К вопросу обеспечения качества функционирования системы пробкоуловителей на подземном хранилище газа Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

6. Иванов А. М. Анализ пассивной безопасности маломестных автобусов на основании статистики ДТП / А. М. Иванов // Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах: сб. докладов восьмой междунар. конф.; СПб. Гос. архит.-строит. ун-т. СПб., 2008. 460 с.

7. Калмыков Б. Ю. Патент № 2501702. Удерживающее средство пассажирского салона транспортного средства / Калмыков Б. Ю., Фетисов В. М., Нагай С. Г., Богданов В. И., Овчинников Н. А. / 29.03.2012 21/16, В60К21/06, Б60К21/13, Б62Б49/08.

К вопросу обеспечения качества функционирования системы пробкоуловителей на подземном хранилище газа Щербань П. С.1, Скорикова Ж. Н.2

'Щербань Павел Сергеевич /Shcherban Pavel Sergeevich — кандидат технических наук, ассистент, Институт транспорта и технического сервиса; 2Скорикова Жанна Николаевна / Skorikova Janna Nikolaevna — бакалавр, направление: сервис на предприятиях нефтегазового комплекса, Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта, г. Калининград

Аннотация: в статье рассматриваются проблемы износа оборудования подземного хранилища газа (системы пробкоуловителей). Анализируются основные факторы, влияющие на систему пробкоуловителей, приводятся статистические данные. По итогам полученных данных в статье выдвигаются предложения по повышению надежности, долговечности и качества работы системы пробкоуловителей на примере подземного хранилища газа Романово.

Ключевые слова: сервис в нефтегазовом комплексе, подземное хранилище газа, управление качеством, газовое оборудование, система пробкоуловителей.

Развитие современной газотранспортной системы во многом обуславливается созданием мощностей по хранению и отпуску природного газа. В настоящее время наибольшие объемы газа накапливаются в подземных хранилищах, которые, в свою очередь, сглаживают неравномерность потребления данного топлива и вместе с тем являются важным звеном в системе энергобезопасности.

В Российской Федерации Калининградская область занимает уникальное место, поскольку она отрезана от основной территории рядом сопредельных государств, в результате чего проблема обеспечения энергобезопасности является одной из ключевых в регионе. Реализация проекта по сооружению подземного хранилища газа в пос. Романово позволит не только сгладить сезонность его потребления, но и существенно обезопасит регион от сбоев в поставке газа по единственному газопроводу (Каунас - Калининград). В результате особое значение приобретает надежность функционирования создаваемого подземного хранилища газа.

Рис. 1. Расположение ПХГ Романово

Строительство подземного хранилища газа в пос. Романово началось в 2007 году, и к настоящему времени данное ПХГ обладает двумя резервуарами вместимостью 92 млн. м3. В течение 2011-2017 гг. планируется увеличить количество резервуаров и довести объемы хранения до 650 млн. м3.

Подземное хранилище газа находится в п. Романово, Зеленоградский район, (Рисунок 1) и предназначено создавать запасы газа для покрытия суточной, сезонной неравномерности потребления и резервирования газа в случае наступления аномально холодных зим.

Осуществляя постоянный мониторинг технического состояния оборудования ПХГ, специалисты установили, что наибольшее количество сбоев и отказов фиксируется по следующим системам: в установке подогревателей газа, установке низкотемпературной сепарации газа и в компрессорном цеху.

Статистические данные по сбоям в различном оборудовании ПХГ Романово позволили установить, что одной из наиболее уязвимых технических систем является система УНТС. В результате этого данная система была подвергнута детальному анализу, который, в свою очередь, выявил значительное число отказов блока пробкоуловителей.

На приведенной далее укрупненной схеме ПХГ отражено расположение блока пробкоуловителей (Рисунок 2).

Пробкоуловитель предназначен для отделения от газа капельной влаги и улавливания залповых выбросов жидкости. На рассматриваемом ПХГ используются блок емкости-пробкоуловителей Е-1, они снабжены приборами КИПиА, измеряющих давление и температуру.

Пробкоуловитель работает следующим образом: сырой газ поступает в аппарат через радиально расположенный штуцер на отбойную пластину входа газа, где проходит частичное отделение крупных капель жидкости и механических примесей из газа. После предварительной очистки газ проходит через узел, состоящий из 38 минициклонов, где проходит отделение капельной жидкости и механических примесей из газа за счет центробежных сил [3]. Очищенный газ, выходя из верхней части минициклонов, выводится из аппарата через штуцер выхода газа, а жидкость и механические примеси через сливную трубу выводятся в кубовую часть аппарата под минимально допустимый уровень. Жидкость, скопившаяся в сборнике жидкости, отводится через штуцер сборника жидкости в дегазатор метанольной воды.

