автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Разработка и внедрение вибродиагностических систем для компрессорных установок газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС)

%

\ ^ Івано-Франківськнй державний технічний

' університет нафти і газу

КОЗЛК ВОЛОДИМИР РОМАНОВИЧ

УДК 622.76.629.113

РОЗРОБКА І ВПРОВАДЖЕННЯ ВІБРОДІАГНОСТИЧНИХ СИСТЕМ ДЛЯ КОМПРЕСОРНИХ УСТАНОВОК АВТОМОБІЛЬНИХ ГАЗОНАПОВНЮВАЛЬНИХ КОМПРЕСОРНИХ СТАНЦІЙ

Спеціальність 05.15.13 - Нафтогазопроводи, бази та сховища

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня

ІВАНО-ФРАКІВСЬК - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Івано-Франківському державному технічному університеті нафти і газу, Міністерство освіти України '

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор Грудз Володимир Ярославович, Івано-Франківський державний технічний університет нафти і газу, завідувач кафедри спорудження та ремонту газонафтолроводів і газонафтосховиїц, м. Івано-Франківськ.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Заміховськни Леонід Михайлович, Івано-Франківський державний технічний ‘ університет нафти і газу, завідувач кафедри

автоматизованого управління, м. Івано-Франківськ; кандидат технічних наук Ізбаш Віктор Іванович, НАК “Нафтогаз України”, ДК “Укртрансгаз”, заступник начальника управління експлуатації та реконструкції компресорних станцій, м. Київ

Провідна установа: ВАТ ІВП ВНІШтрансгаз, м. Київ

Захист відбудеться "З/ " /Т7рсІ&/{Я 2000р. о $ тод.ЗО хв. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д20.052.04 в Івано-Франківському державному технічному університеті нафти і газу за адресою: 284019, Україна, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15,

З дисертацією можна ознайомитись в науково-технічній бібліотеці Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу за адресою: м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15. .

Автореферат розісланий " & " •К-&7 77АЛ 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради д-р технічних наук, професор

з

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Останнім часом в багатьох країнах світу велику увагу приділяють природному газу, як моторному паливу. Це обґрунтовується не тільки економічними, але й екологічними факторами. В більшості випадків екологічний фактор є пріоритетним.

Зважаючи на стан справ з рідким нафтовим моторним паливом, економічну та екологічну актуальність цієї проблеми, заміна моторного палива природним газом в автомобільному транспорті є задачею надто актуальною.

Україна - одна з провідних держав по використанню природного газу, як палива в автомобільному транспорті. Мережа автомобільних газонаповнювальних компресорних станцій (АГНКС) в Україні спроможна забезпечити природним газом, в якості моторного палива, до 80 тисяч автомобілів.

На АГНКС експлуатуються сотні різних компресорних установок (КУ). Багаторічні данні їх експлуатації стверджують, що міжремонтний період, затрати на ремонт визначаються вчасним ремонтом, надійністю і довговічністю окремих запчастин і агрегатів КУ.

Існуюча система планово попереджувальних ремонтів (ППР) не передбачає проведення ремонтів залежно від фактичного стану КУ з урахуванням технічної і економічної доцільності. Цей перехід можливий тільки на основі розвиненої методології і технічних засобів, що забезпечують діагностування КУ АГНКС, впровадження нових форм і методів технічного сервісу.

Сутність цих методів полягає в тому, що вони:

- дозволяють з високою точністю і надійністю оцінити технічний стан вузлів і агрегатів;

- вчасно провести необхідні ремонти, не допустити аварійних зупинок

КУ і виходу обладнання з ладу. - ’

Визначився ряд проблем, що впливають на надійність і економічність роботи АГНКС: .

- створення єдиної структури управління експлуатацією і ремонтом КУ АГНКС;

- організація комплексного ремонту, діагностування, сервісного обслуговування і виготовлення запасних частин;

- організація поточного спостереження за обладнанням, що знаходиться у експлуатації;

- збір інформації про шляхи удосконалення обладнання, що виробляється і розробка пропозицій про випуск нових, більш досконалих КУ АГНКС.

Перші роботи у галузі діагностики з'явились у 40-х роках, їх кількіс неухильно зростає.Машинобудівні фірми пішли на деякі конструктиі заходи, які сприяють одержанню більш широкої інформації про стан вузл що дають можливість розміщення засобів поточного контролю.

Світова практика діагностичних досліджень показала, що чим складнії механізм, тим важче знайти загальні характерні діагностичні ознаки наві стосовно до механізмів і машин, які працюють за одним принципом.

Пошук діагностичних параметрів не може бути ефективним б проведення аналізу результатів великої кількості експериментальні досліджень. Саме тому кількість розробок у галузі діагностики росте.

Аналіз літературних джерел і патентних досліджень, пов'язаний вібродіагностикою компресорних установок АГНКС в умовах експлуатаї показав, що досі відсутні дослідження по визначенню параметрів, які окреслювали технічний стан КУ.

