автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.07, диссертация на тему:Построение системы диагностического обеспечения компрессорных станций магистральных газопроводов



од

Всероссийский научно-исследовательский институт пр1фодных газов и газовых технологии (ВНИИГАЗ)

На правах рукописи

ЗВЯГИН

ГеипадиИ Михайлович

УДК 621.438.001.5.57

ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

Специальность 05.04.07 - машины и агрегаты нефтяной и газовой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

доссертащш иа соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена на Предприятии "Самаратрансгаз" РАО "ГАЗПРОМ н в Самарском проектом и научно-исследовательском институте по объектам газовой промышленности, строшшдус грни п стройматериалов ("СамараГИПРОНИИгаз").

Научный руководитель - кл .н., действительный член Академии горных

наук, ВЯХИРЕВ Р.И.

Официальные оппонешы - д.т.н., профессор, ЗАРИЦКИЙ С.П.,

к .т.н., С.Н.С., ФЕСЕНКО С.С.

Ведущее предприятие - Всероссийский научно - исследовательский

1П1стшут разработки и эксплуаташш нефтепромысловых труб (ВНИИТНЕФТЬ)

Зашита состоится 1995г. в 1Ж часов

на заседашш диссертационкого совбта Д 070.01.02 по защите диссертаций на соискание ученой степешг доктора технических наук при Всероссийском научно-исследовательском ннстшуте природных газов и газовых технолопш (ВНИИГАЗ) по адресу: 142717, Московская область. Ленинский район, пос.Развнлка, ВНИИГАЗ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГАЗа.

1995г.

Автореферат разослан

) Ученый секретарь диссертационного советадс.г^!^// [ 0 Б.М.Смерека

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В сложившихся условиях экономического развития в большинстве базовых отраслей России, а том числе и в газовой промышленности, специалисты сталкиваются с ситуацией, которая характерна быстро прогрессирующим старением оборудования и практической невозможностью его замены. Положение усугубляется отсутствием или резко ограниченными инвестициями, а также постоянно усложняющимися режимами работ оборудования. В то же время газовая промышленность все еще продолжает сохранять объемы производства, управляемость и имеет перспективное планирование. Одним из вопросов такого планирования является определение оптимальных способов поддержания эксплуатационных качеств большого числа единиц вращающегося энергомеханического оборудования (ЭО). В этих условиях большинство ученых приходят к выводу, что задачу продления жизненного цикла ЭО необходимо решать на основе совершенствования методов и средств диагностики и прогнозирования. В данном направлении постоянно ведутся интенсивные исследования и, в результате, практика эксплуатации ЭО имеет в своем арсенале многообразие указанных методов и средств, каждый из которых ориентирован на раздельную организацию построения технического и диагностического обслуживания. Однако, сегодня речь уже должна идти о создании единого подхода к диагностическому обеспечению (ДО), которое позволило бы эффективно управлять надежностью эо компрессорных станций магистральных газопроводов (КС КГ). Процесс проектирования ДО должен рассматриваться как результат одновременного решения комплекса вопросов по построению организационной, методической и технической частей системы, а нахождение оптимального варианта взаимодействия указанных частей следует считать центральной задачей её построения.

На сегодняшний день, принципы взаимодействия перечисленных компонентов при построении ДО научно не обоснованы. Исходя из этого, возникла необходимость в научном подхода к построению ДО КС МГ.

Цель работы. Целью диссертационной работы является развитие и совершенствование методологии построения диагностического обеспечения, направленного на повышение надежности и эффективности организации эксплуатации основного оборудования компрессорных станций магистральных газопроводов.

Основными задачами исследования являются:

1. Получение комплексного показателя оценки затрат по вариан-

там диагностического обеспечения на оснозе анализа показателей надежности и эффективности работы газотранспортных предприятий "Са-маратраксгаз".

2. Разработка диагностического обеспечения основного оборудования КС МГ, которое включает исследование моделей организационной, методической, технической частей.

3. Разработка критериев оптимизации системы диагностического обеспечения основного оборудования КС ИГ на основе прикладных исследований и анализа статистических данных.

4. Выполнить оптимизационные расчеты для выбора структуры диагностического обеспечения на основе разработанного программного обеспечения,

5. Внедрение диагностического обеспечения на оборудовании КС МГ "Самаратрансгаз" и других газотранспортных предприятий.

Методы исследования. Основана на использовании теории принятия решений, теории избыточного кодирования, спектральном анализе, теории чисел.Корректность применения указанных методов подтверждена результатами практического использования и внедрений.'

Научная новизна. Методы и средства диагностики на сегодняшний день индивидуальны для различных типов оборудования КС МГ. Впервые доказано, что эффективная структура диагностического обеспечения должна включать в себя кроме методов и средств вопросы организации технического и диагностического обслуживания, что позволяет создать единую методологию ДО для КС КГ, эксплуатирующих различные типы энергомеханического оборудования.

