Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы диагностического обследования газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций. Учебное пособие
.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Казанский национальный исследовательский
технологический университет»
Р. Р. Кантюков, И. Р. Сагбиев, Р. Х. Саляхов
ОСНОВЫ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО
ОБСЛЕДОВАНИЯ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ
АГРЕГАТОВ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ
Учебное пособие
Казань
Издательство КНИТУ
2018
1
УДК 121.51.049 (075)
БКК 31.76я7
К19
К19
Кантюков Р. Р.
Основы диагностического обследования газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций : учебное пособие /
Р. Р. Кантюков, И. Р. Сагбиев, Р. Х. Саляхов; Минобрнауки
России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во
КНИТУ, 2018. – 88 с.
ISBN 978-5-7882-2377-3
ISBN 978-5-7882-2377-3
©
Кантюков Р. Р., Сагбиев И. Р., Саляхов Р. Х., 2018
© Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2018
УДК 121.51.049 (075)
БКК 31.76я7
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического университета
Рецензенты:
канд. техн. наук М. Г. Гилязиев
канд. техн. наук З. Ф. Исмагилова
Рассмотрены основы диагностического обследования
газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций, основы
планирования и проведения работ по диагностике.
Предназначено для магистров очной формы обучения по
направлению 15.04.02 «Технологические машины и оборудование»,
профиль «Вакуумная и компрессорная техника физических
установок» (программа дисциплины «Газоперекачивающие агрегаты
компрессорных станций»).
Подготовлено на кафедре компрессорных машин и установок.
2
В настоящем учебном пособии использованы следующие
сокращения:
ВД – вихретоковая дефектоскопия;
ВИК – визуальный и измерительный контроль;
ВТД– внутритрубная дефектоскопия;
ГПА – газоперекачивающий агрегат;
ГТД – газотурбинный двигатель;
ГТУ – газотурбинная установка;
КПД– коэффициент полезного действия;
КС – компрессорная станция;
КСг – камера сгорания;
МПД – магнитно-порошковая дефектоскопия;
МЦУ – малоцикловая усталость;
НА – направляющий аппарат;
Сокращения и обозначения
НДС – напряжённо-деформированное состояние;
НТД – нормативно-технические документы;
ПЭВМ – персональная электровычислительная машина;
САУ– система автоматического управления;
СРП – специализированное ремонтное предприятие;
ТВ – твёрдометрия;
ТПА– трубопроводная арматура;
ТТ– технологический трубопровод;
УЗК – ультразвуковой контроль;
ЦБН – центробежный нагнетатель;
ЦД – цветная дефектоскопия;
ЭО– эксплуатирующая организация.
3
Введение
Вопросы улучшения показателей надежности, экономичности,
маневренности и ремонтопригодности газоперекачивающих агрегатов
компрессорных станций являются актуальными на фоне растущих
требований оптимизации затрат на их эксплуатацию. Не менее
важными вопросами являются продление срока службы узлов и
деталей и расширение допустимых режимов эксплуатации ГПА. В
условиях длительной эксплуатации и широкого диапазона изменения
режимов на первый план выходят задачи предотвращения аварий,
связанных с отказом отдельных деталей и узлов ГТУ, обеспечения
вибрационного состояния ЦБН и ГТУ ГПА, устойчивой и надежной
эксплуатации во всем диапазоне режимов, разработки методов и
средств диагностики, позволяющих организовать обслуживание и
ремонт оборудования по техническому состоянию.
Общая вибрационная надежность агрегата является важнейшей
эксплуатационной характеристикой. Низкий и стабильный уровень
вибрации, отсутствие резонансных и автоколебательных явлений во
всем диапазоне режимов гарантируют не только долговечность
агрегата, но и возможность своевременной диагностики и устранения
возникающих дефектов. В последние годы в промышленно развитых
странах вопросам технической диагностики, и в частности
вибрационной диагностики, оборудования уделяется повышенное
внимание. Это объясняется, с одной стороны, необходимостью
контроля отработавших расчетный ресурс агрегатов и обоснованием
сроков межремонтного периода, с другой – стремлением к снижению
ущерба от внеплановых простоев и внезапных аварий.
