CC BY
53
УДК 621.3
СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ МАШИННЫХ АГРЕГАТОВ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ НА ОСНОВЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ КРИТЕРИЕВ
И.В. ПРАХОВ, к.т.н., доцент кафедры электрооборудования и автоматики промышленных предприятий
И.С. МИРОНОВА, к.т.н., доцент кафедры электрооборудования и автоматики промышленных предприятий
А.В. ПУТЕНИХИНА, магистр кафедры электрооборудования и автоматики промышленных предприятий
И.Р. ФАРВАЕВ, магистр кафедры электрооборудования и автоматики промышленных предприятий
Филиал ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате (Россия, 453250, Республика Башкортостан, г. Салават, ул. Губкина, д. 22А/67). E-mail: [email protected]
В статье рассмотрен переход на ступенчатую процедуру оценки технического состояния оборудования с использованием интегральных критериев. На первой ступени осуществляется функциональное диагностирование оборудования. На второй ступени проводится ранжирование технического состояния оборудования. По результатам комплексного диагностирования рассмотрены варианты управленческих воздействий: от минимального ремонта до капитального ремонта или замены оборудования на новое.
Ключевые слова: параметры откачки, опорожнение, разгерметизация, выборочный ремонт трубопровода, схемашинный агрегат, диагностический параметр, повреждение, техническое состояние, интегральный критерий, ранжирование.
На сегодняшний день промышленным предприятиям предъявляются высокие требования к надежности оборудования, а также экономичной и эффективной работе в связи с повышением уровня развития технологий. Применение современных средств, методов контроля и наладки машинных агрегатов с электрическим приводом увеличивает надежность оборудования, однако требует комплексного подхода к решению проблем.
Работоспособность машинных агрегатов и восстановление их основных характеристик обеспечивается системой технического обслуживания и ремонта, установленной на предприятиях. Для достижения устойчивого состояния технологической системы к возможным отказам оборудования необходима своевременная диагностика состояния оборудования, наблюдение за его износом и управление с помощью выдачи предписаний по ближайшим неотложным действиям, позволяющим достичь устойчивости технологической системы к возможным отказам оборудования. Управление техническим состоянием позволяет предотвратить внезапные отказы агрегатов, что повышает надежность, эффективность и безопасность промышленных производств, а также дает возможность эксплуатации сложных технических систем по фактическому техническому состоянию [1].
Цель системы диагностирования заключается в сокращении затрат на техническое обслуживание и ремонт с помощью оптимизации диагностики оборудования и получения экономически обоснованных управленческих
воздействий. Под оптимизацией диагностики оборудования подразумевается переход на ступенчатую процедуру оценки технического состояния оборудования. Количество ступеней зависит от значимости оборудования и его функций в системе.
Функциональное диагностирование оборудования производится на первой ступени. Параметры, получаемые при помощи диагностирования, позволяют оценить техническое состояние машинных агрегатов. В качестве диагностических параметров машинных агрегатов используются амплитуды 3, 5, 7, 9 и 11 гармонических составляющих токов и напряжений и соответствующие им углы сдвига по фазе [2]. Разбиение оборудования на две группы является результатом оценки технического состояния агрегатов. Для второй группы также необходимо продолжение диагностических операций [3]. По каждой единице оборудования подсчитывается интегральный критерий технического состояния агрегата I, представленный в виде
I = £ (8i • Da + gi • r),
i=1
(1)
где О^ - диагностический параметр поврежденности машинного агрегата; - показатель весомости рекомендации по эксплуатационным мероприятиям, учитывающий трудоемкость операции технического обслуживания и ее категорию (дополнительный контроль
без/с отключением агрегата, ремонт/замена узла или всего агрегата); & - весовой коэффициент учета важности О для машинного агрегата /-го вида; д> - весовой коэффициент учета важности рекомендации для агрегата /-го вида, д1 (г, 8) определяется методом экспертных оценок.