Проведений аналіз систем діагностики в різних галузях дозволяє зроби-висновок, що вібраційні сигнали несуть найбільшу інформацію про технічш стан КУ в порівнянні з іншими методами. Проте розробка систем і метод діагностики є специфічною і ускладнюється тим, що АГНКС є об'єкте підвищеної вибухо- і пожежної небезпеки і поставити експеримеї (наприклад, встановити на КУ дефектний вузол і зняти вібрацій характеристики) не завжди можливо.Тому тема роботи, що пов’язана розробкою методів і засобів вібродіагностики КУ АГНКС є актуальною.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робот виконувалась у відповідності з централізованими темами АТ "Укргазпром1 "Розробка системи діагностування і сервісного обслуговування АГНКС” (} ГР 0190038160); "Аналіз працездатності і розробка технології діагностуванн і сервісного обслуговування АГНКС" (№ ГР 01.91.00.27205); "Проведенн віброобслідувань для набору статистичних даних з уточнення діагностични ознак КУ АГНКС і авторський нагляд за дослідною партією діагностични приладів" (№ ГР иА 010001388); "Обробка вібродіагностичної інформації дл діагностування компресорних установок АГНКС і збільшення міжремонтног періоду " (№ ГР 0193 и 027755); " Розробка стаціонарної систем; віброконтролю і діагностування КУ АГНКС" (№ ГР 0195Ш18633);" Розробк та оснащення дослідної пересувної спеціалізованої лабораторії, проведенн; комплексного діагностування основного та допоміжного обладнання Ю АГНКС". (№ ГР 0195Ш18633).

Мета і задачі дослідження. Розробка методів і засобів вібраційно діагностики КУ АГНКС, які дозволяють здійснювати оперативний контролі

технічного стану без зупинки агрегатів і не допускають аварійних ситуацій на АГНКС.

оставлена мета досягається шляхом вирішення наступних задач:

- аналіз показників надійності експлуатації КУ АГНКС різних типів на основі параметрів їх експлуатації;

- дослідження динаміки процесів в КУ АГНКС, які визначають їх вібро-активність;

- експериментальні дослідження для визначення вібраційних характеристик основних вузлів КУ АГНКС;

- розробка методів та алгоритмів моделювання та ідентифікації технічного стану основних елементів КУ АГНКС;

- розробка принципів формування системи вібродіагностування КУ АГНКС;

- створення приладів і систем діагностування КУ та впровадження їх на АГНКС України.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше на базі методів механіки і вібродіагностики одержані:

- принцип формування системи діагностування технічного стану КУ АГНКС;

- результати теоретичних досліджень динамічних особливостей КУ АГНКС, що визначають віброактивність його основних вузлів;

- результати експериментальних досліджень вібраційних характеристик КУ АГНКС;

- залежності між вібраційними параметрами і технічним станом основних вузлів КУ АГНКС, виявлені у результаті теоретичних і експериментальних досліджень;

- методика і організація діагностики КУ АГНКС;

- результати впровадження методів і пристроїв діагностики в умовах . експлуатації на АГНКС.

Розроблені функціональні схеми, апаратні і програмні засоби системи вібродіагностики КУ АГНКС; •

Практичне значення одержаних результатів роботи полягає:

- в застосуванні в промисловості розроблених методів і моделей вібраційного діагностування, що дозволяють своєчасно виявляти дефектні вузли компресорних установок АГНКС;

- здійснювати заходи по відновленшо їх технічного стану, попередження аварійних ситуацій на АГНКС і забезпеченню надійної і ефективної роботи компресорних установок АГНКС України.

Вірогідність одержаних результатів забезпечується коректніст постановок задач , застосуванням експерементальних задач досліджень використанням сучасних методів і засобів діагностування компресорнії установок АГНКС, а також узгодженням одержаних висновків з результатам натурних досліджень

Особистий внесок здобувана полягає в проведенні:

- теоретичних досліджень динамічних особливостей КУ АПЖС, як визначають віброактивність її основних вузлів [2,3 ];

- розробок принципів формування системи діагностування КУ АГНКС [1,8 ];

- розробок функціональних схем та програмного забезпечення [4,6,7];

- впровадження пристроїв і методів діагностування КУ АГНКС України [7 ];

Апробація результатів роботи. Робота у цілому і окремі її положення доповідались і обговорювались: на науково-технічній конференції "Забезпечення економічної і безпечної експлуатації газотранспортної системи України" (м Черкаси, 1992 р); наІІІ-й Міжнародній діловій зустрічі "Діагностика 93" (м Москва, 1993 р); на нараді АТ Укргазпром "Використання природного газу, як моторного палива". Київ. 24-27 травня 1995 р.; на науково-технічних конференціях молодих вчених і фахівців УкрНДІгазу (м , Харків, 1994 р). на конференції "Неруйнований контроль -96". Київ, 21-24 травня 1996 р; на науково-практичній конференції "Нафта і газ України-96", Харків, 14-16 травня 1996 р.; на науково-технічній конференції "Ресурсозбереження у ринкових відношеннях". Ялта. 5-7 червня 1996 р.;; на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу технічного університету нафти і газу (Івано-Франківськ, 1997, 1998,1999).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 10 друкованих робіт ( з яких дві одноосібних), втому числі два патенти України.

