База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / АЛИЕВ Сооружение и ремонт газонефтепроводов

Ремонтопригодность — способность оборудования к преду­ преждению, обнаружению и устранению отказов и повреждений в результате технического обслуживания и ремонтов.

Резервирование — способ повышения надежности оборудо­

вания при введении избыточности за счет дополнительных средств сверх минимально необходимых для выполнения объек­

том заданных функций. Существует несколько видов резерви­

рования:

структурное — использование избыточных структурных эле­ ментов, например резервных ГПА на КС, резервных ниток ре­ дуцирования на ГРС и др.;

временное — способ повышения надежности оборудования, предусматривающий использование избыточного времени (ак­ кумулирующая способность газопровода, подземные хранилища газа, резервуарные парки на НПС — примеры временного ре­

и основной, находится в рабочем состоянии (параллельно рабо­ тающие нитки трубопроводов; ГПА и НПА, работающие не на предельных степенях сжатия и др.);

облегченное («теплый резерв»)— резервный элемент, нахо­ дящийся в менее нагруженном, чем основной, рабочем режиме (работа регуляторов давления в некоторых схемах ГРС);

(технологического объекта или системы).

Ресурс — наработка оборудования от определенного момен­ та времени до наступления предельного состояния.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуата­ ции оборудования от определенного момента времени до пре­ дельного состояния. Под «определенным моментом» понимают начало эксплуатации или ее возобновление после капитального ремонта.

Приведенные определения показывают, что надежность обо­ рудования зависит от качества технического обслуживания и ремонтов. Именно в этой связи и рассматриваются вопросы надежности оборудования. Наибольшее значение они должны иметь при разработке нового оборудования.

Надежность — это не только способность оборудования ра­ ботать без аварий в течение определенного гарантированного срока, но и возможность наработки определенного количества

продукции при устранении за короткий ремонтный срок отдель­ ных неполадок и аварий. Следовательно, в понятие надежности ■входит и понятие ремонтопригодности. Большое количество кон­ структивных, технологических и эксплуатационных факторов, влияющих на надежность, не позволяют дать точную методику

179

ее расчета. Он может быть проведен на основе вероятностно­ статистических методов с использованием теории вероятностей и математической статистики. Точно измерить или предсказать надежность нельзя. Ее можно оценить только приближенно, путем специально организованных испытаний или сбора экс­ плуатационных данных об отказах. Надежность вновь разра­ батываемого оборудования, состоящего в основном из стан­ дартных узлов, можно оценить по надежности аналогичных об­ разцов.

В процессе эксплуатации газонефтетранспортных систем изменяется техническое состояние основного и вспомогатель­ ного оборудования. Необратимые процессы, происходящие в ма­ териалах, изменяют свойства деталей, узлов и агрегатов; появ­ ляется возможность возникновения отказов и неисправностей. Отказы оборудования и технологических объектов трубопровод­ ных систем — случайные события, поэтому при обосновании структуры систем технологического обслуживания, численности п размещения ремонтного персонала, стратегий управления ре­ монтами используют методы теории вероятностей и ее приклад* ных направтений (теории случайных процессов, надежности,, массового обслуживания).

Эксплуатационная надежность и высокая эффективность функционирования трубопроводных систем во многом опреде­ ляются совершенством системы технического обслуживания, в состав которой входят организация обслуживания и ремонта (структура обслуживания, т. е. территориальное расположение ремонтно-эксплуатационных баз, численность н квалификация1 ремонтного обслуживающего персонала; типизация, последо­ вательность и совмещение работ; материально-техническое обе­ спечение) и управление процессом обслуживания и ремонта,, в том числе контроль технического состояния, планирование периодичности и объема работ, административно-техническое управление обслуживающим персоналом и техническими сред­ ствами.

Высокие требования к бесперебойной гюдаче нефти и газа на большие расстояния определили необходимость поиска более совершенных организационных форм в системе технического об­ служивания. Основное внимание необходимо уделять структуре обслуживания и связанным с нею возможностям централизации ремонтных баз со сосредоточением на них ремонтной техники, запасных узлов и деталей, а также обслуживающего персонала, осуществляющего текущие и аварийно-восстановительные ра­ боты на прилегающих КС, НПС, линейной части трубопрово­ дов. Централизация позволяет эффективно управлять обслужи­ ванием и ремонтом технологического оборудования на приле­ гающих объектах. В частности, среднее время аварийного ремонта газопровода при централизованной структуре обслу­ живания в среднем на 50 % меньше, чем при децентрализован­ ной. Это позволяет компенсировать увеличение времени достав­

ив

ки бригады к месту аварий. Общие расходы при децентрали­ зованном обслуживании в среднем в 1,5 раза превышают расходы при централизованной системе обслуживания. . В на­ стоящее время накоплен значительный опыт по технологии об­ служивания и ремонта трубопроводных систем, касающийся типизации, порядка и технологических правил обслуживания п ремонта.

