ВБН В.2.5-00018201.07-96 Основные положения по комплексной автоматизации и телемеханизации объектов нефтегазового комплекса. Раздел 7. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процесса...

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ УКРАИНЫ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ И
ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА.
РАЗДЕЛ 7 «НАДЕЖНОСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ
ПРОЦЕССАМИ ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА, ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЙ»

ВБН В.2.5-00018201.07-96

Государственный комитет нефтяной, газовой и нефтеперерабатывающей
промышленности Украины (Госкомнефтегаз Украины)
Киев
1998

РАЗРАБОТАНЫ И ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ: НИПИАСУтрансгаз АО «Укргазпром» ГОСНЕФТЕГАЗПРОМА УКРАИНЫ (Яценко А.И., Котляр В.М., Кулик Ю.Н., Попов B.C., Тарасенко И.Е.)

ВНЕСЕНЫ: УКРГАЗПРОЕКТОМ ГОСНЕФТЕГАЗПРОМА УКРАИНЫ

УТВЕРЖДЕНЫ: ГОСНЕФТЕГАЗПРОМОМ УКРАИНЫ от 14.11 № 198 и введены в действие с 1 декабря 1996 г.

Область применения

Настоящие нормы распространяются на все виды технических средств автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), находящимися в эксплуатации, а также на вновь разрабатываемые и модернизируемые на предприятиях нефтегазового комплекса Украины.

Нормы устанавливают основные положения по надежности АСУТП, номенклатуру основных показателей и порядок установления требований к надежности АСУТП, общий порядок оценки надежности АСУТП, состав и порядок проведения работ по обеспечению надежности АСУТП.

Нормы являются обязательными для всех организаций-разработчиков и пользователей АСУТП всех форм собственности, работающих в интересах нефтегазового комплекса Украины и на всех стадиях проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию АСУТП,

1 Основные положения

1.1 Надежность определяется как свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Надежность является комплексным свойством и включает свойство безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. В зависимости от вида изделия его надежность может включать только часть составных свойств надежности.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Наработка - это временное понятие, служащее для количественной оценки надежности объекта и характеризует продолжительность или объем работы объекта. Она может измеряться в часах или циклах.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние изделия до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Объект может перейти в предельное состояние, оставаясь работоспособным, хотя, его дальнейшее применение по назначению станет недопустимым по требованиям безопасности, экономичности, эффективности.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции до и после хранения и (или) транспортирования.

Требования по надежности - совокупность количественных и (или) качественных требований к безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости, выполнение которых обеспечивает эксплуатацию изделий с заданными показателями эффективности, безопасности, экологичности и других составляющих качеств, зависящими от надежности изделия, или возможность применения данного изделия в качестве составной части другого изделия с заданным уровнем надежности.

1.2 При формировании требований по надежности определяют и согласовывают между заказчиком и разработчиком АСУТП:

а) типовую модель эксплуатации (или несколько моделей), применительно к которой (который) выдают требования по надежности;

б) критерии отказов по каждой модели эксплуатации, применительно к которой задают требования по безотказности;

в) критерии предельных состояний АСУТП, применительно к которой установлены требования по долговечности и сохраняемости;

г) номенклатуру и значения показателей надежности (ПН), применительно к каждой модели эксплуатации;

д) методы контроля соответствия АСУТП заданным требованиям по надежности (контроля надежности);

е) требования и (или) ограничения по конструктивным, технологическим и эксплуатационным способам обеспечения надежности, при необходимости, с учетом экономических ограничений;

е) необходимость разработки программ обеспечения надежности.

1.3 Типовая модель эксплуатации АСУТП долина содержать:

а) последовательность (циклограмму) этапов (видов, режимов) эксплуатации (хранения, транспортировки, развертывания, ожидания применения по назначению, технического обслуживания и плановых ремонтов) с указанием их продолжительности;

б) характеристику принятой системы технического обслуживания и ремонта, обеспечения запасными частями, инструментом и эксплуатационными материалами;

в) уровни внешних воздействующих факторов и нагрузок для каждого этапа (вида, режима) эксплуатации;

г) численность и квалификацию обслуживающего персонала.

