Эффективность использования методов диагностирования фактического состояния насосных агрегатов МНПП

Эффективность использования методов диагностирования фактического состояния насосных агрегатов МНПП. Переход от системы планово-предупредительных ремонтов (ППР) насосного оборудования перекачивающих станций МНПП к ремонту по его фактическому состоянию, определяемому в процессе диагностического обследования, обусловлен требованиями обеспечения установленного уровня надежности этого оборудования, а также необходимостью более рационального использования средств, выделяемых на его обслуживание и ремонт.

Этому процессу в значительной степени способствует широкий спектр нового диагностического оборудования и сервисных услуг, которые в настоящее время предоставляют отечественные и зарубежные организации.

В числе многообразных технических предложений можно выделить регулирование числа оборотов электродвигателей МНА, улучшение условий эксплуатации подшипниковых узлов и концевых уплотнений магистральных и подпорных насосов в целях повышения их ресурса, центровку и балансировку роторов с использованием высокоточного оборудования и приборов, новое диагностическое оборудование.

Расширение возможностей для обеспечения высокой надежности при эксплуатации насосных агрегатов связывается с вибродиагностикой и комплексным диагностированием состояния основного и вспомогательного оборудования на базе микропроцессорной и компьютерной техники.

В противовес существовавшей на протяжении нескольких десятков лет «Системе планово-предупредительных ремонтов оборудования объектов магистральных нефтепродуктов» (системе ППР) ремонт по его фактическому состоянию предполагает периодический контроль состояния насосного оборудования. Он включает измерение виброскорости на подшипниковых и корпусных опорах, температуры подшипников, потребляемой электроэнергии, уровня шума и других параметров, которые наряду с гидравлическими и тахометрическими показателями позволяют судить не только о работоспособности насосных агрегатов, но и, используя специальные компьютерные программы, фиксировать отрицательные тенденции изменения отдельных показателей и определять возможные причины этих изменений без остановки и демонтажа насосных агрегатов.

Наряду с этим разработка диагностических программ должна основываться на достаточной статистической информации по отказам различных узлов и деталей для каждой марки насоса, с учетом специфики его эксплуатационных нагрузок на конкретной перекачивающей станции и участке МНПП, что требует значительных затрат времени.

Учитывая высокие стоимостные показатели таких систем, их экономическая эффективность не всегда бесспорна. При этом нередко стоимость услуг по обследованию и диагностике насосов, предлагаемых различными организациями, значительно отличаются. Очевидно, что критерием выбора организации-исполнителя должно быть оптимальное соотношение качества работ и их стоимости.

Критерий стоимости услуг по диагностике можно определить, исходя из отношения суммарных удельных (по отношению к продолжительности межремонтного периода) затрат на диагностику и ремонт оборудования по его фактическому состоянию к удельным затратам на ремонт этого оборудования по системе ППР (с более коротким межремонтным периодом), которое не должно быть больше единицы, т.е.: (1) где - стоимость диагностического обследования агрегата; - количество диагностических обследований за весь межремонтный период; - суммарная стоимость ремонта (замены) узлов; - межремонтный период по фактическому состоянию с диагностическим обследованием; - межремонтный период по системе ППР; Очевидным условием должно быть: Из соотношения (1) можно получить предельное значение стоимости диагностических работ или услуг, выше которого эти работы становятся экономически неэффективными: (2) Данное условие не учитывает ряд факторов, зависящих от качества выполняемых работ, которое может быть оценено только на основе статистического анализа отказов насосного оборудовании за длительный период эксплуатации.

Тем не менее, представляется достаточно показательным его использование при выборе и обосновании предложений специализированных организаций по выполнению диагностического обследования и определению остаточного ресурса оборудования в соответствии с РД 153-39.4Р-137-2002. Необходимо отметить, что контроль вибрационных характеристик насосных агрегатов перекачивающих станций МНПП предусматривает наличие в системе автоматики магистральных и подпорных насосных агрегатов магистральных нефтепродуктопроводов аварийной аппаратуры по измерению величины виброскорости на корпусах подшипников электродвигателей и насосов, обеспечивающей своевременную остановку насосных агрегатов для проведения последующего ремонта.

Эффективным мероприятием в совершенствовании существующей системы виброконтроля магистральных и подпорных насосных агрегатов является оснащение систем автоматики перекачивающих станций МНПП оборудованием с большими возможностями анализа контролируемых параметров. 2. Комплексная техническая диагностика магистральных насосных агрегатов с применением технологии "СКАТ" Комплексная техническая диагностика магистральных насосных агрегатов (МНА) с применением технологии "СКАТ" обеспечивает повышение надежности их эксплуатации, увеличение ресурса подшипниковых узлов трения и снижение потребления электроэнергии.

Работы по комплексной технической диагностике МНА с применением технологии " СКАТ" включают следующие этапы: 1. Виброобследование до применения технологии "СКАТ". 2. Определение наличия трещин на теле ротора электродвигателя резонансным методом. 3. Термографическое обследование электрооборудования и электроконтактных соединений. 4. Проведение наладочных работ по результатам обследования. 5. Обработку подшипниковых узлов МНА по технологии " СКАТ". 6. Виброобследование после применения технологии "СКАТ". 7. Проведение мониторинга МНА. 8. Анализ результатов проведенных работ.

Виброобследование МНА до применения технологии "СКАТ" предусматривает оценку фактического технического состояния МНА по вибрации за время его эксплуатации в соответствии с установленными нормами вибрации согласно РД 153-39Н-008-96, РД 153-39ТН-009-96. Стадии работ по виброобследованию МНА приведены в табл. 1. Производство работ по вибродиагностике МНА осуществляется посредством измерения вертикальной, горизонтальной и осевой составляющих вибрации на каждой подшипниковой опоре МНА. По результатам обработки вибрационных характеристик на ПЭВМ выдается заключение о наличии дефектов.

В качестве измеряемого параметра вибрации устанавливается среднеквадратическое значение (СКЗ) виброскорости в рабочей полосе частот 10-1000 Гц. Вибрация измеряется на каждой подшипниковой опоре; вертикальная составляющая вибрации измеряется на верхней части опоры, в середине длины опорного вкладыша; горизонтально-поперечная и горизонтально-осевая составляющие вибрации измеряются на уровне оси валов электродвигателей, против середины длины опорного вкладыша.

Вибрация всех элементов крепления электродвигателя и насоса к фундаментной плите и плиты к фундаменту измеряется и контролируется в вертикальном направлении.

Общая оценка технического состояния электродвигателей магистральных насосных агрегатов по вибрации во время эксплуатации производится согласно РД 153-39Н-009-96, в соответствии с нормами вибрации.

После монтажа нового или отремонтированного электродвигателя МНА, замены муфты, установки нового ротора и др. осуществляется контроль его технического состояния. Электродвигатель допускается к эксплуатации при уровне вибрации на подшипниковых опорах не более 4,5 мм/с, а на раме, около подшипниковых стояков, и на лапах подшипниковых стояков - не более 1 мм/с. В противном случае электродвигатель считается неисправным, или его монтаж или наладка выполнены некачественно.

Необходимо установить причины повышенного уровня вибрации и устранить их. При превышении уровня виброскорости на подшипниках в любой из точек измерения 6,0 мм/с проводится внепла­новый диагностический контроль.

Общая оценка технического состояния насо­сов магистральных насосных агрегатов по виб­рации во время эксплуатации производится со­гласно РД 153-39Н-008-96, в соответствии с нор­мами вибрации, представленными в табл. 3. Перечень средств измерения, оборудования, материалов, необходимых дли проведения работ по виброобследованию МНА, приведены в табл. 4. Определение трещин на теле ротора электродвигателя МНА резонансным методом предусматривает выдачу по результатам анализа вибрационных сигналов амплитудных и фазо­вых компонентов, связанных с частотой враще­ния ротора, заключения о наличии или отсутствия трещины на теле ротора, согласно РД 153-39ТН-009-96. Стадии работ по определению на­личия трещин на теле ротора электродвигатели МНА приведены в табл. 5. Таблица 1 № п/п Стадии работ 1 Обработка и анализ комплекта технической или эксплуатационной документации 2 Составление и подготовка измерительных схем для проведения исследований 3 Проведение измерений параметров вибрации МНА с записью регистрирующей аппаратурой 4 Первичная обработка результатов исследовании МНА, выдача предварительного заключения 5 Составление отчетной документации по результатам исследований Таблица 3 Величина среднеквадратического значения виброскорости, мм/с Оценка вибросостояния насоса Оценка длительности эксплуатации До 2.8 Отлично Длительная От 2.8 до 4.5 Хорошо Длительная От 4.5 до 7.1 (для номинальных режимов) Удовлетворительно, необходимо улучшение Ограниченная От 4.5 до 7,1 (для режимов, отличных от номинального) Удовлетворительно Длительная От 7.1 до 11.2 (для режимов, отличных от номинального) Удовлетворительно, необходимо улучшение Ограниченная Свыше 11.2 Недопустимо Недопустимо Примечание.