Структура та обсяг роботи . Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків, бібліографічного списку літератури з 104 найменувань і додатків. Загальний обсяг роботи 128 стор., в тому числі: 8 таблиць, 18 рисунків, а також додатки на 7 стор. Основна частина роботи містить 105 стор. машинописного тексту. ■

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовані основні положення, які виносіться на захист, визначена наукова новизна та практичне значення одержаних результатів роботи.

В розділі 1 роботи проведений аналіз показників надійності компресорних установок АГНКС наступних типів: 4 ШІЗК\т-200 /210-5-249; 2НВ2К-160 /100С; 2ВУТК/3; 4ГМ2, 5-1,2 /10-250; 2ГМ4-1,3/12-200.

Для аналізу надійності компресорних установок використалися наступні • показники: напрацювання на відмову; коефіцієнт готовності; коефіцієнт технічного використання. Показники надійності розраховані за період експлуатації 1986-1998 р. За вказаний період відзначається тенденція зросту показників надійності компресорних установок АГНКС, що експлуатуються. Зріст напрацювання на відмову з 66 годин до 1250 годин, коефіцієнту готовності з 0,698 до 0,867, коефіцієнту технічного використання з 0,684 до 0, 756. Проте загальний рівень надійності КУ АГНКС остається низьким.

Рівень експлуатаційної надійності знижують такі основні причини: зруйнування, передчасний знос поршневих кілець; пошкодження елементів клапану всмоктування і нагнітання; зруйнування, знос, задири, виробка поршнів і циліндрів; несправність насосу антифризу; знос елементів сальника; задери, передчасне знос і зруйнування гільз.

Відмови були під час всього періоду, що досліджувався. Жодний тип КУ не має високого рівня експлуатаційної надійності. Серед підприємств, що експлуатують КУ одного типу відзначається істотна розбіжність рівня надійності установок, що свідчить про різний рівень експлуатації. Збереження низького рівня ремонтопридатності КУ АГНКС на протязі тривалого періоду експлуатації зумовлено відсутністю кардинального рішення цілого комплексу питань пов'язаних з організацією ремонтних робіт і використанням методів діагностики.

Проаналізовані позитивні і негативні сторони існуючих методів діагностики. Обгрунтовані вимоги до систем технічного обслуговування і діагностування. Показана доцільність проведення ремонтів залежно від фактичного стану КУ АГНКС з урахуванням технічної і економічної доцільності, що можливо тільки на основі діагностування КУ.

Проведений аналіз показує, що для кожної конкретної конструкції КУ і умов експлуатації мають бути визначені свої діагностичні параметри віброконтролю, за допомогою котрих можна визначити його технічний стан. Найбільш перспективним напрямком діагностування КУ АГНКС є аналіз ' механічних коливань шляхом моніторингу.

Показано, що технологічні можливості вібродіагностики КУ АГНКС в умовах експлуатації у значній мірі залежать від глибини досліджень по виявленню залежностей між конкретними дефектами вузлів КУ і параметрами вібрації.

Обгрунтовано постановку наступних задач дослідження:

- теоретичний аналіз взаємодії конструктивних елементів основних вузлі

КУ і факторів, що викликають їх вібрацію; ■

- теоретичний аналіз змін характеристик вібраційних сигналів КУ пр: дефектному стані його окремих вузлів;

- експериментального дослідження віброактивності КУ;

- аналіз залежностей між технічним станом окремих вузлів агрегатів і параметрами вібрації;

- вибір найбільш інформативних для контролю і діагностики вібраційних характеристик;

- розробка методик і пристроїв для віброконтролю і вібродіагностики КУ;

- практичне застосування методів і апаратних засобів віброконтролю вібродіагностики в умовах експлуатації на АГНКС.

В розділі 2 показано конструктивні особливості компресорних установок результати досліджень динамічних процесів, що визначають ї> віброактивність. Дослідження динамічних процесів в компресорний установках здійснювалось з метою визначення спектральних і ударню характеристик силових взаємодій їх конструктивних елементів.

Визначені спектральні і ударні характеристики силової взаємодії необхідні для дослідження причин виникнення вібрації і виявленім зв'язків між силовими взаємодіями і вібраційними параметрами.

Тиск у циліндрі залежно від кута повороту колінчастого валу визначався шляхом розв'язку рівняння виду

- £=<11-,о 0) ‘

з початковими умовами Р=Р1 при а =0,

де: Р = Р(а)- поточне значення тиску у циліндрі; а - поточне значення кута оберту колінчастого валу; функція ґ(Р, а) визначена в залежності від радіусу кривошипу, кутової швидкості обертів колінчастого валу, довжини шатуна, площа поперечного перерізу циліндру, тиску газу у ресивері, густини газу, температури газу; коефіцієнту стисливості газу, площею перерізу, довжиною і гідравлічним опором трубопроводу.