Использование интегрального критерия I позволяет присвоить отдельному экземпляру машинных агрегатов сопоставимый показатель, по которому можно ранжировать оборудование. Распределение можно производить с использованием значений: вид оборудования; поток повреждаемости; категория электроснабжения; срок его эксплуатации; сроки наработки на отказ; завод-изготовитель. Значения интегрального критерия I соответствуют шести уровням (табл. 1). За 100%-й уровень принято состояние, при котором дальнейшая эксплуатация машинного агрегата недопустима (согласно ГОСТ 27.002-89).
Для достижения высокой точности оценки технического состояния машинных агрегатов предлагается производить анализ риска аварии. Процесс проведения анализа риска состоит из нескольких основных этапов:
1) характеристика потенциально опасного объекта (оборудования);
2) выявление возможных аварий и построение сценариев их развития:
• определение причин возникновения аварий;
• построение сценариев развития аварийных ситуаций;
3) количественная оценка риска при авариях;
4) выявление направлений снижения риска и распределение аварий по их вкладу в показатель риска.
Оценка риска аварий, проведенная в полном объеме, базирующаяся на анализе причин возникновения и условий развития аварий, позволит указать степень риска аварий на опасном предприятии. Показатели риска в общем случае выражаются в виде сочетания вероятности и тяжести последствий рассматриваемых нежелательных событий [3]. Уровень риска определяется произведением величины нежелательного события на вероятность его наступления:
Таблица 1
Результирующие значения технического состояния объекта
Интегральный критерий,% Результат состояния Описание
0-5 Отличное Ухудшений не обнаружено
6-15 Очень хорошее Незначительное ухудшение отдельных компонентов
16-30 Хорошее Существенное ухудшение отдельных компонентов
31-50 Нормальное Значительное ухудшение некоторых компонентов
51-70 Плохое Существенное ухудшение
71-100 Очень плохое Обширное повреждение
г = 100 к, • р, • с,-,
(2)
,=1
I
Рис. 1. Ранжирование парка оборудования в зависимости
от оценок его технического состояния и риска отказа
сс 1 100
|
о
■г
\ 4
X £ \
\
* \
ф О I 11 птт
Г 100
Оценка риска
где р! - вероятность возникновения опасного события /-го класса; с, - величина ущерба при /-м событии; к, - масштабирующий коэффициент; N - количество возможных опасных событий.
Для определения уровня вероятности формирования событий практикуют использование данных статистики, сопоставление аналогий и суждения специалистов. Коэффициент к введен, чтобы привести к равенству вес рисков, рассчитанный в реальных единицах с рисками, оцененными экспертами по шкале от 1 до 10. Риск ущерба может включать факторы: экономический, расходы на воссоздание, недоотпуск продукции, экологический вред, безопасность, нанесение ущерба человеку, политический и социальный, остановка основных
потребителей, регулятивный, уголовно наказуемое деяние за аварийный инцидент.
Допустимые риски для производства: падение коэффициента готовности, уменьшение степени резервирования, понижение коэффициента уровня эксплуатирования заданной мощности, снижение вероятности безотказной работы, изменение других показателей назначения предприятия [1].
Обслуживание данного оборудования нужно подтверждать экономическим показателем для управленческого результата первой ступени. Одним из них может стать переход на вторую ступень, которая требует продолжения дальнейшей проверки. Для наименее ответственного механизма мониторинг технического определения завершается на этой стадии.
На втором этапе проводится распределение технического состояния оборудования, попавшего по итогам функционального диагностирования во вторую группу. В системе координат, показанной на рис. 1, по рассчитанным показателям технического состояния I и оценки риска г определяется положение каждой единицы оборудования [3]. Граница зоны, в которой находится оборудование, определяется отделом специалистов. Если оборудование находится в пятой области, то это означает
его замену, если в четвертой области, то капитальный ремонт; в третьей области - средний и текущий ремонт; во второй области - вывод из работы для проведения обследования; в первой области - повышенное наблюдение.
