автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Комплексное диагностическое обеспечение газотранспортных предприятий РАО "ГАЗПРОМ"

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА имени И.М.ГУБКИНА

На правах рукописи УДК 622.691.4.004.58

УСОШИН ВЛАДИМИР АПОЛЛОНОВИЧ

КОМПЛЕКСНОЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ РАО "ГАЗПРОМ"

Специальность 05.15.13 - Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 1997 г.

Работа выполнена в Государственной Академии нефти и газа им. И.М.Губкина и дочернем акционерном обществе "Оргэнергогаз" Российского акционерного общества "Газпром" ( ДАО "Оргэнергогаз" )

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Лопатин A.C.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Козобков A.A.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Засецкий BJT.

Ведущее предприятие - предприятие "Мострансгаз"

Защита состоится JvlV .-'¿с ^*7.tl997 г. в /:^~часов в ауд. f на заседании диссертационного совета Д 053.27.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.15.13 «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» при Государственной Академии нефти и газа имени И.М.Губкина по адресу: 117917, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАНГ им. И.М.Губкина.

Автореферат разослан i-Ct -г. <■ '' ' -ï-— J997r.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Т.Васильев

ОКЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Продолжающийся экономический спад в России затронул все стороны хозяйственной деятельности РАО "Газпром". Существенно сократились объемы поставок новой техники на предприятия отрасли, в то время как технический ресурс эксплуатируемого парка ГПА практически исчерпан. Одним из направлений выхода из создавшейся ситуации является построение эффективного диагностического обеспечения, которое позволило бы обоснованно продлевать время жизненного цикла каждого агрегата. Анализ, проведенный по агрегатам типа ГТК-10, показал, что увеличение межремонтного периода (Ткп) на 15% за счет внедрения системы технического обслуживания оборудования компрессорных станций по фактическому состоянию дает сокращение количества капитальных ремонтов на 0.7 в год, а увеличение Тип на 40% - на 2,5 капитальных ремонта (на 24 ГПА). Особенно' эффективно применение диагностики ГПА на ранней стадии обнаружения неисправностей [13]. Так, использование развитого диагностического обеспечения (при вероятности обнаружения зарождающегося дефекта не ниже 0.87) для системы из 24 ГПА транспортного типа позволяет достичь вероятности безотказной работы Рб.р.=0.96 при постоянном резерве ГПА не более 15%. Тем не менее, на сегодняшний день системный подход к рассматриваемой проблеме практически отсутствует [3,4,5].

Наиболее актуальным и перспективным техническим решением в данном направлении следует считать принятие (февраль, 1997г.) целевой комплексной программы (ЦКП) по созданию основ отраслевой системы диагностического обслуживания (ОСДО) газотранспортного оборудования компрессорных станций магистральных газопроводов (КС МГ). Впервые в отрасли обоснована широкомасштабная программа, в которой дается весь перечень актуальных задач до 2000 года. ЦКП регламентирует общий подход к построению и развитию комплексного диагностического

3

обеспечения (ДО) для газотранспортных предприятий отрасли. При практической реализации данной программы необходимо решить ряд проблем, основными из которых является разработка эффективных алгоритмов оптимизации большого числа возможных структур ДО.

Цель диссертационной работы. Разработка и построение комплексной системы диагностического обеспечения и исследование результатов ее внедрения в региональных газотранспортных предприятиях как необходимого условия для перехода отрасли на ресурсосберегающую систему эксплуатации оборудования компрессорных станций.

Основными задачами исследования являются:

1.Выполнить анализ эффективности диагностического обслуживания газотранспортных предприятий отрасли и определить показатели, наиболее существенно влияющие на внедрение и эксплуатацию комплексного диагностического обеспечения (ДО).

2. Разработать математическую модель отраслевой системы диагностического обеспечения для региональных газотранспортных предприятий.

3. Провести исследование математической модели диагностического обеспечения на основе анализа стоимостных и вероятностных показателей эксплуатации системы.

4. Разработать методику оптимизации диагностического обеспечения на базе интегрального показателя полезности решения по выбору вариантов системы.

5. Разработать принципы построения систем автоматического диагностирования ГПА и создания на их основе технических средств, как необходимых компонентов формирования наиболее развитых по составу вариантов диагностического обеспечения .

6. Провести экспериментальные исследования и внедрение элементов комплексной системы ДО в региональных газотранспортных предприятиях.

Научная новизна:

1. Впервые в отрасли на базе целевой комплексной программы рассмотрены методологические основы для объединения и формализации всех используемых методов и средств диагностирования в рамках единой ОСДО с общими целями и задачами .