1.4 Общее количество задаваемых на изделие показателей надежности должно быть минимальным, но характеризовать все этапы его эксплуатации. Все показатели должны иметь однозначное толкование и для каждого из них должны существовать методы контроля (оценки) на всех стадиях жизненного цикла изделий.

1.5 При решении вопросов, связанных с обеспечением требуемого уровня надежности АСУТП, необходимо учитывать следующие особенности АСУТП:

а) каждая АСУТП является многофункциональной системой, функции которой имеют существенно различную значимость и, соответственно, характеризуются разным уровнем требований к надежности их выполнения;

б) в АСУТП возможно возникновение некоторых исключительных (аварийных, критических) ситуаций, представляющих сочетание отказов или ошибок функционирования объекта управления;

в) в функционировании АСУТП участвует различные виды ее обеспечения и персонал АСУТП, которые могут в той или иной степени влиять на уровень надежности АСУТП;

г) в состав ка1дой АСУТП входит большое количество разнородных элементов: технических, программных и др., при этом в выполнении одной функции АСУТП обычно участвуют несколько различных элементов, а один и тот же элемент монет участвовать в выполнении нескольких функций системы.

1.6 При решении вопросов надежности АСУТП количественное описание, анализ, оценку и обеспечение надежности проводят по каждой функции АСУТП в отдельности.

В необходимых случаях проводят анализ возможности возникновения в системе аварийных ситуаций, ведущих к значительным техническим, экономическим и социальным потерям вследствие аварий объекта управления (или автоматизированного комплекса в целом).

Функции АСУТП подразделяют на простые и составные. Для некоторых АСУТП возможно построение составной функции наиболее общего вида, отображающей функционирование АСУТП в целом.

Перечень функций и видов их отказов, по которым задаются требования к надежности конкретной АСУТП, а также критерии этих отказов устанавливает заказчик АСУТП по согласованию с разработчиком АСУТП и вносит в техническое задание на разработку АСУТП.

Для установления критериев отказов составляют перечень признаков или параметров, по которым может быть обнаружен факт возникновения каждого отказа, а при необходимости - количественные (критериальные) значения этих параметров.

Если для некоторой функции АСУТП определено несколько видов отказов, существенно различающихся по причинам возникновения или по вызываемым ими последствиям, то безотказность и ремонтопригодность по этой функции задают отдельно по каждому виду отказов. При этом критерии отказов устанавливают по каждому виду отказов.

1.7 Перечень рассматриваемых аварийных ситуаций, по которым задают требования к надежности, составляет заказчик по согласованию с разработчиком АСУТП и вносит в техническое задание на разработку с указанием, при каких условиях эксплуатации АСУТП рассматривают возникновение каждой из приведенных аварийных ситуаций.

1.8 Совокупность элементов АСУТП, выделяемая из всего состава АСУТП по принципу участия в выполнении некоторой определенной функции, образует функциональную подсистему АСУТП (ФП АСУТП).

Анализ надежности АСУТП в реализации ее функций проводят по каждой ФП АСУТП в отдельности с учетом уровня надежности и других свойств, входящих в нее технических и программных элементов.

При анализе надежности АСУТП необходимо учитывать, что элементы, входящие в ФП АСУТП, могут решать задачи взаимной компенсации некоторых нарушений нормальной работы, предотвращая переход этих нарушений в отказы в выполнении соответствующей функции, либо минимизируя их неблагоприятные последствия.

1.9 Выбор состава показателей надежности АСУТП производят на основе установленных техническим заданием перечня функций системы, перечня видов их отказов и перечня аварийных ситуаций, по которым регламентируют требования к надежности. Указания по выбору показателей надежности АСУТП по отдельным функциям и аварийным ситуациям приведены в разделе 2.

1.10 Комплекс работ, направленных на обеспечение требуемого уровня надежности конкретной разрабатываемой (модернизируемой) АСУТП, определяют при разработке технического задания на АСУТП и оформляют в виде «Программы обеспечения надежности АСУТП». Примерный перечень и последовательность выполнения указанных работ приведены в рекомендуемом приложении 1.

1.11 Требуемые численные значения выбранных показателей надежности АСУТП устанавливают по определенным критериям на основе анализа влияния отказов АСУТП в выполнении ее функций и аварийных ситуаций на эффективность функционирования автоматизированного комплекса (АСУТП и объект управления) в целом, а также затрат, связанных с обеспечением надежности.

