Диссертация (1173033), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Алгоритм синтеза ПАЗАлгоритм синтеза ПАЗ можно представить из следующих этапов:1. Определение исходных данных для синтеза ПАЗ.2. Формирование совокупности D = (A1,…,Aw) .3. Формирование стоимостного функционала C(Z).4. Для каждого Аi ∈ D определяется оценка значения стоимостногофункционала C*(Z) = C(L,Ai).5. ОсуществляетсявыбортогоА i,котороереализуетминимумстоимостного функционала и удовлетворяет требуемому условию вконкретном случае (обеспечивает требуемые затраты, необходимуючастоту и т.п.).6.
УказываетсяАt иПАЗ(Аt) (т.е. спецификации ПАЗ, котораяобеспечивает минимум стоимостного функционала), а также значениеоценки стоимостного функционала и значение оценки потерь отвнештатных ситуаций на ОПО для варианта исполнения ПАЗ(Аt).Таким образом, используя стоимостной функционал (приведенный вовторой главе) и алгоритм моделирования процесса взаимодействия ПАЗ сОПО (изложенный в третьей главе), можно осуществить синтез оптимальной68ПАЗ. Алгоритм синтеза оптимальной ПАЗ можно представить в видеследующей блок-схемы:НачалосинтезаИсходные сведения длясинтеза ПАЗ, в т.ч.:L, D = (A1,A2,…,Aw)i=2At = А1Определение С*(L,Аt)(по алгоритму из раздела 3.4)(по процедуре 3)Cmin = С*(L,Аt)Нетi≤wДаОпределение С*(L,Аi)(по алгоритму из раздела 3.4)(по процедуре 3)C*(L,Ai) < Cmini=i+1НетДаtA = AiCmin=С*(L,А1)Аt, C*(L,At),Cпот*(L,At), ПАЗ(At)ЗавершениесинтезаРисунок 4.1 – Алгоритм синтеза оптимальной ПАЗ694.3.
Программное обеспечение синтеза ПАЗНа основе приведенного в разделе 4.2 алгоритма было созданопрограммное обеспечение, позволяющее осуществить синтез оптимальнойПАЗ в автоматизированном режиме. При этом в программном обеспечениииспользуются две базы данных:База данных технических средств, на базе которых возможноформирование варианта исполнения ПАЗ, т.е. датчики, ПЛК иисполнительные устройства. В базе данных содержатся надежностныеи стоимостные характеристики указанных технических средств.База данных технологических процессов, содержащая следующиесведения: перечень ОПО входящих в состав технологическогопроцесса, критические области на каждом ОПО, частоты появленияинцидентов по каждой критической области, предельное времянахождения параметра в каждой критической области, ущербы отвозникновения аварий на ОПО и ущербы от остановов ОПО.Программное обеспечение состоит из следующего набора модулей:Модуль формирования всех возможных вариантов исполнения ПАЗ.Данный модуль позволяет, после указания тех технических средств,которые возможно использовать на конкретных ОПО входящих всостав исследуемого технологического процесса, сформироватьмножествовсехвозможныхвариантовисполненияПАЗдляисследуемой группы ОПО.Модуль формирование стоимостного функционала.
Данный модульформирует стоимостной функционал для конкретного выбранноготехнологического процесса (и соответственно группы ОПО) с цельюучета затрат необходимых для обеспечения безопасности группыОПО средствами ПАЗ и потерь от внештатных ситуаций на этих ОПО.Модуль моделирование процесса функционирования ПАЗ и еевзаимодействие с ОПО.
