ПОСТРОЕНИЕ «ДЕРЕВА ОТКАЗОВ» НА ПРИМЕРЕ ДОЗАТОРНОЙ СТАНЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ

Дозаторная станция [3] представляет собой комплексную систему для перекачки и введения гипохлорита натрия в обрабатываемую воду. Данная станция предназначена для обеззараживания воды.

Опасность станции дозирования заключается в применении гипохлорита натрия, который:

• при утечке или проливе оказывает раздражающее действие на органы дыхания и глаза работников;
• при нарушении параметров хранения (нагревании или воздействии ультрафиолетового света) в баке-хранилище может произойти разложение гипохлорита натрия с взрывом;
• при контакте данного реагента с горючими материалами в процессе высыхания может произойти их возгорание.

Актуальность выбранного оборудования для анализа объясняется тем, что отказ станции может привести к ухудшению качества питьевой воды для горожан и экономическим потерям для предприятия, а также в случае аварийной ситуации представляет собой высокую явную и потенциальную опасность по отношению к обслуживающему персоналу.

Для более углубленного изучения опасности оборудования произведем идентификацию опасностей данной станции [1]. Для этого выберем метод «дерево отказов». Метод основан на анализе и построении логической последовательности, которая строиться в виде логико-вероятностной модели причинно-следственных связей отказов данной станции с отказами ее элементов и другими событиями.

Наиболее опасными узлами дозаторной станции с применением гипохлорита натрия для обеззараживания воды являются [2]: полиэтиленовый бак-хранилище (V = 8000 л) и расходный бак гипохлорита натрия (V = 2000 л). Опасность заключается в возможном воздействии гипохлорита натрия на рабочий персонал при проливе или утечке, что может вызывать мучительный кашель, отек легких, сковывание центральной нервной системы, химические ожоги, обморожение. Поплавковый уровнемер УР и датчик предельного уровня заполнения могут вывести станцию из строя и привести к переливу гипохлорита натрия. Патрубки заправки резервуаров с фланцами чаще всего приходят в негодность в результате образования трещин и разгерметизации соединения, что провоцирует утечку жидкости. Центробежный титановый насос CRT 8-2 и насос-дозатор DME 60-10 в случае отказа, может спровоцировать гидравлический удар в системе перекачивания и введения гипохлорита натрия в обрабатываемую воду, что приведет к деформации, появлению выпучин, трещин и течей в патрубках и трубопроводах. При использовании центробежного титанового насоса и насоса-дозатора возможно поражение электрическим током, в случае нарушения изоляции или повреждения обмотки электродвигателя. Отказ демпфера пульсации с манометром в системе подачи гипохлорита натрия приведет к тому, что не будет происходить гашение пульсации давления жидкости и точного показания давления, что приведет к преждевременному износу гибких трубок, патрубков и трубопроводов. В случае отказа инжекционного клапана нарушиться технологический процесс обеззараживания воды (смешивание и впрыск дозируемой жидкости), тем самым ухудшаться ее качество и она станет опасной для потребителя.

Анализ эксплуатационной безопасности некоторых основных комплектующих станции гипохлорита натрия был выполнен априорно. Выявлены нежелательные события, которые являются потенциально возможными для дозаторной станции с применением гипохлорита натрия, а также составлены возможные комбинации, порождающие отказ.

У дозаторной станции с применением гипохлорита натрия возможны параметрические отказы. К ним можно отнести следующие неисправности. В полиэтиленовом баке-хранилище при одновременном отказе поплавкового уровнемера и резервного датчика предельного уровня заполнения емкости может повыситься уровень гипохлорита натрия выше максимального (> 1,9 м). При отклонении параметров хранения емкостей с гипохлорита натрия может повыситься температура раствора реагента (> 35 ^оС) в расходном баке, а также произойти повышение давления раствора в реагентопроводе.

К функциональным отказам относятся следующие возможные неисправности, которые в свою очередь можно подразделить по трем направлениям. Выход из строя электрооборудования, гидрооборудования или механической части станции дозирования. К электрооборудованию можно отнести: панель управления и насос-дозатор DME 60-10.