2 Показатели надежности

2.1 В качестве показателей надежности АСУТП используют показатели, характеризующие:

а) надежность реализации функций системы;

б) опасность возникновения в системе аварийной ситуации.

2.2 Описание надежности АСУТП по функциям (по ФП АСУТП) осуществляют:

а) по отдельным составляющим надежности - единичными показателями;

б) по нескольким составляющим надежности совместно - комплексным показателем надежности.

Для описания надежности АСУТП по непрерывно-выполняемым функциям (К-функциям) и по дискретно-выполняемым функциям (Д-функциям) используют различные показатели.

2.3 Описание безотказности и ремонтопригодности АСУТП по Н-функциям осуществляют с помощью единичных или комплексных показателей надежности.

2.3.1 Надежность АСУТП обуславливается безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью.

Основными единичными показателями безотказности являются:

а) средняя наработка системы на отказ в выполнении i-й функции (средняя наработка на отказ i-й ФП АСУТП) - Тоi;

б) вероятность безотказного выполнения системой i-й Функции (вероятность безотказной работы i-й ФП АСУТП) в течение заданного времени t - Pi(t).

Допускается использовать следующие показатели:

а) среднюю наработку системы до отказа в выполнении i-й функции (средняя наработка до отказа i-й ФП АСУТП) - Тi:

б) интенсивность отказов системы в выполнении i-й функции (интенсивность отказов i-й ФП АСУТП) - λi.

2.3.2 Основными единичными показателями ремонтопригодности являются:

а) среднее время восстановления способности системы к выполнению i-й функции после отказа (среднее время восстановления i-й ФП АСУТП) - Твi;

б) вероятность восстановления в течение заданного времени t способности системы к выполнению i-й функции после отказа (вероятность восстановления i-й ФП АСУТП за время t) -Твi(t).

2.3.3 Основным единичным показателем долговечности является средний срок службы, Тс.

2.3.4 Комплексными показателями безотказности и ремонтопригодности являются:

а) коэффициент готовности системы к выполнению i-й функции (коэффициент готовности i-й ФП АСУТП) - Кгi;

б) коэффициент технического использования системы по i-й функции (коэффициент технического использования i-й ФП АСУТП) - Ктиi;

в) коэффициент сохранения эффективности системы по i-й функции (коэффициент сохранения эффективности i-й ФП АСУ) - Кэфi:

2.4 Описание безотказности и ремонтопригодности АСУТП по Д-функциям осуществляют с помощью комплексных показателей надежности.

2.4.1 Основным комплексным показателем безотказности и ремонтопригодности системы в отношении выполнения ею i-й Д-функции является вероятность успешного выполнения системой заданной процедуры при поступлении запроса (.вероятность успешного выполнения заданной процедуры i-й функциональной подсистемой АСУТП) - Li;

2.4.2 Дополнительным комплексным показателем безотказности и ремонтопригодности системы в отношении выполнения ею i-й Д-Функции является вероятность успешного выполнения n последовательно поступающих запросов Li(n).

2.5 Для описания надежности АСУТП по аварийным ситуациям могут быть использованы следующие показатели:

а) средняя наработка системы до возникновения в ней i-й аварийной ситуации при нормальных условиях функционирования АСУТП - Тавi;

б) вероятность возникновения в системе i-й аварийной ситуации в течение заданного времени t при нормальных условиях функционирования АСУТП - Равi(t),

2.6 Установление требований к надежности конкретной разрабатываемой АСУТП состоит в выборе состава (номенклатуры) показателей, используемых для количественного описания надежностных свойств системы, и определении требуемых числовых значений (норм) этих показателей.

2.7 Показатели надежности вводят по каждой функции системы и по каждому виду отказов, а также по установленным для рассматриваемой системы аварийным ситуациям.

Состав показателей надежности определяют на основе включенных в ТЗ на АСУТП перечней функций, видов их отказов и тех аварийных ситуаций, для которых следует устанавливать требования к надежности. Числовые значения показателей надежности конкретных АСУТП выбирают исходя из технической и экономической целесообразности по ГОСТ 27883-88.