Автоматизация системы противопожарной защиты технологической установки полимеризации. Автоматизация системы противопожарной защиты технологической уст. И ликвидации последствий стихийых бедствий магистарская квалификационная работа

Название	И ликвидации последствий стихийых бедствий магистарская квалификационная работа
Анкор	Автоматизация системы противопожарной защиты технологической установки полимеризации
Дата	08.10.2019
Размер	3.04 Mb.
Формат файла
Имя файла	Автоматизация системы противопожарной защиты технологической уст.docx
Тип	Анализ #89037
страница	10 из 11

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

4. Расчет экономической эффективности предлагаемого варианта АСУ ПЗ

Экономическая эффективность – соотношение между получаемыми результатами производства (продукция, услуги) и затратами труда, средств производства.

Экономический эффект от применения АСУ ПЗ обуславливается повышением эффективности автоматизируемого производства, определяемым повышением качества и надежности управления, снижением потерь, повышением производительности.

При рассмотрении экономичности АСУ ПЗ выделяют информационные, организационные, математические и технические аспекты.

Экономичность информации.

Наибольший эффект может быть получен при использовании для управления информации, требующей минимальных затрат. Минимальная стоимость необходимой информации обеспечивается сокращением ее объема, выбором наилучших форм представления и кодов.

Экономичность организации.

Автоматизация труда дает эффект за счет выполнения работы с помощью технических средств, высвобождающих персонал. Экономический эффект от повышения качества управления ТП, получаемый при вводе АСУ ПЗ, обусловлен оперативностью автоматизированного управления, своевременностью принятия решений, выбором оптимальных решений, более полной их реализацией. Кроме этого повышается надежность управления за счет снижения времени нахождения системы в нерабочем состоянии, уменьшения числа сбоев при принятии решений.

3. Экономичность математического обеспечения.

Определяется затратами на его создание и обеспечения эффективности функционирования. Затраты на создание МО зависят от объема МО, от наличия качественных сервисных программ, операционных систем, возможностей автоматизированной разработки.

Экономичность технических средств.

В стоимости создания АСУ ПЗ основной объем занимают затраты на оборудование.

Результативность применения ТС в АСУ ПЗ определяется степенью соответствия требованиям, к которым относятся информационная совместимость ТС, соответствие структуры КТС структуре и технологии работы АСУ ПЗ, быстрое решение основных задач АСУ ПЗ, упрощение общения персонала с ТС, возможность модификации КТС при невысоких затратах.

Источники экономической эффективности АСУ ПЗ. Эффективность функционирования АСУ ПЗ определяется следующими факторами:

высокой скоростью выполнения операций по передачи, обработке информации о состоянии параметров ТП, выдачи команд управления;
оперативным контролем за состоянием ТП, обеспеченностью ресурсами, графиков выпуска продукции, координацией потоков между подразделениями;
оперативным воздействием на параметры ТП, выбор оптимального режима работы оборудования и участков;
постоянным контролем за техническим состоянием оборудования, предупреждением аварийных ситуаций;

- оперативным контролем за качеством выпускаемой продукции.

При этом учитываются следующие факторы повышения эффективности производства, связанные с внедрением АСУ ПЗ:

увеличение выпуска продукции на имеющихся производственных мощностях в результате оптимизации производственной программы;
повышение производительности труда вследствие сокращения потерь рабочего времени и простоев оборудования;
сокращение сроков разработки новых ТП в результате применения вычислительной техники;
установление оптимального уровня запасов ресурсов;
повышение качества выпускаемой продукции;
сокращение различных финансовых расходов.

Методика технико-экономического обоснования противопожарных мероприятий

1. Эффективность противопожарного мероприятия определяется на основе сопоставления притоков и оттоков денежных средств, связанных с реализацией принимаемого решения по обеспечению пожарной безопасности.

Притоком денежных средств является получение средств за счет предотвращения материальных потерь от пожара, рассчитываемых как ожидаемые материальные потери от пожара при выполнении противопожарного мероприятия (проектируемый вариант) и сравнения их с ожидаемыми материальными потерями при его отсутствии (базовый вариант).

