автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Разработка иерархической системы диагностики газоперекачивающих агрегатов

5 ^ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ

•X,

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ИВАНОВ ИГОРЬ АЛЕКСЕЕВИЧ

УДК 622.691.4:052.066

РАЗРАБОТКА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ

Специальность 05.15.13

"Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ИВАНОВ ИГОРЬ АЛЕКСЕЕВИЧ

УДК 622.691.4: 052.066

РАЗРАБОТКА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ

Специальность 05.15.13

"Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, ба! и хранилищ"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Тюменском Государственном нефтегазовом университете и П "Сургутгазпром".

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Степанов O.A.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Шараров А.Б. кандидат технических наук, старший научный сотрудник Аршинов С.Л.

Ведущее предприятие - производственное объединение Тюмснтрапсгаз.

Защита диссертации состоится /ЛУ 1997 г. г -в /'/ часов на заседании диссертационного Совета Д 06^.0702 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.15.13. "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ" при Тюменском Государственном нефтегазовом университете по адресу : 625038, г. Тюмень, ул. Володарского, 38. " -

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТюмГНГУ.

Автореферат разослан

5 » MC&6p£L 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, д.т.н., профессор В.Д.Шантарин

ОЫЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЬОТЫ.

Актуальность темы. Газовая промышленность остается основной частью топливно-энергетического комплекса. В настоящее 'время общая протяженность магистральных газопроводов (МГ) России составляет около 150 тыс. км и образует единую систему газоснабжения. В нее входит 236 компрессорных станций (КС) , на которых установлено свыше 4 тыс. ГПА. На долю месторождении газа Западной Сибири приходится 92% от всех запасов. Основными потребителями газа остаются центральные и юшые районы Европейской части, страны СНГ и Западной Европы.

Следует заметить, что доля газопроводов и КС. находящихся в эксплуатации свыше двадцати лет , составляет 21.8 %. Основные трассы газопроводов и КС построены в 70-е годы, когда осуществлялся ускоренный ввод линейной части и мощностей КС за сче: снижения качества строительства, монтажа и наладки оборудования, что привело к его интенсивному износу и снижению экономических показателей.

В настоящее время на первое место выходит проблема надежной и эффективной работы КС, основными элементами которой являются газотурбинные установки. Поэтому актуальными являются пути и способы, направленные на повышение надежности работы силовых агрегатов, снижение эксплуатационных затрат на КС, увеличение межремонтного периода эксплуатации, сокращение затрат на ремонты, сроков простоя агрегатов. Все это может быть достигнуто за счет разработки и внедрения эффективной системы контроля и диагностики (СКД) ГПА. В П "Сургутгазпром" имеется достаточный опыт по использованию различных методов и средств СКД.

В связи с предстоящей реконструкцией необходимо уже на стадии проектирования предусматривать обеспечение ГПА штатной СКД и

з

прогнозирования (СКДП). В эту систему необходимо включить контроль вибрации корпуса, подшипников вала; температур и давлений по газовоздушному тракту; контроль за состоянием смазочного масла. Система СКДП должна работать в автоматическом режиме с использованием современной вычислительной техники.

Цель работы. Разработать комплексную систему диагностики силовых агрегатов для оценки состояния всех элементов ГПА в процессе эксплуатации с использованием элементов трибодиагностики, вибрационных и термогазодинамических параметров в зависимости от времени эксплуатации.

Связь с тематикой научно - исследовательских работ. Работа выполнялась в соответствии с программами: энергетическая стратегия России, принятая Правительством России в 1994 г. ; программой "Высоконадежный трубопроводный транспорт",утвержденной в 1993 г. Правительством России и Украины; целевой комплексной программой по созданию отраслевой системы диагностического обслуживания газотранспортного оборудования компрессорных станций РАО "Газпром" (до 2000 г.).

Основные задачи исследовании. Достижение цели исследования обеспечивается в диссертационной работе на основе анализа экспериментальных данных и обработки эксплуатационных показателей газоперекачивающих агрегатов на КС МГ Западной Сибири и решением следующих основных задач: _ I.

- анализ режимов" работы КС .магистральных" газопроводов в течение ряда лет эксплуатации при различных температурах наружного" воздуха и разной производительности; ' 1

- анализ существующих методов технической диагностики ГПА;

- разработка методики определения эффективности применения технической диагностики в зависимости ог стоимости и времени эксплуатации;

- экспериментальные исследования вибрационного состояния силовых агрегатов;

- экспериментальные исследования "трлбодиапюстики по содержанию частиц металлов в масле;

- разработка и отработка на ЭВМ методики определения основных энергетических показателей ГПА по термогазодинамическим показателям;

- разработка комплексного критерия состояния ГПА;

- определение весомости диагностических признаков и их использование в зависимости от наработки ГПА.