1. Впервые разработан алгоритм совместного анализа показателей эффективности эксплуатации оборудования КС МГ,

2. Предложены кодифицированные виды состояний основного оборудования компрессорных станций.

3. Впервые обоснован выбор и проведены исследования критериев оптимизации ДО на газотранспортных предприятиях.

4. Предложена концепция создания классификаторов основного и вспомогательного оборудования КС МГ на основе анализа конструктивных особенностей узлов ГПА.

Практическая ценность работы.

1. Выполнен комплексный анализ работы основного оборудования КС МГ "Самаратрансгаз" и других предприятий.

2. Разработаны требования к диагностическому обеспечению и предложена формализованная постановка задачи выбора оптимальной

структуры до для газотранспортных предприятий.

3. Получена функциональная структура диагностического обеспечения и разработаны принципы взаимодействия её составных частей для предприятий "Самаратрансгаз".

4. Разработан комплекс программ, позволяющий автоматизировать процесс поиска оптимального варианта системы диагностического обеспечения.

5. Предложено при диагностировании основного и вспомогательного оборудования КС МГ использовать систематизированные классификаторы узлов и конструктивов ГПА.

6. Сформулированы требования к элементам методической части и техническим средствам диагностического обеспечения, на основе которых в институте "СамараГИПРОНИИгаэ" разработана и на КС "Северная" внедрена автоматизированная система аварийного останова ГПУ-10 (АСАО-Т1).

На защиту выносятся следуюаие положения:

- модифицированные виды технического состояния объекта исследования;

- разработка комплексного показателя оценки затрат на диагностическое обеспечение;

- модифицированная форма исходного дерева решений и соответствующая ему оптимизационная матрица.

Реализация и внедрение результатов работы. Технический эффект от внедрения в виде снижения временных затрат на ТОР (в среднем с 720 до 510 часов) и повышения межремонтного цикла ( в среднем с 6000 до 8000 часов) получен на объектах отрасли "Югтрансгаз","Баш-трансгаз" и "Волгоградтрансгаз", согласно актам. Внедрение организационных мероприятий по построению ДО в газотранспортных подразделениях предприятия "Самаратрансгаз" и проведение диагностического обслуживания собственными силами позволило,по сравнению с 1993г, снизить коэффициент восстановления работоспособности агрегатов в среднем в 1,8 раза и коэффициент вынужденного простоя в 1,3 раза.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях Ученого совета Самарского филиала секции "Строительство" Российской Инженерной академии. Технического совета предприятия "Самаратрансгаз", на заседаниях Ученого совета института "СамараГИПРОНИИгаэ", а также на Четвертой международной деловой встрече "Диагностика-94"(г.Ялта,1994г.),На-

5

учно-техническом совете РАО "Газпром" (г.Москва,1994г.) и на Первой международной научно-практической конференции "Энергодиагностика" ( г .Москва, 1995г.).

Публикации■ По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, а также разработана методика построения поузловых классификаторов основного оборудования КС МГ.

Работа выполнена на предприятии "Самаратрансгаз". При работе над диссертацией автор пользовался консультациями д.т.н., профессора Ягудина А.И., к.т.и. Збродова H.A.

Автор искренне благодарен всем коллегам за помощь в подготовке диссертационной работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 234 страницах машинописного текста, в том числе содержит 41 рисунок, 26 таблиц, список литературы из 141 наименования и 5 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследования, отмечается ее новизна и практическая ценность.

В первой главе проведен обзор развития и путей совершенствования диагностического обеспечения, из анализа которого вытекает, что под диагностическим обеспечением следует понимать совокупность взаимодействия не только методов и технических средств диагностирования, но и организационных мероприятий, направленных на практическую реализацию наиболее эффективной и рациональной формы эксплуатации основного и вспомогательного оборудования, КС ИГ. В соответствии с данным определением исследовались алгоритмы взаимодействия трех основных составляющих ДО:

- организационной части, в которой должны рационально сочетаться как существующие формы технического и диагностического обеспечения оборудования КС, так и перспективные разработки, отвечающие современным условиям принятия технических решений [5,6,7];

- методической части, обеспечивающей построение совершенных диагностических моделей, объединенных в рамках единой отраслевой системы с общими целями и задачами [2,3,4,8];

- технической части, позволяющей эффективно разместить и ис~

пользовать на объектах исследования средств диагностирования в зависимости от принятого варианта технического и диагностического обслуживания [1,6].

Каждая из указанных компонент имеет свои варианты поддержки, а их совокупность определяет конкретную конфигурацию структуры ДО.