Оттоком денежных средств являются затраты, связанные с выполнением противопожарного мероприятия.

2. Критерием экономической эффективности противопожарного мероприятия (совокупности мероприятий) является получаемый от его реализации интегральный экономический эффект (И), учитывающий материальные потери от пожаров, а также капитальные вложения и затраты на выполнение мероприятия. Интегральный экономический эффект определяется как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенная к начальному интервалу планирования с учетом стоимости финансовых ресурсов во времени, которая определяется нормой дисконта, или как превышение интегральных результатов над интегральными затратами.

Если экономический эффект И от использования противопожарного мероприятия положителен, решение является эффективным (при данной норме дисконта) и может рассматриваться вопрос о его принятии. Если при решении будет получено отрицательное значение И, инвестор понесет убытки, т.е. проект неэффективен.

Выбор наиболее эффективного решения осуществляется исходя из условия, что

И => max. (4.1)
3. Интегральный экономический эффект для постоянной нормы дисконта определяется по формуле

, (4.2)

где П_t – предотвращение потерь денежных средств при пожаре в течение интервала планирования в результате использовании противопожарных мероприятий на t-м шаге расчета;

O_t - оттоки денежных средств на выполнение противопожарных мероприятий на том же шаге;

T - горизонт расчета (продолжительность расчетного периода); он равен номеру шага расчета, на котором производится окончание расчета;

t – год осуществления затрат;

НД - постоянная норма дисконта, равная приемлемой для инвестора норме дохода на капитал.

Или

, (4.3)

где М(П₁) и М(П₂) —	расчетные годовые материальные потери в базовом и планируемом вариантах, руб/год;
К₁ и К₂—	капитальные вложения на осуществление противопожарных мероприятий в базовом и планируемом вариантах, руб.;
Р₂ и Р₁—	эксплуатационные расходы в базовом и планируемом вариантах в t-м году, руб/год.

В качестве расчетного периода Т принимается либо срок службы здания, либо иной, более короткий обоснованный период.

4. Эксплуатационные расходы по вариантам в t-м году определяются по формуле

Р = А + Э, (4.4)

где А —	затраты на амортизацию систем противопожарных мероприятий, руб/год;
Э —	эксплуатационные затраты указанных систем (зарплата обслуживающего персонала, текущий ремонт и др.), руб/год.

5. При расчете денежные потоки шага t приводятся к начальному моменту времени через коэффициент дисконтирования. Для года t коэффициент дисконтирования при постоянной норме дисконта имеет вид

(4.5)

Коэффициент дисконтирования для года t при изменяющейся по годам норме дисконта определяется по формуле

Д = 1 при t = 0

и

при t > 0 (4.6)

6. Материальные годовые потери от пожара М(П), руб/год, при наличии статистических данных о потерях от пожаров на объектах, аналогичных рассматриваемому, могут быть определены как вероятностная величина, равная среднегодовым потерям за прошлые годы:

, (4.7)

где П_i —	полные потери от пожаров в каждом году на рассматриваемых объектах, руб.;
F_i —	площадь объектов, на которых суммируются потери, м²;
i —	число случаев в рассматриваемом количестве лет;
T —	количество лет, принятых в расчете.

7. При отсутствии статистических данных ожидаемые потери рассчитываются исходя из стоимости здания и технологии, размеров повреждений, вероятности возникновения и тушения пожара средствами, предусматриваемыми для пожарной защиты объекта.