Розраховано реакції газу на поршень для чотирьох ступенів компресора, залежно від кута повороту колінчастого валу. Результати розрахунків реакцій газу на поршень використані для дослідження динамічної взаємодії конструктивних елементів КУ і джерел коливань і вібрації. Величини сил, які діють на підшипникові вузли КУ визначені за тиском газів у циліндрах, силами інерції, тертя, корисного опору і особливостями кінематичної схеми компресорної установки. Проекції сил, що діють в поперечному і вертикальному направленнях розкладені в ряди Фурьє. Параметри Пк і Г2к які характеризують амплітуди гармонік, що складають зусилля у

вертикальному і поперечних напрямках з частотам» fk., визначені формулами

де: А11с,В,к - коефіцієнти Фурье проекцій сил, які діють на підшипники, за результатами розрахунків.

Одержані значення швидкості зміни сил залежно від кута повороту колінчастого валу, одержані за допомогою рівняння:

де: Р, , Р2 - проекції сил, що діють на вузли КУ.

Виконані розрахунки показують різкі зміни навантаження по величині і напрямку, по характеру схожі з поштовхами і ударами.

Розраховано інтенсивність ударів, що характеризується імпульсами сил (2

де: tl\t2- відповідно, початок і кінець ударного імпульсу;

F(t) - значення сили за час At = t2-tl .

Розраховані значення імпульсів сил досягають 1000 .. 1200 НУс.

За результатами розрахунків і аналізу динамічних процесів у компресорних установках визначені основні джерела вібрації: дисбаланс ротора

електродвигуна, перекоси у кривошшйю-шатунному механізмі, удари у зазорах, тертя у циліндрах і підшипниках. Важливою причиною появи коливань є резонанси фундаментів, трубопроводів і корпусу КУ, турбулентність потоків газу і температурні деформації.

Розроблено план пошуку вібродіагностичних ознак КУ АГНКС. Основним методом для пошуку вібродіагностичних ознак стану обладнання АГНКС доцільно використати метод пасивного експерименту. Суть методу полягає в тому, що спочатку виміряють всі можливі параметри ( спектри, часові реалізації і ін.) вібраційних сигналів на працюючих агрегатах у різних точках. Виявляють всі передбачувані джерела вібрації агрегату, і передбачувані параметри вібросигналів (частоти, фази ін.). Потім вибирають ті параметри, котрі можуть змінюватись при появі дефектів. Ці параметри виміряють на великій кількості агрегатів, запам'ятовують їх і зберігають у базі даних. В цю ж базу даних заносять і результати всіх вимірювань, що проводяться після ревізій обладнання. В результаті складання регресивних моделей за результатами набраних статистик, виявляються зв'язки між параметрами вібросигналів і технічним станом вузлів. Набирається статистика і робиться оцінка достовірності діагностування при використанні кожної вібродіагностичної ознаки і обираються ознаки, що забезпечують найбільшу точність діагностування. Для компресорних установок АГНКС точки

(4)

ti

вимірювання обрані біля підшипникових вузлів, циліндрів, фундаментів.

Визначено частотний діапазон сигналів, що досліджувалися в частотном) діапазоні 0-20кГц. Синтезований спектр вібросигналів містить яь низькочастотні складові, так і середньочастотні, пов’язані з ударами і тертая конструктивних елементів.

В розділі 3 описані експериментальні дослідження, для визначення вібраційних характеристик основних вузлів компресорних установок АГНКС і пошуку вібродіагностичних ознак.

Для дослідження вібраційного стану КУ обрані точки на корпусі компресора і на циліндрах кожного ступеня. Сигнали з перетворювача записувались на магнітограф. Характерні спектри вібраційних сигналів приведені на рис.1. Аналіз записаних сигналів здійснювався у лабораторних умовах з використанням комп’ютеру за допомогою розроблених програмних засобів. Апаратура забезпечувала вимірювання і аналіз значень віброшвидкості у частотному діапазоні 0 .. 440 Гц і значення

віброприскорення у діапазоні 0 ... 5000Гц. Час заспокоєння апаратури не більш 30 с. Похибка вимірювальних трактів складається з сумарної похибки всіх елементів і пе перевищує 10%. Дослідження вібраційного стану КУ АГНКС виконувались протягом чотирьох-шести міжремонтних періодів. Одержані характеристики вібрації більшої кількості компресорних установок АГНКС. В розділі виконано аналіз цих характеристик. Виділені у високочастотному спектрі частотні смуги 600 .. 960, 1100 .. 1300, 1700 .. 1950, 2000 .. 2500, 2500 .. 2800 Гц, що характеризують джерела вібрації КУ АГНКС. Низькочастотна вібрація вузлів КУ 2ГМ4-1, 3 /12-250 представляє собою вібрацію близьку до полігармонічної на частотах 12,5, 24,6, 55, 221, 441, 443, 553, 882, 1107 Гц. В розділі приведені також результати деяких одноразових активних експериментів.

