы маслонаполненных трансформаторов и энергоаудита.
Предприятия располагают собственной производственной базой общей площадью более 3000 м2, автохозяйством, передвижными лабораториями на базе автомобилей УРАЛ-4320, ЗИЛ-131, комплектами диагностического, ремонтного, вспомогательного и испытательного оборудования. К наиболее современным относятся многоканальные комплексы акустико-эмиссионного контроля, бетатрон для R-контроля изделий большой толщины, виброанализатор CSI,ультразвуковой томограф, компрессор до 400 кгс/см2.
Предприятия с момента образования проводят активную научно-техническую политику в области обеспечения промышленной безопасности в Красноярском, Прибайкальском и Забайкальском краях, республиках Тыва и Хакасия. Выполняемые работы подкрепляются научными исследованиями и методическим обеспечением. Широко используются численные методы анализа напряженно-деформированного состояния конструкций, экспериментальные оценки характеристик механических свойств и металлографические исследования структуры металла.
Основными заказчиками за 25лет явились более 980 предприятий Сибирского Федерального Округа городов Красноярска, Абакана, Ачинска, Канска, Северо-Енисейска, Зеленогорска, Железногорска, Лесосибирска, Норильска, Кемерово, Томска, Читы, Иркутск и др., такие как РУСАЛ, СИБУР, КРАСФАРМА, Красноярскнефтепродукт, Эвенкиянефтепродукт, Красмаш, НТЭК, АНПЗ, Красноярская ГЭС, Богучанская ГЭС, ГХК, ЭХЗ, Азот, Красноярская ЖД, ЗДК Полюс, ТГК-13 и 14 и др.
Предприятия работают в тесном сотрудничестве с научно-исследовательскими институтами, диагностическими и учебными центрами Красноярска, Москвы, Санкт-Петербурга, Якутска, Тюмени, Новосибирска. Наиболее тесное научно-техническое сотрудничество осуществляется с Отделом машиноведения СКТБ «НАУКА» КНЦ СО РАН. Специалисты предприятия активно участвуют в подготовке студентов по специальности «Динамика и прочность машин» на базовой кафедре «Диагностика и безопасность технических систем» СФУ.
Высокое качество проводимых работ обеспечивается за счет строгого соблюдения «Системы менеджмента качества» и «Руководства по качеству», разработанных на основе стандартов ИСО 9000 и ГОСТов системы СПДС, а также персональной ответственности руководителей и исполнителей работ за объективность и достоверность принимаемых решений. Системы менеджмента качества сертифицированы на соответствие международному стандарту ISO 9001:2008, системы управления охраной (OHSAS 18001) труда на соответствиеГОСТ Р 12.0.2.230-2007
Специалистами «СибЭРА» выполнено более 18000 работ (Рис.2) по оценке технического состояния и остаточного ресурса оборудования аммиачных холодильных установок, сосудов давления, резервуаров, емкостей, котлов, полимеризаторов, реакторов, трубопроводов, грузоподъемных механизмов, компрессоров, карьерных экскаваторов и горно-транспортных машин, трансформаторов, зданий и сооружений, рабочих колес ГЭС, дымовых и вентиляционных труб и пр.
Значительное количество объектов, обслуживаемых «СибЭРА» и выполняемых объемов работ объясняется рядом объективных факторов: -внимательным отношением к клиентам и гибкой ценовой политикой; -организацией сервисного обслуживания при работе с постоянными клиентами; -использованием новейшего многофункционального диагностического оборудования; -большими финансовыми вложениями в повышение технической оснащённости и квалификации персонала; -активной научно-технической политикой в области промышленной безопасности.
Цикличность объемов работ в последние годы связана как с общим кризисом в экономике, так и с реформированием системы экспертизы в стране.
Отдельным направлением деятельность «СибЭРА» является участие специалистов в техническом расследовании аварий (Рис.3), наиболее значимые: -расследование причин аварии на Саяно-Шушенской ГЭС в составе комиссии Российской академики науки; -взрыв подкрановой балки на Красноярской ГЭС; -взрыв ацетиленового баллона в тоннеле ГХК; -взрыв на Ачинском нефтеперерабатывающем заводе; -взрыв котельной в п. Ванавара; -взрыв нефтебазы в п. Есей; -взрыв газовых баллонов в п. Емельяново и г. Красноярске; -авария в котельной в п. Кедровый; -разрушение мостового крана в п. Еруда и др.; -разрушение конденсатора АХУ Хакасского рыбокомбината.