2. Разработаны принципы построения иерархических связей между отдельными компонентами диагностического обеспечения.

3. Получена аналитическая зависимость, определяющая взаимосвязь стоимостных и вероятностных параметров, влияющих на эффективность эксплуатации системы ДО.

■ 4. Исследован перечень существующих технических решений па эксплуатации ГПА и предложена классификация обобщенных диагнозов по определению его технического состояния.

5. Проведен анализ степени влияния основных параметров оптимизационной модели на количественное изменение полезности решения по выбору ДО. В результате установлено, что внешняя среда эксплуатации ГПА оказывают влияние до 10% от максимального значения интегрального показателя полезности решения; используемые экспертные оценки — не более 3% ; техническое состояние ГПА — не более 1%.

6. Разработаны экспертные таблицы для формирования исходных данных обобщенной модели и предложена процедура определения условных относительных затрат для оценки интегрального показателя полезности решений по выбору варианта диагностического обеспечения.

7. Предложено формализованное описание процедуры построения алгоритма функционирования системы автоматического диагностирования (САД) и на ее основе разработаны прикладные модули программной поддержки диагностического обеспечения.

8. Впервые в отрасли разработаны переносные технические средства со встроенными функциями системы автоматического диагностирования, новизна которых подтверждена положительными решениями по

заявкам на изобретения.

Практическую значимость для региональных газотранспортных предприятий составляют разработанные структуры базового диагностического обеспечения газотранспортных предприятий с учетом требований целевой комплексной программы по построению отраслевой системы диагностического обслуживания ГПА в условиях КСМГ[1,5].

Предложенные прикладные алгоритмы диагностирования на основе параметров вибрации и мехвеличин положены в основу создания опытной системы автоматического диагностирования (САД) ГПА [7,8,10]. На основе САД ГПА разработан портативный интеллектуальный сборщик данных "АИД-коллектор" [9, 11]. Практическое значение имеет также разработанные алгоритмы и программное обеспечение по расчету оптимального варианта структуры ДО для конкретных ГШ [5 ].

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в предприятиях "Самаратрансгаз" и «Мос-трансгаз», а также проведены контрольные расчеты и переданы для внедрения в ГШ «Лентрансгаз», "Тюметрансгаз™, "Севергазпром" и "Пермтрансгаз". Разработанная под руководством автора научно-техническая продукция в виде алгоритмов и прикладных программ конфигурирования элементов диагностического обеспечения, оптимизационных расчетов по количественному обоснованию процедуры выбора системы ДО, системы автоматического диагностирования, а также автоматический идентификатор дефекгов-коллектор переданы в ИТЦ "Орг-техдиагностика" и рекомендованы к внедрению по всем региональным предприятиям РАО "Газпром" [8].

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на заседании секции «Диагностика энергомеханического оборудования и газопроводов» НТС РАО «Газпром» (1997 г.), а также на XIV - XVI международных тематических семинарах «Диагностика оборудования компрессорных станций» (1993-1996 г г.). Первой 6

международной конференции "Энергодиагностнка" (1995 г.), на Н-У1 международных деловых встречах "Диагностика" (1993-1997 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ и получены два положительных решения по заявкам на изобретения, а также разработана методика оптимизации системы диагностического обеспечения региональных 1111.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 128 страницах основного текста, содержит 45 рисунков, 21 таблицу, список литературы из 136 наименований и приложение.

Содержание работы

Во введении отмечается, что в реальной ситуации , сложившейся на предприятиях РАО "Газпром" по сохранению надежности эксплуатации газотранспортного оборудования, одним из перспективных технических решений является внедрение единой отраслевой системы диагностического обеспечения, основные положения которой регламентированы в целевой комплексной программе. Обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследования, показана ее новизна и практическая значимость.

В первой главе дается развитие определения комплексного диагностического обеспечения (ДО) газотранспортных предприятий отрасли, под которым понимается организация внедрения и эксплуатации оптимальных для данного предприятия форм технического и диагностического обслуживания ГПА на основе адаптивных систем диагностики и мониторинга, структура и состав которых обусловлены технико-экономической целесообразностью для заданных условий и места эксплуатации оборудования [13].При этом подчеркивается значимость целевой комплексной программы как методологической основы проводимого структурного анализа. Исследуются компоненты отраслевой системы ДО. Вы-

7

полнен обзор существующих организационных структур, а также методической и технической поддержки известных вариантов ДО. Выделяется два этапа в процессе "жизненного" цикла проектируемой системы : этап конфигурирования и внедрения и этап ее последующей эксплуатации.