На рис.1 показаны варианты организационной части ДО, полученные в результате проведенного анализа, при этом: с^ - вариант диагностического обслуживания (д/о) на базе собственного центра диагностики; с32 - вариант централизованного д/о выездными бригадами; а3 - вариант д/о по необходимости; <1^ - д/о не проводится; t¡ - вариант технического обслуживания по состоянию (ФТС); Ь2 -вариант ТО по определяющему параметр; tз - вариант ТО "до отказа". • Каждой из ветвей (см.рис.1), описывающей структуру организационной части ДО, должен быть поставлен в соответствие конкретный вариант диагностической структуры, включающий в себя взаимосвязанные методическую и техническую части ДО. Полученный таким образом расширенный граф описывает все представляющие практический интерес варианты системы ДО, которые впоследствии должны быть оптимизированы. Однако, для выполнения указанного расширения, необходим детальный совместный анализ всего многообразия возможных вариантов поддержки методической и технической части, что и было сделано в первой главе диссертации. Установлены следующие, подлежащие дальнейшему рассмотрению, варианты методической части ДО (в порядке возрастания затрат на их построение):

щ - диагностирование объектов сложных технических систем (стс) с использованием методики оценки состояния по обобщенному, интегральному параметру (например, по общему уровню сигнала);

тг - диагностирование объектов СТС по расииренной методике (например, оценка состояния элементов и узлов по спектральным характеристикам виброакустического сигнала);

т3 - использование методов п^ и т2 наряду с обработкой и анализом значений мехвеличин. Под мехваличиной понимаются значения параметров, полученных в результате проведения параметрической диагностики, трибодиагностики, замеров экологии и т.д.

Ниже приведен результат анализа вариантов поддержки технической части ДО в порядке возрастания функциональных возможностей и, следовательно, затрат на приобретение и размещение:

п; - ПГС ОУ - переносные технические средства унитарного

контроля общего уровня вибрации. Реализация варианта .

п2 - ПТС ОУ, ВК - дополнительно к nt используются результаты встроенного контроля (сигнальная аппаратура по параметрам вибрации) . Реализация варианта ;

п3 - СПТС - переносные частотные анализаторы, коллекторы. Реализация варианта иг;

- СМФТС (В) - специализированные многофункциональные анализаторы сигналов вибрации. Реализация варианта шг;

П5 - СМФТС (ОП) - специализированные многофункциональные анализаторы сигналов по обобщенный параметрам; измерение и диагностика по значениям мехвеличин. Реализация варианта ш3;

п6 - переносные средства измерения обобщенных параметров и мехвеличин, а также встроенные средства непрерывного контроля состояния (мониторинг). Реализация варианта т3.

Описанные множества вариантов {¿j - й4 , tj - t3 , щ - ii3 , ni -- T>6 > в своем сочетании дают все возможные конфигурации структур ДО. Однако практическую ценность представляют лишь 26 из них, формирующие 26 наборов диагностических данных и определяющие 101 вариант их доставки. Указанные варианты получены путем расширения графа, приведенного на рис.1, с учетом множеств щ _ т3 и п4 _ п6.

Вторая глава диссертации посвяцона выработке методологии управления надежностью КС МГ на основе диагностического обеспечения. При её разработке [6] исходили из необходимости снижения стоимостных затрат и увеличения набора диагностических данных процесса управления объектом исследования. Процесс управления сводится к изданию лицом, приникающим решения (ЛПР) перечня приказов, исполняемых обслуживающим персоналом. Эффективность перечня приказов зависит от степени их соответствия реальному состоянию до. Набор диагностических данных зависит от варианта системы ДО. Разработчик должен выбрать вариант, который обеспечивает полный перечень приказов при минимальном наборе диагностических данных. Для назначения указанного перечня необходимо исследовать 0И. Чек последний будет сложнее, тем более обширный перечень приказов {г<,гг,..) R потребуется для поддержания его в рабочем состоянии. Это множество приказов и будет определять конкретное сочетание организационной, методической и технической частей до.

В диссертации впервые вводится понятие модифицированного вида технического состояния 0И. Последнее вызвано необходимостью согла-8

совання видов технического состояния с конкретной методикой их распознавания. В качестве базовой была выбрана репрезентационная методика диагностирования турбоагрегатов, согласованная с существующим регламентом оценки состояния. Однако, анализ методической и технической частей ДО в данной постановке потребовал новой редакции известного регламента. В результате были получены [1] модифицированные виды состояний в совокупности составляющие комплексный показатель £ Офрн оценки технического состояния ОИ, набор ди-

агностических данных И^), которые определяются значениями вибрационных н теплотехнических характеристик, а также интенсивностью износа узлов трения (трибодиагностика).Оценка состояния ОИ производится по критерии работоспособности [5] (табл.1): Чфри ~ Функционирует, работоспособен, исправен; Чфрй " функционирует, работоспособен, неисправен; Чфри ~ функционирует, неработоспособен, неисправен; Чфрй ~ нефункционирует, неработоспособен, неисправен.

