Горобченко С.Л.директор по развитию КЦ ПРОМКОНСАЛТ ВШТЭ СПб ГУТПД, Санкт-Петербург

ПРОГРАММА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АРМАТУРНОГО ХОЗЯЙСТВА ПЕРЕРАСЧЕТ АРМАТУРЫПРИ КРУПНЫХ МОДЕРНИЗАЦИЯХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЭЦ КРУПНЫХ ЦБК

Горобченко С.Л.директор по развитию КЦ ПРОМКОНСАЛТ ВШТЭ СПб ГУТПД, Санкт-Петербург

valvepromconsult@bk.ru, www.promconsult.org

ПРОБЛЕМЫУСТАРЕВАНИЯ АРМАТУРНОГО ХОЗЯЙСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ

За время, в течение которого эксплуатируется предприятие, производится множество усовершенствований, модернизаций, локальных установок арматуры, отличающихся от заданных в проекте. Часто меняется композиция и выходные параметры готовой продукции, начинают производиться новые виды продукции. Характерным становятся частые переключения в смену, небольшие партии продукции, что также является очевидной проблемой для клапанов, рассчитанных на определенный вид выпускаемой продукции и параметр производства.

Характерной проблемой, тянущейся еще с Советских времен и прочно засевшей в нормативные документы, является завышение проектной мощности предприятий и соответственный подбор оборудования, имеющего завышенные характеристики по сравнению с реально сложившимися. Так, по старым нормам должно предусматриваться расширение производственной мощности предприятий до 30%, тогда как в рыночной реальности оно способно колебаться в значительных пределах, но, как правило, всегда ниже максимальной проектной мощности старых советских предприятий. При этом маневренность управления при частых колебаниях производительности оставляет желать лучшего. Снижение средней производительности ниже определенного уровня для запорной и регулирующей арматуры означает такую известную проблему как работа в неоптимальных для себя диапазонах регулирования и такой вид трудно устраняемой проблемы как "арматура завышенного размера".

В тоже время, как правило, модернизируется только оборудование, а арматура остается неизменной. Заказы арматуры на замену производятся по старым или устаревшим спецификациям. Не используются новые возможности, закладываемые в новые образцы смарт-арматуры. Проектными и монтажными организациями при различных модернизациях, приобретении нового оборудования, при превышении проектной мощности или и при ее снижении, как правило, не уделяется вопросам доведения до новых показателей параметров вспомогательного оборудования, включая и арматуру.

По этим вопросам необходимо рассмотреть проблемы организации взаимодействия между проектными организациями, производителями арматуры и конечными потребителями. К таким проблемам относятся:

- Отсутствие перерасчетов арматуры при проведении модернизаций технологических потоков. Так, при выводе производственных мощностей из эксплуатации и снижении производительности, арматура оказывается значительно большего размера, чем требуется для оптимального регулирования. При этом она теряет способность к качественному регулированию в оптимальном диапазоне открытия. При вводе новых производственных мощностей регулирующая арматура может работать за пределами рекомендуемого максимального диапазона открытия, при этом способность к регулированию теряется.

- Незначительное внимание к общей реконструкции устаревших обвязок технологическими трубопроводами и их совершенствованию с точки зрения повышения компактности, снижения гидравлических сопротивлений, повышения гидравлической гладкости и т.п.

ПРОБЛЕМЫПЕРЕРАСЧЕТОВ

В расчетах указывается, как правило, только основное оборудование, в частности, насосы, емкости и др., без учета необходимости согласования с работой арматуры. Проектными организациями пока не разрабатываются технические обоснования перевода на интеллектуальную арматуру.

Так, для маневренных ПГУ (парогазовых установок) необходима, как минимум, разработка плана мероприятий по созданию инфраструктуры подачи воздуха как основы подготовки такого перевода совместно с проектно-монтажными организациями по следующим позициям:

- разработка обоснования для компрессорной станции специально под цели КИПиА;

- включение фильтров - осушителей в схему;

- доведение качества воздуха до требуемых параметров;

- разработка новых мест установки арматуры для улучшения регулирования процессов.

