1. Задачи технической диагностики технологического оборудования насосных и компрессорных станций

Техническое состояние оборудования, агрегата - это их важная техническая характеристика, позволяющая определить степень соответствия эксплуатируемого оборудования техническим условиям. Техническая диагностика - это отрасль знаний, определяющая техническое состояние оборудования, агрегата путем разработки различных методов его определения. Техническое обследование (диагностирование) агрегатов, да и любого оборудования, заключается в проведении комплексных мероприятий с целью контроля и определения технического состояния агрегата путем использования различных методов, исследовательских, аналитических, экспертных оценок, с применением, помимо формализованных, также неформализованных показателей, визуальных наблюдений, включая специально разрабатываемые методы технической диагностики.

Систематическое техническое обследование КС и НС газо-нефтетранспортных систем (ГТС и НТС) необходимо проводить в ходе эксплуатации, чтобы оценить текущее техническое состояние системы, пригодность для дальнейшей непрерывной эксплуатации, выявить мероприятия по модернизации, реконструкции и техническому перевооружению, оценить технические характеристики, рабочие мощности, объемы резервирования, пропускную способность, величину потерь газа, расходуемую электроэнергию КС и НС и в целом ГТС и НТС и т.д. На многих ГТС и НТС большая часть технологического оборудования морально устарела, превысила свой ресурс. В этих случаях необходимо выявить наиболее напряженные участки ГТС и НТС, разработать мероприятия по увеличению пропускной способности, сокращению потерь и определить программу поэтапной реконструкции.

Большинство ГГПА, эксплуатируемых в отрасли, таких типов, как ГТ-700-5, ГТК-5, ГТ-750-6, ГТ-6-750, ГТН-6, ГТН-9-750, устарели и сняты с производства. Потенциал отрасли велик: максимальный транспорт газа достиг 750 млрд. м³, из них 150 млрд. м³ транспортируется в Европу; протяженность магистралей – 220 тыс. км., 400 КС, 5600 газоперекачивающих агрегатов с общей установленной мощностью, достигающей 40 ГВт.

Для проведения всестороннего комплексного технического обследования магистральных трубопроводов необходимо в первую очередь создать комплексные, творческие, инспекционные бригады с привлечением известных специалистов отрасли по данной проблеме, специализированных предприятий, институтов, вузов, соседних отраслей, зарубежных фирм, заводов-изготовителей, а также непосредственных работников служб эксплуатации и обслуживания, региональных служб Госгортехнадзора. В настоящее время особенно остро встает задача технического обследования ГПА, отдельных элементов его, основных и вспомогательных систем КС, станционной обвязки, в особенности со стороны нагнетательной части и всей ГТС при изменившихся формах хозяйствования, в связи с технико-экономической оценкой основных фондов при их полном или частичном обновлении, разработкой программы модернизации, реконструкции ГТС.

Большое значение имеет диагностика повреждений основных деталей, узлов агрегатов, другого оборудования, которая проводится на базе анализа статистических данных.

Статистика повреждений элементов ГТУ в условиях эксплуатации показывает неравномерность распределения различных неполадок во времени. Систематические результаты обследования свидетельствуют, что наибольшее число повреждений наблюдается во время сдачи и пробной эксплуатации, в течение 2,5 тыс.ч работы ГТУ, когда выявляются конструктивные и технологические недоработки. Число ГТУ с обнаруженными повреждениями от общего числа обследуемых ГТУ за рассматриваемый период может достичь 60 % и выше. В дальнейшем, после устранения обнаруженных дефектов, оборудование длительное время работает с максимальной, присущей ему надежностью, а причинами отказов чаше всего являются ненормальные условия или режимы эксплуатации и недостатки конструкции, проявляющиеся во времени.

На последнем этапе эксплуатации число отказов снова возрастает вследствие выработки деталями их реального ресурса. Профилактические ремонты или замены наиболее изношенных деталей позволяют на этом этапе существенно повысить их надежность и срок службы.

Статистика повреждений основных деталей ГТУ, установление причин и их классификация приводится по данным работы большой группы агрегатов в течение многих лет. Большая часть неполадок вызвана дефектами оборудования, в основном из-за ошибок при проектировании. Существенное уменьшение эксплуатационных ошибок за первые пять лет связаны с совершенствованием системы автоматизации и контроля. Доля неполадок, вызванных попаданием посторонних предметов, действием сети и другими причинами, увеличилась.