. - " Таблица 1

Модифицированные классы технического состояния сложных технических систем

1 ...... 1 Регламент ( 1 Модифицированные' ' 1 вид 1

llSO 2372 I классы состояния 1 СОСТОЯНИЯ Офрн1

1 Хорошее 1 1 Бездефектное (БД) Чфри 1

1 Приемлемое 1 Ранняя стадия (РС) Чфри 1

I (зарождающийся дефект)

1 Допустимое I Допустимое (Д) 4¡¡>píf 1

1 Требует принятия мер (ТПМ) 4®píf 1

1 Недопустимое i 1 Недопустимое (НД) | Ч£рн ' i

Разработана схема взаимодействия компонентов комплексного показателя <2фри = f (qjpl), <X(j), a(m)) в условиях среды принятия решений (рис. 2). Из рисунка следует, что переходы ОИ из одного состояния в другое являются строго упорядоченными и определяются не только внутренним состоянием Ч$рИ > но и влиянием внешней среды а(т) , а также принятием ЛПР'решения г^ на основании перечня 0¡(j) и степенью его ошибки );

В работе впервые проведен детальный анализ показателей эффек-

тивности и эксплуатационной надежности работы КС предприятия "Са-каратрансгаз". На основе анализа получен комплексный показатель оценки затрат по различным вариантам В(1),...В(26) системы ДО, который учитывает затраты на одно диагностирование по методу щ - т3 с использованием технических средств щ- щ, за время t0 , а также затраты на проведение аварийного ремонта и на проведение ТОР с учетом времени их выполнения.

В третьей главе рассматриваются вопросы разработки и исследования алгоритма оптимизации ДО. Результат диагностирования и внешнее состояние носят вероятностный характер. Поэтому, перед началом процесса оптимизации системы ДО,в качестве исходных данных предложен набор гипотез P[Ct( j) ] |В(i) ,a(m) ] для каждого из перечня внутренних состояний <X(j) на фоне внешних условий а(п) . В качестве источника гипотез были использованы литературные данные, а также результаты собственных исследований [4,6,7]. При задании таблиц гипотез учет влияния внешней среды на высказываемые вероятности осуществлялся с помощью нормированных коэффициентов вариации, для которых после обработки статистических данных были получены эмпирические формулы. Полученное во второй главе дерево решений преобразовано в соответствующую ему матрицу. Поиск алгоритма оптимизации структуры ДО состоял в выборе и обосновании конкретного критерия принятия решения, а также в указании последовательности действий со столбцами и строками исходной матрицы согласно данному критерию. В результате множество вариантов решения было ранжировано по "степени их оптимальности" в виде последовательности заданной длины. Непосредственное преобразование исходного графа приводит, к излишне громоздкой матрице, которая для своей оптимизации требует значительных вычислительных ресурсов. Поэтому в дереве решений были выделены две части. Первая включает описание выбора всех составляющих системы ДО и возможные состояния ОИ. Вторая часть задает все последствия принятия конкретного решения. Это дало возможность объединить все узлы решений, относящихся к одноименным ветвям первой части анализируемого графа [1]. В результате была получена его модифицированная (упрощенная) форма, содержащая в 2 раза меньше узлов и в 4 раза меньше дуг решений. Осуществленный затем стандартный переход от упрощенного дерева к соответствующей ему матрице решений, выполненный в рамках теории принятия решений, привел к так называемой канонической матрице решений. Её размерность (26 на 10

101 элемент) вызывала определенные трудности при разработке программной поддержки алгоритма оптимизации. Дальнейший совместный анализ упрощенного дерева решений и канонической матрицы позволил перейти к компактной форме матрицы. Размерность матрицы удалось сократить в 26 раз и она легла в основу разработки программного обеспечения алгоритма оптимизации ДО.

Далее, на основе предложенных [5] расчетных формул для каждой из 101 тупиковых вершин дерева принятия решений»получена количественная оценка полезности решения в!j. При этом функция затрат соотнесенная с каждой из тупиковой (j-ой) вершиной вычисляется как:

Z3 [B(i),<X(j),rJk,a(ni)]= [B(i),ü(j)]+ Z3r [г\,а(1)], (1)

где Z1a [В(i) ,СС( j) ] определяет затраты на реализацию B(i)-ro варианта ДО, a Z-1 г [r^K^fra)] характеризует стоимость г\ приказа.