Доказывается, что результатом выполнения этапа конфигурации является разработка и внедрение вариантов диагностического обеспечения, представляющих практический интерес для газотранспортных предприятий. Детализация этапа конфигурации предполагает формирование необходимых компонент структуры ДО для конкретного 1 111.

Результатом выполнения этапа эксплуатации является получение полезности решений по оценке эффективности использования диагностического обеспечения [1] в конкретном ГШ отрасли..

Рассчитывается верхняя оценка количества возможных вариантов (W) комплексного диагностического обеспечения в разрезе всех газотранспортных предприятий отрасли с учетом их структуры (Wma* = 864) [2]. Полученная верхняя оценка вариантов диагностического обеспечения представляет лишь теоретический интерес. Поэтому с учетом требований целевой комплексной программы для дальнейшего исследования были оставлены 18 вариантов диагностического обеспечения. Их структурный анализ позволяет выделить восемь вариантов в качестве "базовых". Ставится задача построения адаптивной структуры ДО для конкретного ГШ на основе оптимизации базовых вариантов по стоимости, времени жизненного цикла и времени межремонтного периода. С этой целью по результатам экспертных оценок [4] проведено ранжирование базовых вариантов по ожидаемой степени эффективности внедрения и эксплуатации диагностического обеспечения (табл.1).

Из проведенного обзора существующих математических моделей оптимизации диагностического обеспечения КС МГ сделан вывод, что основными их недостатками являются: I) ориентация только на этап конфигурирования системы, в то время как роль этапа ее внедрения и по-8

следующей эксплуатации практически не рассматривается; 2) известные модели являются статическими, то есть в них пс учитываются временные параметры .например, время жизненного цикла (Т*,,), в течение которого эксплуатация данного ДО является экономически оправданной.

Впервые для описания внутреннего состояния ГПА введены в рассмотрение понятия обобщенного диагноза и обобщенного технического решения [4]. Данные понятия дают возможность количественно оценить этап эксплуатации ДО по временным параметрам Тг = Т,щ, Т^ = Тип-

Анализируются статистические данные, характеризующие внешние условия эксплуатации ГПА на предприятиях отрасли и даны рекомендации по качественному определению не используемых ранее состояний внешней среды [5].

Таблица 1.

Состав базовых вариантов (Wi) диагностического обеспечения ТТЛ

Номер Условная Состав вариантов

ранжи- ст-сть Wi диагностического Примечание

ров. Wi (усл. един/ обеспечения

w, 100 ЦТДггп - ФТС—КАС Д ЦТД-центрдиагностики при 1 III

w2 73 РИТЦ-ФТС—КАСД ФТС-диагностическое обслужива-

w3 82 ЦТДгтп—ФТС—АСТД ние по состоянию, АСД-автомати-

w4 65 РИТЦ—ФТС—ПАСД з про ванная система диагностики:

w5 34 РИТЦ—РППР—АСТД (К-комплексная, ПА-полуавтомати-

w6 46 ЦТДгтп—РППР—СЛД знр.) СЛД-средства локальной диа-

w7 14 РИТЦ—д/отк—СЛД гност. Д^отк-техническое обслуж.

w8 26 ЦТДгтп—д/отк—СЛД ГПА до отказа. РИТЦ-региональ-ный инфорМ-технический центр'

Вторая глава посвящена разработке и исследованию математической модели этапов конфигурирования и эксплуатации диагностического обеспечения газотранспортных предприятий . Предложено формализованное описание процесса выбора оптимального варианта диагностического обеспечения, основанное на методах принятия технических решений. Дерево решений оптимизационной модели строится с учетом разработап-

ной [ 1,2] структурной схемы конфигураций основных вариантов отраслевой системы диагностического обеспечения.

Модель оптимизации (рис.1) описывает восемь базовых вариантов конфигураций проектируемой системы { , ¡=1,...,8}. Каждому решению при этом ставится в соответствие стоимостная функция полезности решения еь, зависящая как от ¡-варианта конфигурации диагностического обеспечения (см. рис.1), так и от текущего технического состояния ГПА {Ба , ё = 1,...,4} (рис.2). Вероятность нахождения ГПА в одном из с1-состояний .определяется параметром Р$(<!).