В результаті аналізу вібрації визначені основні джерела вібрації компресорних установок і їх частотні характеристики. Виходячи з аналізу вібраційних характеристик і виявлених джерел вібрації у різних частотних смугах, визначені вібродіагностичні ознаки технічного стану окремих вузлів КУ АГНКС. Для силової компресорної установки 2ГМ4-1, 3 /12-250 визначені вібродіагностичні ознаки:

- рівні вібрації у частотних смугах 2300 .. 2500 і 2500 .. 2800 Гц. Перевищення цими рівнями встановлених значень свідчить про збільшені зазори у сполученнях циліндр-поршень. Залежно від точки реєстрації цього параметра можна судити про величину зазорів у циліндрах першої, другої, третьої або четвертої ступенів стиснення;

- рівень вібрації у частотній у смузі 2000 .. 2800 Гц. Перевищення цим рівнем встановлених значень свідчить про зруйнування компресорних кілець і дефектах робочих поверхонь циліндрів і поршнів. Залежно від точки реєстрації

Рис, 1 Спектри вібрації КУ 2ГМ4-1,3 /12-250, обчислені за допомогою ПЕОМ.

цього параметра можна судити про стан елементів кожного ступен стиснення. Слід відзначити, що для діагностування зруйнованих кілець дефектів поверхні циліндрів можна використати і інші діагностичні ознаки Зокрема для циліндрів першого ступеня стиснення частотну смугу 1500 . 2800 Гц, для другого 1500 ... 3000 Гц, для третього 800 .. 2100 Гц, дл> четвертого 1000 .. 2500 Гц;

- рівень вібрації у смузі 1100 .. 1300 Гц. Перевищення цим рівнем встановлених значень свідчить про дефекти шатунних підшипників, зокрема збільшених зазорах, або зруйнуванні поверхонь тертя;

- рівень вібрації у смузі 1700 .. 1950 Гц. Перевищення цим рівнем встановленого значення свідчить про знос роликів у корінних підшипниках КУ; '

- рівень вібрації на частоті 12,5Гц. Перевищення цим рівнем значення

7 мм /с, свідчить про неврівноваженість елементів конструкції, зокрема ротора електродвигуна;

- рівні вібрації на частотах 55, 221, 441, 443, 553, 882, 1107Гц, перевищення котрими встановлених значень свідчить про наявність дефектів у роликових підшипниках.

Приведені вище вібродіагностичні ознаки технічного стану КУ АГНКС визначені на основі аналізу інтенсивності вібрації у різних частотних смугах і точках вимірювань, з використанням динамічних особливостей роботи вузлів КУ. Межі значень вібродіагностичних ознак, що відповідні дефектним і бездефектним станам . конструктивних елементів установок, визначені на основі обробки статистики результатів вимірювань і порівняння з результатами ревізій установок

В розділі 4 розроблені основні принципи формування системи вібродіагностування компресорних установок АГНКС. Визначено призначення, склад і функціонування системи вібродіагностування.

На основі результатів досліджень, викладених у попередніх розділах, у перелік дефектів, котрі необхідно і можливо визначати у процесі експлуатації, необхідно включити: знос циліндрів і поршнів, зруйнування ущільнювальних кілець, дисбаланс електродвигуна, задири і прихвати у циліндрах, збільшені зазори і зруйнування у шатунних підшипниках, дефекти корінних підшипників, розцентрування у кривошипно-шатунному механізмі і вихід з ладу клапанів.

Для повного діагностування всіх дефектів необхідно виміряти і проаналізувати більше 100 параметрів. Це можливо за допомогою системи, що пропонується для діагностування. До складу системи входять апаратні і програмні засоби. Описані розроблені апаратні і програмні засоби системи діагностування. Практично, в умовах експлуатації діагностування виконується таким чином: оператор містить діагностичний прилад і почергово встановлює віброперетворювач у визначені точки (компресорної установки), у яких

прилад автоматично виміряє весі, комплекс необхідних вібродіагностичішх параметрів, потім аналізує їх і на дисплеї виводить передбачувані дефекти вузлів КУ АГНКС. Розроблена загальна функціональна схема апаратних засобів системи вібродіагностування, блок-схема діагностичного пристрою, програмні засоби системи діагностування.

Основні технічні дані діагностичного приладу: оперативний контроль амплітуди і частоти вібрації циклічних механізмів у діапазоні 1 -15000 Гц за допомогою датчиків прискорення, що мають чутливість 0,05-10 мВ/м с2; відображення алфавітно-цифрової інформації і графічної інформації у вигляді графіків або гістограм амплітуд коливань, спектрів, графіків; накопичення інформації до 256К і її зберігання; забезпечення програмними засобами попередньої обробки інформації і діалоговим режимом спілкування з оператором; діагностування об'єкту, що досліджується з індикацією відхилень від норми параметрів, що контролюються; обмін інформацією з ПЕОМ; автономну роботу від внутрішнього джерела живлення. Зовнішній вигляд діагностичного приладу подано на рис. 2.

