Управление техническим состоянием газонефтеперекачивающих агрегатов

Цель работы: рассмотрение и оценка эффективности системы управления нефтегазоперекачивающими агрегатами, а так же разработка мер по повышению эффективности этой системы.
Работа написана на 68 листах и состоит из содержания, введения, трех глав, заключения и списка литературы. ...

Введение………………………………………………..…………………3
Глава 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
НЕФТЕГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ…………………………6
1.1 Понятие и классификация ГПА…………………………………………….6
1.2 Особенности ГПА с электроприводом…………………………………….7
1.3 Технологическая схема компрессорных станций с центробежными
нагнетателями……………8
1.4 Устройство газоперекачивающих агрегатов ………………………….….11
1.5 двигатели для привода компрессоров………………………………..……14
1.6 Подготовка к пуску и пуск ГПА…………………………...………………15
1.7 Обслуживание ГПА во время работы…………………..…………………18
1.8 Технические решения современных ГПА…………………………………21
1.9 Надежность и диагностика ГПА…………………………………...………23
Глава 2 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НЕФТЕГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ ……………27
2.1 Методы и задачи идентификации технического состояния……………...27
2.2 Принципы технического обслуживания нефтегазоперикачивающих агрегатов………30
Глава 3 УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ НЕФТЕГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ ……………40
3.1 Управление работой ГПА с учетом фактора надежности ……………….40
3.2 Повышение эффективности системы ТО и Р ГПА …………………...….55
Выводы……………………………………………………………………62
Список использованной литературы……………………………………63

Газовая промышленность как самостоятельная отрасль народного хозяйства возникла в годы Великой Отечественной войны на базе открытия газовых месторождений в Поволжье и Коми АССР.
Эксплуатируемая к настоящему времени система газоснабжения с протяжённостью магистральных газопроводов более ста тысяч километров включает в себя несколько сотен месторождений газа, расположенных на территории Российской Федерации и ближнего зарубежья.
Запасы природного газа и нефти находятся в отдалении от мест их наибольшего потребления, поэтому транспорт газа, нефти и нефтепродуктов к местам потребления имеет важное народно-хозяйственное значение. Наиболее экономичным и эффективным является транспорт по магистральным трубопроводам .
Трубопроводные системы рассчитаны на длительный срок эксплуатации, поэтому к ним предъявляют высокие требования по долго-вечности и надежности. Одним из важнейших направлений по обеспечению надежной эксплуатации трубопроводов является осуществление ............

Мощная и разветвленная сеть магистральных газопроводов с тысячамиустановленных на них газоперекачивающих агрегатов, многие из которых уже выработали свой моторесурс, обязывают эксплуатационный персоналкомпрессорных цехов и производственных предприятий по обслуживаниюгазопроводов детально знать технику и технологию транспорта газов, изучать опыт эксплуатации и на основе этого обеспечить прежде всего работоспособность и  эффективность эксплуатации установленного энергомеханического оборудования КС. С ростом пропускной способности газопроводов за счет увеличениядиаметра трубы и рабочего давления растет температура газа, протекающего по трубопроводу. Для повышения эффективности работы газопровода и прежде всего для снижения мощности на транспортировку газа необходимо на выходе каждой КС устанавливать аппараты воздушного охлаждения газа.Для поддержания заданного расхода транспортируемого газа путемповышения давления через определенные расстояния вдоль трассы газопровода, как отмечалось выше, устанавливаются компрессорные станции . Современная компрессорная станция сооружение, обеспечивающее основные технологические процессы по подготовке и транспорту природного газа. Именно параметрами работы КС определяется режим работы газопровода. Наличие КС позволяет регулировать режим работы газопровода при колебаниях потребления газа, максимально используя при этом аккумулирующую способность газопровода.2.2 Принципы технического обслуживания нефтегазоперикачивающих агрегатовСнижение эксплуатационных характеристик нефтегазового оборудования с  течением времени является естественным процессом, приводящим к снижению его эффективности. Для поддержания технического состояния механизмов на уровне, допустимом по соответствующим нормативам, проводится комплекс организационно-технических мероприятий, называемых