Сделан вывод о целесообразности модификации существующих моделей диагностического обеспечения н намечены пути ее выполнения. В частности, введен в рассмотрение "неопределенный" результат обследования технического состояния ГПА, когда с помощью имеющихся при данной конфигурации диагностического обеспечения технических и методических средств не удается получить однозначного диагноза (см.рис2). Доказано, что в этом случае устраняются имеющиеся в известных моделях ограничения на задание исходных вероятностных параметров. Количество обобщенных диагнозов задается величиной Рь, Ь= 1,..., 5, где 05 - соответствует введенному выше неопределенному диагнозу, а - Э4 - диагнозам по определению внутренних б-состояний ГПА (см. рис 1). Вероятность Ро(Ь) определения технического состояния зависит от имеющихся в данном варианте ДО технических и методических средств диагностики.

Варианты оцениваются на фоне вероятностного распреде-

ления Ро(Ь) возможных диагнозов технического состояния ГПА и вероятностного распределения Р,(ш) восьмикомпонентной внешней среды а(т), где т= 1,..., 8.

В качестве целевой функции оптимизации впервые предлагается использовать интегральный показатель полезности решения (ЕО, оценивающий эффективность внедрения и эксплуатации ¡-го варианта систе-10

РоОО-ад.Рр,, а(т)М], Ь'=1.....4

Р0 (Ь) = 1 • Ро(Ь'); 2 Р0(Ь) = 1,0; ЕР,(т)=1,0. <в — узел событий, О — узел решений Рис.1. Формализованное описание базового варианта ДО ГТП.

Техническое Обобщенные Классы Обобщенные состояние ГПА диагнозы диагнозов приказы

Рис.2. Классификация обобщенных диагнозов по определению технического состояния За ГПА.

Обозначения к рис. 1 и рис.2.:; - номер варианта ДО; Ъ-номер обобщенного диагноза; т- номер внешней среды эксплуатации ГПА; -внутреннее с1-состояние ГПА;

обобщенный и-й приказ (техническое решение) по эксплуатации ГПА; Р,(ф- вероятность нахождения ГПА в одном из й- состояний; Ь) - вероятность определения технического состояния ГПА по му варианту.

мм ДО. Причем E¡ = (еД где под параметром е,ь понимаются стоимостные затраты на конфигурирование (С,ф) и внедрение (Св„) диагностического обеспечения и затраты на его эксплуатацию (С,) в лечение всего срока "жизни" (Т, г Тжц. )• Здесь стоимость этапа конфигурирования и внедрения ¡-го варианта ДО Си, = (С,ф + С.„ )Тк

Исследованы способы задания вероятностных и стоимостных параметров модели оптимизации и получено расширенное аналитическое описание интегрального показателя эффективности внедрения и эксплуатации для. 1-го варианта системы ДО :

Ь = [с„ + Е (ЕсзСМ). РоСоЦ^т*-1 , (1)

Ь ш

где: Ь и т - соответственно количество обобщенных диагнозов и состояний среды эксплуатации ГПА; 1 = 1,2,...; С, (Ь,т) = Сэда (Ь,т)К]эг[1а (Ъ,т) -общая стоимость эксплуатации, включающая в себя стоимость эксплуатации Ьго варианта ДО после Ь-го диагноза при Ш-м состоянии внешней среды и стоимость эксплуатации ГПА при аналогичных условиях.

Приведенные выше абсолютные стоимостные оценки на конфигурирование и внедрение рассчитываются следующим образом :

С*Ф = (2о+ гд + Ъ* + Ъ ), СШ = СМ+СГ, (2)

где : С„ , Сг- соответственно стоимость внедрения вариантов методической и технической поддержки диагностического обеспечения;

- затраты на построение технического обслуживания по варианту Ъц - затраты на построение диагностического обслуживания с учетом количества персонала, либо суммы договорных работ по диагностическому обслуживанию; и затраты на методическую и техническую поддержку ДО.

Абсолютные стоимостные оценки на эксплуатацию ДО и ГПА рассчитываются по формулам:

0>д0 ~ + (* Кп^ь - Эпр);

С™ = СГр(и,Ь,ш) • К,ш • К„ „; ( 3 )

К1И=К./ К.' - I, к; < 6.5,

где : - текущие эксплуатационные затраты на содержанке ГПА; Ъь = ((Бл, ага ,мьт,) - затраты на одно диагностирование с учетом внутреннего состояния и внешней среды эксплуатации ГПА при использовании методов и технических средств, имеющихся в ¡-ом варианте ; Кп Ь - коэффициент повторения диагноза Е>ь Э,ф - приведенная прибыль от эксплуатации диагностического обеспечения . по варианту V/, [4]; Сдр(и,11,т) - стоимость выполнения и-го обобщенного технического решения Л,, по результатам Е>ь диагностического обследования ГПА на а(т)-м фоне среды эксплуатации; К, и К,а = Г - соответственно коэффи-