Програмні засоби системи вібродіагностування забезпечують керування роботою апаратних засобів і створюють робоче середовище для написання прикладних програм. Розроблено прикладні програмні засоби для діагностування компресорних установок 2ГМ4-1,3/12-250. Прикладна програма передбачає наявність таких кроків: вибір точки установки віброперетворювача на КУ АГНКС; введення вібраційного сигналу; обчислення спектра сигналу; обчислення характеристик вібросигналу для програми діагностування і їх запам'ятання; виведення на дисплей інформації про хід виконання програми і результатів діагностування. Наведені типові алгоритми і блок схеми програм діагностування. Описується також спосіб діагностування циліндро-поршневої групи, котрий застосовується для діагностування КУ АГНКС.

В розділі 5 розроблений порядок проведення робіт з діагностувань компресорних установок в умовах експлуатації. Представлений розрахунок від впровадження технології діагностування і сервісного обслуговування для АГНКС. Економічний ефект від технології діагностування і сервісного обслуговування КУ АГНКС досягається за рахунок зміни режиму профілактичних робіт, зниження витрат на ремонт, збільшення міжремонтного періоду.

Визначено перспективи розвитку засобів віброконтролю та вібродіагностування КУ АГНКС.

Основним напрямком розвитку систем віброконтролю є удосконалення систем збору інформації про вібраційний стан агрегатів переносними портативними приладами, що мають електронні блоки для запам'ятання досить великої кількості виміряних параметрів. Доцільно розробка також дешевих і надійних стаціонарних систем збору інформації.

Рис. 2 Пристрій для контролю вібрації компресорних установок АГНКС

Ці системи збору дуже зручні і ефективні у експлуатації. Важливим є створення банків даних про вібраційний стан КУ, а також спеціалізованих засобів для рішення таких задач, як: прийняття виміряних даних від системи збору інформації; зберігання виміряних даних у архівах; забезпечення індикації вібраційного стану і автоматизованого документування; прогнозування очікуваних вібраційних характеристик.

Розвиток систем діагностування очікується у двох напрямках.

-перший напрямок містить наукові дослідження, пов'язані з вивченням механічних і фізичних процесів взаємодії конструктивних елементів КУ. Розвиток цього направлення пов'язано з вивченням вібраційних рухів елементів КУ внаслідок їх силових і ударних взаємодій. Перспективним є вивчення складних просторових коливань об'єктів і виявлення причин, коливання. Важливим є вивчення ударних контактових взаємодій у зазорах сполучень конструктивних елементів. Доцільні дослідження вібраційних процесів у взаємозв'язку з всіма іншими параметрами роботи агрегатів. Інтерес становить вивчення хвильових механічних процесів у елементах конструкції з урахуванням її пружних і пластичних властивостей. Такі дослідження здійснюються з метою виявлення зв'язків між параметрами коливальних вібраційних процесів (котрі можуть бути виміряними на працюючому агрегаті) і дефектах машин, що знижують її ресурс, економічність, надійність і можуть призвести до аварії. Виявлення таких зв'язків дозволяє ідентифікувати дефекти і ступінь їх розвитку. Актуальними є дослідження по вивченню швидкості розвитку кожного дефекту, що мається у агрегаті, як ізольовано, так і у взаємозв'язку з іншими несправностями агрегату. Такі дослідження дозволяють прогнозувати працездатність машин, оцінювати їх ресурс. Актуальні економічні дослідження з метою пошуку оптимальних технологічних рішень (з економічної точки зору) у кожної конкретної ситуації при обслуговуванні бездефектних агрегатів і агрегатів з ідентифікованими дефектами;

-другий напрямок пов'язаний з розробкою технологічних і технічних методів і засобів, що забезпечують швидку автоматизовану ідентифікацію дефектів і прийняття оптимального рішення по обсягу і термінах обслуговування агрегатів. Розвиток цього напрямку пов'язаний із створенням технічних засобів, що забезпечують збір параметрів і інформації про вібраційні і інші дані, які необхідні для діагностування. Формування баз достовірних даних, як повних, так і локальних з спеціалізованим програмним забезпеченням, що дозволяють легко вилучати необхідну інформацію у зручному вигляді. Актуальними є роботи по створенню програмного забезпечення, що дозволяє автоматично визначати дефекти вузлів агрегатів, планувати ремонти і технічні обслуговування; прогнозувати аварійні ситуації; визначати заходи по запобіганню аварій; здійснювати інформаційне забезпечення діагностування шляхом передачі даних;

оптимізувати використання ресурсів у ремонтно-технічної, інформаційне і експертно-аналітичних службах. '

Рішення зазначених задач забезпечить значну економію ресурсів.

Однією з найбільш важливих функцій діагностичних інформаційні систем є надавання необхідних даних для оптимізації програм ремонтне технічного обслуговування агрегатів, що дозволить перейти до впровадженії попереджувальних ремонтів не за планом, а по мірі необхідності.

В таблиці І вказані загальні перспективи розвитку окремих елементі комплексу ремонтно-технічної служби.