Настоящее учебное пособие разработано с целью
структурирования общих понятий и терминов при диагностическом
обследовании основного и вспомогательного оборудования
газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций. Рассмотрены
основные требования к организации планирования и проведению
работ по диагностике при эксплуатации и ремонте ГПА КС.
При разработке настоящего учебного пособия использован опыт
работы эксплуатационных и ремонтных служб КС, инженернотехнических центров газотранспортных предприятий и нормативнотехническая документация по данному направлению деятельности.
4
1. Термины и определения
В настоящем учебном пособии применены термины и
определения в соответствии с литературой [1 - 9].
«Диагностика» происходит от греческого слова diagnostikos, что
значит «способность распознавать».
Одной из важнейших эксплуатационных характеристик ГПА
является его надежность. Под понятием надежность ГПА (агрегата)
понимается его свойство выполнять заданные функции, сохраняя во
времени значения установленных эксплуатационных показателей в
заданных пределах, соответствующих режимам и условиям
использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и
транспортировки.
Под понятием работоспособность при эксплуатации агрегата
понимается способность агрегата выполнять заданные функции в
пределах, допустимых заданных нормативно-технической
документацией и инструкциями по его эксплуатации.
Под понятием неисправность агрегата понимается состояние,
при котором его техническое состояние не соответствует хотя бы
одному из требований, установленных нормативно-технической
документацией, даже в том случае, если эта неисправность и не
приводит сразу к отказу в его работе.
Под понятием отказ понимается событие, заключающееся в
полной или частичной потере работоспособности агрегата. Поэтому
безотказностью агрегата называется его свойство непрерывно
сохранять работоспособность в течение заданного времени
эксплуатации.
Отказы в работе агрегата на компрессорных станциях
возникают по разным причинам:
из-за недостатков в конструкции узла или системы – так
называемые конструктивные отказы;
из-за нарушения правил технологии изготовления или
монтажа агрегата на КС – так называемые технологические отказы;
из-за нарушения правил эксплуатации агрегатов на КС – так
называемые эксплуатационные отказы.
Отсюда и возникает очень важное для эксплуатации понятие,
как наработка на отказ, одно из основных понятий надежности
агрегатов при их эксплуатации.
5
Кроме приведенных определений отказов в работе
оборудования, можно различать еще отказы систематические, полные,
частичные, внезапные и постепенные.
К систематическим отказам можно отнести отказы элементов,
узлов и обслуживающих вспомогательных систем ГПА, долговечность
которых во много раз меньше, чем долговечность самого агрегата,
например, работа систем разного рода уплотнений, износ масляных и
воздушных фильтров и т.п., требующих периодического ремонта и
замены. Как правило, эти дефекты устраняются на станции силами
обслуживающего персонала.
Под понятием полного отказа понимается нарушение
работоспособного состояния агрегата в целом, требующее длительной
его остановки, замены или сложного ремонта.
Под понятием частичного отказа понимается состояние, после
возникновения которого агрегат может использоваться по
назначению, но с меньшей эффективностью, например при
разгерметизации регенераторов, утечке масла и т.п.
Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением
одного или нескольких параметров, определяющих работу ГПА.
Внезапный отказ практически мгновенно переводит агрегат из
работоспособного состояния в состояние полного отказа.
Постепенный отказ характеризуется монотонным изменением
одного или нескольких заданных параметров ГПА, например
снижением мощности агрегата из-за износа узлов и деталей.
