In this article, the authors bring to the attention of a wide range of experts, the provisions of legal acts concerning refrigeration screw compressors that specify a list of common violations of requirements for safe operation, and defects, provide their comments and recommendations.
Keywords: examination of industrial safety; the compressor unit; ammonia refrigeration unit, vibration, defects, normative technical documentation (NTD).
Холодильные установки являются основной частью хладокомбинатов и многих объектов пищевой промышленности. Для обеспечения циркуляции в системе холодильного агента, в качестве которого наибольшее распространение получил аммиак, необходимо обеспечить бесперебойную работу компрессорных агрегатов. Аммиачные компрессоры по типу рабочих органов и конструктивному исполнению разделяют на поршневые и винтовые.
В данной статье будут рассмотрены особенности проведения ЭПБ винтовых компрессоров.
Следует дать пояснение терминам компрессорный агрегат и компрессор. Согласно ГОСТ 28567–90, компрессор — энергетическая машина или устройство для повышения давления и перемещения газа или их смесей (рабочей среды); компрессорный агрегат — компрессор (или компрессоры) с приводом [5].
Таким образом, проводя экспертизу компрессора, эксперт не определяет соответствие электродвигателя требованиям промышленной безопасности и, как мы укажем ниже, это находит подтверждение в требованиях НТД.
Основанием для проведения ЭПБ технических устройств согласно требованиям п. 2 статьи 7 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ является:
применение на опасном производственном объекте, если техническим регламентом не установлена иная форма оценки соответствия технического устройства,
истечение срока службы или превышение количества циклов нагрузки технического устройства, установленных его производителем;
отсутствие в технической документации данных о сроке службы технического устройства, если фактический срок его службы превышает двадцать лет;
проведение работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов такого технического устройства, либо восстановительного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объекте, в результате которых было повреждено техническое устройство [12].
Опасные производственные объекты, на которых эксплуатируются аммиачные холодильные компрессоры, относятся к взрывопожароопасным производствам и попадают под действие Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств». Проведение экспертизы промышленной безопасности на объектах такого типа регламентируют Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности». Пункт 12.1., указанных ФНП содержит следующее положение:
«Экспертиза промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах, проводится в случаях, предусмотренных нормативными документами в области промышленной безопасности, а также:
при отсутствии паспорта на техническое устройство;
при выработке установленного срока эксплуатации или количества циклов нагружения;
при отсутствии в технической документации данных о сроке службы технического устройства;
при истечении установленных сроков хранения технических устройств;
при воздействии на техническое устройство в процессе эксплуатации факторов, превышающих расчетные параметры (температура, давление, внешние силовые нагрузки) в результате нарушения регламентированного режима работы, в том числе вследствие аварии, или иных техногенных или природных воздействий;
при проведении ремонтно-сварочных работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов технического устройства» [13].
Итак, нами перечислены случаи, при которых необходимо провести ЭПБ техническим устройствам на опасных производственных объектах. Следует отметить, что сегодня наиболее частой причиной проведение ЭПБ является отработка нормативного срока эксплуатации или срока эксплуатации, назначенного при проведении предыдущей ЭПБ.
При проведении ЭПБ определяется соответствие объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности. Важным этапом является определение степени работоспособности технического устройства.
Для проведения контроля технического состояния аммиачных компрессоров необходимо руководствоваться положениями РД 09–244–98 «Инструкция по проведению диагностирования технического состояния сосудов, трубопроводов и компрессоров промышленных аммиачных установок». Инструкция устанавливает порядок и методы проведения диагностирования технического состояния и определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации сосудов, трубопроводов и компрессоров аммиачных холодильных установок, находящихся в эксплуатации в различных отраслях промышленности.
Основными этапами контроля технического состояния для винтовых компрессоров согласно РД 09–244–98 являются:
наружный осмотр деталей с целью выявления коррозии, локальной деформации, трещин и других дефектов на наружных поверхностях деталей;
контроль степени износа узлов и деталей путем их микрометрирования и сопоставление результатов со значениями допустимых предельных отклонений размеров, указанных в НТД;
вибрационное обследование оборудования, позволяющее с достаточной степенью достоверности оценить его фактическое техническое состояние, не прибегая к разборке;
ультразвуковая толщинометрия в зонах повреждения материала от коррозии, в местах локальной деформации материала, в радиусах перехода фланцевых соединений, в зонах гиба трубопроводов;
дефектоскопия поверхностей с целью исследования макродефектов с помощью ультразвукового метода контроля, радиографическим или цветным методом;
определение механических характеристик материала путем измерения твердости и с применением других неразрушающих методов [10].
Заметим, что про работоспособность привода, его исправность и соответствие требованиям безопасности в РД 09–244–98 не упоминается. Однако при проведении вибрационного обследования проводятся измерения параметров вибрации электродвигателя компрессорного агрегата.
Авторы статьи отмечают, что при проведении ЭПБ эксперт определяет необходимость и возможность применения средств и методов неразрушающего контроля в зависимости от конструктивных особенностей компрессорного агрегата. В обоснованных случаях вносятся изменения в программу работ.