Інформаційні системи діагностування КУ АГНКС, дозволяють збільшит кількість способів ремонтно-технічного забезпечення, розширит: використання телеметричних електронних приладів, що збираюті впорядковують інформацію.

Впровадження систем збору і обробки даних буде сприяти зниженні' експлуатаційних видатків, підвищенню надійності роботи обладнання переходу до попереджувального ремонту по мірі необхідності.

Таблиця

Розвиток ремонтних служб КУ АГНКС______________________

Елементи служби 1985 - 1999р. 20.00 -2010р. , Служба у майбутньому

1 2 3 4

Цілодобове чергування на АГНКС. На кожній АГНКС Автоматизація на більшості АГНКС Завершення автоматизації всі АГНКС

Планово- попереджувальна система обслуговування Виконання ремонтів згідно за планом Зменшення вимог до регламентацій них ремонтних робіт. Впровадження ремонтів по необхідності Виконання ремонтів по необхідності

Використання електронних КВП. Практично відсутні. Впровадження окремих типів електронних КВП Використання тількі електронних КВП.

Використання телеметричних систем збору даних. Відсутні Впровадження окремих телеметричних систем збору даних. Широке впровадження телеметричних систем збору даних.

Використання аналітичних програм. Відсутні Початок впровадження аналітичних систем і програм Широке впровад ження аналітичню системі програм

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. В результаті проведення теоретичних та практичних досліджень вирішено важливу наукову та практичну задачу - підвищення надійності експлуатації компресорних установок АГНКС за рахунок переходу на прогресивну технологію обслуговування за реальним станом, ідентифікованим на основі застосування вібродіагностичних систем.

2. Статистичний аналіз показників надійності для компресорних

установок АГНКС, що експлуатуються на території України за період 1986-1996 рр. показав, що для різних типів КУ напрацювання на відмову лежить в межах 60-6000 годин, коефіцієнт готовності - в межах 0.242 -1.0, коефіцієнт технічного використання - в межах 0..224-1.0. Відмічається істотна розбіжність рівня надійності однотипних установок, які експлуатуються різними підприємствами, що свідчать про різний рівень обслуговування. Підвищення рівня надійності експлуатації вимагає кардинального рішення проблеми технічного обслуговування за реальним станом. .

3. На основі теоретичних досліджень динаміки роботи компресорних установок розв'язана важлива задача оцінки віброактивності їх основних вузлів. Встановлено, що віброактивність залежить від конструкції компресора і змінюється в межах, які визначені для конкретних точок і частотних смуг. Визначені параметри основних джерел вібрації, що пов’язані з динамічними взаємодіями основних конструктивних елементів компресорних установок, які в комплексі з одержаними теоретичними результатами, дозволяють визначити напрямок експериментальних досліджень з метою пошуку вібродіагностичних ознак окремих типів агрегатів.

4. Вперше проведені експериментальні дослідження вібраційних характеристик КУ АГНКС методом пасивного експерименту. Одержана статистика вібраційних параметрів агрегатів, що експлуатуються. Одночасно на них проведені ревізії, що дало змогу поставити у відповідність параметрам вібрації компресорних установок параметри технічного стану окремих вузлів.

5. Проведено аналіз даних, що виявлені в результаті теоретичних і експериментальних досліджень. Визначені залежності між вібраційними параметрами і технічним станом основних вузлів КУ АГНКС. Визначена множина точок і частотних смуг вібрації, в яких змінюються значення вібраційних параметрів при дефектному стані окремих вузлів.

6. Розроблена методика діагностування компресорних установок АГНКС 2ГМ4-1.3/12-250. Створено функціональні схеми, апаратні і програмні

засоби для реалізації розроблених методик вібродіагностування КУ АГНКС.

7. Результати впровадження методів і пристроїв діагностики в умовах експлуатації на АГНКС показали високу ефективність і надійність системи, що дозволило за рахунок підвищення надійності роботи компресорних установок одержати річний економічний ефект в розмірі 520 тис.грн.

Основний зміст дисертації опубліковано в працях:

1. Сапрыкин C.A., Бойко М.В., Козак В.Р., Технология вибродиагностирования комлрессорних установок автомобильных газонаполняющих компрессорных станций отечественного и зарубежного производства. //Матеріали науково-практичної конференції "Нафта і газ України-96". Том 3. -Харків УНТА. -1996. -C. 153-154

2. Бойко М.В., Саприкін С.А., Козак В.Р., Гарагуль A.A. Спосіб діагностування газовпускних клапанів і силових циліндрів. Заявления 96010370,-Опубл. Промислова власність. Офіційний бюлетень,-1997.-№ 4.-С.275.

3. Козак В.Р. Техніка і технологія діагностування основних вузлів компресорних установок і допоміжного устаткування //Нафтова та газова промисловість. - 1997. - № 2. - С. 43-44.

4. Козак В.Р. Розробка методів і засобів для вібродіагностування компресорних установок АГНКС. //Нафтова та газова промисловість. - 1997.-№3.-С. 39-42.

