Исследование процессов эксплуатации опасных производственных объектов и разработка системы производственного контроля резервуарного парка АО «Газпромнефть-МНПЗ»
Введение 3
Термины и определения 6
Перечень сокращений и обозначений 7
1 Обзор научно-теоретического материала 8
1.1 Виды и назначения резервуарных парков НПЗ и нефтебаз 8
1.2 Классификация применяемых на НПЗ резервуаров 12
1.3 Статистика по авариям и пожарам на НПЗ 15
1.4 Характеристика и назначение производственного контроля 23
1.5 Анализ рисков при эксплуатации резервуарного парка 27
1.6 Возможные пути распространения пожара 29
2 Анализ взрывопожарной опасности объекта исследования 31
2.1 Общая характеристика предприятия 31
2.2 Расчёт последствий возможной аварийной ситуации 33
2.3 Существующие мероприятия по обеспечению безопасности производства 38
2.4 Порядок действий сотрудников при ЧС 44
2.5 Обоснование корректирующих мероприятий 51
3 Исследовательская часть 56
3.1 Выбор варианта модернизации предприятия 56
3.2 Обоснование предлагаемого варианта модернизации предприятия 63
3.3 Описание предлагаемой системы автоматического контроля 68
Заключение 85
Список используемых источников 88
Актуальность исследования определяется тем, что автоматизация играет решающую роль в организации промышленных производственных процессов, позволяя обеспечить выпуск требуемого количества продукции при наименьших материальных и трудовых затратах. Автоматизация становится наиболее актуальной в тех отраслях промышленности, у которых конечная продукция используется в других производственных процессах или имеет массовый спрос у конечных потребителей. В частности, для нефтеперерабатывающего производства повышение эффективности может быть достигнуто созданием автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) на основе современных средств вычислительной техники. В настоящее время общее состояние резервуарных парков на территории Российской Федерации характеризуется повышением объема и номенклатуры хранимых нефтепродуктов, а также единичной вместимости резервуаров.
Объектом исследования в рамках выпускной квалификационной работы выступает системы производственного контроля резервуарного парка АО «Газпромнефть-МНПЗ».
Предмет исследования - процесс автоматизации контроля производственных процессов предприятия АО «Газпромнефть-МНПЗ».
Цель проводимого исследования - обеспечение техногенной безопасности производственных процессов и разработка системы производственного контроля резервуарного парка Московского НПЗ.
Гипотеза исследования состоит в том, совершенствование автоматической системы управления технологическими процессами позволит повысить уровень безопасности резервуарного парка предприятия.
Достижение поставленной цели и доказательство выдвинутой гипотезы потребовали решения следующих задач:
• рассмотреть особенности эксплуатации резервуарных парков;
• установить виды и назначения резервуарных парков НПС и нефтебаз;
• привести классификацию применяемых на НПЗ резервуаров;
• провести анализ технологической опасности оборудования МНПЗ;
• подобрать автоматическую систему управления технологическими процессами;
• провести обоснование предложенных мероприятий.
Теоретико-методологической базой исследования послужили научные работы в области автоматизации производственных процессов и обеспечении безопасности резервуарного парка.
Базовыми для настоящего исследования явились действующие нормативные акты в области техногенной безопасности.
Методы исследования. Ведущими методами данного исследования являются метод анализа литературных источников, эмпирический метод и метод построения аналогий.
Опытно-экспериментальная база исследования: резервуарный парк Московского НПЗ АО «Газпромнефть-МНПЗ».
Научная новизна исследования заключается в:
• проведенном анализе уровня техногенной безопасности предприятия;
• разработке мер по совершенствованию системы управления технологическими процессами и производственного контроля.
Теоретическая значимость исследования заключается в разработке принципов функционирования автоматизированной системы управления технологическими процессами и производственного контроля резервуарного парка.
Практическая ценность работы определяется применением результатов исследования в рамках выполнения комплексной программы по модернизации предприятия АО «Газпромнефть-МНПЗ».
Достоверность и обоснованность результатов обеспечены корректным применением методов исследования, выполненным анализом статистики по авариям и пожарам на НПЗ, анализом рисков при эксплуатации резервуарного парка, а также результатами внедрения.
Апробация результатов исследования. Основные теоретические положения и результаты исследования были применены на практике в рамках выполнения комплексной программы по модернизации предприятия АО «Газпромнефть-МНПЗ». Теоретические положения работы докладывались на Всероссийской научно-практической междисциплинарной конференции в Тольятти 5 декабря 2018 года.