Научная новизна. Получены комплексные критерии по оценке технического состояния ГПА, позволяющие определи п. основные характеристики ГПА - мощность, коэффициент полезного действия и определить величину остаточного ресурса.

Разработаны методики термогазодипамической и вибрационной диагностики, позволяющие определять режим работы ГПА.

Разработаны комплексные диагностические признаки, позволяющие определять техническое состояние ГПА в условиях неполной информации.

Разработана схема автоматизированной системы сбора и обработки вибрационных и термогазодинамических параметров на основе использования современной вычислительной техники.

Практическая ценность и реализация работы в промышленности.

Внедрение разработанной схемы автоматизированной системы сбора и обработки информации по состоянию ГПА позволит сокра-

тить расход газа на собственные нужды, снизить расходы на ремонтные работы.

Разработанная методика контроля за состоянием ГПД по термогазодинамическим параметрам позволяет обслуживающему персоналу определить место возникновения неисправности по газовоздушному тракту.

Разработанные комплексные диагностические признаки могут быть использованы обслуживающим персоналом КС для комплексной оценки технического состояния каждого ГПА и определения сроков вывода этих агрегатов в ремонт.

Апробации работы._ Основные положения-работы докладывались и обсуждались на конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России" (г. Уфа. апрель 1995 г.). на конференции ТюмГНГУ "Научно-технические проблемы Западно-Сибирского нефтегазового комплекса" (г. Тюмень, май 1995 г.), на международной научно-технической конференции "Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будущего" (г.Тюмень, май 1996 г.); на 1-й и 2-й научно-технических конференциях "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (г. Москва. 1996. 1997 гг.).

Обьём работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и приложений, изложена на 112 страницах машинописного текста и содержит 19 рисунков и 17 таблиц. Список литературы включает 98 наименований. Приложения содержат-30 странйц.

Публикация работы. Псхматериалам диссертации опубликовало 7 печатных работ. -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении показана актуальность темы исследования, определены основные цели и задачи работы, приведен обзор литературы по теме диссертации. Общие вопросы построения диагностики и различные. аспекты ее приложения, и, в первую очередь, в газовой промыш-1 _

ленности. рассматриваются в работах: Е.Ю. Барзиловича, И.А. Бирге-ра, С.П.Зарицкого, В.Г. Дубинского, A.A. Козобкова, А.Ф. Комягина, Г. В. Крылова, A.C. Лопатина, A.B. Матвеева, Н.И. Фетисенковой. В.И. Попкова, Б.П. Поршакова, В.А. Щуровского, П.С. Цегельникова, Е.И. Яковлева и других российских и зарубежных авторов.

В первой главе проанализировано общее состояние газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях П "Сургутгазпром", отмечено, что современное техническое состояние газотурбинных установок характеризуется снижением коэффициента полезного действия. снижением коэффициента технического использования и уменьшением наработки на отказ. Происходит непрерывное уменьшение коэффициента эффективности линейной части газопровода, что связано со снижением эффективности силовых агрегатов и снижением количества транспортируемого газа. Снижение количества транспортируемого газа связано со снижением пластового давления и недостаточным количеством дожимных компрессорных станций.

В настоящее время относительная амплитуда колебания производительности имеет даже отрицательный характер, что приводит к постоянной недогрузке силовых агрегатов, причем имеется тенденция увеличения относительной амплитуды колебания производительности. В этих условиях необходимо знать фактическое состояние каждого ГПА для его полной загрузки и снижения расходов на транспорт газа. Техническое состояние агрегатов_может быть определено на основе

системы контроля и диагностирования параметров. Она отвечает требованиям больших технических систем и к ней можно применить системный подход. Система обладает единой целевой функцией - контроль, диагностирование и прогнозирование состояния ГПА для обеспечения надежности транспорта газа. Системный подход предполагает многосвязность процесса решения на основе развития и уточнения исходной модели посредством взаимодействия ее составных частей. Под-проблемы рассматривать изолированно и последовательно, в отрыве друг от друга нецелесообразно. На рис. I приведена схема системного подхода.

Рис. 1. Схема системного подхода к выбору СКДП на различных этапах эксплуатации ГПА.