Под понятием долговечность понимается способность агрегата
сохранять свою работоспособность при установленной системе
технического обслуживания и ремонта до наступления предельного
состояния. Под предельным состоянием агрегата понимается
состояние, когда его дальнейшая эксплуатация должна быть
прекращена вследствие неустранимого отклонения заданных
параметров от установленных пределов, или неустранимого снижения
эффективности эксплуатации ниже допустимой, или неустранимого
нарушения требований техники безопасности, или необходимости
проведения капитального ремонта.
Под понятием ремонтопригодность агрегата понимается его
приспособленность к предупреждению и обнаружению причин
возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий
путем проведения ремонтов и технического обслуживания.
6
Под понятием сохраняемость понимается свойство агрегатов
сохранять исправное и работоспособное состояние в течение хранения
и после транспортировки.
Трубопроводная арматура – это техническое устройство,
устанавливаемое на трубопроводах и емкостях, предназначенное для
управления (перекрытия, регулирования, распределения, смешивания,
фазоразделения) потоком рабочей среды (жидких, газообразных,
газожидкостных, порошкообразных, суспензий и т.п.) путем
изменения площади проходного сечения.
Аттестованный специалист неразрушающего контроля
(дефектоскопист) – это лицо, прошедшее специальное обучение в
соответствии с требованиями правил аттестации специалистов
неразрушающего контроля, успешно выдержавшее квалификационные
практические испытания и получившее удостоверение установленной
формы.
Визуальный контроль – органолептический контроль,
осуществляемый органами зрения.
Дефект – каждое отдельное несоответствие продукции (труб,
сварных соединений, деталей, узлов и пр.) требованиям,
установленным нормативной документацией.
Внутренний дефект – дефект, характеризуемый локальным
нарушением целостности металла, целиком расположенный внутри
детали и не имеющий выхода на внешнюю и внутреннюю поверхность
(пора, шлаковое включение, несплавление по разделке, внутренняя
трещина и т.д.).
Групповой дефект – несколько близко расположенных
единичных дефектов, принимаемых после схематизации как один
новый единичный дефект большего размера.
Под понятием допустимый дефект понимают дефект или
совокупность дефектов, вид, количество и геометрические параметры
которого(ых) не превышают принятые нормы.
Дублирующий контроль – контроль качества сварных
соединений физическим методом, прошедших ранее 100 %
неразрушающий контроль другим физическим методом.
Измерительным контролем называют контроль,
осуществляемый с применением средств измерения.
Капиллярный контроль – это неразрушающий контроль,
основанный на проникновении жидких веществ в капилляры на
поверхности объекта контроля с целью их выявления.
7
Магнитопорошковый метод – это метод неразрушающего
контроля, основанный на регистрации магнитных полей рассеяния,
возникающих над дефектами, при использовании в качестве
индикатора магнитного порошка.
Недопустимый дефект – это дефект или совокупность
дефектов, вид, количество и геометрические параметры которого(ых)
превышают принятые нормы.
Под поверхностным дефектом понимают дефект,
характеризуемый локальным нарушением целостности металла,
расположенный на внешней или внутренней поверхности трубы
(непровар в корне, подрез, поверхностная трещина и т.д.).
Радиационный контроль – это вид неразрушающего контроля,
основанный на регистрации и анализе ионизирующего излучения
после взаимодействия с контролируемым объектом.
Радиографический контроль – это метод радиационного
контроля с фиксацией изображения на пленке (бумаге).
Радиоскопический (рентгенотелевизионный) контроль – это
метод радиационного контроля с наблюдением изображения на
экране.
Ультразвуковой контроль – это неразрушающий контроль,
основанный на возбуждении в контролируемом материале упругих
колебаний, и анализ дальнейшего процесса распространения
ультразвуковых волн.
Диагностический признак неисправности – признак,
характеризующий ухудшение технического состояния машины или
возникновение аномального режима работы.
Компрессор – машина или ее часть, которая увеличивает
давление газообразной рабочей среды. Компрессор может включать в
себя один или несколько каскадов повышения давления.
