63
где У
Э1
,У
Э2
ущерб до и после проведения природоохранного
мероприятия.
Определяем годовой прирост дохода по формуле 3.34:
Д = 9583607,526+122276,253=9705883,779руб.
Определяем экономический эффект по формуле 3.33:
Э = 1703634,946 + 9705883,779= 11409518,725
Таблица 3.9 – Затраты на реконструкцию
Показатель
Значение
Капитальные вложения
11877832,5 руб
Эксплуатационные затраты
399990,2руб
Зная экономический эффект определим общую эффективность
природоохранных затрат по формуле 3.31:
Э
общ
= 11409518,725/(39999,02+0,15∙11877832,5) = 6,26
Срок окупаемости инвестиционных затрат рассчитывается по формуле
3.32.
Т
ок
= (11877832,5 -39999,02)/ 11409518,725=1,038года
Рентабельность природоохранной деятельности (R
ос
) оценивается по
формуле 3.35:
R
o
= (Д-20%)/К∙100% (3.35)
где П
отх
- прибыль от реализации отходов производства, руб./год;
К
ос
ср.т
- стоимость основных производственных фондов.
R
oc
=((9705883,779-20%)/11877832,5)∙100%=65,37%
Результаты расчета экономической эффективности до и после
проведения инженерного мероприятия представлен в приложении.
В числе важнейших эксплуатационно-технических характеристик,
определяющих эффективность объектов, особое место занимают показатели
64
надежности, безопасности и живучести.
Надёжность - это свойство системы или элемента выполнять заданные
функции, обусловленное безотказностью, долговечностью и
ремонтопригодностью. Под системой понимается совокупность совместно
действующих элементов, выполняющих заданные функции. Системы и
элементы могут быть восстанавливаемыми и невосстанавливаемыми.
Надёжность формируется ещё на стадии исследований,
конструкторских расчетов и проектирования оборудования и обеспечивается
в процессе его изготовления на основе правильного выбора технологии
производства и контроля над качеством изготовления. Надёжность
сохраняется применением правильных способов хранения и транспортировки,
поддерживается соблюдением установленных требований к эксплуатации,
техническому обслуживанию и ремонту оборудования.
В зависимости от назначения объекта и условий его применения
надёжность обусловливается сочетанием следующих свойств: безотказности,
долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.
Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять
работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой
наработки. Обычно безотказность рассматривается применительно к режиму
эксплуатации объекта.
Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние
до наступления предельного состояния при установленной системе
технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние - это состояние
объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению
недопустимо или нецелесообразно либо восстановление его исправного или
работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в
приспособленности к предупреждению и обнаружению причин
возникновения отказов, повреждений и к поддержанию и восстановлению
работоспособного состояния проведением технического обслуживания и
65
ремонтов.
Сохраняемость - свойство объекта сохранять значения показателей
безотказности, долговечности и работоспособности в течение и после
хранения и/или транспортирования. Сохраняемость объекта характеризуется
его способностью противостоять отрицательному влиянию условий и
продолжительности хранения и транспортирования на его безотказность,
ремонтопригодность и долговечность.
Безотказность - это свойство объекта непрерывно сохранять
работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.
Безотказность технических систем проявляется через случайные величины:
наработку до очередного отказа и количество отказов за заданное время [12].
Безотказность может быть оценена с помощью следующих показателей:
λ(t) - интенсивность отказов;
Р(t) - вероятность безотказной работы;
Q(t) - вероятность отказа;
Т
0
- средняя наработка на отказ.
Наработка есть продолжительность или объём работы объекта. Для
технической системы естественно исчисление наработки в единицах времени,
тогда как для других технических средств могут быть удобнее иные средства
измерения. Для невосстанавливаемых и восстанавливаемых изделий понятие
наработки различается: в первом случае подразумевается наработка до
первого отказа, во втором между двумя соседними во времени отказами.
Математическое ожидание случайной наработки является характеристикой
безотказности и называется средней наработкой на отказ.
Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах
заданной наработки отказ объекта не возникнет.
Интенсивностью отказов называют условную плотность вероятности
возникновения отказа изделия при условии, что к определённому моменту
отказ не возник.
Конечной целью расчёта надёжности технических устройств является
66
оптимизация конструктивных решений и параметров, режимов эксплуатации,
организация технического обслуживания и ремонтов. Поэтому уже на стадии
проектирования важно оценить надёжность объекта, выявить наиболее
ненадёжные узлы и детали, определить наиболее эффективные меры
повышения показателей надёжности.