Данный модуль осуществляет моделирование70конкретного варианта исполнения ПАЗ и определяет значение оценкистоимостного функционала для этого варианта.Модуль синтеза оптимальной ПАЗ. Данный модуль, используямодульмоделирования,определяетзначениестоимостногофункционала для каждого варианта исполнения ПАЗ и далееосуществляет выбор того варианта ПАЗ, который минимизируетзначение стоимостного функционала. Также этот модуль формируетспецификацию ПАЗ.Структура программного обеспечения автоматизированного синтезаПАЗ (на основе исходных данных изложенных в разделе 4.1 и алгоритмаизложенного в разделе в 4.2) приведена на следующем рисунке:Базы данныхТехническиесредстваТехнологическиепроцессыМодуль формирования всехвозможных вариантовисполнения ПАЗМодуль формированиястоимостногофункционалаМоделированиеПАЗМодуль синтезаПАЗФормированиеспецификацииПАЗ(Аt)ВариантыреализацийОпределениезначенияфунционалаМодульмоделированияПАЗРисунок 4.2 – Структура программного обеспечения синтеза ПАЗ71Синтез ПАЗ на основе предложенного программного обеспеченияреализуется следующим образом:1.
Выбирается технологический процесс из базы данных. В случаеотсутствия требуемого технологического процесса имеетсявозможность его добавления и занесение всех необходимыхсведений о технологическом процессе в базу данных.2. Из базы данных технических средств для каждого ОПОвходящего в состав исследуемого технологического процессавыбираются те технические средства, на базе которых возможносоздание ПАЗ для исследуемого процесса. Аналогично, в случаеотсутствиянеобходимыхтехническихсредств,имеетсявозможность занесения их сведений в базу данных. Также, вслучае наличия дополнительных ограничения на стоимостнойфункционал они указываются на данном этапе.3.
Формируются все возможные варианты исполнения ПАЗ дляисследуемого технологического процесса.4. Происходит перебор всех возможных вариантов исполнения ПАЗи определение значения оценки стоимостного функционала длякаждого варианта.5. Осуществляется автоматизированный синтез. Происходит выбортоговариантазаданномуисполнениякритериюПАЗ,которыйоптимальностииудовлетворяетформируетсяспецификация оптимальной ПАЗ.Данноепрограммноеобеспечениереализованонаязыкепрограммирования C# в среде Visual Studio.4.4.
Пример синтеза ПАЗРассмотрим пример синтеза ПАЗ для технологического процессанагрева абсорбента, возвращаемого в десорбер. Этот технологическийпроцесс состоит из двух опасных производственных объектов: печь П-301/172и печь П-301/2. При этом каждый производственных объект состоит изследующих блоков: блок входных продуктовых линий, блок выходныхпродуктовых линий, блок печи, блок подготовки топливного газа.Рассматриваемые объекты расположены на территории Локосовского ГПК(газоперекачивающего комплекса), на участке действующей установкиподготовки попутного нефтяного газа в районе установки нагреватеплоносителя. Печи входят в состав технологического процесса десорбциидеэтанизированого насыщенного абсорбента и предназначены для нагреваабсорбента, возвращаемого в десорбер. Упрощенная технологическая схемаданного процесса приведена в приложении 3.Рассматриваемыепечиявляютсяопаснымипроизводственнымиобъектами в соответствии с ФЗ-№116 [80] и классификацией, приведенной втаблице 4.1.Таблица 4.1 – Классификация объектов и характеристика взрывоопасныхсмесейНаименованиепроизводственногообъектаКатегориявзрывопожарной ипожарнойопасности по НПБ105-03КлассвзрывоопаснойзоныКатегория игруппавзрывоопаснойсмеси по ГОСТР 51330.11-99Блок печи П-301/1АнВ-1гIIА-Т3Блок печи П-301/2АнВ-1гIIА-Т3Указанные печи имеют технологические параметры с критическимиобластями (при попадании в которые возникают инциденты).