5. Грудз В.Я. , Козак В.Р. Визначення об'єму запасних частин обладнання АГНКС. //Науково-технічна конференція професорсько-викладацького складу ІФІНГ.-Івано-Франківськ,-1997, -С.50.

6. Грудз В.Я, Козак В.Р Планування профілактичного обслуговування АГНКС в умовах централізованої системи. //Науково-технічна конференція професорсько-викладацького складу ІФІНГ.-Івано-Франківськ,-1997.-С.50.

7. Пат. 25501 А України від 30.10.98р. Пристрій для контролю вібрацій. Саприкін С.А., Бойко М.В., Поліщук О.Ф., Личкатий С.В. Козак В.Р.

8. Козак В.Р., Михапків В.Б. Прогнозування режимів роботи АГНКС на основі статистичної ідентифікації. //Науково-практична конференція "Шляхи підвищення якості підготовки спеціалістів для будівництва та експлуатації систем трубопровідного транспорту. - Івано-Франківськ.-1998. -С. 48-49.

9. КудіновП.П., Слесар Я.М., Слесар В.Р., Козак.В.Р. Засоби запобігання утворенню відкладів у внутрішній порожнині систем охолодження АГНКС. //Нафтова і газова промисловість.-1998.-№ 1.-С.38-39.

10. Сорокін М.К., Шевченко Т.О., Єна В.М., Козак В.Р., Павленко К.С. Про роботу АГНКС на підприємствах АТ "Укргазпром"//Нафтова і газова промисловість.-1998.-№ 4.-С.47-49.

АНОТАЦІЯ

Козак В.Р. Розробка і впровадження вібродіагностичних систем для компресорних установок газонаповнювальних компресорних станцій (АГНКС). -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.13 - Нафтогазопроводи, бази та сховища. Івано-Франківський державний технічний університет нафти і газу. Івано-Франківськ, 2000.

Дисертацію присвячено питанням розробки і створення системи вібродіа-гностування для компресорних установок АГНКС. Приведені результати теоретичних і експериментальних досліджень, функціональні характеристики розробленої вібродіагностичної апаратури. Визначені параметри основних джерел вібрації, що пов’язані з динамічними взаємодіями основних конструктивних елементів компресорних установок. Визначені залежності між вібраційними параметрами і технічним станом основних вузлів і деталей компресорних установок АГНКС. Розроблена система діагностування компресорних установок АГНКС. Річний економічний ефект від впровадження системи діагностування на АГНКС в реальних умовах експлуатації складає 520 тис грн.

Ключові слова: діагностика, вібродіагностика, компресорна установка.

АННОТАЦИЯ

Козак В.Р. Разработка и внедрение вибродиагностических систем для компрессорных установок газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС). - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.15.13 — Нефтегазопроводы, базы и хранилища. Ивано-Франковский государственный технический университет нефти и газа. Ивано-Франковск, 2000.

Диссертация посвящена вопросам разработки и создания системы вибродиагностирования для компрессорных установок АГНКС. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, функциональные характеристики разработанной вибродиагностической аппаратуры. Определены параметры основных источников вибрации, которые связаны с динамическими взаимодействиями основных конструктивных элементов компрессорных установок. Определены зависимости между вибрационными параметрами и техническим состоянием основных узлов и деталей компрессорных установок

АГНКС. Разработанна система диагностирования компрессорных установок АГНКС. Годовой экономический эффект от внедрения системы диагностирования на АГНКС в реальных условиях эксплуатации составляет 520 тыс. грн.

Ключевые слова: диагностика, вибродиагностика, компрессорная установка.

THE SUMMARY

Kozak V.R. Development and introduction vibradiagnostik of systems for compressors CNG of compressor stations. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.15.13 - Petrolium and gas pipe, base and storehouse. The Ivano-Frankovsk state technical university of petroleum and gas. Ivano-Frankovsk, 2000.

The dissertation is devoted to questions of development and creation of system vibradiagnosings for compressors CNG of compressor stations. The results theoretical and experimental researches, basic functional characteristics developed vibradiagnostik of the equipment are given. On the basis of theoretical researches of dynamics of work of compressor installations the important task of an estimation vibraaktiviti of its basic units and details is decided, is revealed, that vibraaktiviti depends on a design of the compressor and changes in limits determined for concrete points and frequency of strips. The parameters of the basic sources of vibration are certain which are connected to dynamic interactions of the basic constructive elements of compressor installations. Experimental researches of the vibrating characteristics of units and details of compressors CNG of compressor stations by a method of passive experiment, for the first time are carried out.

The dependences between vibrating parameters and technical condition of the basic units and details of compressors CNG of compressor stations are certain. '

The developed system of diagnosing of compressors CNG of compressor stations allows during diagnosing to make the analysis more than 200 vibracharacteristic in 16 places of compressors. The process of diagnosing lasts 7 mines. The results of introduction of system of diagnosing in real conditions of operation on CNG of compressor stations have confirmed high efficiency and reliability of system. Annual economic benefit of introduction of system of diagnosing - 520 thousand gm.

Key words: diagnostics, vibradiagnostik, com