Учебный пример и упражнение по FMEA
В этом примере рассмотрим реактор, где происходит непрерывный процесс получения целевого продукта с выделением тепла. Рассмотрим оборудование для этой системы, которое может выйти из строя (или неправильно эксплуатироваться), а также последствия отказов для технологического процесса.
В анализ будут включены только такие компоненты как сам реактор, температурные каналы, логический блок, клапаны и приводы клапанов. Последствия в этой задаче заключаются в нарушении условий, приводящие к выходу из-под контроля экзотермической реакции в реакторе. На рисунке C.1 приводится упрощенная схема системы для учебной задачи.
Мы рассмотрим такие типы отказов как выход из строя вентилей V1 и V2 в положении «открыто», «закрыто», подтекание вентилей и отказ тепловых выключателей в системе температурных каналов.
Все тепловые выключатели – температурные ключи КТАП (1-3) установлены на размыкание при одной и той же температуре (превышение). Каждый температурный канал имеет свой датчик температуры (T), свой преобразователь (ПТ) и температурный ключ (КТАП).
Защита от нарушения условий, приводящих к выходу из-под контроля экзотермической реакции в реакторе обеспечивается двумя клапанами сброса, которые должны открываться и резко охлаждать реакционную смесь в наполненном водой поглотителе. Клапаны приводятся в действие пневматикой и управляются логическим блоком выбора. Логический блок выбора (ЛБВ) подает на клапаны команду открыться, когда, по крайней мере, два из трех каналов измерения температуры указывает на превышение заданного параметра.
Наблюдения из результатов изучения собранных данных дают следующую предварительную информацию:
- около 70% всех отказов клапанов, используемых в этом виде работы, включало блокировку потока, вызванную закупоркой входа или внутренних частей клапана материалом;
- большинство отказов, включающих тепловые выключатели, были связаны с операциями по обслуживанию (например, неправильная установка задания).
Каждый квартал все температурные клапаны проверяются и калибруются в один и тот же день. Температурный индикатор в комнате управления позволяет выявлять отказы датчика или преобразователя. Логический блок выбора не рассчитан на открытие клапанов при отключении энергии.
Система пневматики, обеспечивающая привод обоих пневматических клапанов, работает надежно и рассматриваться не будет. Внешние явления, такие как землетрясения, пожары, наводнения не рассматриваются в данном примере.
Представление обзора проводится через заполнение типовой формы (см. Таблицу А.1). Затем проводится документирование результатов.
Рисунок Схема системы учебной задачи для обследования непрерывного процесса в проточном реакторе (НПР)
Задание
С помощью метода обследования типов отказов и анализа их последствий (FMEA) проведем оценку опасности химического процесса получения аммофоса с целью выдачи рекомендаций по уменьшению опасностей для работающих на установке.
На рисунке C.2 представлен химический процесс DAP [16] с маркировкой оборудования в соответствии с диаграммой последовательности операций (P&ID). Процесс представляет собой реакцию нейтрализации раствора аммиака фосфорной кислотой, которые поступают из двух отдельных емкостей, конечный продукт собирается в приемный бак хранения:
H3PO4 + 3NH3 = NHH2PO4 + (NH4) 2HPO4.
В данном примере мы можем рассмотреть по отдельности системы подачи фосфорной кислоты и аммиака и работу самого реактора, где происходит реакция, или систему в целом. Рассмотрение отдельных компонентов системы проводится с учетом выявления типов отказов и их влияния на другие компоненты оборудования данного технологического процесса. В то же время, подразумевается воздействие на процесс в целом.