Задачи технической диагностики силовых агрегатов

Женсикбай Ж., магистрант

Болатхан Н., магистрант

Толеуов К.К. , доцент, к.т.н.

Калиев Б.З., доцент, к.тн.

Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева

В статье раскрываются основные моменты процесса диагностирования силовых агрегатов применяемых в нефтегазовой отрасли. В качестве примера для анализа расмотрены мероприятия производимые с газоперкачивающими агрегатами (ГПА). Основными типами ГПА используемыми в производственных условиях в настоящее время являются: агрегаты с приводом от газотурбинных установок (ГТУ), электроприводные агрегаты и поршневые газомотокомпрессоры. Грамотное проведение диагностических мероприятий с такими машинами – основа долговечности работы силовых установок.

The article describes the main points of the process of diagnosing powertrains used in the oil and gas industry. As an example, for the analysis examined events produced with gazoperkachivayuschimi units (GPU). The main types of compressor units used in industrial conditions are now: units driven by gas turbine units (GTU), electrically driven machines and piston gas motor compressors. Proper conduct of diagnostic procedures such machines - the basis of durability of power plants.

Трубопроводный транспорт Казахстана - важнейшая составная часть производственной инфраструктуры, а его развитие и совершенствование - одна из приоритетных задач государственной политики. Создание динамично развивающейся, устойчиво функционирующей и сбалансированной национальной системы трубопроводного транспорта - необходимое условие стабилизации и дальнейшего подъема экономики республики, повышения уровня жизни населения.

Развитие газовой и ряда смежных отраслей промышленности сегодня в значительной степени зависит от дальнейшего совершенствования эксплуатации и обслуживания систем трубопроводного транспорта природных газов из отдаленных и порой слабо освоенных регионов в центральные районы страны.

Оптимальный режим эксплуатации магистральных газопроводов заключается прежде всего в максимальном использовании их пропускной способности при минимальных энергозатратах на компримирование и транспортировку газа по газопроводу. В значительной степени этот режим определяется работой компрессорных станций (КС), устанавливаемых по трассе газопровода, как правило, через каждые 100-150 км. Длина участков газопровода между КС рассчитывается, с одной стороны, исходя из величины падения давления газа на данном участке трассы, а с другой - исходя из привязки станции к населенным пунктам, источникам водоснабжения, электроэнергии и т.п.

Оптимальный режим работы компрессорных станций в значительной степени зависит от типа и числа газоперекачивающих агрегатов (ГПА), установленных на станции, их энергетических показателей и технологических режимов работы.

Основными типами ГПА на КС в настоящее время являются: агрегаты с приводом от газотурбинных установок (ГТУ), электроприводные агрегаты и поршневые газомотокомпрессоры. Особенности работы газотурбинного привода в наилучшей степени, среди отмеченных типов ГПА, отвечают требованиям эксплуатации газотранспортных систем: высокая единичная мощность (от 6 до 25 МВт), небольшая относительная масса, блочно-комплектная конструкция, высокий уровень автоматизации и надежности, автономность привода и работа его на перекачиваемом газе. Именно поэтому этот вид привода получил наибольшее распространение на газопроводах (свыше 85% общей установленной на КС мощности агрегатов).

Подачу газа по магистральным газопроводам, протяженность

1. которых в Казахстане с каждым годом возрастает, обеспечивают большое количество компрессорных станций (КС) с установленными на них различными газоперекачивающими агрегатами (ГПА) суммарной мощностью свыше 5…7 млн. кВт.

Техническое диагностирование газоперекачивающего агрегата, как правило решает три типа задач [1,2,3]:

Первый тип. Определение технического состояния, в котором находится объект или его элементы в данный момент времени: от заключения «годен - не годен», применительно ко всей установке, до поэлементного анализа состояния отдельных узлов и агрегатов. В основном это и есть главная задача диагностирования, решение которой позволяет сделать вывод о гарантированной исправной работе объекта в данный период времени.

Второй тип. Задачи по определению состояния, в котором окажется изучаемая система (или ее элементы) в определенный будущий момент времени. Это мероприятия по прогнозу, проводимые для определения безотказного периода работы, при дальнейшем развитии выявленных неисправностей необходимые для установления сроков проведения профилактических осмотров и текущих ремонтов.

Третий тип. Установление технического состояния, в котором вышедший из строя объект находился в некоторый момент времени в прошлом и истинных причин, приведших к отказу. Как правило, это задачи «генеза», которые должны решаться в связи с расследованием происшествий или предпосылок к ним.