При использовании на объекте первичных средств пожаротушения (стационарных и передвижных) и отсутствии систем автоматического пожаротушения материальные годовые потери рассчитываются по формуле:
М(П) = М(П₁) + М(П₂) + М(П₃), (4.8)

где М(П₁), М(П₂), М(П₃) —

математическое ожидание годовых потерь от пожаров, потушенных соответственно первичными средствами пожаротушения; привозными средствами пожаротушения; при отказе всех средств пожаротушения, определяемое по формулам:

; (4.9)
; (4.10)
, (4.11)

где J—	вероятность возникновения пожара, 1/м² в год;
F—	площадь объекта, м²;
C_т—	стоимость поврежденного технологического оборудования и оборотных фондов, руб/м²;
F_пож —	площадь пожара на время тушения первичными средствами, м²;
р₁, р₂ —	вероятность тушения пожара первичными и привозными средствами;
0,52 —	коэффициент, учитывающий степень уничтожения объекта тушения пожара привозными средствами;
C_к—	стоимость поврежденных частей здания, руб/м²;
—	площадь пожара за время тушения привозными средствами;
—	площадь пожара при отказе всех средств пожаротушения, м²;
к —	коэффициент, учитывающий косвенные потери.

8. При оборудовании объекта средствами автоматического пожаротушения материальные годовые потери от пожара рассчитываются по формуле
М(П) = М(П₁) + М(П₂) + М(П₃) + M(П₄), (4.12)

где М(П₁), М(П₂), М(П₃), М(П₄) —

математическое ожидание годовых потерь от пожаров, потушенных соответственно первичными средствами пожаротушения; установками автоматического пожаротушения; привозными средствами пожаротушения; при отказе средств пожаротушения, определяемое по формулам:

; (4.13)
; (4.14)

; (4.15)

,(4.16)

—	площадь пожара при тушении средствами автоматического пожаротушения, м²;
р₃—	вероятность тушения средствами автоматического пожаротушения.

9. Вероятность возникновения пожара определяется по статистическим данным для аналогичных объектов как отношение общего числа пожаров к площади объекта или по ГОСТ 12.1.004—91 (приложение 3).

10. Стоимость здания и технологической части определяется по проектным материалам, при их отсутствии — по укрупненным показателям.
Исходные данные для расчета

Общие данные:

F_об = 1000 м² – площадь объекта защиты;

С_к = 90000 руб. – стоимость 1 м² объекта;

J = 0, 0000054 год^-1м² – вероятность возникновения пожара;

F_{пож 1} = 4,01 м² – площадь пожара на время тушения первичными средствами;

р₁ = 0,2 – вероятность тушения пожара первичными средствами;

НД = 10% - постоянная норма дисконта;

t₂ = 10 лет (2012г. – 2022г.) – время эксплуатации системы защиты;
1 вариант противопожарной защиты:

Наименование варианта противопожарной защиты – базовый;

Показатели экономических затрат для данного варианта противопожарной защиты:

К = 0 – капитальные затраты;

З = 0 – эксплуатационные затраты;

Показатели эффективности для данного варианта противопожарной защиты:

F_{пож 2} = 900 м² – площадь пожара на время тушения привозными средствами;

р₂ = 0,2 – вероятность эффективной работы средств автоматического пожаротушения;

Показатели эффективности варианта противопожарной защиты второго порядка:

F_{пож 3} = 600 м² – площадь пожара на время тушения привозными средствами;

р₃ = 0,7 – вероятность эффективной работы средств автоматического пожаротушения.

2 вариант противопожарной защиты:

Наименование варианта противопожарной защиты – автоматизация установки;

Показатели экономических затрат для данного варианта противопожарной защиты:

К = 1100000 – капитальные затраты;

З = 100000 – эксплуатационные затраты;

Показатели эффективности для данного варианта противопожарной защиты:

F_{пож 2} = 10 м² – площадь пожара на время тушения привозными средствами;

р₂ = 0,99 – вероятность эффективной работы средств автоматического пожаротушения;

Показатели эффективности варианта противопожарной защиты второго порядка:

F_{пож 3} = 50 м² – площадь пожара на время тушения привозными средствами;

р₃ = 0,99 – вероятность эффективной работы средств автоматического пожаротушения.
Расчет экономической эффективности выбранного варианта АСУ ПЗ производим с помощью программного комплекса. Общие результаты расчета экономической эффективности по двум вариантам противопожарной защиты приведены в таблицах 9 и 10.
Таблица 9 - 1 вариант противопожарной защиты «Базовый»

