CC BY
40VМеждународная научно-практическая конференция
УДК 62
Козырева Екатерина Александровна Kozyreva Ekaterina Alexandrovna
Доцент, к.т.н.
Associate Professor, Ph.D.
Удмуртский государственный институт Udmurt State Institute
ДИАГНОСТИКА НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
DIAGNOSTICS OF PUMPING EQUIPMENT BASED ON NEURAL
NETWORKS
Аннотация: В статье рассмотрены вопросы по применению нейронных связей и алгоритма аппроксимации для определения остаточного ресурса безотказной работы насосных агрегатов при проведении вибродиагностики. Данная методология основана на цифровой технологии, происходит в режиме реального времени при проведении вибродиагностического исследования.
Abstract: The article discusses the issues of using neural connections and an approximation algorithm to determine the residual life of the failure-free operation of pumping units during vibration diagnostics. This methodology is based on digital technology, takes place in real time during vibrodiagnostic research.
Ключевые слова: цифровой контроль, насосы, вибродиагностика, исследование, контроль, неисправность, остаточный ресурс.
Key words: digital control, pumps, vibration diagnostics, research, control, malfunction, residual life.
Технический прогресс стимулирует появление новых, современных методов по прогнозированию остаточного ресурса нефтегазопромыслового оборудования. Это необходимо в целях предотвращения серьезных аварийных ситуаций при выходе из строя нефтегазового оборудования, чтобы избежать финансового и экологического ущерба.
«Научные исследования и инновации»
На нефтяных станциях центробежные насосы являются незаменимым звеном в технологическом процессе для перекачки нефти по трубопроводам.
В ходе вибродиагностического контроля измеряют вибрацию в насосных установках в диапазоне частот от 10 до 1000 Гц, для этого определяют среднее квадратическое значение виброскорости, в определенных конкретных точках согласно диагностического задания. Исследуя данный параметр, мы имеем семейство гармонических составляющих, которые характеризуют техническое состояние насосной установки, в результате требуется выделить результирующую из всего спектра параметров вибрации. Для этих целей строят нейронные сети, обеспечивающие полную картину состояния остаточных ресурсов в режиме реального времени. Нейронная сеть сопоставляя данные входных параметров и выходных, а также аппроксимируя все варианты на выходе системы обеспечивает качественную диагностику по техническому состоянию оборудования.
В результате исследований установлено, что по частоте вибраций можно установить ту или иную неисправность насосного агрегата. Условно диапазон по изменению частоты вибрации можно разделить на 5 категорий. Представим данную зависимость в виде (рис. 1).
о
©о
о
о о
Рис. 1. Основные категории дефектов насосного оборудования
По частоте вибрации можно установить причину дефекта насосного оборудования:
1 категория дефектов: от 25 Гц до 50 Гц. - при 25 Гц проблема в узле подшипника; при 50 Гц нарушена балансировка ротора, в этом случае нужно выполнить повторную балансировку ротора насоса.
VМеждународная научно-практическая конференция
2 категория дефектов: от 50 Гц до 100 Гц - при 50 Гц возможна
неисправность электромагнитного типа, нужно отцентровать статор электродвигателя; при 100 Гц возможны следующие проблемы: расцентровка насоса; овальность шейки валов, в этих случаях ротор подлежит сносу.
3 категория дефектов: от 100 Гц до 300 Гц - при 100 Гц возможно возникла трещина в вале насоса, в этом случае, когда трещина в вале составляет более 10 мм в сторону зуба вал бракуется; при 300 Гц неисправность в теле насоса; при 350 Гц возникает скачкообразный шаг между лопатками рабочего колеса или разная толщина лопаток.
4 категория дефектов: от 300 Гц до 450 Гц - при 300 Гц неисправность в теле насоса, нужно провести дополнительную диагностику; при 350 Гц возникает скачкообразный шаг между лопатками рабочего колеса или разная толщина лопаток, в этом случае следует произвести монтаж рабочего колеса; при 450 Гц нарушение в торцевом уплотнении.
5 категория дефектов: от 450 Гц до 1000 Гц - при 500 Гц возможна кавитация, в этом случае нужно повысить давление на входе в насос; при 1000 Гц происходит вихревое образование, в этом случае также нужно повысит давление на входе в насос.
Таким образом на основе проведенной вибродиагностики в соответствии со значениями скорости проводится оценка состояния насосного агрегата. При автоматизации данного метода можно иметь полную картину о остаточном ресурсе по использованию оборудования в целом.
Проведены вибродиагностические исследования на нефтеперекачивающей станции и с помощью нейронной сети, которая была создана в пакете прикладных программ MATLAB, если точнее, то в программе Simulink и выполнен расчет остаточного ресурса оборудования. Данный метод исследования имеет большое значение и может широко применяться при контроле состояния машин.
«Научные исследования и инновации» Библиографический список:
1. Бабокин, Г.И. Программно-аппаратные устройства диагностирования электромеханических систем [электронный ресурс] / Г. И. Бабокин, В. М. Степанов, Д. М. Шпрехер. // Известия ТулГУ. Технические науки. — Электрон. дан. — 2014. — № 8. — С. 83-87. — Режим доступа: https:/^Лanbook.com/joumal/issue/292013. — Загл. с экрана.
2. Леонов Д.Г. Методы, модели и технологии разработки и интеграции распределенных гетерогенных программно-вычислительных комплексов в транспорте газа. М.: ИЦ РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, 2017, 196 с.
3. Николаева С.Г. Нейронные сети. Реализация в Matlab: Учебное пособие. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2015. 92 с.