Последовательная постановка этих задач может обеспечить [1]: прямое или косвенное задание класса возможных, наиболее вероятных дефектов, неисправностей, отказов, аварийных ситуаций и случайных нештатных входных воздействий; взаимосвязи неисправностей и последовательность их возникновения; наличие формализованных методов построения алгоритмов диагностирования, реализация которых обеспечивает обнаружение дефектов заданного класса с требуемой полнотой или их поиск с необходимой глубиной; распознавание трудноразличимых между собой неисправностей, что определяет степень детализации поиска и служит качественным показателем эффективности диагностирования; обеспечение быстрого поиска для выявления и устранения дефектов и неисправностей агрегатов и систем или их регулировки с целью сокращения времени простоя и эксплуатационных затрат.

Общая схема пошаговой последовательности принципиального решения задач технической диагностики приведена на рисунке 1.1 [1].

Самым важным моментом в данной работе является определение значимых проблем при разработке систем диагностирования и получение в достаточном объеме достоверной информации о техническом состоянии исследуемого объекта. Сбор такого рода данных возможен только путем применения надежных измерительных систем, использующих современные аппаратные средства, обеспечивающие высокую точность измерений и автоматическую возможность анализа различных ситуации.

В настоящее время, в практике эксплуатации ГПА, для их диагностики используется в основном пять групп методов неразрушающего контроля текущего технического состояния сложной технической системы [1].

1.Вибрационная и параметрическая диагностика (динамические методы) - контроль вибраций, шумов, ПДК вредных выбросов, систематически контроль текущих параметров.

2. Контроль загрязнений при работе агрегата (трибодиагностика) - метод определения присутствия "продуктов" износа в смазке, который соотносится качественно и количественно со степенью изнашивания того или иного элемента в парах трения.

3.Методы дефектоскопии (определении повреждений элементов машин в основном после разборки в процессе ремонта) - методы неразрушающего контроля, предназначенные для обнаружения и предупреждения появления дефектов или определенного типа разрушений таких как: нарушение сплошности и однородности материала и изделия, испытания на герметичность, контроль за скоростью коррозии, эмиссией волны от нагрузки, определение запахов и т.д.

4.Прогнозирование развития обнаруженного дефекта (или неисправности) во времени с целью предупреждения возникновения возможных критических ситуаций.

Рисунок. 1. Принципиальная схема решения задач технической диагностики

5.Анализ и предупреждение появления возможных нежелательных событий в соответствии с разработанным прогнозом отказов, на основании «прецедентов», изучения технической и ремонтной документации, опыта предыдущей эксплуатации.

Из представленных методов, первые три метода можно отнести к методам активного или оперативного контроля, остальные - к пассивному. Из практики эксплуатации известно, что лучше всего задачи диагностики решаются при комплексном или совместном использовании нескольких методов.

Из методов активного контроля текущего технического состояния системы, в период нахождения агрегата в рабочем состоянии наиболее важны первый и второй: динамический (вибрационная и параметрическая диагностика) и контроль загрязнений [1 ].

Если оценить вклад каждого из методов в изучение текущего состояния компрессорной установки [2] (рисунок 1.), то большая часть дефектов и неисправностей, примерно 60-70%,

Из существующих динамических методов технической диагностики как показывают проведенные исследования (термическая индикация, ароматическая диагностика, рентгенография, радиоволновое диагностирование, интроскопия, диагностирование по спектральному анализу радиоактивных изотопов, по угару масла и пр.) для оценки технического состояния газоперекачивающих агрегатов наиболее эффективны вибродиагностика [3], параметрическая диагностика и трибодиагностика [2].

Рисунок. 2. Обнаружение и подтверждение дефектов активными методами контроля.

Литература:

1.Зарицкий С.П. Диагностика газоперекачивающих агрегатов с газотурбинными приводами. М.: Недра. 1987. -198 с

2.Кунина П.С., Павленко П.П.. Диагностика газоперекачивающих arpeгaтов с центробежными нагнетателями. Ростов-на-Дону, изд-во РГУ, 2001 .- 362с

3.Виброакустическая диагностика машин и механизмов. М.: Машиностроение. 1987. -288с.

4.ВасильевЮ.Н., Бесклетный М.Е., Игуменцов Е.А., Хризестен В.Е. Вибрационный контроль технического состояния газотурбинных и газопере- качивающих агрегатов. М.: Недра. 1987. -197с.