Остановимся на некоторых этапах проведения ЭПБ и контроля технического состояния аммиачных винтовых компрессоров.
Анализ технической документации.
При проведении анализа следует особое внимание уделять данным о наработке компрессора. Эти данные позволяют проводить расчет остаточного ресурса по изменяемому параметру в зависимости от наработки и назначать срок следующей ЭПБ до наступления следующего капитального ремонта или на срок пробега эквивалентный межремонтному периоду.
Отдельно следует изучить результаты предыдущих ЭПБ (при наличии заключений), ознакомиться с выявленными несоответствиями, нарушениями и способами их устранения, результатами неразрушающего контроля и, особенно, с данными по виброобследованию.
По результатам анализа технической документации экспертами могут выдаваться рекомендации по ведению и разработке эксплуатационной документации. Выявленные нарушения отражаются в заключении экспертизы.
Вибрационное обследование. Как уже отмечалось, вибрационное обследование позволяет с достаточной степенью достоверности оценить фактическое техническое состояние компрессора, не прибегая к разборке. Но если по результатам обследования будут обнаружены диагностические признаки дефектов, необходимо проводить разборку компрессора. Необходимость разборки определяется экспертом.
РД 09–244–98 содержит нормирование вибрации в зависимости от класса компрессора, в качестве нормированного параметра вибрации принята средняя квадратическая виброскорость в диапазоне частот от 10 Гц до 1000 Гц.
Согласно ГОСТ ИСО 10816–1-97 «Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерения вибрации на невращающихся частях. Часть I Общие требования», измерения оцениваются по критерию связанному с определением границ для абсолютного значения параметра вибрации, соответствующего допустимым динамическим нагрузкам на подшипники и допустимой вибрации, передаваемой вовне через опоры и фундамент. Максимальное значение, полученное в результате измерения на каждом подшипнике и опоре, сравнивается с границами четырех зон, установленных исходя из международного опыта проведения исследований и эксплуатации. Данные зоны предназначены для качественной оценки вибрационного состояния машин и принятия решения о необходимых мерах. В качестве нормированного параметра вибрации принята также средняя квадратическая виброскорость [1].
В СА 03–001–05 «Центробежные насосы и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибрации» приведены эксплуатационные нормы вибрации вентиляторов, центробежных и винтовых компрессоров, мультипликаторов, пароприводов, центробежных и винтовых насосов и электрических машин. Приведено нормирование по различным параметрам вибрации: виброперемещению, виброскорости, виброускорению [11].
Возможно возникновение спорной ситуации, так как перечисленные документы по-разному оценивают вибрационное состояние компрессоров. В этом случае следует выбирать наиболее строгие требования.
Наиболее часто встречающиеся дефекты, выявленные при проведении вибрационного обследования винтовых аммиачных компрессоров, зафиксированные авторами статьи были:
расцентровка валов компрессора и электродвигателя;
эксцентриситет зазора между ротором и статором электродвигателя;
дефекты подшипников качения электродвигателя;
дисбаланс винтовой пары компрессора;
дефекты подшипников скольжения и подшипников качения компрессора;
дефекты муфты;
ослабление затяжки фундаментных болтов электродвигателя или уменьшение плотности прилегания опор;
дефекты электродвигателя электромагнитной природы;
задиры и риски на винтовом профиле роторов.
Визуальный и измерительный контроль. Контроль степени износа узлов и деталей путем их микрометрирования и сопоставление результатов со значениями допустимых предельных отклонений размеров, указанных в НТД, проводится при необходимости, если по результатам вибрационного обследования выявлены диагностические признаки дефектов, и экспертами принято решение о разборке компрессора. Авторы статьи рекомендуют привлекать персонал эксплуатирующей организации для разборки компрессоров, поскольку опыт проведения подобных работ и наладки у сервисных бригад больше, чем у экспертов. Такая совместная работа обеспечивает объективность контроля и исключает возможность подлога данных измерений.
Определение соответствия. После проведения контроля технического состояния и определения степени работоспособности компрессора экспертом определяется соответствие компрессора требованиям ПБ 09–595–03 «Правила безопасности аммиачных холодильных установок», Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств», Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности химически опасных производственных объектов». Определение соответствия проходит по многим параметрам, например: соответствие комплектности компрессора приборами контроля и средствами защиты технологического процесса, определения достаточности защиты персонала от травмирования вращающихся частей компрессора; наличия запорной и регулирующей арматуры и фильтров на трубопроводах и пр.
Если установлены диагностические признаки неопасных и неразвитых дефектов, или выявлена необходимость наладочных работ, то эксперт вправе указать в выводах заключения экспертизы, что установлено неполное соответствие объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности и определить условия и мероприятия обязательные к исполнению, после проведения которых техническое устройство будет соответствовать требованиям промышленной безопасности [14].