Проектируемые технические устройства исследуемого объекта должны
оцениваться по основным показателям надёжности [13].
Методика расчёта основных показателей надёжности включает
следующие этапы:
– составление структурной схемы надёжности проектируемого
технического устройства;
– расчёт единичных и комплексных показателей надёжности
проектируемого технического устройства;
– анализ полученных результатов и разработка эксплуатационных
мероприятий, направленных на обеспечение требуемых уровней надёжности
в случаях их несоответствия [14].
Методика расчёта основных показателей надёжности включает
следующие этапы:
– составление структурной схемы надёжности проектируемого
технического устройства;
– расчёт единичных и комплексных показателей надёжности
проектируемого технического устройства;
– анализ полученных результатов и разработка эксплуатационных
мероприятий, направленных на обеспечение требуемых уровней надёжности
в случаях их несоответствия.
Структурная схема надёжности представляет собой графическое
изображение, позволяющее описать работоспособное состояние объекта через
возможные состояния его составных частей с учётом их связей и
функционального назначения.
Технологический процесс состоит из нескольких стадий очистки:
67
очистка в нефтеловушке, доочистка в пруду дополнительного отстоя.
Исходные данные для расчета:
λ
1
= 0,18· 10
-6
ч
-1
;
λ
2
= 2,0 · 10
-6
ч
-1
;
λ
3
= 0,18 · 10
-6
ч
-1
;
λ
4
= 0,65 · 10
-6
ч
-1
;
γ = 60%.
Требуемая наработка на отказ t = 10 лет.
В соответствии с технологической схемой процесса на рисунке
8.1представлена структурная схема надежности технологического процесса до
внедрения инженерных мероприятий.
1 - блок механической очистки; 2 - установка коагуляции;
3 -установка флоатации; 4 -фильтрационный комплекс доочистки
Рисунок 3.1 - Структурная схема надежности технологической
системы до инженерного мероприятия
Элементы соединены между собой последовательно. Вероятность
безотказной работы системы в таком случае будет равна:
Р
сис
= р
1
· р
2
· р
3
· р
4
(3.36)
Вероятность безотказной работы элементов подчиняется
экспоненциальному закону:
Р = ехр
(-λt)
(3.37)
где Р - вероятность безотказной работы элемента;
1
2 3
4
68
λ - интенсивность отказов элемента, ч
-1
;
t -время работы, ч.
Рассчитаем вероятность безотказной работы элементов 1, 2 исходной
системы по формуле (8.2) для наработки от 0 до 0,3 · 10
6
часов (в пересчете на
годы от 0 до 34 лет), затем рассчитаем вероятность безотказной работы
системы формуле (9.1). Расчет произведем с помощью программного средства
MicrosoftExcelOffice, по заданным формулам и значениям интенсивности
отказов элементов структурной схемы, а также заданной наработке на отказ.
Результаты расчетов приведены в таблице 3.10.
Таблица 3.10 - Расчет вероятности безотказной работы системы
Элемент
λ · 10
-
6
ч
-1
наработка, Т · 10
6
ч
0
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
1,3
0,18
1,000
0
0,991
0
0,982
2
0,973
4
0,964
6
0,956
0
0,947
4
2
2,0
1,000
0
0,904
8
0,818
7
0,740
8
0,670
3
0,606
5
0,548
8
4
0,65
1,000
0
0,968
0
0,937
1
0,907
1
0,878
1
0,850
0
0,822
8
Р
сис
1,000
0
0,860
3
0,740
1
0,636
7
0,547
7
0,471
2
0,405
4
Графическая зависимость вероятности безотказной работы системы от
наработки изображена на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Изменение вероятности безотказности работы
системы
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
69
Находим для р = 60% р -процентную наработку системы T
р
= 0,169 · 10
6
(19,29 года). Для десяти лет (t = 0,088·10
6
ч) эффективной работы система
является достаточно надежной, так как удовлетворяет заданным условиям:
при наработке 10 лет значение вероятности безотказной работы будет
составлять P = 0,7673.
Блок схема надежности технологического процесса после внедрения
инженерных мероприятий показана на рисунке 3.3 - Структурная схема
надежности технологической системы после внедрения инженерного
мероприятия.
