Анализ безопасности электроприводной запорной арматуры методом АВПКО

УДК. 621.646

АНАЛИЗ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОЙ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ МЕТОДОМ АВПКО

Т. А. Елисеева

Рассмотрен порядок проведения анализа видов, последствий и критичности отказов для электроприводной запорной арматуры

Ключевые слова: АВПКО, запорная арматура, отказ, оценка рисков.

Электроприводная запорная арматура представляет собой сочетание элементов исполнительного механизма (клапан, кран, задвижка) и механизма привода. Она нашла широкое распространение во многих отраслях человеческой деятельности: это системы отопления, объекты газо- , тепло- и водоснабжения, охлаждения и вентиляции, а также трубопроводные системы автоматического управления, используемые в нефтегазовой, химической, пищевой промышленностях и аэрокосмических комплексах.

В связи с такой широкой распространенностью важно поддерживать безопасность арматуры на должном уровне, предвидеть и предупреждать ее возможные отказы и их последствия, что позволит повысить надежность системы «электропривод - арматура».

Оценку безопасности системы «электропривод - арматура» можно произвести методом АВПКО - анализ видов, последствий и критичности отказов ГОСТ 27.310-95 [1]. Преимущество данного метода заключается в том то, что он позволяет учесть, проанализировать и оценить последствия потенциальных отказов и может быть применен, с целью определения параметров необходимых для улучшения уже существующего объекта. Алгоритм метода включает 5 этапов:

1 Этап. Составить перечень возможных отказов выбранной системы и определить их причины.

Для реализации данного этапа были проанализированы чертежи электроприводной арматуры, нормативно - техническая документация, а также статистика, предоставленная ООО «СПЛАВ-ПРИВОД». Результаты анализа представлены на рис. 1. Негерметичность трубопроводной обвязки относится к качеству трубопровода и не является непосредственным отказом электроприводной запорной арматуры, в дальнейшем данный отказ не рассматривается.

Все отказы были разделены на две группы: отказы арматуры и отказы электропривода и определены причины их возникновения. Графически это представлено древовидной диаграммой, из которой видно, что основной причиной многих отказов является несоответствующий крутящий момент, развиваемый электродвигателем (рис. 2).

10% 11%

1  2

3

4

5

6

7

8

9

10

Рис. 1. Статистика отказов электроприводной арматуры:

1 - негерметичность корпусных деталей и сварных соединений;

2 -негерметичность подвижных соединений; 3 -негерметичность неподвижных соединений; 4 - негерметичность затвора;

5 - отклонение протечки в затворе от величины, нормируемой условиями эксплуатации; 6 - невыполнение функции «открытие-закрытие»; 7 - непредусмотренное регламентом выполнение функции «открытие - закрытие»; 8 - несоответствие времени срабатывания, указанному в КД; 9 - несрабатывание электропривода;

10 - негерметичность трубопроводной обвязки.

Рис. 2. Древовидная диаграмма причин отказов электроприводной

арматуры

2 Этап. Оценить степень серьезности и частоты выделенных ранее отказов.

С этой целью были разработаны опросные листы, создана группа экспертов и проведен письменный опрос. Экспертные оценки производились в соответствии с бальными оценками ГОСТ 27.310-95. Результаты обработки полученных данных представлены в виде столбчатой диаграммы (рис. 3). Из диаграммы видно, что отказам 1,6,7 соответствует наибольшая сумма рангов.

3 Этап. Рассчитать числа критичности для каждого из отказов.

Критичность отказа - это произведение трех сомножителей, которые оцениваются в баллах с использованием таблиц ГОСТ 27.310-95 и статистических данных об отказах арматуры. Расчетная формула следующая:

С = Вх • В2 • Б3

где В1 - оценка вероятности отказов в баллах (ГОСТ 27.310-95); В2 - оценка последствий отказов (ГОСТ 27.310-95); В3 - оценка вероятности обнаружения отказа до поставки изделия потребителю (ГОСТ 27.310-95).

Результаты представлены в виде таблицы, из которой видно, что наибольшие числа критичности соответствуют отказам 6 и 7 (табл. 1).