Следует упомянуть о видах технического состояния, характеризуемых значениями параметров объекта в определенный момент времени:
исправное — состояние объекта,при котором он соответствуетвсем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации;
неисправное — состояние объекта,при котором он несоответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации;
работоспособное — состояние объекта,при котором значениявсех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации;
неработоспособное — состояние объекта,при котором значенияхотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации;
предельное — состояние объекта,при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно [4].
Понятие «исправное состояние» шире, чем «работоспособное состояние». Если объект исправен, то он обязательно работоспособен, но работоспособный объект может быть неисправен, так как некоторые неисправности могут быть несущественными, не нарушающими нормальное функционирование объекта [8].
На предприятиях с низкой культурой производства и технологической дисциплиной технологическому оборудованию не уделяется должного внимания со стороны служб механиков, энергетиков, а порой, и начальников цехов. На таких предприятиях, несмотря на разработанные положения о производственном контроле, наличие специальных разделов в постоянных технологических регламентах, отдельных положений и инструкций по эксплуатации компрессоров, состояние последних удручающее. Эти факторы способствуют созданию аварийных ситуаций на опасных производственных объектах.
Неоднозначной кажется авторам данной статьи отсутствие требований по определению соответствия электродвигателей привода аммиачных компрессоров при проведении ЭПБ. Фактически, компрессор при ЭПБ рассмотрен в определенных границах — опоры, всасывающий и нагнетательный патрубок, приводной вал, системы защиты контроля параметров работы.
Электродвигатели компрессорных агрегатов должны иметь степень защиты не ниже IP 44 — это требование п. 10.2. ПБ 09–595–03 «Правила безопасности аммиачных холодильных установок». Однако, напрямую это требование к компрессорам не относится. Эксперт в случае выявления этого нарушения может рекомендовать замену электродвигателя.
Опасность применения электродвигателя с низкой степенью взрывозащиты в компрессорном зале аммиачной холодильной установки может быль причиной аварии. Технологическое оборудование в цехе располагается компактно, часть оборудования подлежит периодической разборке, чистке, ремонту и пр. При подобных работах возможен небольшой выброс паров аммиака, полагаться только на газоанализаторы и аварийную вентиляцию наивно. Облако паров может достигнуть электродвигателя компрессорного агрегата с низкой степенью взрывозащиты и стать причиной аварии.
Авторам статьи встречались случаи когда, после нескольких комплексных проверок Ростехнадзора аммиачной холодильной установки, нарушение п. 10.2. ПБ 09–595–03 не было выявлено, и электродвигатели продолжали эксплуатироваться.
Авторы статьи призывают службы промышленных предприятий своевременно уделять внимание компрессорам и электродвигателям, повышать квалификацию сотрудников, разрабатывать планы проверок и ревизий. Своевременно выполненные работы позволят снизить риски возникновения аварийных ситуаций.
Литература:
- ГОСТ ИСО 10816–1-97 «Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерения вибрации на невращающихся частях. Часть I Общие требования».
- ГОСТ 20911–89 «Техническая диагностика. Термины и определения».
- ГОСТ 24346–80 «Вибрация. Термины и определения».
- ГОСТ 27.002–89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения»
- ГОСТ 28567–90 «Компрессоры. Термины и определения».
- Вибродиагностика холодильных компрессорных агрегатов. Р. В. Жуков, к.т.н.
- ООО НПП «Механик» (Москва) [электронный ресурс] — свободный доступ — URL: [http://www.vibration.ru/holod_agr.shtml].
- Опыт вибродиагностики компрессорного оборудования пищевых предприятий в рамках обеспечения их промышленной безопасности В. М. Давыдов, Р. В. Жуков, к.т.н. ООО НПП «Механик» (Москва) [электронный ресурс] — свободный доступ — URL: [http://www.vibration.ru/ovkoppvroip/ovkoppvroip.shtml].
9. Основы диагностики технических устройств и сооружений/ [Н. А. Быстрова, Д. И. Галкин, Г. А. Бигус, Ю. Ф. Даниев, В. К. Белкин, Д. С. Большаков, А. А. Травкин, С. Л. Рябцев]. — Москва: Издательство МГтУ им. Н. Э. Баумана, 2015–461, [3]c.:ил.
10. ПБ 09–595–03 «Правила безопасности аммиачных холодильных установок»
- РД 09–244–98 «Инструкция по проведению диагностирования технического состояния сосудов, трубопроводов и компрессоров промышленных аммиачных установок» (с изменениями) [РДИ 09–513(244)-02].
- СА 03–001–05 «Центробежные насосы и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибрации».
- Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ (ред. от 13.07.2015 г.)
- Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15.10.2012 № 584.
- Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Утверждены приказом Ростехнадзора от 14.11.2013 г. № 538. (в редакции Приказа Ростехнадзора от 03.07.2015 г. № 266).
- Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств». Утверждены приказом Ростехнадзора от 11.03.2013 N 96.
- Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности химически опасных производственных объектов» (Зарегистрировано в Минюсте России 31.12.2013 N 30995). Приказ Ростехнадзора от 21.11.2013 N 559.