циент восстановления и приведенный коэффициент невосстановления ГПА после проведения текущих ремонтов ГПА; Кц„ = Г (Sd.ni) - коэффициент повторения обобщенного технического решения IV,

Нормирование абсолютных стоимостных затрат (2) и (3) осуществляется по методу Байеса. С этой целью получена следующая формула для определения вероятности Ро(Ь) - исхода результата технического обследования ГПА для ¡-го варианта диагностического обеспечения на а(ш)-м фоне внешней среды эксплуатации :

Р8[Е>ь I а(т), ]. Р5(<1)

РоОО = Ра(т)-----(4)

Е Ра(т) .РЛСН, I а(т),\^]. Р5(ф

т

где : Р8 [ С>ь I а(п1), W¡ ] - условная вероятность (гипотеза) постановки диагноза Е>ь при а(т)-м состоянии внешней среды и варианте диагностического обеспечения.

Получены графические зависимости, характеризующие степень воздействия параметров модели оптимизации на изменение интегрального показателя оценки эффективности внедрения и эксплуатации (1)для различных вариантов ДО. Доказано преобладающее влияние условных стоимостных параметров на конфигурирование и внедрение (до 35,6% от* Еьпах). Среди вероятностных, доминирующим является показатель, харак-

13

теризующий условия эксплуатации П1А(10%от Затем, номере

значимости, следуют: влияние экспертных оценок по определению результатов технического обследования ГГ1А (в виде соответствующих гипотез) - не более 3% ; влияние вероятности нахождения ГПА в одном из технических состояний - не более 1%.

Впервые количественно обосновывается вывод, что для каждого сочетания стоимостных и вероятностных параметров проектируемого диагностического обеспечения существуют только ему присущие оптимальное значение времени Тжа , которому соответствует минимальное значение интегрального показателя Е; и максимальное время межремонтного периода Тип, которое может быть обеспечено данным вариантом ДО.

В третьей главе разрабатывается методика оптимизации системы диагностического обеспечения . Предлагается матрица оптимизации, где в качестве ее элементов (е^), ¡=1,...,8; Ь=1,...,5 используются стоимостные затраты, необходимые для диагностирования одного из возможных технических состояний ГПА. Матрица строится на основе формализованного описания структуры базовых вариантов ДО. Элементы е а, определяются как сумма условной приведенной стоимости этапа конфигурирования (С*ф) и внедрения (Ош) варианта (см.табл.1, во втором столбце приведены первоначальные затраты в условных единицах для сравнения вариантов), а также условных затрат на эксплуатацию диагностического обеспечения (Сад,) и затрат на эксплуатацию ГПА (С,пи). Расчет всех параметров матрицы оптимизации осуществляется по рассмотренным выше формулам (2) и (3).

Анализируется возможность применения известных критериев оптимизации. Доказано, что на данном этапе построения отраслевой системы ДО наиболее удобно использовать "гибкий" критерий. При однопарамет-рической оптимизации (по минимуму стоимостных затрат) оптимальный вариант из рассматриваемого ■ множества базовых структур ДО определяется как: 14

Woitt Wi ош- I W; OITr G W & С j h

= min { У; * S [ С ih . PD(h) ] + (5 )

i 1

+ (1 - Yi )• raax e ih } & 0 < Yi < I. h

где yi - доверительный фактор базового варианта Wj, i=l,...,8; h=l,...,5. При limYi —> 1, что справедливо для многих 1 111 отрасли, выражение (5), с учетом (1), преобразуется к следующему виду:

Worn-= {Wiопт I W;OItr G W &ejopt= Ш1П Ei }. (6)

i

На основе выражений (1) ,(5) и (6) предлагается методика оптимизации вариантов ДО, основные положения которой заключаются вгСледующем. Перед лицом, принимающим решение (ЛПР), находится «дерево» решений, включающее в себя все, представляющие практический интерес, базовые варианты ДО. Имеется также определенный перечень из и технических решений Ru= f( h,m), h=l, ...,5; m=l,...8, по выполнению текущих мероприятий в условиях среды а(т) и после получения результата Di, технического обследования ГТГА. Требуется указать одну из ветвей «дерева» решений, то есть конфигурацию структуры диагностического обеспечения, которая позволила бы реализовать указанный перечень приказов при минимальных стоимостных затратах на организацию, внедрение и последующую эксплуатацию всех компонентов ДО. Разработана алгоритмическая и программная поддержка методики оптимизации.