ТРЕБОВАНИЕ УНИФИКАЦИИ

Неоднократные модернизации, ремонты, аварийные замены арматуры, ее естественный и моральный износ, устаревание в связи с появлением новых разработок заводов- изготовителей выявляют слабые места и в арматурном хозяйстве. Докупается оборудование разных производителей, где клапаны ориентированы на потребности поставщика и договорные отношения инжиниринговой компании, контрактора или изготовителя оборудования и поставщика арматуры, а не потребности предприятия-заказчика.

Используются старые технические решения, например, использование только клиновых задвижек там, где более эффективно использовать более современные дисковые поворотные затворы и шаровые краны. В ряде случаев используются угловые клапаны, хотя здесь уже показана эффективность их замены на шаровые краны. Используются старые решения на базе шаровых кранов, которые не учитывают возможности установки вместо них сегментных дисковых затворов и др.

Унификация арматурного хозяйства упрощает вопросы проектной подготовки, технического сопровождения, внесения изменений в проекты поставок оборудования от различных производителей. При использовании арматуры разных производителей есть трудности в создании арматурных узлов, например, "регулирующий клапан – расходомер", клапан с бустер элементом, клапан с эко-фильтром, клапан с дополнительным контроллером контроля за состоянием протечек. Не всегда работоспособной оказывается триада "клапан-привод-позиционер", поскольку все они могут иметь разные характеристики и плохо сочетаться друг с другом.

Решение задачи унификации арматуры в таком разрезе позволит резко повысить вероятность прогноза неисправности и соответственно своевременного ремонта или замены оборудования.

Ниже мы представляем перечень предложений по перерасчету арматуры способных повысить уровень проектных решений:

ПЕРЕЧЕНЬ ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО ПЕРЕРАСЧЕТУ АРМАТУРЫИ КИПиА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДАХ

1. Перерасчет неунифицированной арматуры на арматуру лидера поставки.

2. Выделение арматуры различных производств и различных поставщиков в отдельную спецификацию и перерасчеты арматуры. Их перерасчет также и на вспомогательных хозяйствах позволит получить значительно более высокие показатели унификации и взаимозаменяемости арматуры.

1.2. Перерасчеты арматуры при снижении проектной мощности и снижении производительности.

3. Перерасчеты арматуры при изменении исходного состава сырья, при переходе на другой сорт продукции. Выполнение расчетов экономии удельных расходов сырья и химикатов, наполнителей, проклеивающих веществ, пара, воды, и др. при переходе на клапаны с точным регулированием.

4. Перерасчеты арматуры для улучшения качества и технологии. Такие перерасчеты эффективны при частых сменах технологических режимов и нестабильности качества, при повышении давления пара и температур, среднего содержания взвешенных частиц.

5. Перерасчеты арматуры на наиболее ответственных участках процессов и трубопроводов (наличие или вероятность процессов вскипания, карамелизации, гипсации, кавитации и др.).

5.1. Перерасчеты арматуры после получения диаграмм процесса для прогнозирования эффективности применения тех или иных типов арматуры с целью снижения вариативности процесса.

5.2. Перерасчеты арматуры в сопряженных технологических потоках при установке оборудования на других участках и сильно влияющих на материальный и тепловой баланс.

5.3. Анализ потерь тепла и пара на разогрев арматуры и возможность установки арматуры с обогревом (до 3-5% теплопотерь может приходиться на потери в арматуре).

5.4. Применение более современных технических решений по пароконденсатным системам на основе повышения устойчивости регулирования за счет стабильности подачи пара, отвода конденсата, точного поддержания дифференциала давления. Например, в бумагоделательном производстве одной из задач является снижение колебаний давления пара с 10-15 кРа до 2 кРа, при этом прогнозируемое снижение неравномерности влажности в машинном направлении по бумажному полотну может достигать до 60%.