На защиту выносится:
• результаты анализа статистики по авариям и пожарам на НПЗ;
• результаты анализа рисков при эксплуатации резервуарного парка и возможных путей распространения пожара;
• результаты расчёта последствий возможной аварийной ситуации;
• разработка АСУ ТП МНПЗ АО «Газпромнефть-МНПЗ».
Структура магистерской диссертации работа состоит из введения, 3 разделов, заключения, содержит 9 рисунков, 4 таблицы, список используемых источников (40 источников). Основной текст работы изложен на 98 страниц.
В процессе решения поставленных в работе задач было выявлено, что резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, являющиеся частью производственного комплекса предприятия, представляют собой дорогостоящие и ресурсоемкие конструкции, требующие достаточно много времени для изготовления, монтажных и ремонтных работ, по этой причине поиск современных решений по обеспечению приемлемого уровня промышленной безопасности, регламентированной нормами ФЗ-116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» является актуальной научно-практической задачей.
Анализ результатов технических расследований аварий показывает, что основными причинами возникновения аварий в 2019 г. явились:
• в 10 случаях (55,6 %) - внутренние опасные факторы, связанные с разгерметизацией и разрушением технических устройств;
• в 8 случаях (44,4 %) - ошибки персонала, связанные с нарушением требований организации и производства опасных видов работ, организации работ по обслуживанию оборудования.
Широкая номенклатура применяемых опасных веществ обуславливает широкий спектр возможных опасностей в случае реализации прогнозируемых аварий. Так, при разгерметизации технологического оборудования или трубопроводов в цехах аварийные выбросы могут сопровождаться образованием токсических и взрывоопасных облаков, проливами горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, разлитием горячих продуктов.
Опасными последствиями аварий могут быть воздействие на людей, здания и оборудование ударной воздушной волны и разлетающихся осколков, прямое огневое и термическое воздействие с фронта пламени, интоксикация людей при распространении токсических облаков.
По этой причине профилактике и контролю технологических параметров в резервуарном парке с целью недопущения возгораний, необходимо уделить особое внимание. Снижение риска загорания нефти и нефтепродуктов в резервуарных парках может быть достигнуто за счет строго соблюдения технического регламента предприятия, требований пожарной безопасности, а также посредством непрерывного контроля протекающих технологических процессов.
Оценка существующих данных о надежности автоматизированных систем обеспечения технологических процессов, например базы OREDA, показывает, что аппаратное обеспечение функции автоматизированной системы редко является источником аварий (8% всех аварий, зарегистрированных между 1981 и 2009 гг. на объектах 10 международных нефтяных групп). Тем не менее, в отличие от датчиков, функции автоматизированной системы остаются зависимыми от вмешательства человека, учитывая растущее присутствие диспетчерских пунктов и экранов дисплеев на промышленных объектах.
Многие установки спроектированы с универсальностью, что в свою очередь, повышает вероятность возникновения случайных ситуаций, не ожидаемых при внедрении автоматизированной системы или возникающих в результате неправильных управляющих решений.
Проанализировав существующие на МНПЗ автоматизированные системы обеспечения технологических процессов приято решение в данной выпускной работе разработать централизованную систему управления технологическими процессами резервуарного парка МНПЗ с функциями автономности.
С целью разработки централизованной системы управления технологическими процессами резервуарного парка МНПЗ с функциями автономности исследованы инновационные методы и принципы построения данных систем.
Разработка централизованной системы управления технологическими процессами резервуарного парка МНПЗ с функциями автономности выполнена на основе системы управления противопожарной защитой и технологическими процессами по патенту на полезную модель № RU53168U1.
Режим автономного управления в централизованной системе управления технологическими процессами резервуарного парка МНПЗ реализуется непосредственно с пультов местного управления конкретным технологическим оборудованием, входящим в состав МНПЗ АО «Газпромнефть-МНПЗ», и используется для обеспечения пуско-наладочных и профилактических работ, а так же для резервного управления оборудованием при отказе ПТС АСУ ТП МНПЗ.
Предлагаемая система обеспечит выявление аварийных ситуаций путем анализа информации от датчиков технологических параметров на промплощадке резервуарного парка МНПЗ и выполнение соответствующих управляющих воздействий по команде оператора в соответствии с регламентом.
При реализации функций контроля АСУ ТП МНПЗ обеспечит:
• контроль наличия напряжения питания исполнительных механизмов;
• контроль целостности цепей управления исполнительными механизмами;
• контроль исправности технических средств АСУ ТП;
• контроль исправности каналов связи.
Предлагаемая автоматическая система управления технологическими процессами способна обеспечить необходимый уровень техногенной безопасности производственных процессов резервуарного парка Московского НПЗ.
Таким образом, задачи выполнены в полном объеме, цель работы достигнута.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