Б

В ней выделены подпроблемы. но они решаются не поочередно, а одновременно при непрерывном взаимодействии выделенных частей. Системный подход позволяет выделить четыре группы объективных свойств, рис.2: 1) Структурные свойства СКДП - связь между входящими в нее элементами; 2) Свойства, характеризующие развитие системы; 3) Свойства, характеризующие ее функционирование; 4) Свойства, характеризующие управляемость системы.

При анализе СКДП выделяют следующие основные элементы: первичные датчики, преобразователи, вторичную аппаратуру, программные средства, устройства связи с объектами. После расчленения системы выделяются отдельные подсистемы и проводится описание функционирования каждого элемента в отдельности.

Эффективность и целесообразность вложения средств в систему (СКДП) можно определить, исходя из следующих условий:

1) рассматриваем период с нуля до полной выработки ресурса агрегата; 2) принимаем, что на всем промежутке эксплуатации интенсивность отказов ГПА постоянна { 1 (t) = const } , то есть имеем экспоненциальное распределение; 3) капитальные затраты на монтаж, наладку, пуск СКДП составляют тридцать процентов от первоначальной стоимости аппаратуры; 4) при. внедрении СКДП сокращается число вскрытий для технического обслуживания и дефектации, время поиска неисправностей. время на устранение последствий неисправности, затраты на запасные части, простой из-за отсутствия запасных частей, а также предотвращается число аварийных остановок, связанных с поломками деталей.

Капитальные вложения на приобретение, монтаж, наладку, пуск СКДП определяются с учетом времени эксплуатации (Т->) и количества отказов ГПА : Q( t )= I - Р( t):

Группы свойств

УПРАВЛЯЕМОСТЬ

Свойства

целостность

централизация

сложность

стабильность

работы_р

СТРУКТУРНОСТЬ

БЕЗОТКАЗНОСТЬ

| ЭКОНОМИЧ1 ОСТЬ

надежность

_| УСТОЙЧИВОСТЬ

ЖИВУЧЕСТЬ

Рис. 2 Свойства СКДП .

К = Кскдп ( 1 - Р( I )) + Фн( 1 - Тэ Рр ), (1)

где Кскдп = 0.3 • Фи , по условию, Р( 4) = е -Тогда

К = Фн •( 1.3-0.3-е-"-Тэ РР), ' • (2)

1

где I = —, Тер - средний срок службы ГП А в часах ; Тер

I - рассматриваемый период эксплуатации в часах; Тэ - рассматриваемый период эксплуатации в годах; Рр - доля отчислений на реновацию СКДП

0.1

Рр=-- . (3)

|( 1+0.1)тэ- 1|

Результаты расчетов представлены на рис 3.

12000 •

Рис. 3. Изменение затрат на диагностику ( Кскдп ) в зависимости от времени эксплуатации ( Тэ ).

Анализ графика показывает, что оптимальный срок окончательного внедрения отработанной СКДП через 12 лет с момента пуска ГПА. За первые 4 года необходимо освоить контроль параметров с помощью штатных приборов и переносных, отработать схему диагностики и при первом капитальном ремонте установить дополнительную аппаратуру. В зоне Б осуществляется контроль и диагностирование ГПА, определение избыточности или недостаточности системы. При втором капитальном ремонте устраняются недостатки - по СКДП и проводится предварительный прогноз состояния. В зоне В проверяется эффективность СКДП в полном обьеме и готовится заказ на серийный выпуск отработанной СКДП и при третьем капитальном ремрнте внедряется серийная СКДП для выполнения основных задач.

В период до окончательного внедрения СКДП. возможно прибыль будет, а возможно нет. Так как опыта расчета фактического эффекта нет, составляющие прибыли от внедрения СКДГ| следующие:

— 1 А П =(Т пр.д. - Тпр.п.) О + (3 з.ч.д. - 3 з.ч.п.) + (3 у.а.д.р 3 у.д.п.), (4)

где Г пр.д. и Тир.п. - простой ГПА до и после внедрения СКДП по причине вскрытий ГПА для технического обслуживания, время поиска неисправностей и их устранение, простой из-за отсутствия запасных частей, аварийных установок;

-недоподача газа потребителю;

3 з.ч.д. и 3-з.ч.п. - затраты на запасные части-до и после внедрения СКДП; 1 . .г

3 у.а.д. и 3 у.а.п. - затраты на устранение последствий аварийных остановок.

Уравнение на данном этапе не дает абсолютного значения, потому что нет фактических цифр. Поэтому имеет смысл представить данное уравнение в следующем относительном виде:. - •

ДП =0.3 (1), (5)

где 0.3 - это относительная условная единица прибыли на одну относительную единицу капитальных вложений;

(1 -е-Х1 ) - вероятность появления отказов в работе ГПА.