обслуживанием. Эксплуатацию всех технических средств связи КС, задействованных наорганизацию вышеперечисленных видов связи, осуществляет персонал узловсвязи, входящий в состав производственных служб компрессорных станций. Под понятием «техническая эксплуатация ГПА» понимается выполнение комплекса технических и организационных мероприятий, обеспечивающих эффективное использование и длительное поддержание на высоком техническом уровне состояния газоперекачивающего и вспомогательного оборудования компрессорных станций. Это значит, что план транспорта газа при эксплуатации газоперекачивающего оборудования необходимо выполнить с минимальными расходами топливного газа и смазочного масла, отсутствиемвынужденных и аварийных остановок ГПА и обеспечением номинальнойзагрузки агрегатов. Обслуживание ГПА в процессе пуска, остановки и работ осуществляетоперативный дежурный персонал, которым руководит сменный инженер(оператор). Процесс эксплуатации ГПА не существует самостоятельно.Эксплуатация компрессорного цеха осуществляется как единый технологический комплекс, взаимосвязанный с линейной частью газопровода и работой соседних КС. Поэтому количество работающих ГПА и режим их работы определяется центральной диспетчерской службой (ЦДС) предприятия. В соответствии с ее заданием оперативный персонал обязан обеспечивать оптимальный режим перекачки газа через компрессорную станцию. Контроль за состоянием основного и вспомогательного оборудованиясводится к периодической регистрации эксплуатационных параметров, анализу причин их изменения и отклонения от нормальных величин и предупреждению аварийных режимов работы. Любые отклонения параметров работы от установленных инструкциями по эксплуатации ГПА должны немедленно выясняться и устраняться. При невозможности определить причину нарушения агрегат должен быть остановлен, а вместо него пущен другой, находящийся в резерве. Регистрация эксплуатационных параметров ГПА осуществляется регулярно с периодичностью 1-2 часа с записью этих параметров в суточных ведомостях компьютера. Эти показатели фиксируются при обходе и осмотре оборудования с  главных и местных щитов управления, а также с отдельных приборов или мест, обозначенных инструкциями заводов-изготовителей.Условно, контроль за состоянием ГПА в процессе работы можно разделитьна 3 составляющих: • обеспечение технологического режима КС; • обслуживание ГПА; • контроль за состоянием вспомогательного оборудования и систем. Последовательная работа двух, трех центробежных нагнетателейиспользуется для поддержания требуемого давления газа на участке газопровода КС. Параллельная работа ГПА обеспечивает повышение производительности КС при сохранении требуемого давления газа в газопроводе.При работе ГПА, а также при пуске дополнительных ГПА или изменениисхемы их работы необходимо следить за тем, чтобы давление газа посленагнетателя не превышало проектно-разрешенного, что достигается путемрегулирования частоты вращения роторов. В процессе эксплуатации необходимо контролировать объемные расходы газа через центробежные нагнетатели и  предупреждать возможность работы их в зонах с пониженным объемным расходом и повышенной степенью сжатия, т.е. в зоне помпажа. Для обеспечения технологического режима очень важно контролировать параметры технологического газа в процессе его движения как по газопроводу, так и при прохождении его в трубных обвязках и оборудовании КС. К этим параметрам относятся давление или перепад давлений и температуратехнологического газа. Контроль этот необходимо вести с целью предупреждения условий возникновения дополнительных гидравлических потерь и гидратообразования. Контроль сводится к замеру перепада давления и его изменению во времени на участках газопроводов, установках очистки и охлаждения газа и на защитных решетках ГПА. Для уменьшения перепада давлений необходимо производить периодическую продувку установок очистки газа, очистку поршнем газопровода, своевременную заливку метанола, поддерживать температуру газа путем включения необходимого числа аппаратов охлаждения и не допускать ее чрезмерного превышения или снижения при изменениях температуры окружающей среды.