Управление обслуживанием — важная задача в процессе создания эффективной системы технического обслуживания, обеспечивающей высокий уровень надежности и эффективности работы трубопроводных систем в целом. Основной метод тех­ нико-экономического управления обслуживанием трубопровод­ ных систем — система планово-предупредительных ремонтов (ППР).

Ряд задач по созданию системы технического обслуживания трубопроводных систем, например по созданию организацион­ ной структуры, решают на стадии проектирования. Однако большинство из них можно разрешить только в процессе экс­ плуатации трубопроводных систем на основании требований нормативно-технической документации пли обоснованных инже­

увеличение ремонтного никла и межремонтных периодов основ­ ного оборудования при сохранении надежности его работы, снижение расходов на ремонт и повышение его качества.

ВИДЫ ОТКАЗОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Аварийные отказы газонефтетранспортных систем в про­ цессе эксплуатации — явление нежелательное. В ряде случаев отказы оборудования связаны со значительными материаль­ ными потерями.

Все отказы основного, вспомогательного и электросилового оборудования, систем автоматики и телемеханики нефтегазоснабжения условно можно разделить на следующие категории:

основных объектов системы в результате наступления аварий­ ного отказа одного из них, как правило, приводящие к серьез­ ному нарушению технологического процесса магистрального

транспорта нефти и газа; вторая — отказы, которые приводят к остановке НПС или

КС, например отключение подстанции, отказ централизованной маслоустановки или общестанционной защиты;

третья — отказы, приводящие к отключению одного НПА, ГПА, отдельной единицы основного оборудования (если это не является отказом более серьезной категории);

181

четвертая — отказы систем регулирования и защит, вспомо­ гательного оборудования (при отказах четвертой категории •создаются условия для возникновения отказов более высокой категории и работы на неэкономичных режимах).

Причины отказов технологических элементов систем разно­ образны. Они могут зависеть от эксплуатационных факторов, проектирования, производства и монтажа оборудования.

Следует отметить, что наиболее частая причина отказов — дефекты второстепенных деталей оборудования. При этом

в сложных системах использование избыточности не может по­ высить надежность, хотя сама избыточность может быть актив­ ной или пассивной. В первом случае все элементы системы ра­ ботают с полной нагрузкой, во втором — резервный элемент

включается при выходе из строя резервируемого. Число произ­ водственных ошибок, являющихся причиной этих отказов, мо­ жет быть уменьшено при качественном технологическом кон­

троле.

Типичные примеры отказов из-за нарушения технологии в процессе сборки следующие:

неправильный монтаж стальной конструкции (некоторое время ее элементы находились под предельным напряжением; возрастание в процессе эксплуатации нагрузок привело к раз­

рушению этих элементов); сдвиг двух узлов относительно друг друга при соединении

их (зубчатая передача восприняла консольную массу сбороч­ ного узла, вал изогнулся и разрушился);

вышли из строя контргайки подшипников и другие соедини­

тельные устройства из-за того, что они плохо закреплены; заблокирован подвод воздуха к направляющим лопаткам

сопл первой ступени турбины из-за неправильного монтажа раз­ делительных колец сопл, что явилось причиной перегрева и отказа ряда лопаток;

разные коэффициенты линейного расширения при монтаже тонкостенного патрубка к толстостенной выхлопной трубе (раз­

ческого обслуживания и ремонта трубопроводных систем важно

классифицировать оборудование по видам отказов, т. е. по ха­ рактеру их наступления.

Практика эксплуатации показывает, что отказы могут быть двух видов:

внезапные — происходят в любой момент времени из-за не­ предвиденного, внезапного повышения внешних нагрузок; ха­

рактеризуются резким изменением параметров технического со­ стояния (к внезапным отказам относят также механические повреждения подземных трубопроводов при неправильном или небрежном проведении строительно-монтажных работ вблизи мест их прокладки, разрывы сварных швов трубопроводов, ме-

182

ханические засорения регулирующих клапанов и пилотных

механизмов на ГРС и др.); постепенные — их возникновению предшествует накопление

неисправностей и дефектов; для отказов этого типа характерно постепенное ухудшение параметров технического состояния;

закон распределения таких отказов в большинстве случаев нор­ мальный; коррозионные повреждения и отказы трубопроводов

относят, как правило, к постепенным отказам; основной вид постепенного отказа ГПА — снижение приведенной мощности

(в конце межремонтного периода наблюдается уменьшение мощности в среднем на 20 % и увеличение разброса ее значений).

