Станислав Горобченко - Курс «Инженер по расчету и выбору регулирующей арматуры»

Клапан подачи осветленной воды обычно способен устранять малые вариации и отклонения от заданного перемещения до 0,8%. Отклонение до 0,8% обычно не так важно, но в этом случае оно имело очень большой эффект на вес м2 бумаги. После выбора клапана с лучшей равнопроцентной характеристикой и его перерасчета, включения в спецификацию цифрового позиционера с возможностью самодиагностики и увеличения надежности измерений отклонение перемещения от заданного было уменьшено до 0,3% и вариации веса м2 были соответственно уменьшены. Для этого клапана было достигнуто значение тревожного сигнала при отклонении перемещения от заданного на величине не более 0,3%.»

(По данным компании Metso Automation)

Как можно видеть из приведенного примера, надежное и, в то же время, недорогое решение было достигнуто при помощи совершенствования расходной характеристики клапана и соответствующего выравнивания коэффициента усиления, но не применения сверхточной и потому дорогой специальной арматуры.

Одной из существенных проблем является то, что количество дорогой арматуры, поставляемой для критичных условий эксплуатации, приводит к неоправданному росту стоимости проекта. Так, глядя на влияние выбранных по проекту клапанов на дополнительные затраты по запуску предприятия или технологической установки, можно увидеть некоторые закономерности. Количество клапанов, работающих не должным образом во время запуска или вскоре после него, и приводящих к задержкам пуска или простоям, составляют, по данным компании F.I.R.S.T Gmbh от 3-х до 6%, в зависимости от процесса. Как правило, это касается критичных участков эксплуатации, и здесь устанавливают наиболее серьезные и дорогие клапаны. Их обычно называют клапанами "с высокими эксплуатационными характеристиками для критических применений” (в общепринятой терминологии High Performance Valves). Их процент в общей стоимости приобретаемых клапанов может составлять до 40%, как это показано на рис.2.5.

Рис. 2.5. Доля поставленной арматуры для критичных условий эксплуатации в проекте нефтехимического завода в Китае.

а) – по количеству; б) – по стоимости

Поэтому имеет смысл выявить их как можно раньше. Если выделить немного больше времени на их тщательный выбор, то это может сэкономить во много раз больше средств, чем нести затраты при устранении неполадок во время эксплуатации.

Эта проблема рождает ряд задач, решение которых позволит резко сократить долю слишком дорогих клапанов без снижения надежности работы технологических линий. Основой этого является анализ проектов и использование сильного программного обеспечения, учитывающего разнообразие возможностей применения арматуры различных классов. К такому программному обеспечению можно отнести программу расчета и выбора клапанов CONVAL компании F.I.R.S.T.Gmbh.

Анализ проектных спецификаций за длительный срок и оценка применяемости клапанов для критических условий эксплуатации показывает, что их использование весьма редко и не всегда их использование оправдано в проектах, где, казалось бы, их роль была бы незаменимой. Еще одним известным фактором является субъективность выбора арматуры поставщиками в зависимости от наработанных связей с субподрядчиками по проекту.

КРИТЕРИЙ KPI

Чтобы устранить проблему субъективности выбора арматуры, и в значительной степени снизить стоимость проектных спецификаций, предлагается использовать метод, учитывающий указанные выше особенности формирования проектных спецификаций.

Суть метода состоит в выборе арматуры с учетом разнообразных условий ее работы на основе ключевых показателей эффективности (KPI). В расчет принимаются все основные факторы, влияющие на надежность, чтобы рассчитать KPI. Есть общие параметры, такие как перепад давления, преобразование энергии, уровень шума, расход на выходе, скорость потока и тип клапана, которые должны быть приняты во внимание, а также такие нежелательные эффекты, как кавитация, вспенивание или дросселирование потока. Свойства жидкости также чрезвычайно важны, поскольку есть, например, большая разница, есть ли у вас насыщенный или влажный пар или перегретый пар; или требуется проверить, насколько близко находится давление на входе к критическому давлению пара.

KPI основан на индексе надежности (Ri), который представляет собой показатель, дающий рейтинг надежности для любой заданной рабочей точки, где установлен клапан. Индекс Ri необходим, чтобы окончательно обработать информацию по процессу, и получить KPI для всех известных условий процесса: нормальная работа (мин, норма, макс), пуск или специальный режим. Ниже поясняется диапазон значений индекса надежности Ri.

Если Ri > 0, система выдает дополнительную информацию о первопричине проблем и подсказывает, как повысить надежность арматуры для заданных эксплуатационных условий.

Смысл расчета заключается в том, чтобы при анализе применимости арматуры, имея только условия процесса, рассчитать KPI для оценки надежности клапана в заданных сценариях. Эти сценарии должны охватывать весь спектр технологических операций по процессу. При расчете нужно получить процессные данные для клапанов и определить KPI для всех режимов работы. Единственное, в чем нужно убедиться, это то, что будет точно выбран клапан с KPI > 0,1.

После того, как информация была сопоставлена со структурой технологических данных EPC контрактора, может быть проведен анализ. Затем рассматриваются различные вопросы:

– Подходят ли типы клапанов, номинальные диаметры и пр., указанные EPC контрактором для этой задачи?

– Какие позиции (теги) могут вызвать проблемы?

– Каковы критические участки применений?

– Какие клапаны должны быть подробно рассмотрены и детализированы на ранней стадии?

– Какие из них можно изготавливать уже на бюджетной стадии?

Результаты типичного первого прогона спецификации показаны на рисунке 2.6.

Рис.2.6. Окно анализа арматурной спецификации крупного проекта в программе CONVAL

Из рис.2.6. видно, что 28 % рассчитанных клапанов не могут быть поставлены по ряду причин. Сразу понятно, где необходима дальнейшая консультация. Благодаря классификации по категориям надежности (Ri), можно сразу увидеть, что 73% всех рассчитанных клапанов могут быть указаны в бюджете без каких-либо проблем в соответствии со спецификацией EPC контрактора.