Техническая диагностика нефтегазового оборудования

метки: Диагностик, Оборудование, Нефтегазовый, Надежность, Объект, Эксплуатационный, Дефект, Технический

является одним из основных элементов системы управления промышленной безопасностью в России.

Техническая диагностика — наука о распознавании состояния технической системы, включающая широкий круг проблем, связанных с получением и оценкой диагностической информации. В процессе диагностики устанавливается диагноз, т. е. определяется состояние технической системы. Техническая диагностика — область знаний, охватывающих теорию, методы и средства определения технического состояния объектов. Здесь и далее интересующими нас объектами являются буровое и газонефтепромысловое оборудование, газонефтепроводы и нефтехранилища.

Целью технической диагностики являются определение возможности и условий дальнейшей эксплуатации диагностируемого оборудования и в конечном итоге повышение промышленной и экологической безопасности. Задачами технической диагностики, которые необходимо решить для достижения поставленной цели, являются:

• обнаружение дефектов и несоответствий, установление причин их появления и на этой основе определение технического состояния оборудования;
• прогнозирование технического состояния и остаточного ресурса (определение с заданной вероятностью интервала времени, в течение которого сохранится работоспособное состояние оборудования).

Таким образом, техническая диагностика решает обширный круг задач. Основной проблемой технической диагностики является распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной информации.

1.ЗАДАЧИ, СИСТЕМЫ И ТИПОВАЯ ПРОГРАММА

ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

1.1.Виды дефектов, качество и надежность машин

Техническое состояние оборудования определяется числом дефектов и степенью их опасности. Дефектом называют каждое отдельное несоответствие детали или технической системы требованиям, установленным технической документацией. По расположению дефекты подразделяют на наружные и внутренние (скрытые).

Наружные дефекты чаще всего обнаруживают визуально, скрытые — посредством различных методов неразрушающего контроля. По форме дефекты бывают объемные и плоскостные. Объемные проявляются в виде изменения (искажения) начальной формы или размеров объекта, плоскостные — в виде трещин или полос скольжения. По происхождению дефекты подразделяют на производственные и эксплуатационные. Производственные дефекты могут быть металлургическими, возникающими в процессе металлургического передела, и технологическими, возникающими при изготовлении детали.

Системы разработки месторождений и оборудования для хранения нефти и газа

... системы разработки месторождений и оборудование для хранения нефти и газа. 1. Система разработки месторождений Под системой разработки нефтяных месторождений и залежей понимают форму организации движения нефти в пластах к добывающим скважинам. Система разработки включает комплекс технологических и технических ...

Такие дефекты обычно проявляются в начальный период работы оборудования — период приработки. Эксплуатационные дефекты возникают после некоторой наработки в результате износа, накопления усталостных и иных повреждений, а также из-за неправильного технического обслуживания и ремонта. Практика показывает, что можно выделить следующие основные причины накопления дефектов и повреждений, приводящих к отказам оборудования по мере его эксплуатации:

• сквозные трещины, разрушения и деформации элементов

оборудования, возникающие при превышении допускаемых напряжений;

• механический износ, обусловленный трением сопрягаемых поверхностей;
• эрозионно-кавитационные повреждения, вызванные воздействием потока жидкости или газа;
• деградация свойств материалов с течением времени и под воздействием эксплуатационных факторов;
• коррозия металлов и сплавов, коррозионно-механические повреждения, возникающие под влиянием коррозии, напряжений, трения и т.п.

По степени опасности дефекты разделяют на критические, значительные и малозначительные. Критическими являются дефекты, при наличии которых использование агрегата невозможно или недопустимо по условиям безопасности. К значительным относят дефекты, существенно влияющие на использование агрегата по назначению или на его долговечность. Малозначительные соответственно не оказывают существенного влияния ни на использование агрегата по назначению, ни на его долговечность.

Совокупность свойств, определяющих степень пригодности машины для использования по назначению, называется качеством. Эти свойства характеризуются эксплуатационными показателями (мощность, расход топлива, скорость, производительность и т.д.), экономической эффективностью, технологичностью, показателями эстетики и эргономики, надежностью.

Надежность эксплуатируемой машины определяется в первую очередь ее техническим состоянием. По ГОСТ 27.002—83 надежность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения. Надежность оценивается безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью, ресурсом, а также сочетанием или совокупностью этих свойств.

Безотказность — свойство оборудования сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность — свойство оборудования сохранять работоспособность в заданных условиях эксплуатации вплоть до наступления предельного состояния.

Ремонтопригодность — способность оборудования к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и повреждений при проведении технических обслуживании и ремонтов.

Ресурс — наработка оборудования от начала эксплуатации или ее возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Из-за большого числа конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов, влияющих на надежность, точно ее рассчитать или предсказать нельзя. Надежность можно оценить только приближенно путем расчета с использованием теории вероятностей и математической статистики или специально организованных испытаний, а также сбора эксплуатационных данных об отказах.