Механическое оборудование, попавшее в одну зону, распределяется согласно коэффициентам затрат на техническое обслуживание, чтобы свести к минимуму затраты по объектам, находящимся в очереди на техническое обслуживание.
Затраты на техническое обслуживание (ТО) объекта учитываются с помощью показателя, определяемого следующим образом:
(
Б =
С - С _ 1 С,
\
■ 100,
(3)
N Т,
с[ = п=1í=1
т, ■ N
(4)
I
Рис. 2. Алгоритм системы управления техническим обслуживанием и ремонтом машинных агрегатов электроустановок
где С, - ежегодные затраты на проведение технического обслуживания агрегатов; С[ - ежегодные удельные затраты на проведение технического обслуживания поу-й группе однотипного оборудования со сроком эксплуатации
Значения С,, С'[ могут выражаться как в денежных единицах, так и в единицах трудоемкости.
(^Начало^)
X
Выбор технологической установки
I
/ = 1 1о N
X
Выбор агрегата
X
1 = 1 ю м
Оценка ТС, I
Риск ущерба, г
гармоники Ки температура вибрация
к
т' т
X
экономическии экологический социальный регулятивный
Ранжирование
I
вид ЭО категория ЭС
£
Ранжирование от I и г
где С - затраты на проведение одной операции ТО для ]-й группы оборудования; Т, - срок, за который суммируются затраты на ТО, в годах; N - количество единиц в группе [3].
Категории технического обслуживания (рис. 1) имеют разную площадь, соответствующую процентному соотношению категорий технического обслуживания в реальных условиях эксплуатации машинных агрегатов. В рамках одной категории анализа используются выстраивания очередности технического содержания в зависимости не только от показателей технического состояния и возможной аварии при отказе машины, но и от показателя уровня затратности обслуживания агрегатов.
Алгоритм системы управления техническим обслуживанием и ремонтом машинных агрегатов электроустановок представлен на рис. 2. Двукратного снижения затрат на оценку и прогнозирование технического состояния машинных агрегатов возможно достичь путем последовательного отбора части беспроблемного оборудования и понижением (по сравнению с комплексным обследованием, а также мониторингом оборудования) стоимости операций функционального анализа и распределения оборудования по техническому состоянию.
Л
х
Замена КР СР, ТР
I
Вывод из работы
т
I
1
Контроль
т
Ранжирование по стоимости ТО
3=
Рекомендации по оборудованию
Л
Сравнение технического состояния установок
х
Необходимые работы на N установке
X
Конец
Выводы
На основе комплексной диагностики выявлено несколько вариантов административных воздействий: от начального ремонта и последующей замены элементов оборудования для увеличения срока службы с дальнейшим общим обследованием (периодическим или после-ремонтным) или периодическим наблюдением технического состояния до капитального ремонта или замены оборудования на современное. По результатам проведенного анализа сформулированы управленческие воздействия по принципу технического плана и алгоритма управления рисками.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Логанина В.И. Статистические методы контроля и управления качеством продукции / В.И. Логанина, А.А. Федосеев. - Ростов на/Д: Феникс, 2007. 219 с.
2. Прахов И.В. Влияние режимов работы и характерных повреждений насосно-компрессорного оборудования с электрическим приводом на генерирование высших гармонических составляющих токов и напряжений / И.В. Прахов, М.Г. Баширов // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. - М.: НПП КАТС, 2010. № 4. С. 18-21.
3. Миронова И.С. Интегральные параметры для оценки технического состояния двигателей электропривода машинных агрегатов нефтегазовых производств // Современные проблемы науки и образования: Электронный науч. журнал, 2011. № 3 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.science-education.ru/97-4667.