По региональным 1111 отрасли ("Самаратрансгаз", "Пермтрансгаз", "Тюментрансгаз" и др., табл.2) собраны и систематизированы данные, необходимые для расчета соответствующего варианта обследуемых предприятий, и на их основе получена процедура определения исходных условных значений стоимостных параметров отимизационной модели. Сущность процедуры заключается в статистически обоснованном задании базового варианта диагностического обеспечения, требующего наименьших стоимостных затрат для своей реализации и последующего выделения в нем наименее затратной статьи, расходы по которой принимакгг-

15

ся за условную затратную единицу. Далее, на основании анализа соответствующих статистических данных и имеющихся экспертных оценок, составляется матрица стоимостных коэффициентов, позволяющая комплексно оценивать (относительно принятой условной единицы) затраты по всем статьям анализируемых базовых вариантов.

Четвертая глава посвящена совершенствованию методической и технической поддержки первого-третьего базовых вариантов ДО. Показано, что функции рассматриваемых вариантов целесообразно объединить в единую систему автоматического диагностирования (САД), которая методически способна обеспечить диагностирование всех типов ГПА по совокупности диагностических параметров и механических величин в составе АСТД и КАСД (см.табл.1). С этой целью проведена формализация представления диагностической информации на базе репрезентаци-онной теории чисел с использованием аппроксимирующих полиномов [6,12] и определены логические правила идентификации основных дефектов ГПА [7,10]. Предлагаемая САД методологически объединяет существующие разрозненные алгоритмы диагностирования и сигналы агрегатной автоматики. Отмечается эффективность использования САД для целей развития подсистем искусственного интеллекта в переносных современных спектроанализаторах (сборщиках данных, коллекторах) и создания автоматических идентификаторов дефектов (АИД). Разработана [11] процедура встраивания на программном уровне функций автоматической идентификации дефектов и зон интенсивности вибрации в переносной коллектор СК-2300 (разработки ИТЦ "Оргтехдиагностика"). Созданный таким образом "АИД-коллектор" [9] представляет собой новое поколение переносных технических средств поддержки ДО региональных ГТП. Новизна и оригинальность предложенных технических решений подтверждена положительными решениями по заявкам на изобретения [7.9].

Проведена экспериментальная проверка сходимости коэффициента невосстановления ГПА (К101), характеризующего ухудшение юхнического 16

состояния послс проведения плановых и аварийных ремонтов (использовались данные по КС "Павловская" и КС "Соковка" ГТП "Самаратранс-газ"). Впервые дана количественная оценка зависимости К,„ от различных условий эксплуатации ГПЛ, которая рассчитывалась из формулы (3):

Сэпи

к» = --(7)

Стр(и,Ь,т) ♦ К п и

Наибольшее влияние на изменение К,„. от 0.072 до 0.375 оказывает внешняя среда эксплуатации (а(ш)) при диагнозе Бь = (см. рис.2). При ранней стадии развития дефекта (обобщенный диагноз О;) К|ш определен в пределах 0.014-0.04. Максимальная приведенная погрешность между статистическим и экспериментальным определением коэффициента К!л не превышает 7,5% для всех а(т)). Степень влияния погрешности Кщ, на изменение интегрального показателя Е, не превышает 0,42% от его нормированного значения, что удовлетворительно для практики.

Научно обоснован необходимый для оптимизации перечень стоимостных и вероятностных параметров. Для каждой из категорий предприятий выполнены оптимизационные расчеты, результаты которых представлены в виде соответствующего набора графиков и таблиц. Для этого разработано соответствующее программное обеспечение. Целью проведенных расчетов являлось выявление тенденции и определение закономерностей изменения интегрального показателя Е; в зависимости от номера базового варианта и времени ТГ=Т^Ц. Анализ полученной плоскости изменения показателя Е^ позволяет сделать следующие обобщенные выводы : 1). Каждый из базовых вариантов диагностического обеспечения характеризуется свойственным только ему минимальным значением Е] мин. 2). Диапазон изменения показателя Е^ для варианта ДО с более развитой технической и методической частями существенно меньше, чем для вариантов с менее оснащенной поддержкой. 3). Для каждого варианта ДО может быть указано время эксплуатации (Т*,,,) при котором интегральный показатель будет минимальным. 4). Наблюдается

17

ярко выраженная тенденция, согласно которой эффективность эксплуатации для оснащенных вариантов ДО, несмотря на значительные первоначальные затраты, существенно преобладает над эффективностью эксплуатации слабо оснащенных вариантов.

Далее проведены расчеты и экспериментальные исследования результатов внедрения системы ДО в 1 111 "Лентрансгаз", имеющего базовый комплект оборудования. При этом ставилась задача определить: 1) при каком значении параметра Тжд. стоимостные затраты на создание и эксплуатацию ДО не будут превышать допустимых, назначаемых обычно ЛПР; 2). Какой вариант системы ДО может обеспечить максимальное время межремонтного периода (Т^л.) ГПА при минимальных затратах на ее создание и эксплуатацию.