При режимах перекачки, отличных от номинального, и интенсивности вибрации насоса от 7.1 до 11.2 мм/с длительность эксплуатации магистральных и подпорных насосов ограничивается до замены их рабочих колес на колеса, обеспечивающие соответствующую подачу.

Таблица 4 № п/п Наименование, тип Количество 1 Машинный виброанализатор CS1 2115 (комплект) 1 2 Комплект инфракрасного тахометра 1 3 Адаптер 1 4 Персональный компьютер 1 5 Набор кабелей 1 6 Расходные материалы, используемые при измерениях, обработке, оформлении технического отчета 1 комплект 7 Набор инструментов 1 комплект В штатном режиме при проведении диагнос­тических исследовании проводится до трех за­пусков электродвигателя при соблюдении тре­бовании по количеству запусков из горячего и холодного состояния. (Два запуска из холодного состояния с интервалом между запусками - не менее 5 мин и один запуск из горячего состоя­ния). Следующий запуск допускается через 2-3 ч после полного остывания электродвигателя.

При проявлении признаков наличия на теле ро­тора электродвигателя трещины количество за­пусков может быть уменьшено.

Проведение работ по диагностике трещин в роторах электродвигателей МИЛ осуществля­ется посредством измерения вертикальной со­ставляющей вибрации на каждой подшипнико­вой опоре в процессе выбега ротора электродви­гателя при его отключении.

Вибрация измеряется на верхней части опо­ры, в середине длины опорного вкладыша.

Глав­ными характеристиками вибрационного сигна­ла, используемыми при обнаружении трещин, являются амплитуды и фазы компонентов виб­рационного сигнала, связанные с частотой вра­щения ротора.

По результатам обработки вибра­ционных характеристик на ПЭВМ выдается за­ключение: - о наличии на теле ротора трещин, приводя­щих к аварийной ситуации и требующих немед­ленного вывода ротора из эксплуатации; - об отсутствии на теле ротора трещин, при­водящих к аварийной ситуации, что позволяет эксплуатировать ротор электродвигателя со­гласно рекомендации РД 153-39ТН-009-96. Необходимые средства измерения, оборудо­вание, материалы для проведения этих работ приведены в табл. 4. Термографическое обследование электрообо­рудования и электроконтактных соединений на МНА предусматривает проведение по результа­там теплового сканирования контролируемого электрооборудовании и токоведущих частей в режиме нормального функционирования МНА, без снятия напряжения, обработки тепловых об­разов контролируемого объекта, выявление де­фектных узлов, имеющих тепловые аномалии, с последующей оценкой их технического состоя­ния согласно критериев РД34.45-51.300-97. Проведение работ по тепловизионному кон­тролю электрооборудования электроконтакт­ных соединений МНА включает выполнение следующих этапов: - изучение и анализ комплекта технической и эксплуатационной документации; - подготовку измерительной аппаратуры для проведения исследований; - проведение измерений с их регистрацией аппаратурой; - первичную обработку результатов иссле­дований МНА; - составление отчетной документации по ре­зультатам исследований.

Тепловизионному контролю электрических систем подвергаются: электрооборудование и токоведущие части ОРУ, ЗРУ, КТП, ЩСУ, вво­ды электродвигателей МНА и пайка лобовых ча­стей обмоток статора (по возможности). По результатам сканирования контролируе­мого электрооборудования и токоведущих час­тей, обработки тепловых образов контролируе­мых объектов выявляются дефектные узлы, элементы, по которым производится фиксация изображения тепловой аномалии и запись его на жесткий носитель тепловизора.

После фиксации термообраза производится фотосъемка дефектного узла, элемента для при­вязки выявленного дефекта к конкретным дета­лям узла при последующем анализе.