Структура исходного дерева решений предполагает попарный анализ только двух возможных приказов г3! и г-'г • Однако, количество подобных приказов явно больше и в течение времени они могут изменяться и дополняться. Поэтому процедура оптимизации выполняется за несколько шагов, в каждом из которых приказы могут модифицироваться . Такой подход одновременно позволил существенно ослабить требования к программной поддержке алгоритма оптимизации.

Расчет полезностей решений е^ осуществлялся в два этапа. На первом этапе для всех конечных вершин модифицированного (упрощенного) графа по формуле (1) вычисляются исходные суммы, характеризующие предварительную (без рассмотрения узлов событий) стоимость каждой из ветвей графа. Количество таких сумм S определяется формулой S = j • le • m, где максимальные значения параметров jraax=101, knax=2' "Ъах^ и> следовательно, S=808.

После выполнения подготовительного этапа должны быть сформированы S исходных сумм Z-'s [B(i) ,<Х( j ), г3 к ,a(m) ], S = 1,2,...,808.

Во втором этапе на база полученных исходных сумм и вычисленных апостериорных вероятностей в виде Р[а(д)IB(i),tt(j)] были определены усредненные условные затраты, характеризующие полезность решения е£ j для каждой из тупиковых вершин модифицированного графа. Расчет осуществляется по следующей формуле:

М • •

еи = I • Р[ а(м) | В{ 1) ,<Х( з) ] +

<и=1

т (2)

+ X 23зг[В(1),а{л,г3х,а(у)] • Р [а(у)|в(1),а(3)],

где индекс Б принимает значения Eg=w+4 для первой тупиковой

вершины 11(1) анализируемого графа; Е! =ы+8, б2=>*+12 для И (2) ; ... з1=ы+800, ег=У+804 для Я( 101) .

В результате анализа [1,5] был сделан вывод, что наиболее полно ситуации на 0И соответствует составной минимаксный В1>крите-рий Байеса-Лапласа и его дальнейшее развитие НЬ-критерий Ходжа-Ле-мана. На начальном этапе оптимизации, когда все еще нет достаточно представительных статистических данных по каждому варианту ДО, предпочтение было отдано ВЬ-критерию. С целью уменьиения субъективного фактора на базе имевшихся статистических данных были определены прогностические доверительные факторы оценок полезностей решений.

В результате проведенных исследований разработана [1,5] процедура выбора оптимальной структуры ДО, которая включает в себя следующие этапы: 1.Детализация исходной информации (попарное задание приказов для каждого шага оптимизации, качественное определение четырехкомпокентной внешней среды принятия решений и количественное задание априорной вероятности каждой из её компонент, качественное задание функций правдоподобия и их количественная оценка) ; 2. Расчет апостериорных (условных) вероятностей; 3. Количественная оценка полезностей решений по формуле (2) и построение компактной формы решений; 4. Расчет доверительного фактора оценок полезностей решений; 5. Расчет оптимальных вариантов по ВЬ(ММ)-критерию (или согласно НЬ-критерия); 6, При необходимости (изменение внешних условий, при появлении новых гипотез или замене очередной пары приказов) повторять п.п.1 - 5; 7. Анализ ЛПР ранжированной последовательности оптимальных вариантов и выбор среди них окончательного решения (по совокупности приказов).

В четвертой главе разработано прикладное программное обеспечение, которое в максимальной степени автоматизирует процесс поиска наилучшего варианта. Б программе алгоритм оптимизации осущест-

вляется на основа расчета стоимостных и вероятностных оценок для всего перечня возможных вариантов ДО. В распоряжении разработчика ДО, решающего задачу оптимизации, имеется фонд знаний и возможность математического моделирования объекта исследования (ГПА) на базе диагностических моделей. В программе учтено влияние на объект установленных выше внешних факторов. Работает программа в интерактивном режиме и позволяет в форме диалога методом последовательных приближений для различных пар анализируемых приказов получить ранжированную оценку эффективности произвольных вариантов систем.При этом, в качестве оптимизируемой системы может быть исследована не только система ДО, но и любая другая, которая задается деревом решений аналогичной конфигурации. Так, например, при соответствующих исходных данных предлагаемое программное обеспечение может быть эффективно использовано при решении задачи выбора оптимальной стратегии переоснащения КС [1].

В качестве совершенствования методической части ДО были исследованы нормы вибрации по частотным составляющим спектра вибрационного сигнала. Доказано [ 3 ], что оценка норм вибрации при распределении мощности колебательного процесса по гармоническим и субгармоническим составляющим является более разумной, так как в этом случае учитывается частота воздействия силы возбуждения на деталь или соответстующий узел. Данная частота, а, следовательно, и энергия воздействия определяется структурой спектра, которая, в свою очередь, зависит от типа дефекта. Таким образом, при данном подходе нормирование по спектру вибрации находится во взаимосвязи с дефектом, вызывающим эту вибрацию.Полученные данные по нормам вибрации были рекомендованы к практическому использованию в качестве одного из элементов совершенствования методики диагностирования.