Целью расчетов является количественное обоснование решения по выбору варианта ДО для ГТП «Лентрансгаз», обеспечивающего указанные требования. Оптимальный вариант выбирался по критерию:

WonT= {Wj| max T^ & max Тщ. & min Ei }, (8)

j v i

где j = 1, ; v = ^.....Тидлак. — соответственно номера

временных меток ( годы, тысячи часов), определяющие рассчитываемый для каждого из этих значений интегральный показатель, оценивающий полезность i-ro решения.

Исходные параметры для расчетов собирались и обрабатывались согласно разработанной методике. Экспериментально определена область АЕ = 0,12-0,36, устанавливающая предельные границы изменения интегрального показателя, когда каждый из вариантов ДО является оптимальным. Текущее минимальное значение Ei, не превышающее предельного значения интегрального показателя (ДЕщ^М^Зб), определяет период жизненного цикла и время технического ресурса (Тщ,), которые могут быть обеспечены одним из вариантов ДО для рассчитываемого ГТГ1. Так, для ГТП «Лентрансгаз» наиболее экономичным вариантом диагностического обслуживания является W6 (табл.2). 18

В табл.2 приведены результаты расчета стру(сгурь: ДО для других ГТП. Разработанный программный комплекс передан в ИТЦ "Оргтехди-гностика" ДАО «Оргзнергогаз» и им могут реально воспользоваться предприятия в качестве базовой модели для экономического обоснования

структуры диагностического обеспечения.

Таблица 2

_Расчет структуры диагностического обеспечения 1 111_

Предприятие Количестве един. ГПА Структура диагностического обеспечения Структура ЦТД при ГТП

форма ТО Форма д/о Wi ранжир Т max Т.,, тыс.ч.

»1 ЧИСЛЕННОСТЬ

факт. расч.

факт. Расч. Факт Расч факт. расч.

"Лен-трансгаз 54 ППР до отказ; ИД РИТЦ 7 4,2 12000 18000 2 2 6

^Самара "Север-газпром 270 РППР 111 IP ШШ РППР li цптл ..«та. РИТЦ" ш. 5 3 .4,7 6.5 № .15000 1400С ioowo 21.500 28000 18000 № 4 ш ШЯ 16 24 !

."Мое- • rpsHcrai' 207 ДПР? РППР щщ ЦТД 18 28

"1 юмен-трансгаз 1109 РППР ФТС цтд РИТЦ 2 5,5 12000 24000 4 12 78

"Перм-трансгаз" 274 ППР ФТС РИТЦ цтд 3 6,0 11000 22000 3,4 8 32

Пояснения к /лабл.2:РППР- рандомизированные сроки проведения ППР; 9t—методы и средства диагностики по интегральным, спектральный характеристикам, мехвеличинам САУ ГПА и параметрам: 1-вибрации; 2-вибраци и параметрической диагностики; 3-вибраци и трибодиагнос-тики; 4-вибрации, параметрической диагностики и трибодиагностики..

Основные результаты работы

1. На базе методов принятия технических решений разработана модель оптимизации вариантов диагностического обеспечения с учетом требований целевой комплексной программы по построению отраслевой системы диагностического обслуживания (ОСДО) оборудования КС МГ.

2. Предложен интегральный показатель оценки эффективности внедрения и эксплуатации системы диагностического обеспечения региональных ГТП.

3. Исследована степень влияния основных параметров оптимизационной модели на изменение интегрального показателя.

4. Разработана процедура задания условных значений стоимостных параметров оптимизационной модели диагностического обеспечения.

5. Выполнен сравнительный анализ условий применимости известных критериев, позволяющих получать оценочную функцию различными способами. Доказано, что на данном этапе построения ОСДО наиболее удобно использовать "гибкий" критерий.

6. Разработана методика оптимизации системы диагностического обеспечения газотранспортных предприятий на базе интегрального показателя оценки эффективности ее внедрения и эксплуатации.

7. Предложены принципы функционирования системы автоматического диагностирования (САД) и на ее основе впервые в отрасли разработаны переносные средств диагностики ГПА, Новизна технических решений подтверждена двумя положительными решениями по заявкам на изобретения.

8. Проведена экспериментальная проверка экспертных оценок по заданию стоимостных и вероятностных параметров модели оптимизации диагностического обеспечения.