Год осуществления проекта	R₁	K₁	З₁	Д	(R₁-З₁)·Д	Чистый_дисконтированный_поток_доходов_по_годам_проекта__1'>Чистый дисконтированный поток доходов по годам проекта
1	2	3	4	5	6	7
1	0	0	0	0,91	0	0
2	0	0	0	0,83	0	0
3	0	0	0	0,75	0	0
4	0	0	0	0,68	0	0
5	0	0	0	0,62	0	0
6	0	0	0	0,56	0	0
7	0	0	0	0,51	0	0
8	0	0	0	0,47	0	0
9	0	0	0	0,42	0	0
10	0	0	0	0,39	0	0

Таблица 10 - 2 вариант противопожарной защиты «Автоматизация установки»

Год осущест. проекта	R₂	K₂	З₂	Д	(R₂-З₂)·Д	Чистый дисконтирован. поток доходов по годам проекта
1	2	3	4	5	6	7
1	275800,907880001	1100000	0	0,91	250978,83	-849021,17
2	275800,907880001	0	100000	0,83	145914,75	145914,75
3	275800,907880001	0	100000	0,75	131850,68	131850,68
4	275800,907880001	0	100000	0,68	119544,62	119544,62
5	275800,907880001	0	100000	0,62	108996,56	108996,56
6	275800,907880001	0	100000	0,56	98448,51	98448,51
7	275800,907880001	0	100000	0,51	89658,46	89658,46
8	275800,907880001	0	100000	0,47	82626,43	82626,43
9	275800,907880001	0	100000	0,42	73836,38	73836,38
10	275800,907880001	0	100000	0,39	68562,35	68562,35

Чистый дисконтированный поток доходов по годам проекта: 70417,6 руб/год.
Наиболее эффективный вариант: 2

Заключение
В диссертации осуществлено решение важной научно-технической задачи, имеющей большое значение для потенциально опасных отраслей промышленности – разработка автоматизированной системы управления противопожарной защитой технологической установки полимеризации НПЗ, позволяющая повысить уровень пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих и нефтехимических комплексов.
Основные результаты магистерской диссертации сводятся к следующему:

Проведен комплексный анализ пожаровзрывоопасности объектов нефтепереработки и нефтехимии как объекта противопожарной защиты и автоматизации, включающий статистическую оценку опасности пожаров, взрывов и аварий на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Дан расчет пожарного риска установки полимеризации НПЗ с использованием ПК АСМ АРБИТР, который составил . Выполнен расчет вероятностей реализации трех групп развития аварии в зависимости от возможных ущербов, заданных деревом событий. Ожидаемый ущерб от аварии равен 501,25 у.е.
Используя системный подход к проблеме создания автоматизированной системы управления противопожарной защитой, предложена обобщенная структура АСУПЗ технологического процесса полимеризации, включающая организационную, функциональную, информационную, алгоритмическую, программную и техническую структуры.
Представлены основы технологии автоматизированного структурно-логического моделирования и расчета показателей надежности и безопасности создаваемой АСУПЗ для установки полимеризации Ярославского НПЗ.
Разработан алгоритм применения технологии автоматизированного структурного моделирования к расчету надежности создаваемой АСУ противопожарной защитой.
Представлены результаты автоматизированного моделирования и расчета надежности программно-логического контроллера АСУПЗ, которые включают в себя показатели надежности, вероятности аварийных ситуаций.
На основе результатов выполненного автоматизированного моделирования и расчетов приведены технические решения позволяющие достичь наибольшего увеличения надежности и безопасности создаваемой АСУПЗ при минимальных затратах на дополнительное оборудование.
Дан расчет экономической эффективности выбранного варианта АСУ ПЗ с использованием программного комплекса. Величина годового экономического эффекта будет составлять 70417 рублей в год.