дг\

50 47 48  1  2  3  4  5  6  7  8  9

— 40 43

£ X си а 30 35 33 30

/к 30 Л! 2 5 £? 20 26 19 19

10 —

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Рис. 3. Результаты экспертного оценивания

Таблица 1

Результаты расчета критичности отказов________________

№ отказа Ві В 2 Вз С

1 4 6 2 48

3 2 6 2 24

5 3 6 3 54

6 3 10 3 90

7 3 9 3 81

9 3 8 3 72

4 Этап. Ранжировать отказы, определить меры по снижению вероятности их возникновения и способы предупреждения последствий.

Для определения мероприятий по устранению причин отказов было предложено ранжировать все причины на три основных фактора: ошибки персонала, дефекты эксплуатации и ошибки расчета. Результаты ранжирования представлены в виде диаграммы Исикавы (рис.4), анализ которой показал, что отказы, которым соответствуют наибольшие числа критичности находятся на одной ветви.

Дефекты эксплуатации Ошибки расчета

3 \ 2........- 6 \

\ \ 9 1 \ 4 ^ 5 V^7

Возникновение

1 ¿5 откозо

8

Ошибки персонала

Рис. 4. Диаграмма Исикавы

5 Этап. Формирование протокола отказа системы.

Результатом проведения анализа видов, последствий и критичности отказов является формирование протокола, содержащего информацию об отказах системы, вероятности их возникновения, причинах, последствиях, способах обнаружения, критичности, а так же даны рекомендации по предупреждению тяжести и последствий отказов. Фрагмент протокола для системы «электропривод - арматура» представлен на рисунке 5.

ПРОТОКОЛ АВПКО

Наименован ив элемента Номер отказа Описание отказа Возможные причины отказа Последствия отказа Способы и средства о бнаружения Рекомендации по предупрежден ию тяжести последствий отказа Вероятное тъ отказа Критичное тъ отказа

Клапан 1 Пропуск среды через корпус кта в местах приварки Недостаточная затяжка болтов Потеря герметичности по отношению к вешней среде неподвижных соединений Визуальнь:й контроль, испытания Повышение требований качества сборочных работ. Введение новых методов контроля 9% 43

Повреждение у пл о т нгаельны х поверхностей корпусаили крышки

Поврежден сварочный шов или он не правильно выполнен

Клапан 3 Пропуск среды Б местах присоединенияк трубопроводу, в местах приварки, технологические соединения на корпусе и крышке Трещины, коробление корпуса в местах присоединения к трубопроводу Потеря герметичности по отношению к внешней среде неподвижных соединений Визуальный контроль, испытания Повышение требований качества сборочных работ. Введение новых методов контроля 11% 24

Рис. 5. Фрагмент прокола АВПКО

185

Протокол обобщает информацию и позволяет оценить текущее состояние безопасности системы, что позволяет вовремя производить корректирующие мероприятия и управлять процессом. Применение метода АВПКО позволяет прогнозировать и поддерживать на заданном уровне безопасность сложных систем на каждом этапе их жизненного цикла.

Выводы:

1. Метод АВПКО позволяет оценить риски и тяжесть последствий отказов системы «электропривод - арматура» и разработать мероприятия по их корректировке.

2. Наибольшие числа критичности получили отказы: несрабатывание электропривода, невыполнение функции «открытие - закрытие», непредусмотренное регламентом выполнение функции «открытие - закрытие».

3. Построение диаграммы Иссикавы и ранжирование отказов позволило установить, что данные отказы находятся на одной ветви, соответствующей ошибкам расчета, заложенным на стадии проектирования. Эти отказы должны быть рассмотрены в первую очередь и приняты мероприятия по их устранению, предупреждению и снижению тяжести их последствий.

Список литературы

1. ГОСТ 27.310-95. Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения; введ. 1997-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1997. 14 с.

2. ТУ 3742-004-49149890-2008. Клапаны. Технические условия; введ. 2009-01-12. 221 с.

3. ТУ 3791-001-49149890-2003. Электроприводы ЭПАС. Технические условия; введ. 2003-07-25. 73 с.

Елисеева Татьяна Алексеевна, аспирант, eliseeva tatiana@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет.

SAFETY ANALYSIS METHOD OF ACTUATOR GATE VALVES WITH FMECA

T.A. Eliseeva

This paper is about FMECA of actuator gate valves. Sets forth the types of analysis, effects and criticality offailures for motorized valves.

Key words: AMIC, valves, failure, risk assessment.

Eliseeva Tatiana Alexeevna, postgraduate, eliseeva tatiana@mail.ru, Tula, Tula State University.