Эти опасныетехнологические параметры указаны в следующим перечне:температура абсорбента в выходных продуктовых линиях;давление абсорбента в трубопроводах входного арматурного узлапродуктовых линий печи;73перепад давления между входом на входной арматурный узелпродуктовых линий печи и выходом с выходного арматурного узлапродуктовых линий печи;температура на "перевале" печи;давление топливного газа в трубопроводах к основным горелкам печи;давление (разрежение) в топочном пространстве печи;отсутствие пламени на основных горелках печи.Вслучаепопаданиязначениятехнологическихпараметроввлюбогокритическиеизперечисленныхобласти,необходимоосуществить следующие действия (для предотвращения аварии):закрытие клапанов на линиях подачи топливного газа к основнымгорелкам печи;открытие клапана на линии сброса топливного газа на свечу изтрубопроводов к горелкам;закрытие клапанов на входных и выходных продуктовых линиях,открытие клапанов на линии аварийного слива абсорбента изпродуктовых линий печи;открытие клапанов на линиях подачи азота в печь и во входныепродуктовые линии.4.4.1.
Исходные данныеВ соответствии с [28] и [54] экспертами был проведен анализ риска иполучены следующие исходные данные, необходимые для синтеза ПАЗ наоснове принципа ALARP. Отметим, что полученные исходные данныеявляются «пессимистическими» оценками исходных данных.1. Оценки потерь (ущербов) от аварий и от останова каждого ОПО имеютследующие значения:74ущерб при аварии на печах: Sa1 = Sa2 = 10 млн. руб.ущерб от останова ОПО, с учетом среднего время простоя послеостанова (2 дня): So1= So2 = 120 тыс. руб.2. Предельное время нахождения значения технологического параметра вкаждой критической области tпj,s=20 [сек], j=1,2, s(1)=1,…,13, s(2)=1,…,13.3.
Критические значения технологических параметров на каждом объекте иоценки частот попаданий технологических параметров в критическиеобласти приведены в таблицах 4.2 и 4.3.Таблица 4.2 – Перечень критических областей на печи П-301/1.№ Критический технологический параметр1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.Давление абсорбента во входнойпродуктовой линии на входе в печьПерепад давления среды между входнымии выходными продуктовыми линиямиТемпература абсорбента в выходныхпродуктовых линий печиРазрежение давления в топочномпространствеТемпература на перевале печиДавление топливного газа перед 1-ойосновной горелкойДавление топливного газа перед 2-ойосновной горелкойДавление топливного газа перед 3-ейосновной горелкойДавление топливного газа перед 4-ойосновной горелкойНаличие пламени на 1-ой основной горелкеНаличие пламени на 2-ой основной горелкеНаличие пламени на 3-ей основной горелкеНаличие пламени на 4-ой основной горелкеНАГВАГЧастотапоявления[1/год]1.8Мпа-0.0520 кПа-0.05-280 оС0.0510 кПа-100кПа850 °С10 кПа75 кПа0.0210 кПа75 кПа0.0210 кПа75 кПа0.0210 кПа75 кПа0.02--0.080.080.080.080.030.0375Таблица 4.3 – Перечень критических областей на печи П-301/2.№ Критический технологический параметр1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.Давление абсорбента во входнойпродуктовой линии на входе в печьПерепад давления среды между входнымии выходными продуктовыми линиямиТемпература абсорбента в выходныхпродуктовых линий печиРазрежение давления в топочномпространствеТемпература на перевале печиДавление топливного газа перед 1основной горелкойДавление топливного газа перед 2основной горелкойДавление топливного газа перед 3основной горелкойДавление топливного газа перед 4основной горелкойНаличие пламени на 1 основной горелкеНаличие пламени на 2 основной горелкеНаличие пламени на 3 основной горелкеНаличие пламени на 4 основной горелкеНАГВАГЧастотапоявления[1/год]1.8 Мпа-0.0520 кПа-0.05-280 оС0.0510 кПа100 кПа0.03-850 °С0.0310 кПа75 кПа0.0210 кПа75 кПа0.0210 кПа75 кПа0.0210 кПа75 кПа0.02--0.08--0.08--0.08--0.08НАГ – нижняя аварийная граница;ВАГ – верхняя аварийная граница.4.4.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