Машина – устройство, использующее механическую энергию
или преобразующее энергию других видов в механическую. Машина –
механическая система, разработанная специально для выполнения
конкретной задачи (например, формовка материала или передача и
преобразование движения, силы или энергии).
Мониторинг технического состояния - выявление и сбор
информации (знаний) и данных наблюдений, характеризующих
техническое состояние машины.
8
Информация и данные наблюдений могут быть использованы
при определении тенденций изменения технического состояния и для
обеспечения поддержания рабочего процесса. Системы наблюдения
должны иметь датчики для измерений рабочих (диагностических)
параметров (температуры, давления, расхода масла и пр.).
Информация должна быть сохранена в компьютере или регистраторе
данных. Автоматизированные системы наблюдения могут выполнять
преобразования данных (вычисление средних значений, сравнение
значений, построение графиков и пр.) и подавать сигналы тревоги при
выходе параметров за допустимые пределы.
Тренд – систематическое (монотонное) изменение значения
диагностического параметра в процессе мониторинга технического
состояния.
Эксплуатационные качества (свойства) – одна или несколько
эксплуатационных характеристик машины. Примерами
эксплуатационных характеристик машины могут служить мощность,
расход (топлива, энергии и пр.), максимальная скорость, надежность,
производительность. Эксплуатационные качества машины связаны с
ее рабочими параметрами (числом оборотов, температурой, вибрацией
и пр.), которые совместно или по отдельности являются
характеристиками технического состояния машины. Рабочие
параметры (характеристики) могут быть представлены как
номинальными, так и предельными значениями.
Паровая турбина – машина, которая преобразует тепловую
энергию в механическую работу. Паровая турбина состоит из одного
или нескольких цилиндров, системы управления и необходимого
вспомогательного оборудования.
Поршневой двигатель внутреннего сгорания; ДВС – машина
(механизм), преобразующая химическую энергию в механическую
энергию вращения. ДВС состоит из одного или нескольких поршней и
цилиндров, имеющих V-образное, в ряд или горизонтальнопротивоположное (оппозитное) расположение и соединенных с одним
или несколькими коленчатыми валами, а также системы управления и
другого дополнительного оборудования.
9
2. Диагностирование машин и оборудования.
Общие положения
Основными задачами технического диагностирования
основного и вспомогательного оборудования КС является оценка его
технического состояния, своевременное выявление изменений
технического состояния, условий взаимодействия с окружающей
средой, оценка срока безопасной эксплуатации, выявление дефектов,
возникновение которых возможно с течением времени в ходе
эксплуатации, подготовка рекомендаций по выбору наиболее
эффективных способов организации эксплуатации оборудования и
трубопроводов, а при необходимости - способов ремонта.
Техническое диагностирование оборудования и трубопроводов
КС проводят по ежегодно утверждаемым программам, осуществляют
его специализированные организации.
Комплекс диагностических мероприятий включает в себя:
диагностические обследования;
периодические контрольные измерения;
расширенные диагностические обследования;
экспертиза промышленной безопасности оборудования;
мониторинг состояния оборудования и технологических
трубопроводов;
выборочный контроль качества монтажа технологических
трубопроводов;
проверку работоспособности опор.
Оборудование КС в установленные сроки подвергают
соответствующим осмотрам и испытаниям. Акты осмотров и
испытаний прилагают к паспорту (эксплуатационному формуляру). По
истечении нормативного срока службы технологическое
оборудование (в том числе приводные газотурбинные двигатели и
нагнетатели природного газа всех типов) подвергают экспертизе
промышленной безопасности с целью установления возможности и
продолжительности его дальнейшей безопасной эксплуатации. При
этом подготовку и проведение исследовательских, диагностических,
контрольных и других испытаний и мероприятий выполняют по
утвержденным программам и методикам, согласованным с
национальным органом Российской Федерации по техническому
регулированию и метрологии.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]