При выполнение работ по освидетельствованию и диагностированию ОПО применяются различные виды неразрушающего контроля. Широко используются специальные комплекты измерительного инструмента для проведения визуально-измерительного контроля (нутромеры, микрометры, индикаторы, штангенциркули, эндоскопы рис.4). Для измерения толщин стенок элементов конструкций оборудования, особенно подверженных коррозионным воздействиям, применяются ультразвуковые толщиномеры, для визуального наблюдения структуры металла непосредственно на объекте используются малогабаритные металлографические микроскопы, оснащенные цифровой фотокамерой. (Рис.5) Для оценки характеристик твердости материалов, получивших в процессе эксплуатации значительные уровни накопленных повреждений, применяются ультразвуковые, ударные и переносные твердомеры.
Для выявления технологических и эксплуатационных дефектов (Рис.4,6) применяются комплекты капиллярной дефектоскопии, ультразвуковые томографы, дефектоскопы (Рис.7,8), портативные импульсные рентген аппараты(Рис.9), акустико-эмиссионные комплексы A-line 32D на 72 канала в т.ч. радиоканалы.(Рис.10) При выполнении работ по обследованию зданий и сооружений применяются оптические и электронные теодолиты тахеометры, комплект оборудования для тепловизионного контроля. (Рис.11)Для вибродиагностики машинного оборудования(насосов, компрессоров, элдвигателей, приводов и пр.) и трубопроводов применяются дефектоскопы позволяющие кроме измерения виброперемещений, скоростей и ускорений приводить и спектральный анализ вибраций(Рис.12)Для проведения натурных испытаний сосудов и оборудования, работающего под давлением, создана передвижная лаборатория, оснащенная многоступенчатым компрессором до 400 МПа и гидронасос до 80 МПа, позволяющаяпроводить пневмоиспытания и гидроиспытания воздухоразделительных установок, ксеноновых баков высокого давления космических аппаратов,(Рис.13) противофонтанной арматуры.
Особую группу составляют испытательные машины и оборудование для определения характеристик механических свойств конструкционных материалов. «СибЭРА»располагает возможностями для проведения испытаний при статическом и малоцикловом нагружениях, для определения характеристик трещиностойкости и испытаний образцов на ударную вязкость в широком интервале температур.(Рис.14) Собственная производственная и ремонтная база наличие станочного парка(Рис.15) позволяют выполнять работы по реконструкции и ремонту оборудования потенциально опасных объектов с проведением диагностирования на заключительном этапе при вводе в эксплуатацию.Планово ведутся работы по замене и ремонту технологических трубопроводов, по подъему в проектное положение и ремонту резервуаров вертикальных и горизонтальных в «Эвенкиянефтепродукт» и «Красноярскнефтепродукт», по ремонту ГПМ в др. организациях.
Специалистами НПП «СибЭРА» проводится экспертиза следующих технических устройств: (Рис.16,17) -сосуды, работающие под давлением (сварные, литые); -аппараты работающие под давлением (трубные, составные, колонные); -резервуары и ёмкости (вертикальные и горизонтальные и т.д.); -трубопроводы (технологические, пара и горячей воды); -котлы и аппараты (котельные установки, барабаны); -подъемно-транспортное оборудование (краны всех типов, подъемные механизмы и грузозахватные устройства); -горнотранспортные машины (экскаваторы карьерные, шагающие, бульдозеры, автосамосвалы, буровые станки, тепловозы, думкары); -железнодорожный путь и цистерны; -нефтедобывающее оборудование (буровые вышки, противофонтанная арматура); -компрессоры, воздушные, аммиачные, ацетиленовые, насосы ЛВЖ; -маслонаполненные трансформаторы; -рабочие колеса гидроэлектростанций.
Конечная задача заключается в обоснование сроков безопасной эксплуатации и назначении времени следующего освидетельствования и экспертизы объекта.
В строительной отрасли «СибЭРА» выполняет следующие виды работ: -экспертиза промышленной безопасности и обследование зданий и сооружений, в том числе дымовых и вентиляционных труб, на опасном производственном объекте; -проведение работ по проектированию зданий и сооружений с разработкой всех архитектурно-строительных решений для строительства на территории со сложными инженерно-геологическими условиями. - разработка и экспертиза проектной документации на строительство (техническое перевооружение, консервация и ликвидация) опасного производственного объекта. Значительные объемы работ выполнены по обследованию и разработке проектной документации на реконструкцию зданий и сооружений РУСАЛ-Красноярск, РУСАЛ-Ачинск, выполнен ряд проектов по строительству производственных зданий, Томской птицефабрики, мини-НПЗ в г. Минусинске, Красноярске и Шарыпово, по обследованию православного храма и корпуса института искусств в г. Красноярске, реконструкции стадиона в г. Зеленогорске и ряд других работ.
Экспертиза проектной документации так же проводится по техническим устройствам, применяемым на опасном производственном объекте и по опасным производственным объектам в целом. Наиболее значимые экспертизы проектов: -ТЭО на строительство Железногорской ТЭЦ; -1-я очередь завода полупроводникового кремния в г. Железногорске; -технико-экономическое обоснование строительства и реконструкции объектов теплоснабжения в Эвенкийском автономном округе; -монтаж схем оборудования и реконструкция узла анодирования в ОАО «Ачинский нефтеперерабатывающий завод, техническое перевооружение для ускоренного послеаварийного пуска завода, установки гидрокрекинга и нефтяного кокса; -проект нефтебазы 15000 м3 в Эвенкийском АО; -рабочие проекты на строительство скважин на Ванкорском,Собинском, Куюмбинском, Лодочном, Берянбинском и д.р. газонефтяных месторождениях; -техническое перевооружение водно-химического режима ТЭЦ ГМК «Норникель» -разработка и экспертиза декларации, промышленной безопасности центрального склада хлора в г. Красноярске.
По результатам проведения экспертизы и освидетельствования объектов и несущих конструкций проводятся расчетно-экспериментальные оценки прочности и надежности, после чего определяется остаточный ресурс. Расчеты проводятся на основание действующей нормативно-технической документации (НТД) для соответствующих конструкций, однако принимаются во внимание и научно-технические исследование в данной области. На основание результатов расчетов экспертно-техническим советом принимается решение о дальнейшей эксплуатации устройства.
Выполняются расчёты объектов, несущих конструкций и их элементов, отдельных деталей оборудования: сосуды и аппараты, работающие под давлением, резервуары и емкости, трубопроводы, дымовые трубы (кирпичные, металлические и железобетонные), предохранительные устройства (клапаны, мембраны и т.д.), каркасы зданий и элементы строительных конструкций (перекрытия, балки и т.д.), элементы конструкций (патрубки, люки, днища, обечайки, штуцеры, крышки и т.д.), котельные установки.
Для достоверной оценки фактического состояния конструкции с несовершенствами, в том числе нерегламентированными в НТД, используются результаты научных исследований. Производится верификация результатов расчета по методикам, регламентированным НТД. Совместное использование нормативной документации и современных научных разработок позволяет получить полную картину фактической надежности и долговечности конструкции.
В ряде случаев, ввиду отсутствия расчетных методик или из-за повышенной сложности и важности задачи используются конечно-элементные программы для расчета напряженно-деформированного состояния конструкций или их элементов. (Рис.18) Результаты такого расчета глубоко анализируются, сравниваются с аналогами и принимается решение о достоверности результата. Использование расчетов данного типа позволяет произвести расчет практически любого узла конструкции или сложной расчетной модели.