Поломки турбинных лопаток происходят вследствие вибрации или неудовлетворительного охлаждения, а после длительной работы - в результате высокотемпературной коррозии, термоусталостных трещин и эрозии. Причинами поломки лопаток компрессора являются помпаж, коррозия и вибрация. Развитие аварий на начальных ступенях приводит к разрушению последующих ступеней. Продолжительность ремонта турбины составляет от 30 до 180 суток. Почти при всех авариях вследствие особенностей конструкции или сопутствующих повреждений приходится вскрывать весь агрегат, а после поломок лопаток в турбине - заменить все сопловые и рабочие лопатки. Стоимость ремонтно-восстановительных работ очень высока, так как детали проточной части турбомашин ГТУ мощностью до 40 МВт составляют 40-45 % стоимости агрегата. Ответственные детали проточной части, подверженные действию высоких температур, больших центробежных нагрузок, изготовляются из высоколегированных сплавов на никелевой и кобальтовой основе прецизионным литьем. Стоимость рабочей лопатки приравнивается к стоимости слитка серебра, равной по массе рабочей лопатке. Если авария сопровождается повреждением ротора, продолжительность ремонта достигает иногда года, а его стоимость - до 90 % стоимости ГТУ.

При деформации и образовании трещин в пламенных трубах камер сгорания и деталях тракта горячих газов продолжительность ремонта составляет от 2 до 40 суток (если обрыв кусков металла вызывает повреждение деталей турбины).

Деформация корпусов, повреждения опорных и упорных подшипников вследствие недостаточного расхода масла, а упорных - также вследствие перегрузок вызывают уменьшение или увеличение зазоров в уплотнениях проточной части и концевых уплотнениях. Продолжительность ремонта при этом может составить от 30 до 250 суток.

Опыт эксплуатации ГГПА свидетельствует о том, что их надежность зависит, прежде всего, от совершенства конструкции и технологии изготовления деталей агрегата, затем от цикла и схемы и, наконец, от условий эксплуатации.

Надежность, ресурсы деталей и узлов, располагаемая мощность и экономичность ГГПА зависят также от условий эксплуатации, загрузки и температуры продуктов сгорания и металла проточной части, количества, частоты и скорости пусков, вида и качества топлива, окружающей среды, а также методов и организации эксплуатации и обслуживания.

В условиях эксплуатации важно строго поддерживать температуру газов на допустимом уровне, в противном случае продолжительность работы агрегата между ремонтами сокращается, а объем ремонтных работ и проверок возрастает. Так, превышение температуры металла на 20 °С снижает срок службы (предел длительной прочности) в 2 раза, а на 50 ⁰С - в 10 раз.

Основное назначение обследования технического состояния агрегатов заключается в определении истинных величин характеристик ГГПА, а также степени падения их относительно первоначальных значений, согласно паспортным данным. В дальнейшем решается технико-экономическая задача определения и установления оптимального времени проведения очередного капитального ремонта в зависимости от степени падения тех или иных характеристик.

Ручной сбор данных для обработки режимов работы агрегата на КС необходим вначале для достижения признания параметрической диагностики. В дальнейшем, при внедрении данного метода, необходимо вводить автоматический сбор данных. Ведение технического обследования состояния агрегата на КС с целью предварительного уточнения и корректировки планов-графиков проведения ремонтных работ и определения их оптимальных сроков составляет основу технического обслуживания по состоянию. Для внедрения этого метода необходимо систематически исследовать ухудшение технического состояния агрегатов, что основывается, прежде всего, на известных термогазодинамических методах, разрабатываемых в специализированных предприятиях ДАО «Оргэнергогаз», ИРЦ «Оргтехдиагностика», в отраслевых институтах, ТюмГНГУ и в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Характер эксплуатации газопровода с ГПА в течение длительного времени и с достаточно большой установленной мощностью открывает большие возможности методу контроля состояния и изучения режимов газоперекачивающих агрегатов, основанному на термогазодинамических соотношениях.

Вопросы непрерывного контроля над состоянием агрегата в процессе эксплуатации и оценки степени ухудшения его состояния представляют основную задачу служб эксплуатации ГГПА.

Одной из основных задач рационального и эффективного обслуживания агрегатов на КС является правильный выбор межремонтного периода для своевременного восстановления основных показателей работы ГГПА, ухудшенных в ходе эксплуатации и предотвращения значительного снижения их. Межремонтный период агрегата, определяемый проектировщиками, зависим от многих показателей его работы (вибрационное состояние, число аварийный остановок и пусков за рассматриваемый период, температурный режим, работа лопаток и дисков газовой турбины и элементов камеры сгорания, состояние масляной системы, температурный режим смазки агрегатов и т.д.).