В качестве другого элемента совершенствования методической части ДО в работе предложен так называемый числовой метод измерений для повышения чувствительности существующего способа определения механических дефектов в ранней стадии их развития.Принцип основных теоретических положений строится на утверждении, что состояние физического объекта в произвольные моменты времени можно описать при определенных условиях числами или их множеством. Этил условиям прежде всего отвечает область определения состояния объекта исследования, выраженная через физические величины. Например, зона виброактивности агрегата (см.табл.1) может быть выражена через хо-

эффициенг вибрационного состояния, коэффициент вибрационного состояния определен, в свою очередь, по основный спектральным составляющим в рабочем диапазоне частот; составляющие спектра и частотный диапазон выражены своими соответствующими физическими величинами. Достижение результата состоит в покрытии области определения возможных состояний ОН теми числовыми последовательностями, которыми ото покрытие осуществляется.

Исследованы вопросы совершенствования элементов технической части ДО. Практическую ценность имеет проведенная оптимизация выбора параметров оценки вибрации при контроле быстропротекакщих процессов разрушения подшипников качения агрегата ГПУ-10. В результате выполненного анализа были сделаны следующие выводы: если исследуемая область частот ограничена диапазоном 0-160 Гц, то в качестве нормы вибрации следует использовать вибросмещение; если исследуемая область частот ограничена диапазоном 0-500 Гц, то в качестве нормы вибрации следует использовать виброскорость; если исследуемая область частот ограничена диапазоном 500-2000ГЦ, то в качестве нормы вибрации следует ирпользовать виброскорость или виброускорение; если исследуемая область частот ограничена диапазоном > 2000 Гц, то в качестве нормы вибрации следует использовать виброускорение или резкость.

Указанные выводы легли в основу разработанной автоматической системы аварийного останова турбогенераторов (АСАО-Т1), предназначенной для непрерывного контроля вибрационного состояния ГПУ-10. Особенностью данной системы является: измерение среднеквадратичес-кого значения виброскорости роторных гармоник (до 4-й кратности) для дефектации роторов ГПУ; наличие ханалов измерения, включение аварийного зуммера, подключение регистрирующего устройства (самописца) и канала подключения устройства калиброванных сигналов. Отличие разработанной системы от существующих аналогов заключается в том, что для идентификации процесса разрушения подшипников агрегата использовано представление вибрации в значениях виброускорения (частотный диапазон 500-2000 Гц) и в значениях резкости (частотный диапазон 2000- 5000 Гц). Информация снимается с пьезоэлектрических датчиков МВ-04, устанавливаемых на специальных кронштейнах с охлаждением. Система прошла опытную проверку на КРТЗ "Восход" и получено разрешение на ее эксплуатацию в составе агрегатов ГПУ-10.

Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям диагностического обеспечения. Для описания гипотез первоначально были использованы статистические данные по КС МГ "Самаратрансгназ" с целью назначения экспертных оценок вероятности нахождения исследуемых агрегатов в одном из внутренних состояний. Эти оценки в значительной степени определяют расчетные величины, описывающие узлы событий на графе решений, и, следовательно, существенно влияют на эффективность анализируемых вариантов ДО. Поэтому, были выполнены расширенные экспериментальные исследования с целью уточнения высказанных ранее гипотез. На рис. 3 приведены обработанные статистические данные по отказам всего парка агрегатов ГПУ-10, ГГК-10, ГПА-Ц-6,3 предприятий "Самаратрансгаз", "Башгрансгаэ" и "Волгог-радтрансгаэ" за 1994 г..В результате были получены значения СОфри) для 256 агрегатов указанных типов. Из рисунка следует, что принятая первоначально оценка состояния не совпадает с полученной на основании расширенного эксперимента, погрешность определения других состояний не превышает 23». Эти данные были учтены при оптимизационном расчете.

по результатам экспериментальных исследований и накопления опыта распознавания внутренних состояний агрегатов была установлена закономерность идентичности вибрационных портретов одноименных узлов (конструктивов) для различных типов ГПА. На основе указанной закономерности выработана концепция построения поузловых классификаторов . Их функциональное назначение - с единых позиций дать качественное описание ДО для оборудования широкого класса использования .

Классификаторы состоят из двух частей, в первой из них заданы: типы узлов, конструктивные характеристики, способы соединения, рабочее тело, способ сборки, способ демпфирования и т.д.'. Указанные параметры кодируются в соответствии с приведенными характеристиками узлов в виде кодификатора. Например (рис.4), тип узла -подшипник скольжения, несущее рабочее тело - масло, тип вкладыша -элептический сегментный. Его кодификатор - РЗМОЕэ. Вторая часть классификатора содержит матрицу идентификации М1710, где 17 - количество строк, а 10 - количество столбцов. Элементами матрицы служат точки пересечения линий, обозначающих параметры блоков 1-4. Каждому кодификатору соответствует одна строка матрицы, которая несет в себе информацию о характерных для этого узла дефектах

1 по ФТС~

|по регламенту)*-,^

уК.