Результаты расчетов приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Расчет относительной экономической эффективности.

Тч. .юг (. часов 1 _ 11.1ПМ11111 ЛП 3~

0 и 0 0 0

4 20 ООО 0.1813 0.0544 0.2827

N 40 000 0.3297 0.0989 0.2469

12 60 000 0.4512 0.1354 0.2354

16 80 000 0.5934 0.1780 0.2428

20 НЮ 000 0.6321 0.1896 0.2258

24 120 000 0.6988 , 0.2096 0.2233

28 140 000 0.7534 0.2260 0.2077

В таблице 3 - относительная экономическая эффективность:

Стабильный относительный экономический эффект от внедрения С'КДП доказывает целесообразность ее использования. А соотношение

фактических капитальных вложений и^прибыли дает реальное распределение абсолютною экономического эффекта.

Во второй главе приведен анализ фактического состояния систем диагностики КС. Проанализирована г разработана комплексная система технической диагностики по диагностическим признакам термо-газодинамическЬго. вибрационного состояния"» состояния смазочного масла. - - -

Выбор диагностических признаков осуществляется на основании теории передачи информации и как мера пребывания системы в данном состоянии предлагается использовать понятие "энтропии системы". В этом случае ГГ1А рассматривается как система с двумя основными состояниями (вибрационное и термогазодннамическое) и энтропия ГПА определяется двоичным логарифмом:

I

Н(К) = -У Р(С ¡)' 1о«2Р(К 0 (6)

■=1 |

'Зтроиия в эгом случае представляет собой средние значения энтропии отдельных ее состояний :

Н(Е) = 1 Р(Е|)-Н(Е|) (7)

, ¡=1

Принимая, что система А 1 вибрационная и В - термогазодйна-мическая независимы, получим энтропию сложной системы АВ :

Н(АВ) = Н(

где величина Н(В/А) представляет

V) +-Н(В/А) (8)

собой среднее (ожидаемое) значение энтропии системы В при различных вариантах реализации системы А.

В работе приведены уравнения, по которым устанавливается статистическая связь вибрационных и термогазодинамических состояний -на основании' предложенных уравнений средняя информация, содержащаяся в системе Е , относительно системы К имеет вид:

Лк(Е)= Н(К)-Н(К/Е), (9)

а информация, которую несет К, относительно состояния Е,:

Р(Е.К))- '

Ли (К) = 1о» г -(10)

Р(Ь) • Р(^)

Затем определяется диагностическая ценность (вес) и чувствительность каждого признака. Диагностическая ценность признака определяется той информацией, которую вносит рассматриваемый признак в систему состояний объекта диагностирования.

Чувствительность диагностического признака определяется степенью изменения его значения при изменении структурных параметров системы. Количественным показателем является коэффициент чувствительности который определяется как:

Ч^ЛК^а/Луь (11)

где - структурный параметр ГПЛ , связанный с диагностически-' признаком зависимостью = ф ( ) ; А у, - изменение структурного параметра у, ; Л К)., - приращение реализации признака К^, .

Анализ показывает, что чем больше чувствительность признака

Ч'з. тем на более ранней стадии развития неисправности в системе ГПА она может быть обнаружена. Выходные параметры системы, чувствительность которых к изменению структурных параметров мала, нецелесообразно выбирать в качестве дйагностлческих-тгризнаков. При выборе диагностического признака рассматривались давление пульсации и амплитуда пульсациию. Оказалось, что наибольшую информацию о состоянии, камеры сгорания получаем, когда амплитуда пульсации меньше 0.01 МПа, что соответствует исправному состоянию камеры сгорания.

Приведена разработанная модель определения режимов работы по термогазодинамическим параметрам, которая позволяет определять основные энергетические характеристики агрегата (эффективную мощность, КПД, расход топливного газа) от внешних условий. Для диагностирования механической части ГПА используется коэффициент виброперегрузки К й , представляющий собой отношение виброускорения 1 _

исследуемой точки агрегата к ускорению силы тяжести:

Б « • со 2

КВ= -- , (12)

8»

где и - стандартное ускорение, Б п • со2 - максимальное центробежное ускорение.

Приводятся уравнения, позволяющие определять, соответственно. частоту ротора, лопаток, камер сгорания, подшипников, которые позволяют определить возможные частоты проявления неисправностей основных агрегатов ГПЛ.