Постепенные отказы могут проявляться и внезапно, Это объясняется следующими причинами; недостаточная оснащен­ ность средствами контроля состояния и оборудования, неис­ правность имеющихся средств контроля, низкий уровень зна­ ний, отсутствие опыта у эксплуатационного персонала, нару­ шение правил технической эксплуатации.

Практика показывает, что появление отказов во времени подчиняется определенной закономерности (рис. 70). Рассмат­ ривая поведение во времени одной из наиболее часто применяеных характеристик надежности — интенсивности отказа X(t), можно заметить, что типичным для кривой X(t) являются по­ вышенная интенсивность отказа в начальный период эксплуа­ тации, спад и стабилизация кривой на относительном уровне и снова рост интенсивности отказа, не прекращающийся до окончания эксплуатации. Для некоторых деталей ярко выра­ женный период постоянства значений k(t) отсутствует; после периода приработки наступает медленный монотонный рост функции л (t).

Отказы, обусловленные поступлением в эксплуатацию «сла­ бых» или некондиционных технических устройств, называют

приработочными отказами, а период, когда они наблюдаются,—■

периодом приработки.

Для многих механизмов можно достаточно точно указать пе­ риод работы, когда приработка уже окончена, но еще не наблю­ даются заметные изменения их физико-механических свойств,

обусловливающие способность сопротивляться внешним нагруз­ кам, которые в этот период не приводят к необратимым из­ менениям первоначальных свойств технических устройств.

183

Внезапные отказы возникают только при значительных кон­ центрациях нагрузок. Интенсивность отказов не меняется и ос­ тается на самом низком уровне. Этот период называют этапом ■нормальной эксплуатации.

Наконец, вследствие накопления необратимых изменений в элементах технических устройств под воздействием нагрузок наступает период, когда сопротивляемость внешним нагрузкам заметно снижается. Случаи повышения внешней нагрузки над сопротивляемостью технических устройств становятся все более частыми. Особенно ярко этот процесс проявляется в так назы­ ваемом усталостном разрушении механических элементов, выз­

ванном многократной сменой напряжений.

Отказы, связанные с постепенной утратой техническими устройствами первоначальных свойств в результате износа и старения, называют постепенными, а соответствующий им пе­ риод эксплуатации — периодом износа, когда интенсивность отказа непрерывно возрастает. Если в начальный период экс­ плуатации основная доля отказов происходит из-за ввода в экс­ плуатацию части технических устройств со «слабой» сопротив­ ляемостью, на этапе нормальной эксплуатации — из-за случай­ ных, значительных по величине концентраций нагрузок, то в период износа основная доля отказов связана со снижением сопротивляемости технических устройств внешним нагрузкам. Это не исключает, однако, возможности появления внезапных и постепенных отказов на всех этапах эксплуатации.

Характер изменения параметра технического состояния де­ тали до момента возникновения отказа может быть постепенным и внезапным. Причины возникновения отказа — ошибки при конструировании, изготовлении, монтаже, эксплуатации и ре­ монте технических устройств. Отказ может носить случайный или естественный (старение, износ и др.) характер. По времени отказы классифицируются так: периоды приработочный, нор­ мальной эксплуатации, износа (выработки ресурса); по внеш­ нему проявлению — явный или скрытый, по возможности вос­ становления путем ремонта — устранимый или неустранимый (требуется замена узла).

При изучении надежности важное значение имеет разделе­ ние отказов на независимые и зависимые. Независимый отказ

мента, вызванный повреждениями или отказами других эле­ ментов оборудования.

Потери, связанные с нарушениями нефте- и газоснабжения потребителей в результате отказов технологических объектов трубопроводных систем, могут быть значительными. Основную долю ущерба несут потребители. Потери складываются, во-пер­ вых, из затрат на резервное топливо (если оно имеется), вклю­ чающих в себя затраты на топливо и топливное хозяйство, зо-вторых, из прямого ущерба, связанного с недовыпуском про­

184

дукции, прочих материалов, простоями рабочих и оборудования. Оценить потери во всех случаях чрезвычайно трудно, а иногда практически невозможно. В общем случае У= Ус-h Уп+ Уа+У*у где Ус — системные потери из-за недополучения прибыли, вне­ плановых аварийных ремонтов (замен) оборудования, недо­ использования ресурсов, износа агрегатов при запусках и оста­ новках, неоптимальной работы в послеаварийных ситуациях; <УП— потери у потребителя из-за нарушения технологического процесса, повреждения основного оборудования, брака и порчи сырья, поломки инструментов, простоя рабочей силы; Уд— до­ полнительные потери по смежным отраслям экономики; <Уа — прямые потери нефти и газа в аварийных ситуациях и при за­ пуске и остановке агрегатов (для КС). Как показывает опыт эксплуатации систем газонефтеснабжения, прямые потери Уа относительно невелики, поэтому в подавляющем большинстве случаев ими можно пренебречь. Затруднения в определении потерь У„ и Уд вызваны разнохарактерностью потребителей и множеством факторов, влияющих на эти потери, а также тем, что большое число потребителей принимает меры для умень­ шения своего ущерба в результате возможного (реального) прекращения нефте- и газоподачи в случаях аварий в системе.

Они заключаются в создании необходимого резерва производ­ ственной мощности, организации дополнительного выпуска про­

дукции при тех же производственных мощностях, создании ре­ зервов готовой продукции и энергетических резервов.

СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА

Работоспособность оборудования и восстановление его ос­ новных технических характеристик достигаются путем исполь­ зования системы технического обслуживания и ремонта — ком­ плекса взаимосвязанных положений и норм, определяющих ор­ ганизацию и порядок проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования для заданных условий эксплуатации с целью обеспечения показателен качества, пред­ усмотренных в нормативных документах.

Система ППР — это совокупность организационно-техниче­ ских мероприятий по надзору, обслуживанию и ремонту обору­ дования по заранее составленному плану, которые способствуют увеличению долговечности деталей и узлов при номинальных рабочих параметрах, предупреждению аварий, повышению куль­ туры эксплуатации и уровня организации ремонта.

Сущность системы ППР заключается в том, что после отра­ ботки оборудованием заданного числа часов проводится опре­ деленный вид планового ремонта — технический осмотр, теку­

щий, средний и капитальный ремонты. В зависимости от кон­ кретных условий эксплуатации система ППР определяет структуру ремонтных циклов: продолжительность межремонт­ ного периода; объем профилактических и ремонтных работ по

! 8S

каждому виду ремонта; продолжительность простоев в ремонте; потребность в материалах и запасных частях для выполнения

работ.

При проведении ППР на КС и НПС осуществляют следую­

щие мероприятия:

на основании положения ППР составляют планы-графики ремонта технологического оборудования и типовой сетевой гра­ фик капитального ремонта;

осуществляют межремонтное техническое обслуживание, текущий или средний ремонт;

проводят расчеты по определению трудоемкости работ и численности рабочих, которые будут выполнять плановый ре­ монт установок;

осуществляют надзор за техническим состоянием и безопас­ ной эксплуатацией оборудования;

организуют учет работы оборудования; обеспечивают нормальные условия хранения на складе за­

пасных частей; составляют заявки на оборудование и запасные детали;

разрабатывают планы организационно-технических меро­ приятий по снижению трудоемкости ремонтных работ, улучше­ нию качества ремонта и сокращению при его проведении про­ стоя оборудования в целом;

изучают причины и характер отказов деталей и узлов обо­ рудования в конкретных условиях, дают рекомендации по уве­ личению сроков их службы;

проводят ремонт и восстановление деталей; составляют перечень рационализаторских предложений, на­

мечаемых к внедрению на эксплуатируемом оборудовании. Система ППР линейной части магистральных трубопроводов

предусматривает систематизацию данных о работе устройств 3X3 трубопровода от коррозии; выполнение определенных ви­

дов электрометрических измерений в установленные сроки, планирование на их основе мероприятий по увеличению мощ­ ности устройств ЭХЗ; осмотр изоляции и труб в шурфах для определения их состояния; систему технических осмотров и предупредительных ремонтов запорной арматуры и линейных сооружений на трассе; планирование технических осмотров полосы отвода и работы по содержанию ее в надлежащем со­ стоянии; планирование осмотров охранной зоны и мероприятий, обеспечивающих соблюдение установленного для нее режима; планирование текущих, средних и капитальных ремонтов-, конт­ роль за осуществлением технических осмотров и ремонтов в установленные сроки; контроль за качеством ремонтов.