рцтд

по ФТС

не^хоз. —реглаиеТ^)

цо отказа

по ФТС

}гсо регламентуЦ— | до отказа Y'

ДО

Выездными бригадами

без п/о

—>|по реглаиен'гу]

4V _

цо отказа |

i i t¡ e T >

! Варианты ТО

•í dj e D > Варианты u/o

¡ < tx e i y

¡ Варианты ТО

Организационная часть ДО

Рис. 1. Структура организационной частя диагностического обеспечения: ДО - диагностическое обеспечение; ФГС - обслуживание по фактическому состоянию; д./о - диагностическое обслуживание,ТО - техническое обслуживание.

*м

Рис. 2. Граф взаииодеПстЕНЯ видов состояний в условиях сресы принятия решений: а(т) - влияние внешней среды: гк - принятие решения (приказ); ошибки лица, принимающего решение.

Р(Ч)фрн

Рис. 3. Эксперинептальные данные по отказам 16

(блок 1) и признаках определяющих конкретный дефект (блок 2). Блоки з и 4 доставляют в матрицу информацию о конструктивных особенностях данного узла и алгоритм решения матрицы идентификации. Например, для кодификатора РЗКОЕз блок 3, наряду с другими параметрами, задает количество сегментов. Указанный подход позволяет упростить и повысить достоверность диагностики независимо от сложности агрегата, его мощности, назначения, квалификации обслуживающего персонала и т.д. Применение классификаторов в практике построения систем ДО снижает затраты на реализацию его методической части.

С использованием разработанного программного обеспечения проведены оптимизационные расчеты по выбору наилучшего варианта системы до для следующих наборов исходных данных: 1. Количество и список приказов для всех вариантов установлен одинаковым (г0 - оставить в работе, гг _ произвести плановые ТОР). Использовался набор гипотез, полученных на основании оценок эксперта; 2. При прежних приказах расчет гипотез осуществлялся на базе экспериментальных данных; 3. Приказы задавались адаптированными к функциональным характеристикам ветвей исходного графа ДО, а набор гипотез определялся аналогично п.2; 4. Все рассмотренные выше варианты предполагают, что ДО строится для предприятий, имеющих 80 агрегатов, единичная нощность - 9 МВт и эксплуатируются три типа агрегатов ГПУ-10, ГТК-10, ГПА-Ц-6,3. Четвертый вариант ориентирован на исходные данные варианта 3, однако для 60 агрегатов.

Первый и второй эксперименты проводились с целью выявления степени злияния экспертных оценок на результат оптимизации и, следовательно, перераспределение значений Р (й}Ри)•Сравнительный анализ полученных гистограмм (рис.5) позволяет сделать вывод, что при большей вероятности нахождения устройства в состоянии Чфри (оценка эксперта) оптимальным оказывается вариант В(25) - "без д/о до отказа". Однако, после получения экспериментальных оценок и изменении вероятности нахождения ОИ в состоянии более чем на 10% в сторону увеличения, последующий расчет повлек за собой резкое увеличение значений соответствующих условных вероятностей и, как следствие, перераспределение оптимальных вариантов (см.рис.5).

Исходная информация для третьего эксперимента наиболее полно отражает реальную ситуацию ка предприятии. Поэтому расчеты по 3 и 4 варианту представляют наибольший практический интерес. В случае уменьшения суммарной мощности предприятия наилучшим будет органи-

17

зация диагностического обслуживания по методу выездных бригад. Для предприятия "Самаратрансгаз", имеющего суммарную мощность больше базовой, оптимальным следует считать - вариант В(11), для которого характерна организация стратегии технического обслуживания на принципах рандомизированных сроков ТОР (близкое к <РТС) и организация д/о собственными силами о формированием полного перечня квалификационных групп. Методическая и техническая часть рассматриваемого варианта определялась согласно соответствующим ветвям графа решений, а список приказов и другие установленные параметры управления - из базового варианта исходных данных. С учетом полученных оптимизационных результатов была, расчитана и создана структура служб технического и диагностического обслуживания всего знергоме-ханического оборудования КС КГ для предприятий "Самаратрансгаз". Из оптимизационных расчетов также следует, что затраты на вариант В(2) До являются нецелесообразными, так как эффективность указанного варианта по глубине диагностики сравнима с вариантом В(1). В результате описанного эксперимента было установлено, что создание собственной службы диагностического, обслуживания (РЦТД) одновременно с внедрением комплексного непрерывного контроля штатных параметров является не эффективным,

В приложении приведены классификация отказов оборудования первой и второй группы и идентификация их по вариантам ДО, основные показатели оценки эффективности КС ИГ, табличная форма задания модифицированного дерева решений, структура диагностического обеспечения КС МГ "самаратрансгаз", экспериментальные исследования диагностического обеспечения, результаты внедрения диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫЗОЛЫ

1. Впервые на предприятии "Самаратрансгаз" проведен анализ работы КС МГ и разработан комплексный показатель оценки затрат на диагностическое обеспечение.

