CC BY
25
© A.B. Рудаченко, B.A. Рудаченко, A.C. Пашкова, 2012
А.В. Рудаченко, В.А. Рудаченко, A.C. Пашкова
ПЕРЕДВИЖНЫЕ И ПОРТАТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ НАСОСНЫХ И КОМПРЕССОРНЫХ АГРЕГАТОВ
Описаны возможности и состав блочно-модульного портативного вибродиагностического комплекса «ПВДК-2м». Проведен анализ результатов внедрения передвижных и портативных диагностических систем. Ключевые слова: вибродиагностика, виброизмерения, прогнозирование.
Системы вибрационной диагностики предназначены для обслуживания насосного и компрессорного оборудования нефтеперекачивающих станций и при необходимости могут быть адаптированы для других насосных систем, например, внутри промысловых насосных станций и буровых насосов. Технико-экономический эффект от применения данных систем определяется величиной снижения трудовых и материальных затрат за счет сокращения объема ремонтных работ и повышения КПД насосных агрегатов, эксплуатируемых при оптимальных эксплуатационных параметрах.
Практика показывает, что основной причиной роста затрат является увеличение затрат на электроэнергию, что связано с дополнительными энергетическими потерями при эксплуатации работоспособного, но технически неисправного оборудования. В последнем случае, часть подводимой к агрегату энергии тратится на преодоление дополнительных динамических сил, обусловленных наличием конкретных неисправностей в работе или на компенсацию их воздействия. Из экспериментально полученных данных следует, что величина данных потерь может возрастать до 20 %, в зависимости от вида неисправности и степени ее развития, которая оценивалась линейным уровнем вибрации, сопровождавшей работу агрегата.
Приращение составляющих затрат на техническое обслуживание и ремонт (ТОР) связано с необходимостью проведения ремонтных работ по восстановлению технического со-
стояния оборудования, и их величина зависит как от длительности его эксплуатации при наличии конкретной неисправности, так и ее вида. Здесь также учитываются затраты, связанные с приобретением и эксплуатацией диагностических систем (ДС).
Анализ результатов внедрения ДС, проведенный с учетом вышеизложенного, свидетельствует о том, что одним из основных моментов, влияющих на их эффективность, является организационное обеспечение службы диагностики и ее взаимодействие с оперативным, эксплуатационно-ремонтным и ремонтным персоналом участков по ремонту и наладке энергомеханического оборудования.
Техническое оснащение ДС, определяемое структурой и составом аппаратных средств, неразрывно связано с их функциональным наполнением и методическим обеспечением. Необходимо учитывать, что повышение технической оснащенности связано с увеличением затрат на разработку и комплектацию. В этом случае, прирост затрат на техническое перевооружение ремонтных служб должен компенсироваться снижением затрат на проведение ремонтных работ и эксплуатационных затрат, что подтверждается анализом внедрения передвижной и портативной диагностических систем.
Разработка данных ДС и их внедрение проводилось практически одновременно. Основное их различие заключалось в техническом обеспечении. При создании передвижных систем использован вариант 12-канальной виброизмерительной аппаратуры на базе серийных виброизмерительных приборов. Разработанные системы вибрационной диагностики включают комплекс средств виброизмерений, вычислительный комплекс и средства регистрации результатов. Их использование позволяет в автоматизированном режиме проводить измерение и сбор диагностической информации, роль которой выполняют вибрационные характеристики, определить текущее техническое состояние насосного агрегата в процессе его функционирования и хранить информацию об изменении состояния агрегата за выбранный промежуток времени.
Анализ результатов опытной эксплуатации свидетельствует, что диагностические системы позволяют сократить затраты на
ТОР до 25 % и на 2...3 % потери электроэнергии. Наибольшее сокращение затрат достигается при использовании передвижных ДС, но их эффективность при равном функциональном наполнении значительно ниже эффективности портативной ДС, так как эффект от снижения затрат компенсируется увеличением затрат на эксплуатацию самой системы.
Аппаратные средства позволяют определить вибрационные характеристики от 10 до 4000 Гц и измерить уровень вибрации в динамическом диапазоне 0.1 — 30 мм/с с погрешностью не более 10 %. Программное обеспечение дает возможность проводить статистическую обработку вибрационных сигналов, их спектральный анализ в заданном частотном диапазоне с разрешающей способностью 4 Гц, формировать и хранить информационные массивы, принимать решение о техническом состоянии агрегата с отображением информации на дисплее или выдачей протокола вибрационных исследований, и определять характер изменения технического состояния объекта.