о Опр п УЗРГ -

УПАТ т т / / кц

УПТИГ з

г?-< УОГ ■ч / 1 БОРМ

УПГ навив

Рис. 2. Схема наземных сооружений ПХГ Романово КЦ — компрессорный цех; УЗРГ—установка замера расхода газа; УПА - установка переключающей арматуры; УПТИГ—установка подготовки топливного и импульсного газа; ПР — подземный резервуар; УНТС—установка низкотемпературной сепарации газа; УПГ—установка подогревателей газа; УОГ—установка охлаждения газа; БОРМ — блок огневой регенерации метанола; 1 - блок пылеуловителей; 2 - замерные нитки; 3 — газоперекачивающий аппарат; 4 — блок пробкоуловителей; 5 — подогреватели газа

Причиной возникновения любого отказа нефтегазового оборудования (например, пробкоуловителя) является комплекс внешних и внутренних факторов, воздействующих на техническое устройство. Кроме того, важно учитывать, что комплексы факторов, влияющих на техническое устройство (в частности на пробкоуловитель) разнятся в зависимости от того, на какой стадии жизненного цикла находится рассматриваемый аппарат. Для полноты картины представим все факторы, влияющие на пробкоуловитель, на различных стадиях его жизненного цикла (Рисунок 3) [2].

Рис. 3. Факторы, воздействующие на пробкоуловитель 1.1.1. - Качество материалов; 1.1.2. - Квалификация персонала; 1.1.3. - Организация технологического процесса; 1.2.1. - Климатические факторы проектируемого оборудования; 1.2.2. - Обеспечение условий производства; 1.2.3. - Обеспечение качества итогового контроля; 2.1.1. - Качество материалов; 2.1.2. - Организация монтажа оборудования; 2.2.1. - Проведение сварочных работ; 2.2.2. - Квалификация персонала; 2.2.3. - Организация технологического процесса; 2.2.4. - Приемка и проведение контроля качества монтажа; 3.1.1. - Организация технологии сепарации; 3.1.2. - Состав газа; 3.1.3. - Условия эксплуатации; 3.2.1. - Абразивный износ деталей; 3.2.2. - Падение производительности сепарации; 3.2.3. - Падение давления; 3.2.4. - Снижение степени очистки; 3.2.5. - Неравномерность степени очистки

Представив различные факторы, влияющие на пробкоуловитель, перейдем к анализу статистических данных по видам отказов, фиксируемых на каждой из стадий его жизненного цикла. Данный анализ позволяет установить взаимосвязь между тем, какие факторы являются превалирующими на том или ином этапе, и с какими причинами отказов он коррелирует [1].

На графике (Рисунок 4) видно, что на этапе производства наибольшее количество отказов связывается с такими факторами, как обеспечение условий производства, качество материалов и организация технологического процесса.

^ Обеспечение условий производства

и Качество материалов

-I Организация технологического процесса

У Квалификация персонала и Другие причины

Рис. 4. Статистика отказов на этапе производства пробкоуловителя

Это наталкивает нас на необходимость более жесткого контроля и не голословного внедрения, но следования основным принципам ISO 9000 на предприятиях по производству комплектующих для газотранспортной системы. Вместе с тем, стоит подчеркнуть, что абсолютное число отказов системы пробкоуловителей резко возрастает на следующих этапах: этапе монтажа и этапе эксплуатации (статистические данные по отказам на этапах производства, монтажа и эксплуатации пробкоуловителей представлены на рисунках 4, 5 и 6) [3].

10%

2%

21%

38%

J Организация монтажа оборудования

—J Контроль качества монтажа

У Качество материалов

Проведение сварочных работ

-' Квалификация персонала

29%

Рис. 5. Статистика отказов на этапе монтажа пробкоуловителя

Рис. 6. Статистика отказов на этапе эксплуатации пробкоуловителя

Так, на этапе монтажа до 40 % отказов пробкоуловителей связывает с организацией процесса монтажа оборудования. Это обусловлено такими факторами, как качество выполняемой работы и квалификация специалистов. Вместе с тем, при монтаже значительное количество отказов также связано и с низким качеством итогового контроля, что обусловлено применением устаревшего оборудования и инструментов [3, 4].

