Автореферат: Методы оценки вероятности выявления дефектов и повреждений при диагностировании оборудования добычи сероводородсодержащих газа и нефти

Таблица 2 - Результаты расчета значений [Р₁₁] в узлах и элементах исследуемого теплообменника газ/газ

Для выбора наиболее приемлемых по критерию Р₁₁ [Р₁₁] сочетаний метод-методика НК (включая средства НК) и методов повышения выявляемости дефектов с минимальными подлежащими определению параметрами обоснован метод матриц.

Для матрицы значения вероятности выявления дефектов по каждому возможному сочетанию метод - методика НК определяются экспериментально с использованием образцового метода. Значения Р_11КОМПЛ - комплекса из двух сочетаний метод-методика определяются выражением:

Р_11КОМПЛ = 1-(1-Р_11(а))Ч(1-Р_11(б)) (9)

Значения Р_11ДУБЛ - двух дублирующих независимых контролей комплекса определяются выражением:

Р_11ДУБЛ = 1-(1-Р_11КОМПЛ)² (10)

Матрицы значений Р₁₁, Р_11КОМПЛ и Р_11ДУБЛ строятся для всех узлов и элементов и всех возможных видов/типов дефектов с минимальными подлежащими определению параметрами. Для выбранного теплообменника газ/газ это КЭИ, ВИР, СКРН, НСШ.

Для реализации выбора методов программы диагностирования по критериям требуемого уровня вероятности выявления дефектов разработан алгоритм. Блок-схема алгоритма представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Блок-схема алгоритма выбора методов программы диагностирования

Алгоритм позволяет обосновать состав и последовательность работ и оценить значения вероятности выявления дефектов программы диагностирования оборудования ДСГ. Результат реализации алгоритма по узлам и элементам теплообменника газ/газ для УК приведён в таблице 3. Коэффициент вариации значений выявляемости определен для доверительной вероятности 0,95.

Таблица 3 - Результаты оценки значений и соответствия критерию [P₁₁] программы диагностирования для УК теплообменника газ/газ

Полученные превышения значений Р₁₁ над [Р₁₁] обеспечивают уверенное выявление указанных в таблице 3 дефектов с учётом разброса значений Р₁₁.

В четвертой главе представлена методика обоснования выбора состава и методов программы диагностирования оборудования ДСГ по критерию требуемой вероятности выявления дефектов, в которую включено краткое описание причин и факторов снижения выявляемости дефектов и методы ее повышения.

В методике описан порядок оценки и оптимизации программы диагностирования. Методика содержит конструкции и технические требования для изготовления образцов - моделей узлов и элементов оборудования и моделей специфических для этого оборудования дефектов и повреждений; методику и алгоритм обоснования критериальных значений требуемой выявляемости дефектов и необходимые для их определения справочные данные: таблицы категорирования узлов и элементов оборудования по уровням тяжести последствий отказа и предельные значения вероятности отказа. В методику включены технические задания и требования экспериментальной оценки выявляемости дефектов с применением образцов - моделей узлов и элементов оборудования; методам НК и методикам контроля; обеспечения независимости результатов контроля; параметрам настройки дефектоскопических приборов; оформления, обработки и анализа результатов контроля.

Методика содержит алгоритм и описание последовательности работ по обоснованию выбора состава и методов программы диагностирования, выбора и включения в программу диагностирования методов повышения и обеспечения требуемой выявляемости по видам / типам дефектов каждого из образцов - моделей узлов и элементов диагностируемого оборудования. Оформления матриц значений показателя вероятности выявления дефектов, их последующего анализа и оптимизации программы диагностирования. После формирования программы диагностирования методикой предусмотрен повторный контроль и оценка фактических значений вероятности выявления дефектов методами, методиками, средствами и параметрами НК, включенными в программу диагностирования. В случае получения результатов, не удовлетворяющих критерию требуемого уровня вероятности выявления дефектов, внесение и проверку результативности соответствующих изменений в программе диагностирования. Конечным результатом применения методики является оценка и обеспечение соответствия значений вероятности выявления дефектов критериям требуемого уровня вероятности выявления дефектов для всех узлов и элементов диагностируемого по этой программе оборудования и предполагаемых в них дефектов с минимальными, подлежащими выявлению, параметрами.

Для минимизации отрицательного влияния человеческого фактора на показатели выявляемости дефектов в методике предусмотрен алгоритм обоснования контроля качества диагностических работ и оценки коэффициента надёжности специалиста НК. Обоснованы показатели и критерии отбора случаев выполнения выборочного контроля качества диагностических работ, приведены методы их расчета. Предусмотрены меры мотивации специалистов НК к самостоятельному повышению знаний и навыков, для этого разработаны и изготовлены учебные и контрольные образцы - модели узлов и элементов оборудования и методические материалы.

В методике также предусмотрен порядок документирования и контроля правильности выбора и применения ряда параметров настройки приборов УК, обоснованные в главе 3 настоящего исследования.

Применение методики показало, что включенные согласно рекомендаций НД в программы диагностирования оборудования методы и объемы НК не обеспечивают требуемую выявляемость дефектов сварных швов обечаек, днищ и основных технологических штуцеров оборудования ДСГ. Программы технического диагностирования оборудования в части проведения НК указанных сварных швов были переработаны. В соответствии с методикой выполнена оптимизация программ и повторная оценка выявляемости дефектов сварных швов. Результаты оценки, на примере исследуемого теплообменника, показывают, что риск отказа элементов теплообменника с наиболее высоким уровнем тяжести последствий (днищ и обечаек) снижен на 73%, риск отказа основных технологических штуцерных узлов снижен на 60% и риск отказа вспомогательных и контрольных штуцерных узлов снижен на 11%. Среднее значение величины снижения риска отказа - 48%.