5.5. Перерасчеты арматуры по критериям энергоэффективности, рассчитанных на снижение гидравлических потерь, экономию энергии на насосы при их высоком КПД.

6. Перерасчеты арматуры при изменении систем гидротранспорта. Перерасчеты арматуры при обосновании перехода на нержавеющие трубы. Замена трубопроводов из черных сталей на нержавеющие с одновременным повышением компактности и установкой современной арматуры. Перерасчеты арматуры при подключении новых трубопроводов к действующим.

7. Перерасчеты при переходе на интеллектуальную арматуру.

7.1. Перерасчет и обоснование перехода с аналоговых позиционеров на интеллектуальные на конкретных технологических процессах. Например, комплексный перерасчет арматуры на всей технологической линии с обоснованием перехода на интеллектуальную арматуру.

7.2. Обоснование перевода ручной арматуры на арматуру с управлением от привода и интеллектуализация при установке позиционеров.

7.3. Перерасчеты арматуры на интеллектуальную смарт арматуру при вводе в работу автоматизированных систем управления, в т.ч. и локальных.

7.4. Комплексные технико-экономические расчеты эффективности установки интеллектуальной арматуры или интеллектуальных позиционеров как в целом, так и по потокам. Например, в бумагоделательном производстве с учетом практических данных по среднему отклонению процесса, отражаемых в виде диаграмм процесса, можно показать, как снижение колебательности процесса с 4-5% до 1-1.5% при замене шаровых кранов на сегментные дисковые затворы и сегментные дисковые затворы с смарт пропускной характеристикой, например, Neles Cv, обеспечивает снижение колебательности процесса до 80%. Это позволяет сократить расходы на потребление химикатов, пара, и др. комплексно как по отдельным установкам, таки и по процессу в целом.

7.5. Замена шиберных и клиновых задвижек на поворотные дисковые затворы, в частности, на вакуумных системах. В настоящее время на ряде предприятий используются шиберные задвижки, иногда просто снятые с массного потока технологических установок. Это приводит к потере как минимум 20% вакуума.

8. Разработка арматурных узлов для узких мест производства. Перерасчеты арматуры с целью разработки арматурного узла – установки бустера, местного фильтра и др.

9. Новые проектные решения с целью компактного размещения производства, например, установки трубопроводных разводок в ограниченном пространстве. Цель в т.ч. достигается и применением компактной арматуры с компактными приводами, меньшего веса, укладывающихся в зоны обслуживания клапанов. Технико-экономический эффект при этом достигается за счет снижения общей протяженности трубопроводов и нагрузки на насосы, общего веса трубопроводов, возможности в момент допроектирования создавать зоны обслуживания и установки клапанов, снижения тепловых потерь на трубопроводах, упрощения схем разводок и поиска неисправностей и в целом, возможности группового обслуживания трубопроводов. Пересмотр трубных обвязок часто позволяет снизить затраты на монтажные работы и работы по обслуживанию до 40%. Использование готовых узлов, элементов и секций, централизованно изготовленных в трубозаготовительных цехах, позволяет в значительной степени упростить технологию и организацию монтажа, особенно внутрицеховых и обвязочных трубопроводов. Это в 5-6 раз снижает объемы работ, выполняемых на монтажной площадке. Сроки монтажа могут уменьшиться в 3-4 раза.

10. Применение в проектах комплексных современных решений, Так, по примеру проектно-инжиниринговой компании Якко-Пери, при использовании специальных программ для компактного размещения трубопроводов, эффект достигается при снижении веса арматуры, например, при замене наиболее габаритных клиновых задвижек, применении более перспективных решений при проектировании привода, а также при применении специальных позиционеров. Это позволяет снизить вес арматуры к весу труб с 15% до 7-10% и ниже. Существующие характеристики веса арматуры и других сопряженных элементов к весу труб приведены в табл.1.