Говоря об этапе эксплуатации пробкоуловителей на ПХГ: данные как по России в целом, так и данные по ПХГ Романово свидетельствуют о том, что основным отказом при их эксплуатации является абразивный износ деталей. Во многом абразивный износ деталей связан с нахождения в природном газе частиц, оказывающих негативное воздействие на детали пробкоуловителя, и влияет на степень очистки газа [5]. В результате происходит значительное снижение долговечности и надежности пробкоуловителя. В результате обработки данных по динамике абразивного износа деталей пробкоуловителей Калининградского ПХГ была выявлена регрессионная зависимость (Рисунок 7), которая показывает разную взаимосвязь между величиной абразивного износа пробкоуловителей и степенью очистки газа.

Из данной диаграммы видно, что зависимость между абразивным износом и степенью очистки газа существует и является обратной.

В ходе расчетов коэффициент корреляции принял значение -0,993. Что, в свою очередь, означает, что между переменными наблюдается отрицательная корреляция [1]. Иными словами, при возрастании величины гидроабразивного износа степень очистки газа уменьшается. Результат подтверждается также коэффициентом конкордации, равным 0,087232, и коэффициентом Спирмена равным -1. Что также свидетельствует об обратной связи. Исходя из выявленной зависимости и представленных данных, очевидна необходимость реализации мероприятий на Калининградском ПХГ по снижению абразивного износа деталей пробкоуловителей.

Рис. 7. Выявление взаимосвязи между величинами X и Y

Сокращение абразивного износа во многом может быть достигнуто рядом способов [5], а именно:

1. Обеспечение высокой точности изготовления и монтажа элементов конструкции циклона. Данный подход уменьшает число зон накопления абразивных частиц, снизит кавитационные

эффекты и уменьшит нагрузку на рабочие зоны пробкоуловителя. Вместе с тем, подход связан с серьезным уменьшением как производственного процесса, так и качества монтажа (что ведет за собой значительные финансовые затраты).

2. Повышение прочностных свойств элементов конструкции циклона.

Подобный подход связан также с внесением значительных изменений в технологию производства пробкоуловителей и применение новых монтажных материалов.

3. Термодиффузионное хромирование.

Технологический процесс хромирования деталей, используемых в газотранспортных системах, достаточно широко распространен, однако в известной степени затратен. Его применение может представляться рациональным в условиях повышенного износа деталей.

4. Наноструктурированные покрытия.

Наноструктурированные покрытия превосходят микроструктурированные по прочности, адгезии, коррозионно-, термо- и износостойкости. При использовании нанопокрытий появляется возможность достичь минимальной пористости структуры покрытия, близкой к компактному состоянию исходного материала, а также увеличить прочностные характеристики покрытий.

5. Своевременная замена фильтров.

Является стандартной процедурой, однако достаточно затратна, учитывая частоту применения. Обычно при замене фильтров в пробкоуловителе осуществляют следующий комплекс действий: внешний осмотр пробкоуловителя; проверка плотности фланцевых соединений; проверка состояния крепёжных деталей; проверка работоспособности присоединённой запорной арматуры; проверка исправности КИП; проверка исправности заземления; открытие крышки пробкоуловителя и проверка прокладки; осмотр внутренней поверхности корпуса и очистка пробкоуловителя; замена фильтроэлементов; проведение ВНО, ВНК. Как видно из описания, наряду с достаточной временной продолжительностью процедура замены фильтров требует и высокого профессионализма инженерно-технического персонала. Рассматривая различные подходы по повышению качества работы системы пробкоуловителей, произвели их сравнительный анализ. Сравнительный анализ осуществлялся с привлечением группы специалистов ПХГ Романово, БФУ им И. Канта, и ОАО «Калининградгазификация».

В результате была получена следующая сводная таблица по сравнению различных подходов по повышению качества работы пробкоуловителей на ПХГ (Таблица 1).

Таблица 1. Сравнение различных особенностей применения различных методов по обслуживанию пробкоуловителя

Методы Преимущества Недостатки

Обеспечение высокой точности изготовления и монтажа элементов конструкции циклона - удобство монтажа; - увеличение срока безопасной эксплуатации - высокая стоимость; - изменение технологии производства и монтажа

Повышение прочностных свойств элементов конструкции циклона (герметизация) - увеличение срока безопасной эксплуатации -необходимость дополнительных работ; -дополнительное обследование

Термодиффузионное хромирование - долговечность обработки - высокая стоимость работ

Наноструктурированные покрытия - повышенная износостойкость - высокая стоимость работ; -высокая технологичность процесса

Своевременная замена фильтров - широко распространенный способ и в случае налаживаемых отношений с поставщиками -доступный - трудозатраты; - остановка технологического процесса

Наряду с приведенными данными, группе экспертов было предложено выделить наиболее перспективные с точки зрения применения подходы к устранению существующей проблемы. Большинством экспертов были выделены два подхода - хромирование и замена фильтров.