Наибольший объем работ при эксплуатации КС приходится наобслуживание ГПА. Обслуживание ГПА в основном сводится к контролю засоблюдением параметров в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей. Среди основных контрольных параметров необходимо выделитьследующие: • поддержание рабочих температур продуктов сгорания по тракту ГТУ, не допуская превышения установленных величин (замер производится термопарами, установленными перед турбиной высокого давления (ТВД) или за силовой турбиной (СТ)); • не допускать превышения мощности ГПА выше допустимой и особенно при отрицательных температурах наружного воздуха; • обеспечивать работу ГПА только в зонах разрешенных частот вращенияроторов; • контроль за давлением, температурой и качеством масла в смазочныхсистемах, регулирования и уплотнения, обеспечение температурного режимаработы подшипников, перепада давления в масляных фильтрах, контроль засостоянием осевых сдвигов роторов; • определение величины и изменения удельного расхода масла в маслосистеме, контроль за уровнем масла в маслобаках и своевременная ихдозаправка, контроль за перепадом масло-газ и отсутствием загазованности в маслобаке; • контроль величины уровня вибрации ГПА и трубных обвязок в пределах агрегата, который производится штатной системой виброзащиты и переносными приборами. Кроме контроля за состоянием ГПА по приборам, сменный персонал обязан производить осмотр работающих ГПА. Техническое обслуживание систем добычи и транспорта углеводородоввключает в себя аварийные, восстановительные и профилактические  мероприятия, проводимые для обеспечения необходимых эксплутационныххарактеристик – производительности, энергозатрат и уровня надежности.Виды обслуживания могут быть планово-предупредительные, т.е.выполняющиеся в заранее заданном объеме и в запланированные сроки, и вынужденные, необходимость которых вызывается выходом оборудования из строя . Проведение мероприятий по обслуживанию оборудования требуетзначительных затрат, чем определяется актуальность разработки методов по их снижению. Если снижение числа аварийных ремонтов является задачей диагностики, то периодичность проведения плановых определяется соответствующими нормативами, выработанными на основе испытаний оборудования на надежность. Однако нормативы на межремонтные периоды устанавливались дляоборудования, не выработавшего максимальный установленный рабочий ресурс, что при современном состоянии технического парка предприятий нефтегазового комплекса во многих случаях не выполняется. Поэтому весьма актуальной становится задача определения межремонтного периода с учетом текущего технического состояния оборудования. С другой стороны вмешательство в процесс работы любого технического устройства нежелательно. Отказы технологического оборудования, его ремонт и замена приводят к  финансовым убыткам вследствие затрат на восстановительные работы и уменьшения объемов добытой продукции. Информационно-измерительныесистемы позволяют немедленно устанавливать факт отказа. Однако мгновенно ликвидировать отказы оборудования не всегда возможно, что приводит как к общему уменьшению уровня надежности, так и к  финансовым потерям за счет недопоставок продукции. В связи с этим, представляется актуальным решение задачи установки сроков и объёмов обслуживающих работ и замен оборудования . При выборе момента начала ремонтных мероприятий необходимоучитывать стоимостные характеристики, такие, как стоимость электроэнергии, потребляемую приводом, затраты на ремонт и стоимость добытой продукции. В связи с этим особую важность приобретают вопросы прогнозирования затрат на содержание необходимого уровня надежности и безопасности объектов в комплексе с решением задачи повышения рентабельности.Многие обслуживающие мероприятия, производимые на технологическомоборудовании, не вызваны острой необходимостью, но их проведениеспособствует улучшению экономических показателей эксплуатации оборудования. Однако даже те виды профилактики, которые производятся беззамен изношенных узлов, без разборки механизма и даже без остановкиработающего устройства могут наносить ущерб, выражающийся в снижениирабочего ресурса машины. Принятие решения о целесообразности проведения подобных мероприятий нуждается в некотором теоретическом обосновании, в котором наряду с положительным эффектом учитывались бы и отрицательные последствия мер профилактики. Периодическое проведение очисток проточной части осевого компрессора позволяет повысить коэффициент полезного действия установки за счет удаления загрязнений и восстановления аэродинамических характеристик лопаток ОК и направляющего аппарата. Нормативными документами рекомендуется проведение периодических очисток, но на практике обслуживающий персонал по своему усмотрению определяет момент проведения очистных мероприятий, какправило, по факту снижения максимальной мощности установки.Традиционный способ проведения очистных мероприятий – засыпкафруктовой косточки на вход ОК – не регламентирован по массе засыпаемого вещества, по массовому расходу в процессе засыпки и по физическимхарактеристикам очищающего средства. В то же время известно, что засыпка очистного вещества может приводить к побочным эффектам, снижающим ресурс работы ГТУ [2,4,27,34].Проведение очистных мероприятий приводит не только к положительнымэффектам, таким как повышение КПД, увеличение функции техническогосостояния агрегата, увеличение мощности, но и нежелательным последствиям – к  снижению межремонтного периода агрегата Высокий уровень значимости указывает на реальность предположении об отрицательных побочных эффектах, возникающих в процессе очисток проточной части ГТУ. Из сказанного выше следует, что очистки проточной части ГПА играютдвоякую роль. С одной стороны, они позволяют значительно сократить расход топливного газа, с другой – приводят к дополнительной вероятностивозникновения отказов оборудования. В случае, если потенциальная авария технологического оборудования не угрожает катастрофой, становится актуальной проблема установки времени начала проведения ремонтных работ. Тем самым решается компромиссная задача – оборудование работает еще некоторое время после обнаружения дефекта, несколько уменьшая общий уровень надежности, но работа агрегатов компенсирует убытки от вынужденного простоя в период проведения ремонтных работ. В самом деле, проведение ремонтных работ непосредственно послеобнаружения развивающегося дефекта нецелесообразно, поскольку оборудование еще не полностью выработало ресурс, а замена его новым требует значительных затрат. С другой стороны, эксплуатация оборудования с развивающимся дефектом приводит к снижению прибыли. Кроме того, убыточен и простой агрегатов в течение восстановительных работ. Таким образом, необходимо решить следующую задачу – определить момент начала работ, прикотором ущерб предприятия будет минимален. Предположим, что ГПА состоит из N элементов, для каждого из которых можно определить интегральную функцию распределения времени наработки на отказ Fi(t), 1<i<N. Аварийный отказ агрегата считается произошедшим при выходе из строя хотя бы одного элемента (при их последовательном соединении. После аварийного отказа производится ремонт, который полностью или частично восстанавливает ресурс отказавшего элемента ГПА. Существует также возможность осуществления планово-предупредительных ремонтов одного или нескольких элементов, а также тех из капитальных ремонтов, при которых ресурс ГПА восстанавливается полностью. В рамках рассматриваемой модели длительность ремонтных работ неучитывается (ГПА остановлен и наработка элементов не увеличивается), поэтому предполагается, что этот показатель равен нулю. Для проведения расчетов необходимо знать вид и параметры законовраспределения Fi(t), которые могут быть получены из анализа статистических данных по аварийным отказам ГПА. начальный участок эксплуатации,отсчитываемый от момента пуска ГПА после капитального ремонта, являетсянаиболее опасным в смысле неожиданных отказов, что характерно для большинства технических устройств. Отказы на начальном участке эксплуатации связаны с развитием скрытых дефектов после некачественногоремонта, их интенсивность с течением времени достаточно быстро убывает (период приработки). Наиболее адекватно функция отказов на этом этапе эксплуатации ГПАописывается распределением Вейбулла при 0 < α < 1:После окончания периода приработки отказы в основном происходят в результате физического износа элементов ГПА, и функция распределения отказов в этом случае соответствует нормальному закону. Для определения необходимого количества элементов, наработка на отказ которых будет учитываться моделью, был проведен статистический анализ данных по характеру аварий. Результаты этих исследований, согласно распределению Вейбула, показывают, что аварийные отказы можно разделить на три большиегруппы – отказы камеры сгорания, отказы подшипников и роторов и отказывследствие осевого сдвига ГПА. Последние две группы относятся к отказамтурбинной части ГПА и их можно рассматривать как отказы одногофункционального блока. Такое разделение удобно еще и тем, что причины,вызывающие отказы элементов ГПА внутри каждой из классификационныхгрупп, относительно независимы. С учетом рассмотренных обстоятельств, при построении математической модели ГПА было принято, что агрегат состоит из двух функциональных элементов, которые могут выходить из строя по независимым причинам, причем отказ любого из них приводит к остановке агрегата в целом. Учет повышенной интенсивности отказов в период приработки проводился путемпоследовательного подключения к реальным элементам ГПА дополнительного «фиктивного» элемента, плотность распределения отказов f(t) которогоописывается распределением с убывающей интенсивностью отказов.Работоспособность оборудования и восстановление основных характеристик достигается путём использования систем технического обслуживания и ремонта. Объем работ по оперативному виду обслуживания не велик и сводится к осмотру оборудования и его готовности к дальнейшей эксплуатации.Периодические виды технического обслуживания включают в себя значительный объем работ. Этот вид обслуживания традиционнорегламентом через определённое количество часов наработки агрегата.Другой метод обслуживания - это метод обслуживания по состоянию, согласно которому пригодность агрегатов к эксплуатации определяется с помощью их осмотра, измерения их параметров и т. д., но без разборки. Приэксплуатации также учитывает время года: осенне-зимняя эксплуатация (ОЗЭ) включает в себя дополнительные работы по обслуживанию в холодный период, весенне-летняя эксплуатация (ВЛЭ) связана с высокими температурами воздуха, повышенным содержанием пыли в воздухе.Глава 3 УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ НЕФТЕГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ3.1 Управление работой ГПА с учетом фактора надежностиВ условиях производства четко различаются две сферы хозяйствования, которым соответствуют две службы - эксплуатация и обслуживание оборудования. Цели и задачи у них насколько различны, настолько же едины.Общность целей этих сфер деятельности заключается в том, что правильный диагноз состояния оборудования, оценку проведенных работ по ремонту и восстановлению должна уметь производить не только служба обслуживания, но и служба эксплуатации. В свою очередь, пуск, остановку и определение возможных неполадок, контроль над работой оборудования должна уметь осуществлять и служба обслуживания.Все взаимоотношения обеих служб - составление различной документации, дефектных ведомостей, актов о сдаче или приемке оборудования - осуществляются по время операций пуска, остановки и работе оборудования на ходу.Исходя из выше сказанного, необходимо четко различать две сферы производства, объединенных технической эксплуатацией оборудования газотранспортных предприятий, газотурбинных газоперекачивающих агрегатов.Эксплуатация оборудования изучает систему положений, методов, инструкций и позволяет определить эксплуатационные характеристики применяемого оборудования, его качество, надежность и эффективность; контролировать и поддерживать рабочее его состояние; изучать и анализировать режим работы; устанавливать влияние внешних условий на работу оборудования, т.е. все то, что в дальнейшем с учетом практического опыта эксплуатации машин может быть использовано для совершенствования их входе обслуживания и разработки новых проектов.Обслуживание оборудования характеризует систему мер, способов и процессов, позволяющих улучшить техническое состояние машин, которое ухудшилось в ходе эксплуатации, повысить эксплуатационные характеристики на основе изучения режимов работы оборудования, применения различных способов технического обследования (диагностики) и ремонта.В сфере обслуживания четко разграничиваются две подсферы: техническое обследование и ремонт.Для эффективного управления и рационализации производства следует разработать комплексную, организационно-методическую структуру технического обслуживания энерготехнологического оборудования.Техническое обследование энерготехнологического оборудования газовой отрасли и в том числе ГПА проводится с применением различных способов диагностирования, особенности которых отмечены в предыдущих главах. На рисунке 3.4 приводится комплексная методическая структура технического обслуживания энергетического технологического оборудования и структурное определение технической диагностики. Различают, прежде всего, диагностическое инспектирование (ДИН), которое ведется с применением различных средств: регламентов, инструкций, правил, технических условий (ТУ) на проектирование, изготовление и эксплуатацию оборудования и т.д. При этом применяют в качестве метода инспектирования -метод экспертных оценок, сравнения, контроля в соответствии с требованиями различные ТУ, регламентов и т. д. для условий эксплуатации.