9. Проведены оптимизационные расчеты по построению системы диагностического обеспечения для предприятий отрасли с учетом их групп сложности.

10. Технический эффект от внедрения результатов работы в предприятии "Мострансгаз" заключается в повышении коэффициента использования оборудования на 12.4% (с 0,639 до 0,718), увеличении времени межремонтного периода Тмп (на 28 агрегатов ГПА-Ц-6,3) до 18000 час. при эффективном времени жизненного цикла системы ДО, построенного по третьему (\Уэ) варианту Тжц = 4,5 года. В предприятии "'Самара-трансгаз" внедрена полная расчетная структура ДО, регламентирующая 20

количество и перечень специалистов по диагностическому обслуживанию. Результат внедрения: снижение коэффициента невосстановления при Т„= 5000час (КС "Сергиевская", система из 8 агрегатов ГТК-10) в 1,19 раза (с 0,065 до 0,054) за счет сокращения количества неоправданных ремонтов; увеличение времени межремонтного периода для системы из 24 агрегатов ГПУ-10 (КС "Соковка") доведено Twn=21500 час при эффективном Тж.ц= 4,7 года.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы:

1. Усошин В.А. Разработка математической модели показателя оценки эффективности внедрения и эксплуатации отраслевой системы диагностического обслуживания региональных газотранспортных предприятий. -М., ДАО " ОЭГ", 1997 . -11с, - Деп. в ИРЦ Газпром, № 1384 -гз.

2. Усошин В.А. Исследование комплексного показателя эффективности внедрения систем диагностического обеспечения // "Диагностика оборудования и трубопроводов".-М.: ИРЦ Газпром, 1997, №4. - с.9-14.

3. Усошин В.А. Анализ состояния эксплуатации трубопроводного транспорта и задачи центра диагностики линейной части магистральных газопроводов/ Трубодиагностика-91.- М.:ВНИИЭГазпром,1991.-С.26-27.

4. Зарицкий С.П., Усошин В.А, Чарный Ю.С.. Об эффективности использования стационарных систем диагностики//Диагностика оборудования и трубопроводов - М.: ИРЦ Газпром, 1997. -С.14-18.

5. Усошин В.А. Совершенствование диагностического обеспечения газотранспортных и газодобывающих предприятий РАО "Газпром" // Седьмая международная деловая встреча "Диагностика-97". Доклады и сообщения.-М.: ИРЦ Газпром, май,1997. -С. 18-22.

6. Усошин В.А., Егоров И.Ф. К одному способу аппроксимации амплитуд виброскорости роторных гармоник для турбоагрегатов с низкой виброактивностью. /Дочернее акционерное общество "Оргэнергогаз". -М., 1996 - 11 с, - Деп. в ИРЦ Газпром, № 1380 -гз.

7. Усошин В.А., Егоров И.Ф., Зарицкий С.П. и др. Генератор последовательностей многозначных чисел. - П.р. к з-ке № 97100667/20.-G 01 М 7/00.-1997.

8. Усошин В.А. Роль и задачи АО «Оргэнергогаз» в научно-техническом обеспечении объектов РАО «Газпром» // Материалы совещания руководителей газовой промышленности.-М.: ИРЦ Газпром, 1997. - С.23-29.

9. Усошин В.А., Егоров И.Ф., Зарицкий С.П. и др. Автоматический идентификатор дефектов турбоагрегатов. - П.р. к з-ке № 97100985/20, G-01М 7/00.-1977.

10. Усошин В.А., Егоров И.Ф. Способ автоматической идентификации дефектов и зон интенсивности вибрации турбоагрегатов, - М., ДАО "ОЭГ", 1996 . -Юс. -Деп в ИРЦ Газпром, № 1382 -гз.

11. Усошин В.А., Егоров И.Ф. Устройство диагностики турбоагрегатов с расширенной зоной виброакгивности ,-М., ДАО "ОЭГ', 1996. - 26 с. - Деп. ИРЦ Газпром, № 1383- гз.

12. Усошин В.А., Егоров И.Ф. Генерирование последовательностей многозначных чисел для диагностики турбоагрегатов широкого класса использования. / Дочернее акционерное общество "Оргэнергогаз". -М., 1996 - 16с, - Деп. в ИРЦ Газпром, № 1381 -гз.

13. Зарицкий С.П., Усошин В.А. Диагностики и надежность оборудования компрессорных станций в России/ЛГруды третьей трибологи-ческой конференции стран Латинской Америки.-Буэнос-Айрес, 1994г.-4 с.

Tz-^/00,

Отды oaejiraxoJ вошс-рфл ГАКГ гм.Я.У.ГуйЕ^а