При анализе прочности и ресурса объектов экспертизы применяются следующие нормативные виды расчетов: · Статическая прочность по критерию допустимой толщины стенки:  Для сосудов, работающих под давлением, расчетная толщина стенки:
· Статическая прочность по критерию допустимого давления:
· Критерий предельного состояния по статической трещиностойкости:
где КI – расчетный коэффициент интенсивности напряжений; [КIС] – 
Критерии прочности при равномерной и язвенной коррозии Относительная величина коррозионных повреждений, %:
Фактическое число циклов Nф принимается согласно справке о характере ТУ:  ,
где T – фактический срок службы, лет; w– число циклов нагружения, цикл/год. Кроме вышеперечисленных также проводятся расчеты проектные(паспортные), на устойчивость, на надежность и долговечность с использованием вероятностных методов. На (Рис.19) в качестве примера приведена схема оценки остаточного ресурса при наличие функций распределения критического и фактического дефектов в виде трещин. При наличие функций распределения механических свойств материала и сварных соединений, в частности характеристик трещиностойкости на стадиях циклического и статического или динамического нагружения, а так же параметров нагруженности конструкции (давление, температура и пр.) методом стохастического моделирования возможна оценке остаточного ресурса в вероятностном аспекте. Данные расчеты выполняются только при наличии достаточного статистического материала по всем вышеуказанным переменным параметрам для уникальных и ответственных объектов. При определении остаточного ресурса, в соответствие с ГОСТ 27.002-89рассчитывается наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в неработоспособное или предельное состояние. В качестве базовой концепции используется подход, основанный на принципе «безопасной эксплуатации по техническому состоянию», согласно которому оценка технического состояния объекта осуществляется по параметрам технического состояния, обеспечивающим его надежную и безопасную эксплуатацию согласно нормативно-технической и конструкторской документации, а остаточный ресурс- по определяющим параметрам технического состояния. В качестве последних принимаются параметры, изменения которых (в отдельности или в некоторой совокупности) может привести объект в неработоспособное или предельное состояние.
Существует достаточно много расчетных методик определения остаточного ресурса, отраженных а НТД и научных работах. Однако за основной критерий расчета остаточного ресурса принимается тот, который наиболее точно отражает предельное напряженное состояние и особенности эксплуатации конкретного объекта.
На рис.20 представлена схема, иллюстрирующая влияние на расчетную оценку выработанного и остаточного ресурса учета фактической модели эксплуатации и процесса накопления усталостных повреждений 1. Информация о фактическом изменении начального предельного состояния элементов оборудования и систем в результате деградационных процессов (кривая ЕР) при фактических темпах накопления повреждений (кривая ОСР) по Фактической модели эксплуатации с коррекцией результатов расчетов неразрушающими и разрушающими методами позволяют установить фактический коэффициент запаса до наступления предельного состояния (по отношению к верхней ограничивающей кривой ЕР) и обосновано установить назначенный срок службы на следующий временной интервал.
Возвращаясь к вопросу о нормирование и регулировании техногенной безопасности следует отметить, что в развитие существующих НТД и традиционных подходов, включая классические для инженерных расчетов конструкций на базе которых решаются задачи прочности, ресурса и надежности, создаются новые методики по оценке живучести, анализу рисков, безопасности и защищенности. (Рис.21).
Как одно из направлений деятельности по снижению и управлению рисками и обеспечению требуемого приемлемого уровня безопасности является разработка систем эксплуатационного мониторинга состояния, ресурса и рисков, предназначенных для осуществления безопасной эксплуатации в пределах исходного и остаточного ресурса оборудования в процессе эксплуатации. Системы мониторинга базируются на данных о начальном состояние металла, периодической диагностике технического состояния оборудования, на математическом моделирование механизмов развития повреждений в материале конструкций, данных о фактически реализуемых режимах эксплуатации. Системы должны позволять осуществлять контроль за выработанным и остаточным ресурсом на любой стадии эксплуатации, выявлять потенциальные возможности по долговечности оборудования для обоснования продления их назначенных сроков службы и ресурса, оптимизировать при необходимости режимы эксплуатации с целью снижения темпов накопления повреждений в наиболее нагруженных конструктивных узлах и снижать степень опасности возникновения внезапных отказов и аварийных ситуаций до минимально приемлемого уровня.
Эта работа рассчитана на ближайшее десятилетие и проводится в рамках сотрудничества и под руководством Научно-промышленного союза «Риском».
Особо следует отметить издательскую деятельность «СибЭРА»: принято активное участие в 50-ти томном издание фундаментальной научной базы безопасности «Безопасность России», опубликовано 9 монографий и сотни статей по вопросам техногенной и природной безопасности, риск-анализа, мониторинга, ресурса и испытаний разнообразных объектов, конструкций и оборудования.
Список литературы: 1. «Безопасность России. Правовые, социально экономические, и научно-технические аспекты. Многотомное издание» Научный руководитель издания: член-корреспондент РАН Махутов Н.А. МГОФ «Знание», 2000-2015 г.
Короткая ссылка на новость: https://a-economics.ru/~YskNm
|
|