Действующие нормативы на ремонт оборудования трубопро­ водных систем устанавливают для оборудования отдельные

виды ремонтов; время работы между ними; время простоя при ремонте; затраты труда на ремонт в зависимости от категории 'его сложности; расход запасных частей и основных материалов.

186

Все ремонтные операции должны начинаться и заканчи­ ваться в установленное время. В действительности они в какойто степени имеют вероятностный характер, что связано с со­ стоянием оборудования, которое полностью выявляется лишь после разборки, а также с обеспеченностью запасными частями и возможной переброской ремонтного персонала на выполнение аварийных работ. Существенную помощь при составлении пер­ воначального плана работ оказывает сетевой график.

Действующая в настоящее время система технического об­ служивания (система ППР) имеет некоторые недостатки. В частности, при установлении сроков проведения дефектации не учитывается то обстоятельство, что надежность отдельных узлов, агрегатов и прочего оборудования благодаря совершен­ ствованию конструкции, технологии изготовления и ремонта непрерывно изменяется. Однако строго регламентированы не реальное техническое состояние оборудования и степень выра­ ботки ресурса, а сроки и объемы предупредительных работ. Условия эксплуатации технологического оборудования в произ­ водственных объединениях отличаются друг от друга, что также влияет на его эксплуатационную надежность. Не учиты­ ваются внеплановые и аварийные остановки, их последствия и ремонтные затраты, влияющие на показатели качества функ­ ционирования трубопроводной системы в целом. Недостаточно' обосновываются роль и место обслуживаемого технического объекта в системе.

В зависимости от особенностей, степени повреждений и из­ носа оборудования трубопроводных систем, а также от тру­

доемкости ремонтных работ различают текущий, средний и капитальный ремонты.

Текущий ремонт — это минимальный по объему предупре­ дительный ремонт по систематическому и своевременному пред­ охранению от разного рода отказов конструкитвных элементов деталей, узлов и отдельных агрегатов оборудования. В этом случае заменяют или восстанавливают незначительное число элементов, изношенных деталей с наиболее короткими сроками службы, проверяют на точность работу оборудования во всех

видах предусматриваемых испытаний.

Текущий ремонт включает предупредительный ремонт, пла­ нируемый по объему и времени его выполнения, непредвиден­ ный предупредительный ремонт, выполняемый в процессе экс­ плуатации, как правило, в срочном порядке.

К текущему ремонту линейной части магистральных трубо­ проводов относят ликвидацию мелких повреждений земляного покрова и устройство водоотводящих каналов, вырубку ку­

старника, скашивание сорняка или обработку их ядохимика­ тами; мелкую ревизию и ремонт запорной арматуры, линейных сооружений и антикоррозионного покрытия; подготовку объек­ тов трубопровода к эксплуатации в период весеннего половодья и устранение мелких повреждений, причиненных весенним па-

187

Рис. 71. Классификация основных работ по обслуживанию нефтегазопро­ водов

водком; подготовку объектов трубопровода к эксплуатации в ве­ сенне-зимних условиях; измерение потенциалов трубопровода по отношению к почве, рытье шурфов и осмотр состояния поверх­ ности металла трубы; работы по профилактике аварийного запаса труб (очистка от ржавчины и праймирование, ремонт

стеллажей и др.); ликвидацию мелких утечек газа при осмотре линейной части трубопровода и его сооружений.

Средний ремонт — промежуточный вид предупредительного ремонта для сложного оборудования (ГПА, НПА), транспорт­ ных средств и др. Периодичность его проведения — не менее одного раза в год, т. е. с отработкой более 8400 ч. Средний ре­ монт отличается от текущего несколько большим объемом ра­

бот, в который входит частичная разработка ремонтируемого оборудования, капитальный ремонт отдельных деталей и узлов, замена или восстановление всех изношенных деталей (кроме базовых), проверка на точность, регулировка и испытание под нагрузкой. Кроме того, при среднем ремонте обязательно про­

вляют периодически, в промежутке между ремонтами. Цель его — наблюдение за состоянием сооружений и оборудования, устранение мелких неисправностей (рис. 71).

Текущий и средний ремонты на сооружениях линейной части магистральных трубопроводов тесно взаимосвязаны, поэтому их нельзя рассматривать раздельно. Текущий и средний ре­ монты разграничивают преимущественно для основного обору­ дования насосных и компрессорных станций — ГПА и НПА.

188