При эксплуатации насоса-дозатора DME 60-10 может произойти отказ шагового двигателя или датчика Холла, который фиксирует магнитное поле и напряженность. Отказ панели управления может произойти в результате выхода из строя импульсного датчика, клавиш сенсорного управления или по причине отказа реле времени.

Выход из строя гидрооборудования может произойти из-за отказа реагентопровода или вентиля, а также полиэтиленового бака-хранилища по причине деформации на корпусе или механического повреждения емкости.

Механические части дозаторной станции могут выйти из строя в результате отказа переливного клапана насоса-дозатора DME 60-10 в случае выхода из строя пружины, регулировочного винта или запорного устройства. Выход механической части может произойти из-за отказа демпфера пульсации, образования трещин в мембране, отказа сальниковых уплотнений или подшипников.

Эти отказы могут произойти вследствие внезапных отклонений параметров отличающихся от нормируемых или отказов деталей, узлов, блоков оборудования дозаторной станции. Параметрический отказ может произойти, если будут реализованы следующие прогнозируемые причинно-следственные цепи опасностей: превышение температуры гипохлорита натрия (> 35 ^oC) в расходном баке – отказ дозаторной станции с применением гипохлорита натрия для обеззараживания воды; повышение давления гипохлорита натрия в реагентопроводе (> 0,45 МПа) –  отказ дозаторной станции; отказ поплавкового уровнемера и резервного датчика предельного уровня заполнения емкости – превышение уровня гипохлорита натрия в баке-хранилище выше максимального (> 1,9 м) – отказ дозаторной станции.

Функциональный отказ электрооборудования, гидрооборудования и механической части может произойти, если будут реализованы следующие возможные причинно-следственные цепи опасностей: отказ импульсного датчика – отказ дозаторной станции; отказ клавиш сенсорного управления – отказ дозаторной станции; отказ реле времени – отказ дозаторной станции; отказ шагового двигателя – отказ дозаторной станции; отказ датчика Холла – отказ дозаторной станции; отказ реагентопровода – отказ дозаторной станции; отказ вентиля – отказ дозаторной станции; деформация на корпусе – отказ дозаторной станции; механическое повреждение емкости – отказ дозаторной станции; отказ демпфера пульсации насоса-дозатора DME 60-10 – отказ дозаторной станции; образование трещин в мембране насоса-дозатора DME 60-10 – отказ дозаторной станции; отказ сальниковых уплотнений центробежного титанового насоса CRT 8-2 – отказ дозаторной станции; отказ подшипников – отказ дозаторной станции; отказ регулировочного винта – отказ дозаторной станции; отказ пружины – отказ дозаторной станции; отказ запорного устройства – отказ дозаторной станции.

На рис. 1 представлено «дерево отказов» для дозаторной станции с применением гипохлорита натрия для обеззараживания воды построенное на основе рассматриваемых причинно-следственных цепей.

Рисунок 1. «Дерево отказов» для дозаторной станции с применением гипохлорита натрия для обеззараживания воды

Вывод: Для того чтобы не допустить отказ дозаторной станции с применением гипохлорита натрия для обеззараживания воды и обеспечить безопасную работу рекомендуется своевременно выполнять профилактические мероприятия и регулярно проводить визуальный, ежемесячный и периодические осмотры на наличие утечек, деформаций, механических повреждений и исправности комплектующих.

Список литературы:

1. Герасимова, О. О. Производственная безопасность: методические указания к курсовому проекту / О.О.  Герасимова. – Томск: ТГАСУ, 2005г. – 20 с.
2. Технологический регламент станции ПВЗ Цеха водоснабжения ООО Томскводоканал №21-33-вн-20.02.2013.
3. Гуревич, А. Л. Автоматическое дозирование жидких сред / А. Л. Гуревич, М. В. Соколов. –  Л. 1987. – 400 с.