Мониторинг технического состояния

Мониторинг — это технические, экономические, психологические аспекты в свете формулы «легче предупредить, чем лечить».

Мониторинг — комплексная система непрерывного наблюдения за состоянием технических устройств в целях контроля, прогнозирования отказов и выполнения требований промышленной безопасности, эксплуатации по техническому состоянию.

Комплексный диагностический мониторинг опасных производственных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России, представляет собой совокупность организационно-технических мероприятий, позволяющих осуществлять непрерывный контроль фактического технического состояния объектов на основе различных методов НК, а также средств измерения напряженно-деформированного состояния и контроля изменений пространственного положения (геометрических характеристик) объекта в процессе эксплуатации. Техническая реализация может осуществляться на базе систем комплексного диагностического мониторинга (СКДМ), которые обеспечивают высокую достоверность и полноту контроля потенциально опасных производственных объектов.

Важной особенностью технического мониторинга является его комплексность, т.е. использование разнообразных методов контроля для обеспечения полноты и достоверности контроля технического состояния объекта.

Цель комплексного мониторинга технического состояния – безаварийная и непрерывная (без остановок на обследование) эксплуатация объекта.

Задачи комплексного мониторинга технического состояния:

– своевременное обнаружение дефектов в конструкции;

- сбор, обработка и хранение данных технического диагностирования;

- прогнозирование изменения технического состояния объекта во времени;

- автоматизация технического диагностирования;

- снижение роли человеческого фактора.

По ГОСТ 22.1.12-2005 «Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений» СМИС подлежат обязательной установке на потенциально опасных, особо опасных, технически сложных и уникальных объектах.

Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений – построенная на базе программно-технических средств система, предназначенная для осуществления мониторинга технологических процессов и процессов обеспечения функционирования оборудования непосредственно на потенциально-опасных объектах, в зданиях и сооружениях и передачи информации об их состоянии по каналам связи в дежурно-диспетчерские службы этих объектов для последующей обработки с целью оценки, предупреждения и ликвидации последствий дестабилизирующих факторов в реальном времени, а также для передачи информации о прогнозе и факте возникновения ЧС, в т.ч. вызванных террористическими актами, в ЕДДС (единая дежурная диспетчерская служба).

Указанные объекты должны оснащаться комплексными системами мониторинга на действующих, реконструируемых и вновь вводимых мощностях.

Мониторинг как непрерывный диагностический контроль применяется при следующих обстоятельствах:

1. Когда затруднен доступ или отсутствует доступ к объекту;

Отсутствие доступа для осмотров конструкции или сильно затрудненный доступ приводят к большим материальным затратам на проведение подготовительных работ, выполняемых на объекте для проведения периодических осмотров, создавая ситуацию, при которой такие осмотры становятся экономически нецелесообразны. СКДМ (системы комплексного диагностического мониторинга) в этом случае являются безальтернативным вариантом, а затраты времени определяются только временем на установку системы диагностического мониторинга на конструкции.

2. Конструкция обладает низкой эксплуатационной живучестью ( В случае быстрого развития эксплуатационных дефектов и резкого вследствие этого сокращения срока службы объекта до выработки им расчетного (нормативного) ресурса).

Скорости развития дефектов (эксплуатационная живучесть конструкции) могут быть такими, что время между возникновением дефектов с минимально обнаруживаемыми размерами и достижением дефектами критических размеров, при которых происходит разрушение конструкции, меньше или соизмеримо с интервалом времени между соседними осмотрами.

3. Когда не удается оценить остаточный ресурс из-за невозможности формального описания деградационных свойств металла технического устройства в условиях эксплуатации;

4. Когда последствия разрушения объекта могут привести к значительным материальным и человеческим потерям, экологическим катастрофам. Последствия от разрушения являются главным фактором, определяющим целесообразность использования, форму и содержание систем контроля технического состояния конструкции.

СА 03-002-05 «Системы мониторинга агрегатов ОПО» делит оборудование ОПО, оснащаемое системами мониторинга на 3 категории. 1 категория – оборудование, внезапный отказ которого может привести к техногенным авариям. 2 и 3 – снижение уровней опасности и последствий.

Системы мониторинга технического состояния классифицируют по следующим факторам: количеству и виду используемых методов НК; по типу экспертной системы; по объёму выявляемых неисправностей; по величине статистической ошибки распознавания состояния оборудования; по величине динамической ошибки распознавания состояния оборудования; по величине риска пропуска внезапного отказа; по числу измерительных каналов системы; по способу опроса датчиков; по архитектуре; по типу используемого сигнализатора сигналов; по типу индикатора состояния; по наличию и уровню диагностической сети; по типу управления.

Наиболее важным фактором классификации является тип используемой экспертной системы.

По типу экспертной системы различают:

-системы поддержки принятия решений ЭСППР;

-диагностические ЭСД;

-системы индикации состояния СИС.