Методика внедрена в ОАО «Техдиагностика» и применяется при диагностировании оборудования ООО «Газпром добыча Оренбург». Количественный анализ дефектов, выявленных при использовании в 2010 году новых программ технического диагностирования в сравнении с результатами прошлых лет показал увеличение относительного числа выявляемых дефектов сварных швов с 18% до 30%. Рост количества выявляемых дефектов сварных швов свидетельствует об эффективности применения новых программ диагностирования.

Анализ результатов применения в 2009 - 2010 годах информационной системы контроля качества диагностических работ, (алгоритм представлен на рисунке 4) показал снижение относительного числа выявляемых недостатков в результатах диагностирования и рост показателей надежности специалистов НК.

Расчет эффективности применения представленных в настоящем исследовании разработок и технических решений повышения выявляемости дефектов оборудования на объектах ООО "Газпром добыча Оренбург" показывает, что годовой экономический эффект за 2010 год составляет 7,85 млн. рублей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе анализа методов диагностирования, результатов выявления дефектов и повреждений, причин снижения безотказности оборудования ДСГ показано, что причинами отказов и аварий при его эксплуатации служат невыявленные дефекты его узлов и элементов.

Установлено, что разброс значений вероятностей выявления дефектов и повреждений составляет до 30% и более. Причинами недостаточной выявляемости дефектов служат отрицательное влияние человеческого фактора, недостатки методик, ограниченные возможности приборов, накопление и разброс значений характеристик дефектов. Следствием этого является снижение эффективности диагностирования, переоценка несущей способности, запасов прочности, срока (ресурса) безопасной эксплуатации, уровня безотказности и безопасности и недооценка вероятности отказа эксплуатируемого оборудования.

2. Для проведения теоретических и экспериментальных исследований выявляемости дефектов и повреждений оборудования ДСГ обоснованы и разработаны: модель образцового метода оценки и повышения выявляемости дефектов применяемыми методами НК и других показателей достоверности результатов реализации программы диагностирования; математическая модель обоснования экспериментальной оценки значений вероятности выявления дефектов; экспериментальные модели оборудования ДСГ в виде совокупности экспериментальных образцов-моделей его узлов и элементов, технические требования и задания их УК в эксперименте; модели и способы закладки в экспериментальные образцы дефектов наиболее часто встречающихся в элементах оборудования.

3. По результатам расчетно-экспериментальных исследований выполнена оценка значений, факторов и закономерностей изменения вероятности выявления по видам/типам дефектов, наиболее часто встречающихся в узлах и элементах оборудования ДСГ, разработаны технические решения по документированию и формализации процессов выбора и настройки параметров УК, позволяющие снизить вероятность ошибки оператора (дефектоскописта) и повысить значения вероятности выявления дефектов.

Для снижения отрицательного влияния человеческого фактора на показатель вероятности выявления дефектов обоснованы показатели, критерии, алгоритм и информационная система обоснования и реализации контроля качества диагностических работ, позволяющие повысить коэффициент надёжности специалистов НК и обеспечить мотивацию повышения навыков специалистов НК, обладающих низким коэффициентом надёжности.

Для обеспечения требуемых вероятности выявления дефектов и безотказности оборудования ДСГ обоснованы и разработаны: методический подход к определению значений требуемого уровня вероятности выявления дефектов по узлам и элементам оборудования для наиболее часто встречающихся в них дефектами с подлежащими определению параметрами; алгоритм выбора методов программы диагностирования и оценки ее соответствия критериальным значениям вероятности выявления дефектов путем применения экспериментальных образцов-моделей конструктивных элементов диагностируемого оборудования ДСГ с дефектами.

4. Разработан нормативный документ - стандарт предприятия СТО_ЭПБ.И_177 «Методика обоснования выбора состава и методов программы диагностирования оборудования добычи сероводородсодержащих газа и нефти по критерию требуемой вероятности выявления дефектов», позволяющий применить полученные разработки в практике диагностирования оборудования ДСГ и, при этом, обеспечить требуемую вероятность выявления его дефектов и повреждений, повысить качество диагностических работ, выполнить обоснование выбора и экспериментальную проверку состава и методов программ диагностирования по критериям требуемой выявляемости дефектов с учётом разброса значений выявляемости.

5. Разработки апробированы и внедрены в производство. По результатам их практического применения обоснованы новые программы диагностирования, по которым выполнено диагностирование 499 единиц оборудования ДСГ предприятия ООО «Газпром добыча Оренбург». По результатам диагностирования выявлено 43 дефекта браковочного уровня.

По результатам внедрения разработок в 2010 году за счёт предупреждения возможных отказов, внеплановых остановок и простоев оборудования получен положительный экономический эффект 7,85 млн. рублей.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ

1. Особенности повреждения и неразрушающего контроля адаптеров фонтанных арматур скважин производственного газопромыслового управления ООО «Оренбурггазпром» / Гафаров Н.А., Митрофанов А.В., Вдовин А.А. и др. // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. - 1999. - №6. - С. 2 - 7.

2. Вдовин А.А., Ломанцов В.А. К проблеме обеспечения достоверности результатов работ по оценке технического состояния и ресурса оборудования и трубопроводов опасных производственных объектов ГХК // Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред: Материалы V международной научно-технической конференции, г. Оренбург (Самородово) 22_25 ноября 2004 г. - Оренбург: изд-во ООО «Агенства «Пресса», 2004. - С. 249 - 252.