Запрос демо-версии
К обзору

Блог

Изучение API 581: Углубление в расчеты инспекций с учетом риска 

Изучите стандарт API 581, уделив особое внимание сложным расчетам инспекций на основе рисков и их ключевой роли в обеспечении целостности и безопасности активов.

24 марта '24

api 581 rbi cenosco

API 581, разработанный Американским институтом нефти (API), является ключевым стандартом в области инспекций с учетом рисков (RBI). Он предоставляет количественную методологию для составления планов инспекций с учетом риска, связанного с каждой единицей оборудования и его компонентами. Этот подход применим к различным типам стационарного оборудования, работающего под давлением, включая сосуды под давлением, трубопроводы, резервуары, устройства сброса давления (УСПД) и трубные пучки теплообменников. 

Прежде чем углубиться в API 581, давайте разберемся, чем он отличается от API 580: API 580 устанавливает общие принципы и минимальные рекомендации для RBI. С другой стороны, API 581 идет на шаг дальше, предоставляя точные количественные методы для составления плана инспекции. В этой статье мы более подробно рассмотрим методы расчета по API 581. 

Расчет рисков по API 581 

Расчет рисков по API 581 включает в себя два основных компонента: 

  • Вероятность отказа (POF): Определяется путем анализа вероятности отказа оборудования. При этом учитываются такие факторы, как свойства материалов, условия эксплуатации и механизмы повреждения. 
  • Последствия отказа (COF): Оценивается путем рассмотрения потенциальных последствий отказа оборудования, включая риски для безопасности, ущерб окружающей среде и финансовые потери. 

Риск - это вероятность неудачи (POF) в сочетании с последствиями неудачи (COF): 

Риск = POF x COF 

Стандарт API 581 состоит из различных частей. Часть 2 посвящена определению вероятности отказа при оценке API RBI, а часть 3 - проведению анализа последствий при оценке API RBI. Давайте рассмотрим детали, изложенные в стандарте. 

API 581 - методология вероятности отказа (POF) 

В API 581 Part 2 основное внимание уделяется расчету вероятности отказа (POF). Рекомендуется использовать два метода: 

  • Метод GFF: Метод общей частоты отказов (GFF) прогнозирует вероятность отказа (POF) при потере герметичности оборудования, находящегося под давлением. Он корректирует общие промышленные данные об отказах в соответствии с конкретным оборудованием путем включения фактора повреждения (DF) и фактора системы управления (FMS).
  • Двухпараметрический метод распределения Вейбулла: Метод распределения Вейбулла используется для прогнозирования вероятности отказа (POF) устройств сброса давления (PRD) и пучков теплообменников. В этом методе используется статистическое распределение Вейбулла, а также параметры масштаба и формы для экспоненциального представления POF за определенный период времени.

Метод GFF 

Давайте немного остановимся на более распространенном методе GFF. Формула GFF определяет шанс того, что предмет снаряжения выйдет из строя из-за определенного типа повреждений:  

Pf(t) = gff * FMS * Df(t) 

где: 

  • Pf(t) - это вероятность отказа (POF) как функция времени; 
  • gff - общая частота отказов; 
  • FMS - фактор системы управления; и 
  • Df(t) - общий коэффициент повреждения как функция времени. 

Общая частота отказов (GFF)

Общая частота отказов (GFF) устанавливается в значении, репрезентативном для данных об отказах в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Эти значения GFF приведены в таблице 3.1 стандарта API 581, часть 2. Для моделирования сценариев выброса (от небольшой утечки до разрыва) используются четыре размера отверстий, а коэффициент ошибок устанавливается в диапазоне от 3 до 10 %. 

Фактор системы управления (FMS) 

Коэффициент системы управления (FMS) учитывает вероятность обнаружения накапливающихся повреждений, ведущих к потере защитной оболочки, до того, как они станут критическими. Он напрямую коррелирует с эффективностью программы обеспечения механической целостности объекта и единообразно применяется ко всем компонентам объекта. При этом учитываются такие факторы, как качество инспекции, эффективность управления коррозией и соблюдение соответствующих материалов и норм проектирования. Определение FMS обычно включает структурированную оценку, которая может включать анкету или систему баллов. 

Фактор повреждения (DF) 

Основная функция коэффициента повреждения (DF) заключается в статистической оценке количества повреждений, которые могут присутствовать в зависимости от времени эксплуатации, и эффективности инспекционных мероприятий для количественной оценки этих повреждений. DF определяется на основе таких факторов, как: 

  • Применимые механизмы повреждения; 
  • Материалы конструкции;  
  • Процессуальное обслуживание; 
  • Физическое состояние компонента; и  
  • Методы (и частота) осмотра, используемые для количественной оценки повреждений. 

API 581 предоставляет DF для следующих восьми механизмов:  

  1. Прореживание (как общее, так и локальное); 
  1. Повреждение облицовки деталей; 
  1. Внешние повреждения (истончение и растрескивание); 
  1. Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC); 
  1. Высокотемпературная водородная атака (HTHA); 
  1. Механическая усталость (только для трубопроводов); 
  1. Хрупкое разрушение, включая низкотемпературное хрупкое разрушение, охрупчивание низких сплавов, охрупчивание при температуре 885 °F; и 
  1. Сигма-фазовое охрупчивание. 

В стандарте API 518 вы найдете подробные инструкции по выполнению каждого из этих расчетов DF. Как правило, для расчета одного коэффициента повреждения требуется множество входных параметров.  

API 581 - методология последствий отказа (COF) 

В части 3 стандарта API 581 представлены методики расчета последствий отказа (COF), предлагающие два метода: 

  • Уровень 1: Использует заранее определенные переменные для часто встречающихся жидкостей. 
  • Уровень 2: более строгий подход, подходящий для любого состава потока жидкости. 