Основываясь на заключении группы экспертов был произведен экономический расчет затрат на проведение работ и замене фильтров (Рисунок 8) и хромированию деталей пробкоуловителей (Рисунок 9).

20%

ч Внешний осмотр пробкоуловителя

-1 Проверка плотности фланцевых соединений

У Проверка состояния крепежных деталей

и Проверка работоспособности присоединенной запорной арматуры

и Проверка исправности КИП

-' Проверка исправности заземления

_' Осмотр внутренней поверхности корпуса пробкоуловителя Замена фильтроэлементов

Ы Проведение ВНО и ВНК

Рис. 8. Доли финансовых затрат по замене фильтроэлементов в пробкоуловителе

Из представленных данных видно, что разовое хромирование в целом значительно дороже замены фильтроэлементов, потому что требует значительных трудозатрат. Для хромирования одной детали требуется: шлифовка детали, промывка в бензине, просушка детали на воздухе, установка детали на подвесное приспособление, натирание детали кашицей кальцементированной извести, анодная обработка, погружение детали в хромовую ванну, анодное травление, промывка в ванне после хромирования, просушка детали на воздухе, снятие с подвесного приспособления, очистка от изоляции.

20%

16°%

8°%

8%

4°%

16°%

20%

и Внешний осмотр пробкоуловителя

-| Проверка плотности фланцевых соединений

н Проверка состояния крепежных деталей

М Проверка работоспособности присоединенной запорной арматуры

Проверка исправности КИП

-' Проверка исправности заземления

-' Осмотр внутренней поверхности корпуса пробкоуловителя

Замена фильтроэлементов У Проведение ВНО и ВНК

Рис. 9. Доли финансовых затрат по хромированию деталей пробкоуловителя

Однако, рассматривая вопрос использования пробкоуловителей на значительном временном интервале, невозможно отвергать вариант хромирования с такой категоричностью (Рисунок 10).

Тыс. руб. 1600000

1400000

1200000

1000000

800000

600000

400000

200000

0

В Замена фильтрующих элементов У Хромирование деталей

Рис. 10. Экономическое сравнение интервалов проведения работ по хромированию и замене пробкоуловителей

во времени (с учетом затрат)

Исходя из представленных данных, следует, что на значительном временном интервале использование технологии хромирования деталей пробкоуловителя предпочтительнее с экономической точки зрения. Так, на настоящий момент затраты по замене фильтроэлементов пробкоуловителя на ПХГ в течение 15 лет составляют 4 136 000 руб. Работы же по хромированию деталей пробкоуловителя в течение аналогичных 15 лет потребуют 2 968 000 руб.

В итоге необходимо подчеркнуть, что вопрос обеспечения надежности функционирования различных элементов газотранспортной системы (в том числе и пробкоуловителей) является серьезной насущной проблемой энергосистемы. Успешное разрешение данной проблемы требует комплексного подхода, направленного как на техническое перевооружение систем, так и на повышение квалификации кадров и изменение подходов к обеспечению менеджмента качества нефтегазового оборудования в России в целом.

Литература

1. БаразВ. Р. Корреляционно-регрессионный анализ. М.: Недра, 2015. 43 с.

2. КрагельскийИ. В. Основы расчётов на трение и износ. М.: Недра, 2010. 526 с.

3. Кропп Л. И., Акбрут А. И. Устройство для очистки газов. М.: Недра, 2007. 84 с.

4. Тарасов В. В., Лоханина С. Ю. Особенности оценки износостойкости при абразивном изнашивании. М.: Недра, 2013. 83 с.

5. Щербань П. С., Нордин В. В. Комплексный подход к управлению качеством процессов функционирования сложных технических объектов // Вести высших учебных заведений Черноземья, 2014. № 4. С. 51-56.

Документирование деятельности менеджера по клинингу Фахреева Д. Р.1, Фахреев Н. Н.2

'Фахреева Диляра Рамилевна / Fakhreeva Diliara Ramilevna — документовед, Управление делами;

2Фахреев Наиль Насихович /Fakhreev NailNasihovich — старший преподаватель, кафедра инженерной экологии и рационального природопользования, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный энергетический университет, г. Казань

Аннотация: в статье анализируется документирование деятельности менеджера по клинингу. Ключевые слова: клининг, документирование, технологическая карта, паспорт покрытия пола, табель учета рабочего времени.