В процесс работ производится контроль на­грузки электрооборудования и токоведущих ча­стей. Общая оценка технического состояния элек­трических систем по результатам тепловизионного контроля в период эксплуатации произво­дится в соответствии с методиками и нормами РД 34.45-51.300-97. Обработка полученных в процессе тепловизионного контроля материалов производится на ПЭВМ. Результаты работ оформляются в виде экс­пресс-анализа по выявленным дефектным узлам и элементам.

Таблица 5 № п/п Стадии работ 1 Обработка и анализ комплекта технической пли эксплуатационной документации 2 Составление и подготовка измерительных схем дли проведения исследований 3 Вывод электродвигателя 4 Демонтаж соединительной муфты МНА 5 Подготовка и выполнение запусков электродвигателя на холостом ходу 6 Проведение измерений параметром вибрации с записью регистрирующей аппаратурой при различных режимах работы 7 Монтаж соединительной муфты МНА 8 Ввод электродвигателя в эксплуатацию 9 Первичная обработка результатов исследований МНА, выдача предварительного заключения 10 Составление отчетной документации по результатам исследований Экспресс-анализ включает следующие ос­новные разделы: - общие методические положения оценки теплового состояния электрооборудования и то­коведущих частей в зависимости от условий их эксплуатации и конструкции; - состав электрооборудования и токоведу­щих частей, подвергшихся тепловизионному контролю; - перечень выявленных дефектных точек электрооборудования и токоведущих частей с указанием мест дефектов, степени дефектности и оценки длительности эксплуатации; - термообразы всех обнаруженных тепловых аномалий согласно перечня выявленных де­фектных точек электрооборудования и токове­дущих частот с расчетами степени дефектности, согласно РД 34.45-51.300-97; - выводы и рекомендации.

Проведение наладочных работ на МНЛ пре­дусматривает проверку, а при несоответствии, установку и регулировку установочных параме­тров оборудования, предусмотренных завода­ми-изготовителями (насоса, электродвигателя, торцовых уплотнений, зубчатой муфты и т.д.). Стадии проведения наладочных работ на МНА приведены в табл. 8. Таблица 8 № п/п Стадии работ 1 Вывод МНА из эксплуатации для проведения наладочных работ 2 Проверка, ревизия, наладка и установка зазоров (натягов) на подшипниках скольжения МНА (насос, электродвигатель), регулировка торцовых уплотнений и зубчатой муфты 3 Составление формуляра и протокола на МНА по результатам наладки Таблица 10 № п/п Стадии работ 1 Подготовка расчетного триботехнического состава на основании эксплуатационных параметров и результатов виброобследования 2 Нанесение СКАТ на поверхности пар трения (вкладышей, шеек валов насоса и эл. дв.) подшипников скольжения МНА Обработка подшипниковых узлов агрегата по технологии "СКАТ" предусматривает подго­товку на основании эксплуатационных парамет­ров и результатов виброобследования расчетно­го триботехнического состава и нанесение его на пары трения МНА. Работы по нанесению "СКАТ" на пары трения совмещаются с проведе­нием наладочных работ на МНА. Стадии проведения работ по нанесению "СКАТ" на пары трения подшипниковых узлов МНА приведены в табл. 10. Необходимое оборудо­вание для проведения этих работ - триботехнический состав-СКАТ. Виброобследование МНА после применения технологии " СКАТ" предусматривает оценку фактического технического состояния МНА по вибрации после проведения наладочных работ в соответствии с нормами вибрации, согласно РД153-39Н-008-96. Стадии работ и средства изме­рений аналогичны объему виброобследования МНА до применения технологии "СКАТ". Проведение мониторинга МНА предусмат­ривает периодическую регистрацию следующих контролируемых параметров: - вибрации подшипниковых узлов (насоса, электродвигателя); - температуры подшипниковых узлов (насо­са, электродвигателя); - потребляемой мощности.

Класс точности приборов, регистрирующих потребление электроэнергии, должен быть не ниже 0,5. Результа­ты измерений записываются в оперативном журнале через каждый час работы МНА в течение 72 ч. Анализ результатов проведенных работ по комплексной технической диагностике МНА с применением технологии "СКАТ" производится методом сравнения контролируемых парамет­ров в объеме этапа 7 работ до и после примене­ния технологии "СКАТ", с учетом аналогичных режимов перекачки нефтепродукта данным на­сосным агрегатом и оформлением заключения по результатам комплексной технической диа­гностики магистрального насосного агрегата с применением антифрикционной технологии "СКАТ". 3.