Литература

Федеральный закон от 21 декабря 2004 года № 69-ФЗ «О пожарной безопасности».
Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности".
ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.
Иванов Е.Н. Противопожарная защита открытых технологических установок. - М.: Химия, 1986. - 288 с.
Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86). - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 82 с.
РД 52.04.253-90 «Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими и ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и на транспорте». – 38 с.
Методическое пособие по прогнозированию и оценке химической обстановки в чрезвычайных ситуациях. - М.: ВНИИ ГОЧС, 1993. – 48с.
Марчук Г.И. Методы математического моделирования в проблеме окружающей среды. - М.: Наука, 1982. - 317 с.
Сборник методик по прогнозированию возможных аварий, катастроф, стихийных бедствий в РСЧС. М.: МЧС России, 1994.
Защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций/С.А. Буланенков, С.И. Воронов, П.П. Губченко и др.; Под общ. ред. М.И. Фалеева. – Калуга: ГУП «Облиздат», 2001.-480 с.
Буйков М.В., Хворостьянов В.И. Формирование радиационного тумана и слоистой облачности в пограничном слое атмосферы // Т.13, № 4, 1997. - С. 326-330.
Федоров А.В. Автоматизированный контроль взрывопожароопасности и экологической напряженности воздушной среды объектов топливно-энергетического комплекса. Проблемы управления в чрезвычайных ситуациях // Тезисы докладов третьей международной конференции - М.: Институт проблем управления, 1995. - С. 143-145.
Федоров А.В. Разработка автоматизированного комплекса взрывопожарозащиты объектов нефтепереработки на примере Московского нефтеперерабатывающего завода: Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - М.: ВИПТШ МВД России, 1993. - 230 с.
Федоров А.В., Навацкий А.А. Моделирование аварийных ситуаций и компьютерное прогнозирование параметров зон аварийной загазованности на промышленной территории химических производств // Материалы 3-й международной конференции "Информатизация систем безопасности" - ИСБ-94. - М.: ВИПТШ МВД России, 1994. - С. 126-129.
Федоров А.В. Подсистема диагностирования и оперативного прогнозирования аварийных ситуаций в АСУТП химических объектов // Материалы 3-й международной конференции" Информатизация систем безопасности" - ИСБ-94. - М.: ВИПТШ МВД России, 1994. - С. 130-134.
Роев Э.Д. Пожарная защита объектов хранения и переработки сжиженных газов. - М.: Недра, 1980. - 183 с.
Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. - М.: Химия, 1991. - 432 с.
Кузьмичев И.И., Волохов В.В. Анализ пожаров в зданиях и сооружениях промышленных предприятий // Сб. науч. тр. "Горение и проблемы тушения пожаров". - М.: ВНИИПО МВД СССР, 1977. - С. 44-49.
Алексеев М.В., Волков О.М., Шатров Н.Ф. Пожарная профилактика технологических процессов производств. - М.: ВИПТШ, 1985. - 372 с.
Koehorst L.J.B. An analysis of chemical and petrochemical accidents, sased upon historical data as avaliable in databanc FACTS // NO Report. - 1988. - 44 p.
One Hundred Largest Losses: A Thirty-Year Review of Property Damage Losses in the Hydrocarbon-Chemical Industries // M&M Protection Consultants, 1986-1993.
Общие правила взрывобезопасности для взрывопожарных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. ПБ 09-170-97 ПИО ОБТ, 1999, 140 с.
Абросимов А.А., Коломийцев В.М., Захаров С.М. и др. Снижение экологической напряженности и повышение безопасности Московского НПЗ на базе автоматизированного комплекса пожаровзрывозащиты // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. - М.: ВИНИТИ, Вып. 10, 1991. - С. 52-57.
Зельдович Я.Б. Взрывные явления. Оценка и последствия. - М.: Мир, 1986. - 213 с.
Бесчастнов М.В. Основные концепции оценки уровня взрывобезопасности и обеспечения противоаварийной защиты химических производств // Безопасность труда в промышленности, 1987. - С. 40-46.
Бесчастнов М.В. Оценка и обеспечение взрывобезопасности промышленных объектов // Безопасность труда в промышленности, № 1, 1988. - С. 52-57.
Аладышев А.М., Гаврилов Ю.А., Товмасян Ю.М. // Высокомолекулярные соединения. -1990.-Т.31. -№9. –С.672-678.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11