Табл. 1. Показатели комплектации трубопроводов

ИЗМЕНЕНИЕ ПОДХОДОВ К ФОРМИРОВАНИЮ СПЕЦИФИКАЦИИ АРМАТУРЫ

В прошлом проектный институт готовил спецификацию арматуры, а, фактически, только требования к ней, поскольку далее она передавалась на комплектование в компании по поставке арматуры. Те, в свою очередь, использовали только арматуру производителей, с которыми у них имелись партнерские отношения. Такая схема приводила к тому, что многие решения основывались только на возможности поставщиков, но отнюдь не на оценке эффективности и оптимальности применения тех или иных видов арматуры в конкретном технологическом или тепловом процессе.

В настоящее время с ростом открытости рынка, отходу многих компаний-производителей от традиционных схем с дилерскими каналами распределения, появляются более открытые и гибкие схемы комплектования проектных спецификаций. В новых схемах работы больший упор может делаться в большей степени на эффективность работы арматуры и комплектование спецификации исходя из этого, фактически значительно более клиентоориентированного требования.

Помощь в этом оказывают уже не программы отдельных производителей, например, Nelprof компании Метсо, но программы, в которых имеются возможности выбора из многих производителей, а также учитывающих многочисленные процессы и эффекты, возникающие при регулировании. Такой программой может выступать, например, программа расчета регулирующих клапанов Conval. При ее использовании можно сравнить сразу множество расчетных характеристик арматуры разных производителей на один и тот же таг (позицию) технологической или тепловой схемы. Проектирование оптимальной спецификации по многим параметрам одновременно, где обобщающим критерием может выступать наибольшая польза для потребителя, значительно упрощается.

ПРЕДЛАГАЕМАЯ СХЕМА РАБОТЫПО ПЕРЕСЧЕТУ АРМАТУРЫДЛЯ КРУПНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

1. На первом этапе совместно со специалистами (технологи, КИП и механики) проводится перерасчет арматуры на каждом из участков с целью приведения их в соответствие с сегодняшними характеристиками. Расчеты проводятся по специальной программе и предоставляются варианты установки арматуры взамен установленных.

2. На втором этапе по результатам перерасчета готовятся предложения по наиболее критически важным тагам арматуры взамен установленной. Целью является снятие слабых мест и усиление возможности регулирования процессов.

3. В случае согласия заказчика готовится спецификация на новую арматуру, выпускаемую по последним спецификациям взамен устаревшей арматуры. Спецификация арматуры должна войти в общую спецификацию на модернизацию технологических и общецеховых трубопроводов, подготавливаемую проектной организацией.

КЦ ПРОМКОНСАЛТ имеет возможность обучить ваших специалистов работе по перерасчету арматуры и управления подобными проектами, работе с современными программными средствами, что позволит вашим специалистам проводить бизнес-проектирование и выбирать наиболее подходящее решение для ваших клиентов, повышая его "идеальность" для вашего клиента. По окончании обучению они могут получить сертификат специалиста, прошедшего курс "Коммерческий инженер" со знанием особенностей управления потоками, основных представлений о трубопроводной арматуры и ведения проектов.

Также, благодаря множеству специалистов, прошедших обучение в нашей компании и имеющих опыт перерасчета арматуры, мы можем проводить работы по перерасчету арматуры на новые условия производства, подготовке проектных спецификаций по опросным листам и проведению предварительных расчетов арматуры. Работы выполняются в формате аутсорсинга.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема недостаточной эффективности арматуры, работающей годы, только потому, что ее используют вне зависимости от изменения производственных и рыночных условий, для которых она была запроектирована, становится все более острой. Однако, решить ее можно самым простым способом: пересчитать регулирующую арматуру на новые условия производства, сложившиеся в зависимости от рынка и условий производства, и провести соответствующие организационно-технические мероприятия...