Уровень 1 основан на уравнениях с набором известных переменных, разработанных для типичных жидкостей, встречающихся на нефтеперерабатывающих и нефтехимических установках. Он подходит для ситуаций, когда состав жидкости известен и находится в пределах стандартных параметров. Уровень 2, с другой стороны, предлагает тщательный анализ сложных или неопределенных составов жидкостей. Он позволяет провести более детальную оценку за счет учета дополнительных переменных по сравнению с уровнем 1. Обратите внимание, что расчет COF не зависит от коэффициента повреждения. 

Метод КОФ уровня 1 

Рассмотрим подробнее метод уровня 1, который используется чаще всего. Здесь эталонные жидкости приведены в стандарте API 581. Для оценки следует выбрать эталонную жидкость, наиболее близкую по температуре кипения и молекулярному весу к рассматриваемому веществу.  

API 581 определяет последствия потери защитной оболочки в количественном выражении: 

  • Зона воздействия; и  
  • Финансовые условия. 

Зона воздействия Последствия 

В зоне поражения оцениваются воспламеняющиеся, токсичные, невоспламеняющиеся и нетоксичные последствия, а также учитывается как зона последствий повреждения компонентов, так и зона последствий травмирования персонала.  

Финансовые последствия 

Финансовые последствия учитывают затраты, связанные с: Повреждение компонентов; Потеря производства; Травмы (или) гибель персонала; Ущерб окружающей среде. 

Этапы расчета COF уровня 1 

Реализация уровня 1 "Последствия отказа" (COF) в API 581 включает следующие шаги: 

  1. Оцените скорость высвобождения. 
  1. Рассчитайте высвобождение запасов. 
  1. Определите тип выброса (непрерывный или мгновенный). 
  1. Оцените системы обнаружения и изоляции утечек. 
  1. Отрегулируйте скорость выпуска и массу. 
  1. Оцените площадь последствий. 
  1. Оцените финансовые последствия. 

Исчерпывающее руководство по выполнению каждого из этих расчетов можно найти в стандарте API 518.  

Результат API 581 

Результатом оценки RBI по API 581 является определение частоты или периодичности проверок, объема работ и приоритетов. Давайте посмотрим, как мы пришли к этому результату. 

В стандарте API 581 используются матрицы рисков для визуализации и определения приоритетности рисков, связанных с различными частями оборудования. Матрица рисков - это простой графический инструмент, который иллюстрирует профиль риска актива. Обычно она представляет собой график, на одной стороне которого изображена вероятность отказа (POF), а на другой - последствия отказа (COF). Каждая ячейка в матрице представляет собой отдельную комбинацию POF и COF, что означает уникальный уровень риска. Эта матрица помогает определить оборудование с высоким уровнем риска, требующее срочного внимания, и оборудование с низким уровнем риска, которое можно проверять реже. 

В результате расчетов POF и COF определяется категория POF (1, 2, 3, 4 или 5) и категория COF (A, B, C, D или E) на основе заранее установленных диапазонов, описанных в стандарте API 581. Эти две категории наносятся на матрицу рисков (как показано синей буквой "R" на рисунке ниже). 

Кроме того, необходимо задать целевой критерий риска, например "Средний" (как показано на рисунке ниже). Обратите внимание, что критерий целевого риска не определен в API 581, что позволяет вашей компании определить его самостоятельно. Последующие итерационные расчеты (путем увеличения возраста) выполняются для определения момента превышения целевого риска (показано синей стрелкой на изображении ниже). На основании этого определяется максимальный интервал между проверками и дата следующей проверки. 

матрица рисков api581 cenosco

В итоге расчеты по API 581 приводят к составлению подробного плана проверок, учитывающего риск каждого элемента оборудования. В этом плане подробно описывается, когда (дата следующей проверки) и как (методы проверки и охват) проводить проверку. Расчеты рисков по API 581 помогают определить и измерить риски для всего оборудования, на которое распространяется действие стандарта, обеспечивая четкое понимание рисков и способов управления ими, что в конечном итоге снижает риски на перерабатывающих предприятиях. 

IMS PEI: Расширение возможностей интегрированных решений для инспекций с учетом рисков 

В заключение следует отметить, что наше программное обеспечение IMS (PEI) уже давно поддерживает методологию S-RBI, соответствующую подходу "Шелл", основанному на оценке рисков, и стандарту API 580. По мере расширения наших возможностей для количественной оценки RBI по стандарту API 581 мы осознаем необходимость беспрепятственной интеграции расчетов рисков по стандарту API 518 в IMS. Это обеспечивает доступ к множеству параметров, необходимых для расчетов по API 581, с использованием четко определенного оборудования и компонентов нашего программного обеспечения. 

Кроме того, важно подчеркнуть, что IMS PEI легко объединяет модуль RBI с системой управления данными инспекций (IDMS), предлагая комплексное решение для управления инспекциями и техническим обслуживанием. Эта интеграция расширяется, позволяя взаимодействовать с CMMS вашего предприятия, например SAP, для повышения операционной эффективности. 

Забегая вперед, скажу, что с IMS у вас будет возможность выбрать методику RBI, которая наилучшим образом соответствует вашим конкретным производственным требованиям. Такая гибкость подчеркивает наше стремление предоставить вам инструменты, необходимые для эффективного управления рисками и поддержания целостности активов на ваших предприятиях. 

Хотите узнать больше о IMS?

Запросите демонстрацию ниже, чтобы воочию увидеть его возможности!