1 -блок механической очистки; 2 -аэротенк; 3 -биофильтрационный комплекс
Рисунок 3.3 - Структурная схема надежности технологической
системы после внедрения инженерного мероприятия
Исходные данные для расчета:
λ
1
= 0,15· 10
-6
ч
-1
;
λ
2
= 2,0 · 10
-6
ч
-1
;
λ
3
= 0,18 · 10
-6
ч
-1
;
γ = 60%.
Требуемая наработка на отказ t = 10 лет.
Все элементы соединены последовательно, значит вероятность
безотказной работы системы будет определяться по формуле:
Р
сис
= р
1
· р
2
· р
3
(3.38)
Рассчитаем вероятность безотказной работы элементов 1,2,3
реконструированной схемы по формуле (8.3) для наработки до 0,3 · 10
6
часов.
Вероятность безотказной работы системы рассчитаем по формуле (3.38).
1
2 3
70
Расчет произведем с помощью программного средства MicrosoftExcel,
по заданным формулам и значениям интенсивности отказов элементов, а
также заданной наработке на отказ. Результаты расчетов в MicrosoftExcel
приведены в таблице 3.11 - Расчет вероятности безотказной работы системы.
Таблица 3.11 - Расчет вероятности безотказной работы системы
Элемен
т
λ · 10
-
6
ч
-1
наработка, Т · 10
6
ч
0
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
1
0,15
1,000
0,992
5
0,985
1
0,9778
0,970
4
0,963
2
0,956
0
2
2
1,000
0,904
8
0,818
7
0,7408
0,670
3
0,606
5
0,548
8
3
0,18
1,000
0,991
0
0,982
2
0,9734
0,964
6
0,956
0
0,947
4
Р
сис
1,000
0,890
0
0,792
2
0,7050
0,627
5
0,558
5
0,497
1
Графическая зависимость вероятности безотказной работы системы от
наработки изображена на рисунке 3.4 - изменение вероятности безотказности
работы системы.
По графику (рисунок 3.4) видно, что заданную величину вероятности
безотказной работы (Р = 0,6) система достигает до наработки 0,219 · 106 ч
(25 лет). Для десяти лет (t = 0,088·106 ч) эффективной работы система
является достаточно надежной, так как удовлетворяет заданным условиям:
при наработке 10 лет значение вероятности безотказной работы будет
составлять P = 0,81.
Рисунок 3.4 - Изменение вероятности безотказности работы
системы
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
71
Для 10 лет эффективной работы установки значение вероятности
безотказной работы является достаточным. Это говорит о том, что для
рассматриваемой системы повышение надежности не требуется. При
необходимой наработке 10 лет значение вероятности безотказной работы
системы будет составлять Р = 0,81.
72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основной из главных экологических проблем производственной
территории ООО «РН-Туапсинский НПЗ», является высокая аварийность на
объектах нефтепереработки (в среднем 1-2 утечек в месяц), сопровождающая
выбросами в окружающую среду нефти и нефтепродуктов. Одна из основных
причин высокой аварийности - состояние трубопроводов и оборудования,
которое устарело, физически изношено, отработавшего определённый срок
имеет низкую степень надежности, но продолжает находиться в эксплуатации.
Наиболее всего от аварийных разливов нефти страдает земная поверхность:
леса, водоемы.
При выполнении проекта была изучена работа очистных сооружений
ООО «РН-Туапсинский НПЗ».
Очистные сооружения состоят из приемной решетки, песколовки,
нефтеловушки, резервуаров аккумуляторов, флотаторов, отстойников,
приемных емкостей.
В связи с увеличением производительности завода очистные
сооружения не обеспечивают предусмотренную проектом степень очистки
сточных вод по органическим загрязнениям-нефтепродуктам. То есть после
механической очистки сточные воды характеризуются высокой
концентрацией нефтепродуктов. Имеющаяся схема по технологическим
показателям не обеспечивает экологически нормированное содержание этих
загрязняющих веществ.
В результате рассмотрения имеющейся технологической схеме было
принято решение о реконструкции очистных сооружений, но так как площадь
старых очистных сооружений маленькая проектом предусматривается
строительство очистных сооружений промливневого стока на территории
ООО «РН-Туапсинский НПЗ» с подбором нового оборудования.
Данная технологическая схема после реконструкции очистных
сооружений является надежной.