2. По результатам совместного анализа показателей эффективности разработаны требования к диагностическому обеспечению, в основе которых лежит единый подход х его организационной, методической и технической частям.

гЕИ?

Рис. 4.Классификатор подшипника скольжения: 1 - Блок конфигурации дефектов; 2 - блок конфигурации признаков; 3-4 — Блоки конструктивных яахшых и спосо5ов измерений.

Z.t, относ.ед. * 103

О 1 2 3 4 5 6 7 а 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 28 i [Эксперимент Na 1 0ИИ Эксперимент №2 —♦—Эксперимент №3 —Ш—Эксперимент Na4 Вдриаты

Рис. 5. Оптимизационные расчеты ДО

3. Предложены модифицированные виды состояний основного оборудования КС МГ, которые согласованы с существующим регламентом оценки состояния ОИ.

4. Обоснованы выбор и проведены исследования критериев оптимизации диагностического обеспечения.

5. Впервые в отрасли применены вероятностные методы оптимизации ДО, на основе которых предложена процедура выбора адаптированной структуры системы, включающей в себя вопросы её организации, построения и получения.

6. Разработан пакет прикладных программ, обеспечивающий автоматизацию процесса выбора наилучшего варианта системы ДО.

7. По результатам экспериментальных исследований и анализа поузловых конструктивов впервые рассмотрена концепция построения методической части ДО на основе классификаторов оборудования.

8. На основе прикладных исследований проведено совершенствование элементов методической части ДО, а также разработана и внедрена в производство система аварийного останова ГПУ-10.

9. Технический эффект от внедрения результатов диссертационной работы заключается в следующем:

- уменьшение коэффициентов восстановления работоспособности и вынужденного простоя в 1,8 и 1,3 раза соответственно;

- расчитана и внедрена на предприятии "Самаратрансгаз"оптиии-зированная по численности и специализации структура регионального центра технической диагностики.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах :

1. Звягин Г.М. Концепция построения диагностического обеспечения для повышения уровня эксплуатации КС МГ: Сб.науч.тр. Самарского филиала Инж..акад.Р<5 .-Самара, 1995.-56с.

2. Збродов H.A.,Звягин Г.М.,Романов И.Г.,Ягудин A.M. Метод репрезентационных чисел в диагностике турбоагрегатов// Диагностии-ка оборудования и трубопроводов.-Н.:ИРЦ ГАЗПРОМ,1995.-КЗ.-с.9-15.

3. Звягин Г.М. и др. Приложение теории репрезентационных чисел к задаче синтеза признаков дефектов турбонашин / Г.М. Звягин, H.A.Збродов, И.Г.Романов, А.М.Ягудин - М.,1995.-18 с. -Деп.в ИРЦ ГАЗПРОМ, N3163-T3.

4. Звягин Г.М., Романов И.Г. Совершенствование диагностического обеспечения КС МГ.//Диагностика оборудования и трубопроводов.-м.: ИРЦ ГАЗПРОМ,1995.-N4.-с.3-8.

5. Звягин Г.М. Оптимизация организационной части диагностического обеспечения сложных технических систем КС магистральных газопроводов.-обз.информ.сер. "Транспорт и подземное хранение газа". -И.:ИРЦ ГАЗПРОМ,1995.-29 С.

6. Звягин Г.М. Управление надежностью эксплуатации основного оборудования КС МГ на основе диагностического обеспечения.// Диагностика оборудования и трубопроводов.-М.: ИРЦ ГАЗПРОМ, 1995. -N5. -С.17-24.

7. Звягин Г.М. Анализ показателей эффективности эксплуатации основного оборудования КС МГ. //Экономика, организация и управление производством в газовой промышленности.-М.:ИРЦ ГАЗПРОМ, 1995.-N10.-с.14-18.

8. Звягин Г.М. и др. Уменьшение зоны нечувствительности при определении ранней стадии развития дефектов в турбоагрегатах / Г.М. Звягин, Н.А.Збродов, А .М.Ягудин . -1-1. : 1995 . -18с . -Деп . В ИРЦ ГАЗПРОМ, И3162-ГЗ.

Соискатель

Г.М.Звягин