Данные системы, смонтированные в портативном варианте и в виде передвижной диагностической лаборатории на базе автомобиля УАЗ-452, прошли промышленные испытания на предприятиях нефтетранспорта и нефтегазодобычи и показали свою работоспособность и надежность. Данные системы позволяют предотвратить аварийную остановку насосных агрегатов и перейти к системе ТОР по их фактическому состоянию.
Наиболее эффективен в использовании портативный комплекс, представленный на рисунке. При его разработке использован блочно-модульный принцип, что позволяет проводить замену или доработку отдельных блоков без нарушения общей структуры комплекса. Предусмотрены различные варианты его реализации в портативном исполнении. Обязательным элементом, при различных вариантах исполнения и комплектации, служит блок синхронизации и управления, являющийся основным связующим звеном между программным и аппаратурным обеспечением, и выполняющий настройку блока сбора и предварительной обработки информации и его управление. Наличие блока программируемых усилителей и его конфигурация зависят от типа используемых первичных преобразователей.
Общее управление всем комплексом реализуется компьютером, связанным с аппаратной частью через порт НБ-232, что
позволяет использовать компьютеры различного назначения от портативных компьютеров до стационарных.
Реализован портативный вариант данного комплекса «ПВДК-2м», состав программного и аппаратурного обеспечения которого дает возможность:
• синхронного сбора информации по 8 — ми каналам измерения о процессах различного характера (вибрации, температуры, давлении, скорости вращения и т.д.);
• постановки диагноза на месте обследования оборудования при различных режимах его работы с выдачей стандартного протокола обследования;
• прогнозирования технического состояния оборудования с заданным упреждением;
• балансировки роторов оборудования в собственных подшипниках;
• формирования баз данных и их обмена с программным обеспечением любого уровня.
Программное обеспечение
Админист ратор
База данных
Пользователь
-\ Принятие решения [--\ Анализ
Обработка
Сбор
Драй вера
Конфигурация Тестирование
Аппаратурное обеспечение
зп
5Г1
Блок измерительных усилителей
1
Компьютер типа"Ыо1еЬоок"
□
А-
Компьютер типа 1ВМ РС
Блок предварительной
обработки и преобразований
Блок управления и синхронизации
о
— Режим
Датчик 1
Опорн. сигнал
Рис. Блок-схема портативного диагностического комплекса
Предусмотрено два основных варианта работы с «ПВДК-2м». Первый (базовый) вариант используется при обследовании оборудования, для которого основные совокупности исходных диагностических признаков определены. Второй (исследовательский) вариант предназначен для углубленного анализа характеристик и «обучения» системы.
При работе с «ПВДК-2м» по базовому варианту, который максимально автоматизирован, предлагается исходная схема и последовательность обследования. Работа завершается выдачей протокола обследования.
При исследовательском варианте работы пользователю предоставляется широкий спектр программных средств по анализу динамических и эксплуатационных характеристик обследуемого оборудования.
Результаты эксплуатации свидетельствуют о том, что использование данного комплекса позволяет снизить затраты на ТОР до 30 % и уменьшить до 6 % потери электроэнергии. Окупаемость комплекса составляет 1,5 года.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гумеров А.Г., Гумеров P.C., Акбердин A.M. Диагностика оборудования нефтеперекачивающих станций. — М.: Недра, 2003. — 347 с.
2. PÄ153—39-ТЦ-008—96. Руководство по организации эксплуатации и технологии технического обслуживания и ремонта оборудования и сооружений нефтеперекачивающих станций.
3. Рудаченко A.B., Штин И.В. Опыт внедрения систем вибрационной диагностики при техническом обслуживании и ремонте оборудования нефтеперекачивающих станций по техническому состоянию // Трубопроводный транспорт нефти. — М.: ТрансПресс, 1998. — №4. — С. 25 — 29.
4. Писаревский B.M. Основы вибрационной диагностики роторных машин. — М.: Нефть и газ, 2004. — 120 с.
5. Писаревский B.M. Эксплуатация и диагностика насосных агрегатов магистральных нефтепроводов. — М.: Нефть и газ, 2004. — 128 с.
6. Штин И.В., Савельев В.К., Рудаченко A.B. Передвижная вибродиагностическая лаборатория для нефтеперекачивающих станций // Нефтяное хозяйство. — 1991. — №8. — С. 32 — 35. ИЗШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Рудаченко A.B. — кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой, e-mail: ktxng@tpu.ru,
Рудаченко B.A. — старший преподаватель, e-mail: rudachenkova@tpu.ru,
Пашкова A.C. — ассистент, , e-mail: pashkova@tpu.ru,
Национальный исследовательский Томский политехнический университет.