Системы индикации состояния осуществляют только определение технического состояния объекта (годен \ не годен) без указания на вид неисправности.

Диагностические системы наряду с определением технического состояния должны определять одну или несколько причин неисправного состояния объекта.

Системы поддержки принятия решения включают свойства диагностических систем и должны выдавать целеуказующие предписания персоналу для предотвращения опасного состояния объекта и приведения его в нормальное состояние.

Обычно применяемые технологии мониторинга:

- акустико-эмиссионный контроль. АЭ контроль представляет собой ярко выраженный метод контроля интегрального типа, применяемый для обнаружения дефектов, развивающихся в процессе эксплуатации.

- ультразвуковая толщинометрия. Ультразвуковая толщинометрия и дефектоскопия используются для обследования локальных участков конструкции, характеризующихся интенсивным износом и высокой вероятностью появления усталостных трещин.

- Тензометрия - один из способов экспериментальной оценки напряженно-деформированного состояния конструкции. Служит для непрерывного измерения текущих напряжений в конструкции и сравнения их с проектными, обеспечивает автоматический процесс идентификации вида дефекта по данным АЭ контроля и других методов, используемых в СКДМ.

- тепловизионные обследования;

- вибродиагностирование. Вибродиагностический комплекс используется для измерения динамических нагрузок в компрессорах, нагнетателях компрессорных станций, отводах трубопроводов обвязки.

- системы коррозионного мониторинга Система коррозионного мониторинга функционирует на основе датчиков измерения скорости коррозии металла конструкции. Используются датчики, реагирующие на изменение омического сопротивления активного элемента, датчики электрохимического типа, установка образцов-свидетелей, коррозионные пробы, контроль скорости коррозии - контроль электрохимического потенциала с помощью промышленных высокоомных потенциометров, комплексы для измерения рН);

- контроль пропуска продукта (течеискатели);

- слежение за изменением данных нивелирования (линейных перемещений и углов наклона) и контроль вертикальности (геодезический мониторинг). Аппаратура для измерения отклонения элементов конструкции от их проектного положения в качестве первичных преобразователей использует датчики линейных перемещений индуктивного или иного типа. Регистрируются смещения элементов конструкции, вызванные смещением опор, проседанием фундамента под резервуаром или грунта на трассе трубопровода.

- измерение параметров сейсмологической обстановки;

- измерение параметров геотектонической обстановки в зоне нахождения опасных производственных объектов.

Обычно мониторинг проводится специалистами независимой экспертной организации, имеющей необходимую и достаточную приборную базу (или средства неразрушающего контроля).

Независимый мониторинг не всегда возможно осуществить, это может быть связано с особенностями деятельности опасных производственных объектов, когда нет возможности детально ознакомиться с технологическими процессами, в условиях которых эксплуатировалось оборудование до начала мониторинга; когда нет возможности получить достоверные данные о всех регламентных и ремонтных работах, проведенных до мониторинга и др., в этом случае эффективен самомониторинг, проводимый работниками предприятия. Наилучших результатов можно ожидать при использовании и того и другого подхода.

Пример мониторинга технического состояния морского газопровода Штокмаского ГКМ.

Применена система мониторинга на основе критических и «прорывных» технологий – «Интегрированная система безопасной эксплуатации» (ИСБЭ).

ИСБЭ реализуется в следующем составе:

-суда обеспечения безопасной эксплуатации ММГ (морской магистральный газопровод);

-стационарные средства наружной диагностики и дефектоскопии ТС ММГ;

-средства внутритрубной дефектоскопии ММГ (внутритрубные снаряды);

-система наблюдений и прогнозирования гео- и гидродинамический подвижных донных структур;

-информационно-аналитическая и экспертная система определения условий безопасной эксплуатации газопровода, прогноза на будущее, определение состав и регламента ремонтно-восстановительных работ.

СОБ – средства обеспечения безопасности ММГ решают задачи:

- наружная дефектоскопия и диагностика ТС трубопровода;

- диагностика геодинамических и гидродинамических воздействий на трубопровод;

- обнаружение техногенных опасностей (затопленные корабли, самолёты, торпеды, мины, снаряды, отравляющие вещества, химическое оружие) и их демпфирование;

- экологический мониторинг трассы;

- охрана ММГ от несанкционированного доступа;

- выполнение профилактических работ;

- и др.

Дополнительные задачи:

- диагностика и мониторинг ТС подводных магистральных кабельных линий;

- профилактические и ремонтные работы на кабельных линиях;

- участие в аварийно-спасательных работах.

Судно может включаться в состав морских мобильных сил РФ, использоваться в интересах других ведомств.

Стационарные системы диагностики и дефектоскопии решают задачи:

- дефектоскопия поверхностного и приповерхностного слоя металла трубопровода, отслеживание коррозионных процессов;

- измерение деформаций, спектральный анализ шумоизвлечения ММГ;