Комментарий к результатам исследования работоспособности К-700
1. Само исследование проведено на крайне “льготных” для заказчика условиях: большая часть заданных параметров установки не рассматривалось. В частности, температуры в слоях катализатора в контактных аппаратах не имели ограничений, что явно неверно и что завышает оценку вероятности работоспособности.
2. Разработчики технологии подверглись влиянию макросистемы в том смысле, что стоимость водяного пара в те времена была больше стоимости природного газа. Поэтому высокая эффективность (на бумаге) достигалась от продажи водяного пара насторону, хотя в “хвосте” установки пришлось сжигать природный газ для подъема температуры выхлопных газов перед газовой турбиной. Сейчас, когда гримасы ценообразования социализма сменились гримасами новорожденного капитализма, все 7 установок К-700, если бы их построили, - мирно ржавели бы, так как были бы разорительными, даже если бы все вдруг стали работоспособными.
3. Исследованная ХТС имела четкий, ясно осознаваемый генетический недостаток: жесткая связь между “головой” и “хвостом”. Возмущения, возникшие в первой половине установки (до абсорбции) через теплообменники за контактными аппаратами доокисления передавались на работу агрегата ГТТ-12, а мощность последнего определяла расход и давление сжатого воздуха в печь для сжигания природной серы.
4. Исследование работоспособности К-700 было очень благотворно для поиска методов повышения качества химических производств. Прежде всего, мы обнаружили, что химические превращения в установке, оказывается, образуют в нейотрицательные обратные связи, “успокаивая” ее, не давая ей идти в разнос. Здесь свою благотворную роль играет критерий стабильности термодинамики [62] или, как говорят физхимики, принцип ле Шателье-Брауна: любые пульсации термодинамических потенциалов приводят к соответствующему изменению их координат состояния.
Далее, мы обнаружили, что пульсации температуры технологического потока на входе в абсорбционную колонну, обусловленные внешними воздействиями на ХТС, уменьшали свою амплитуду на выходе из колонны. Избыточное количество массообменных тарелок в колонне в сочетании со стабилизацией температуры орошающей слабой серной кислоты делали температуру выхлопных газов из колонны практически постоянной (не зависимой от внешних воздействий). Следовательно, установка колонной аппаратуры может быть действенным средством увеличения надежности ХТС.
5. Ясно видно, что разработку новой технологии необходимо проводить при непрерывном и неусыпном контроле всей деятельности со стороны “надежников”. Наш договор с НИУИФом здесь явно опоздал и по существу сыграл роль предупреждения и ревизии на последней стадии: регламент был уже готов, утвержден и переделкам не подлежал, все мины замедленного действия против надежности уже установлены. Вероятность работоспособности новой технологии получилась менее 0,5, и огромный труд многих коллективов, время и ресурсы на разработку истрачены не эффективно.
6. Результаты исследования К-700 были доложены у потенциальных проектировщиков (Гипрохим московский и Гипрохим тульский). Тогда мы наивно полагали, что применять метод исследования работоспособности ХТС должны именно проектировщики, которые первыми созидают промышленную систему. На самих докладах в этих организациях слушатели проявили необычный интерес и к самому вопросу качества ХТС и к методам измерения его (новизна оказалась в том, что качество работы разработчиков и проектировщиков имеет количественную меру с ясным физическим, экономическим и юридическим смыслом).
Из дальнейших переговоров с администрацией Гипрохимов и ее интеллектуальной элитой выяснилось, что при всей высочайшей концентрации разных специалистов в проектных организациях анализ работоспособности проводить НЕКОМУ.Таково их горькое признание. И суть дела в том, что работа проектировщиков сильно регламентирована множеством норм и правил, запретов, нарушение их карается беспощадно. А творчества маловато! Здесь пришлось отказаться от иллюзии, что именно проектировщики должны применять метод исследования работоспособности ХТС. Они просто не занимаются надежностью системы.
7. Большие единичные мощности современных ХТС требуют их величайшую вероятность работоспособности. Действительно, чем больше производительность ХТС, тем больше потребителей ее продукции, которые ни в чем не виноваты и вынуждены простаивать в случае простоя ХТС. Экономические потери от простоев в макросистеме могут превысить на порядки экономические преимущества от создания установок большой единичной мощности. Проблема создания одной высокопроизводительной ХТС или многих установок малой мощности должна решаться на уровне макросистемы и обязательно после исследования работоспособности и тех и других.
4.3 Линия производства серной кислоты методом двойного контактирования и двойной абсорбции (ДКДА) из природного серного колчедана мощностью
360 тыс. т. / год [60, 62]
Исследование работоспособности этой технологии проделано в [62] с использованием предлагаемого нами метода c целью выявления связей «целого» (ХТС) и «частей».
Технология в своей основе опять-таки очень проста: сжигается серный колчедан в печи псевдоожиженного слоя в потоке воздуха, получается смесь N2, O2, SO2. Далее проводят окисление SO2 в SO3 в контактных аппаратах со слоями ванадиевого катализатора; затем совершают абсорбцию SO3 в слабой серной кислоте и получают, в конце концов, 93% серную кислоту. На первом переделе технологии получают водяной пар высоких параметров и продают его насторону. Частично используется энергия доокисления на нужды самой технологии. Однако, разработчики этой технологии запитывают электродвигатель нагнетателя дутьевого воздух в печь из региональной электросети.
Всего размерность модели этой ХТС (это число искомых функций) равна 247, число заданных параметров - 10, число внешних воздействий - 58. Вероятность работоспособности получилась 0,008. Это означает, что из 1000 созданных таких ХТС работоспособными будут какие-то 8.
Эта установка разрабатывалась в начале 60-х годов, далее она очень плохо себя зарекомендовала. От ее тиражирования давно отказались еще в дореформенное время. В этом смысле оценка вероятности работоспособности 0,008 соответствует практике пусковых работ и краткой эксплуатации.
В работе [62] впервые была проведена сепарация внешних воздействий по их опасности для работоспособности, одновременно, были рассчитаны вероятности работоспособности по каждому заданному параметру, да еще в зависимости от групп внешних воздействий.
Сразу честно признаемся, что полученные оценки вероятности работоспособности всей ХТС и ее частей (при всей их малости) являются еще завышенными. Дело в том, что в модели исследуемой ХТС нет учета гидравлики и что критериальные уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи во всех теплообменниках считались точными, хотя известно, что их погрешность не лучше 20-50%.
В работе [62] расширены возможности метода исследования работоспособности ХТС. Действительно, рассчитывались вероятности отказов по каждому заданному параметру, т.е. вероятности выхода заданного параметра за разрешенный диапазон отклонения, причем отдельно выход направо и выход налево. Это позволяет различать отказы по их качеству:авария, взрыв, поломка оборудования, нарушение течения какого-то процесса, выпуск брака, нарушение экологических требований и т.д. Такое различение отказов позволяет определять сам случайный момент времени наступления отказа, определять процесс или оборудование, пришедшие в состояние отказа, каковы сроки ремонта и затраты на него.