Для оценки фактического технического состояния и контроля надежности оборудования (его основных узлов) производится анализ данных по временным показателям надежности оборудования — ресурсу, сроку службы, наработке (суммарной — с начала эксплуатации, с момента проведения последнего капитального ремонта).

Показатели надежности, определяемые по годам за период не менее двух лет эксплуатации в соответствии с ГОСТ 27.002—83, рассчитывают по формулам, приведенным в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Наименование и условное обозначение показателя по ГОСТ 27.002	Формула для расчета статической оценки показателя надежности
Средняя наработка на отказ (наработка на отказ)
Средний ресурс (средний срок службы)
Среднее время внепланового восстановления (ремонта)
Среднее время планового восстановления (ремонта)
Вероятность безотказной работы P(t)
Коэффициент технического использования

Примечания:

• r — число отказов, произошедших за период наблюдений t;

t _i — наработка между двумя последовательными отказами;

• n — число объектов, работоспособных в начальный момент времени (эксплуатационных наблюдений) t= 0;

t _pecj — наработка каждого из объектов от начала эксплуатации;

t _вi — продолжительность внепланового восстановления после 1-го отказа оборудования;

t _ППРi — продолжительность i-го планового восстановления оборудования;

N _ППР — число плановых ремонтов оборудования за период наблюдений t;

• п(t) — число объектов (оборудования), отказавших на отрезке времени 0…t.

Приведенные определения показывают, что надежность оборудования зависит не только от качества его изготовления, но и от своевременности технического диагностирования и обнаружения дефектов, полноты и качества производимых ремонтов.

Требование повышения надежности оборудования вступает в противоречие с требованием достижения максимального экономического эффекта. Любое повышение надежности достигается за счет увеличения расходов на изготовление машин, оснащения современными системами мониторинга и диагностики их технического состояния. Одновременно с повышением затрат на изготовление машины Q _и с целью повышения ее надежности Р уменьшаются затраты на содержание и ремонт Q_Р в течение всего срока службы машины (рис. 1.1).

Суммарные эксплуатационные затраты

Рис. 1.1. Затраты на изготовление, ремонт и эксплуатацию оборудования[1,стр.6].

Q _С = Q_и + Q_Р имеют некоторое минимальное значение, соответствующее оптимальной надежности.

Снижение эксплуатационных затрат и потерь от аварий и простоев оборудования является одним из основных источников повышения рентабельности производственных предприятий.

Наиболее важным показателем надежности является безотказность.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособности технической системы или ее элементов. Критериями отказов оборудования являются: прекращение функционирования, снижение эксплуатационных параметров за предельно допустимый уровень. Наиболее опасными являются отказы, приводящие к катастрофическим ситуациям, возникновение которых создает угрозу для жизни и здоровья людей, приводит к тяжелым экономическим потерям или причинению большого вреда окружающей среде.

Отказы можно разделить на два вида: внезапные и постепенные. Внезапные отказы происходят в любой момент времени из-за различных непредвиденных обстоятельств: внезапного повышения нагрузки, механического повреждения, стихийных бедствий и др. Появлению постепенных отказов предшествует накопление дефектов и повреждений. Общая закономерность распределения интенсивности отказов по времени приведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Распределение интенсивности отказов[1,стр.7]:

Т ₁ — период приработки; Т₂ — период нормальной эксплуатации; Т₃ — период ускоренного накопления повреждений

Начальный и завершающий периоды эксплуатации характеризуются повышенным количеством неисправностей и отказов по сравнению с этапом нормальной эксплуатации. Статистически закономерность увеличения количества отказов на начальном периоде эксплуатации объясняется приработкой деталей и проявлением конструктивных и производственных дефектов. Период нормальной эксплуатации является наиболее продолжительным и характеризуется практически постоянным значением интенсивности отказов. В третьем, завершающем, периоде проявляются так называемые деградационные отказы, интенсивность которых возрастает по мере увеличения износа, накопления микроповреждений и ухудшения (деградации) свойств материалов. При этом с увеличением зазоров в сопряжениях нарушается кинематика механизмов, ухудшаются условия смазки и возникают дополнительные динамические нагрузки. Обеспечить требуемую безотказность оборудования, особенно при монотонном накоплении дефектов и повреждений, исключить аварийные ситуации и минимизировать эксплуатационные затраты возможно только путем проведения своевременной диагностики

1.2.Виды состояния оборудования, системы технической диагностики

ГОСТ 20911—89 предусматривает использование двух терминов: «техническое диагностирование» и «контроль технического состояния». Термин «техническое диагностирование» применяют, когда решаемые задачи технического диагностирования, равнозначны или основной задачей являются поиск места и определение причин отказа. Термин «контроль технического состояния» применяют, когда основной задачей технического диагностирования является определение вида технического состояния.

Различают следующие виды технического состояния, характеризуемые значением параметров объекта в заданный момент времени:

• исправное — объект соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации;

• неисправное — объект не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской документации;
• работоспособное — значения всех параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации;

• неработоспособное — значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность объекта выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации;