دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرآیند

عنوان:

ارزیابی و ارتقای قابلیت اطمینان و در دسترس بودن یک واحد صنعتی

چکیده

صنایع نفت، گاز و پتروشیمی ایران تا حد زیادی از این روشها و کاربردهای آنها بیبهره هستند. بدین منظور، روش شبیه سازی اتفاقی  مونت کارلو جهت ارزیابی قابلیت اطمینان و در دسترس بودن یک واحد تقویت فشار انتقال گاز پیاده سازی شد. از آنجایی که طرح جدیدی برای آرایش واحدهای کمپرسور و سایر تجهیزات مربوطه برای احداث در ایستگاه های جدید توسط طراحان و سازندگان پیشنهاد گردیده است، لذا جهت ارزیابی این طرح جدید و مقایسه آن با طرح های موجود آرایش ایستگاه، هر دو آرایش با استفاده از روش مونت کارلو شبیه سازی گردیدند. نتیجه ای که به دست آمد این بود که طرح آرایش جدید تا حد زیادی به خرابی تجهیزات حساس بوده و همین امر موجب کاهش ظرفیت آن در خرابیهای کوچک میگردد. در دسترس بودن این طرح جدید، تقریباً ۵ درصد کمتر از طرح سنتی و رایج است که این امر میتواند هشداری برای طراحی واحدهای مشابه با حساسیت بالا گردد.

مقدمه

در هر جامعه مدرن، مهندسان و مدیران فنی مسؤول برنامه ریزی، طراحی، ساخت و بهره برداری از ساده ترین تا پیچیده ترین سیستم های مهندسی هستند. از کار افتادن این سیستمها موجب وقوع اختلال در سطوح مختلفی میشود و میتواند حتی به عنوان تهدیدی شدید برای جامعه و محیط زیست نیز تلقی شود. از این رو مصرف کنندگان و به طور کلی مردم جامعه انتظار دارند که سیستمها پایا، اطمینان بخش و ایمن باشند. بنابراین، به عنوان یک پرسش اساسی چنین مطرح است که قابلیت اطمینان سیستم در طول عمر کاری آینده اش چه میزانی است و ایمنی آن چقدر است؟ این پرسشی است که بخش هایی از آن را میتوان با ارزشیابی و کمیت سنجی قابلیت اطمینان پاسخ گفت.

شیوه های ارزیابی قابلیت اطمینان از نظر تاریخچه پیدایش، در ابتدا در ارتباط با صنایع هوافضا و کاربردهای نظامی شکل گرفت، ولی سریعاً توسط سایر صنایع، مانند صنایع هسته ای که تحت فشار شدیدی جهت تضمین ایمنی و قابلیت اطمینان راکتورهای هسته ای در تأمین انرژی الکتریکی میباشند و یا صنایع فرآیندی مانند صنایع فولاد و صنایع شیمیایی که هر ساعت از توقف آنها به علت وقوع معایب، میتواند موجب تحمیل خسارت های بزرگ مالی و جانی و آلودگی محیط زیست شود، مورد توجه و کاربرد قرار گرفت. اگر چه لازم به تذکر است که در تمام این زمینه ها شاهد وقوع مسایل و مشکلات شدیدی در سال های اخیر بودهایم. از جمله حادثه ای که در صنایع هوافضا در سال 1986 برای فضاپیمای چلنجر پیش آمد و همچنین حادثه های دیگر مربوط به برخی هواپیماهای تجاری و مسافربری؛ در صنایع هسته ای، حادثه های نیروگاه چرنوبیل (1986) و جزایر سه مایلی (1979)، در تأمین انرژی الکتریکی، خاموشی شهر نیویورک (1977)، در صنایع شیمیایی، حادثه های فیلکسبرو (1974)، سوسو (1976)، بوپال (1984) و بسیاری از حوادث دیگر، که در تمام این رخدادها، علاوه بر خسارت های سنگین مالی، خسارت های چشمگیر و شدیدی بر سلامتی افراد جامعه و محیط زیست تحمیل شد.

این رخدادها به ویژه فشار فزایندهای برای لزوم توجه به ارزیابی قابلیت اطمینان، ایمنی و احتمال خطر ایجاد کرده است. در اینجا اساساً دو بحث مطرح است: یکی تحت عنوان مخاطره که صرفاً از نظر شدت قابل تقسیم بندی میباشد و دیگری تحت عنوان ریسک که علاوه بر شدت خطر احتمال وقوع آن را نیز مورد توجه قرار میدهد. شیوه های ارزیابی قابلیت اطمینان اصولاً بر محور ارزیابی احتمال خطر استوار است و لذا هر دو جنبه شامل شدت خطر و همچنین احتمال وقوع آن به حساب می آیند. این شیوه ها کاربردهای وسیعی یافته است و در تمام زمینه های دیگر که اثرات اقتصادی و اجتماعی بر نقص عملکرد مترتب است، مورد استفاده قرار میگیرد که از جمله صنایع انرژی، صنایع شیمیایی، صنایع فولاد، شیشه، صنایع اتومبیل و نظایر آنها را میتوان نام برد.

روشن است که عموم مهندسان باید از مفاهیم اساسی و بنیادی کاربرد شیوه های ارزیابی قابلیت اطمینان آگاه باشند؛ زیرا که قوانین امروز، طراحان، تأمین کنندگان مواد و تجهیزات و نیز پیمانکاران و سازندگان را مسؤول خسارتهای وارده بر مصرف کنندگان، به سبب بروز معایب میشناسد. البته لازم به ذکر است که ارزیابی قابلیت اطمینان بحث چندان جدیدی نیست، زیرا که مهندسان همواره به طراحی، ساخت و بهره برداری سیستمهایی که نسبتاً عاری از اشکالات و معایب باشد، علاقمند بوده اند. سابق بر این، قابلیت اطمینان بر مبنای تحلیلهای کیفی از سوابق و تجربیات در طراحی و بهره برداری حاصل میشد، ولی این روش همیشه به عنوان قضاوت مهندسی مورد تردید و غیر قابل اتکا و نامناسب بوده است.

قابلیت اطمینان ، یک مشخصه ذاتی از هر سیستم است و لذا یکی از پارامترهای طراحی محسوب میشود که همواره باید در طی فرآیند طراحی به عنوان یکی از معیارهای مهم آن مورد توجه قرار گیرد. بنابراین برای حصول این امر، نیاز به کمیت سنجی قابلیت اطمینان میباشد. مفاهیم کیفی مانند این که “این سیستم دچار از کار افتادگی نخواهد شد” و یا “این سیستم بسیار قابل اطمینان است” و یا این که “سیستم (الف) قابل اطمینان تر از سیستم (ب) است”، به هیچ وجه معنای تکنیکیِ قابل ارزیابی را به دست نمیدهند. اگر چه از سمت دیگر، این هم یک اشتباه است که قضاوتهای مهندسی را صرفاً با اعداد و ارقام مبینِ قابلیت اطمینان جایگزین نمود. زیرا در نهایت، این قضاوتها هستند که مبنای انجام عملی را تشکیل میدهند. علاوه بر این، توجه شود که شاخص های عددی قابلیت اطمینان برای نشان دادن این است که:

1- چگونه یک سیستم از کار می افتد؟

2- عواقب از کار افتادن سیستم چیست؟

3- ارتباط میان کیفیت و هزینه سرمایه گذاری و مسایل اقتصادی چگونه است؟

با وجود این آگاهی ها، میتوان به طرحهایی که توجیه اقتصادی بهتری داشته باشند و از نظر مشخصات تکنیکی و بهره برداری مناسب تر هستند، دست یافت. ارزیابی های کمی به ویژه در ارتباط با دو هدف ( ۱) و ( ۲) در بالا، میتواند به کار برود:

– ارزیابی عملکردهای گذشته

– پیش بینی عملکردهای آینده

ارزیابی عملکردهای گذشته، به دفعات توسط بسیاری از شرکت ها و مؤسساتی که پیش بینی عملکرد آینده در برنامه کارشان نیست هم صورت میگیرد. محاسن ارزیابی عملکردهای گذشته عبارتند از:

– شناخت نواحی ضعیفی که نیاز به تقویت و یا اصلاح دارد؛

– شناخت روند علمی رخدادها و حوادث؛

– تعیین شاخص برای حالت موجود که مبنایی برای هدایت به مقادیر قابل قبول در آینده قرار گیرد؛

– فراهم شدن شرایط، برای تحلیل حساسیت پارامترهای طراحی.

پیش بینی عملکرد آینده، نیاز به ارزیابی عملکردهای گذشته است و لذا ضرورتاً اطلاعات آماری مورد نیاز میباشد. پیش بینی مشخصات عملکرد یک سیستم، محاسن ذیل را در بردارد:

– چگونگی عملکرد انتظاری مشخص میشود؛

– منافع انتخاب طرح های مختلف تعیین میشود؛

– تأثیر سیاست های نگهداری و کاربری معلوم میشود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.