SYSTEM OF DIAGNOSTICS OF MACHINE UNITS WITH AN ELECTRIC DRIVE ON THE BASIS OF INTEGRATED CRITERIA
PRAKHOV I.V., Cand. Sci. (Tech.), docent of the Department Electrical equipment and automation of industrial enterprises
MIRONOVA I.S., Cand. Sci. (Tech.), docent of the Department Electrical equipment and automation of industrial enterprises
PUTENIKHINA A.V., master of the Department Electrical equipment and automation of industrial enterprises
FARVAEV I.R., master of the Department Electrical equipment and automation of industrial enterprises
Branch Ufa State Petroleum Technological University (USPTU) (22А/67, Gubkin St., 453250, Salavat, the Republic of
Bashkortostan, Russia).
E-mail: [email protected]
ABSTRACT
In article transition to step procedure of an estimation of a technical condition of the equipment with use of integrated criteria is considered. At the first step functional diagnosing of the equipment is carried out. At the second step ranging of a technical condition of the equipment is spent. By results of complex diagnosing variants of administrative influences are considered: from the minimum repair before major repairs or replacement of the equipment by the new. Keywords: the machine unit, diagnostic parametre, damage, a technical condition, integrated criterion, ranging.
REFERENCES
1. Loganina V. I., Fedoseev A.A. Statisticheskie metody kontrolya i upravleniya kachestvom produktsii [A statistical quality monitoring and product quality controls]. Rostov-on-Don, Phoenix Publ., 2007. 219 p.
2. Prakhov I.V., Bashirov M.G. Influence of operating modes and characteristic damages of the pump-compressor equipment with an electric drive on generating of the higher harmonious making currents and pressure. Transport i khranenie nefteproduktov i uglevodorodnogo syr'ya [Transport and storage of oil products and hydrocarbonic raw materials], 2010, no. 4, pp. 18-21. (in Russian).
3. Mironova I.S., Integrated parametres for an estimation of a technical condition of engines of the electric drive of machine units of oil and gas manufactures. Modern problems of science and education: electronic scientific magazine, 2011, no. 3. Available at: http://www.science-education.ru/97-4667.
ЦЕНТР
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ
КНИГИ
ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛОВ
ПРОФЕССИЯ
ВНИМАНИЮ СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ НЕФТЕДОБЫЧИ, НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ И НЕФТЕХИМИИ!
АНГЛО-РУССКИЙ
СЛОВАРЬ
Англо-русский словарь нефтегазовых и нефтехимических терминов. А. Бахадури, Ч. Нваоха, М. Кларк
Пер. с англ. (2014, Dictionary of Oil, Gas, and Petrochemical Processing) под ред. Глаголевой О.Ф., Голубевой И.А,, Шайморданова Р.Г. 2015 г.,ок. 600 стр.
т ^
Cl 5R
й ii
Бумажная + электронная версии - 6500 рублей
Бумажная версия: цена - 3900 руб.. выход - 25 октября 2015 Электронная версия: цена - 3100 руб., выход -1 октября 2015
Предварительные заказы принимаются по эл. почте [email protected]
Англ о-русский терминологический словарь содержит более 5000 современных терминов в области газа, нефти и нефтехимии, и охватывают разведку, добычу, переработку нефти и газа, а также связанные с отраслью управление, экономику, финансы и безопасность. Приведены основные значения в единицах СИ и их метрические эквиваленты, даны толкования для большинства терминов, введены новые термины и определения за последние 5 лет
Словарь станет незаменимым источником понятий и терминов для исследователей, технических специалистов, ученых, переводчиков, студентов.
Электронная версия (защищенный РОР-файл) позволит использовать его для быстрого поиска значений на мобильных устройствах и персональных компьютерах.
www.epcprof.rLl - заказ on-line и все книги издательства
по электронной почте: [email protected]: [email protected] по тел ./факсу: +7 (812) 313-54-14 почтой по адресу: 190020. Санкт-Петербург, а/й 140 Офис продаж 8 Москве теп.: *7 (963) 668-84-89 электронная почта: [email protected]