В качестве комплексных диагностических признаков предложено использовать приведенное значение коэффициента технического использования Дк приведенный коэффициент готовности Д:. приведенный коэффициент виброперегрузки Дз , приведенный коэффициент производительности Д-4 и долговечности Дз, КПД привода Дб. На основании единичных диагностических признаков, представляющих собой отношение соответствующих показателей к номинальной и фактической мощности, формируется комплексный диагностический признак:

п

Д1= £ К. /п <= 1. (13)

¡=1

При оценке текущего состояния ГПА определяются удельные единичные признаки, а затем комплексный и, если он меньше 1, то диагностика целесообразна и это свидетельствует о возникновении неис-

1в

правности. В этом случае необходимо определить темп изменения соответствующего диагностического признака при последующей эксплуатации в течение одного, двух месяцев и, если -темп изменения больше 10 % , необходимо проводить углубленную диагностику для определения причины развития неисправного состояния и ее устранения.

При наличии явного отклонения признаков 1, 2, 4, 5, 6 необходимо использовать методику расчета íepмpгaзoдинaмичecкиx параметров и определить численное значение каждого из них.

Если имеется отклонение третьег^ признака ( вибрационного), необходимо использовать методику расчета вибрационных параметров. Для определения статистической и функционально]! взаимосвязи диагностических признаков рассчитывается условная энтропия, диагностическая ценность и чувствительность каждого признака.

И третьей главе приведены результаты экспериментальных исследовании технического состояния! ГП А. По разработанной схеме, приведенной в работе, осуществляемся измерение давлений и температур но газовоздушному тракту, а затем обработка полученных данных на ЭВМ по методике, изложенной во второй главе. Одновременно выбраны диагностические признаки, по которым оцениваются причины уменьшения коэффициента полезного действия силовой турбины. Как показывает анализ полученных данных, за 100 тыс. часов работы эффективная Мощность снижается на 25-30%., причем основными причинами являются ухудшение состояния проточной части (засорение, эро--•311Я лопаток) и снижение температуры продуктов сгорания перед турбиной высокого давления.

Одновременно с термогазод!

намическими показателями осуще-

ствлялось изменение вибрационных параметров ГПА и проводился контроль за содержанием в масле частиц металлов. Увеличение вибро-

скорости и содержания частиц металла в масле свидетельствует о начале процесса износа опорных подшипников, причем при дальнейшей эксплуатации происходит изменение и термогазодинамическЛх параметров. Проведено сравнение трендов мощности и виброскс рости в зависимости от наработки, рис. 4.

Анализ полученных результатов:показывает, что с наработкой вибрация ГПА увеличивается, а значения термогазодинамических- параметров снижены, что свидетельствует о потере работоспособности ГГ1Л.

-УЛЛ) -Ые.МеО

40 60

т, тыс.часов

1'ис. 4. Тренд относительных значений мощности и вибрации ГИД.

Результаты исследований термогазодинамических4арактеристик . параметров вибрации были использованы для определения комплексных диагностических признаков. Их численные значений и основные характеристики ГПА приведены в табл. 2.

Из приведенных данных видно, что комплексный показатель изменяется в пределах 0.68-0.85. Для определения допустимых пределов необходимо учитывать диагностическую ценность и чувствительность каждого признака.

Приведенный анализ показал, что наиболее чувствительными являются: изменения эффективного КПД ГПА - Дб, изменения-коэффи-

Таблица 2.

Диагностические признаки технического состояния ГПА.

Наименование показателей Обозн ачение Размер ность Агрегат

1 2 3 4 5 1ЮПШ

Эффективная мощность нового агрегата Ыа МВт - - - - - 9.766

Производительность нагнетателя <2Н кг/с 227.4 235.7 234.4 301.2 320.3 337

Моторесурс ГПА в» тыс.ч 102 97.3 112 87.6 99.3 100

Приведенный коэффициент технического использования Кт и - 0.132 0.121 0.146 0.096 0.1 10 0.096

Диагностическим признак Д| 0.75 0.79 0.66 1.00 0.87 1.00

Приведенным коэффициент готовности к, - 0.121 0.133 0.131 0.099 0.1 14 0.10

Дна! мистический признак Д: - 0.82 0.75 0.76 1.00 0.88 1.00

Диагностическим при-шак Д-. - 0.92 0.90 0.91 0.88 0.90 1.0

Прицеленным моторесурс В у гыс.ч/ МВт 16.80 15.70 18.18 12.26 1 1.9 10.24

Диагностическим признак 1Ъ - 0.76 0.72 0.69 0.94 0.99 1.0

Приведенный КПД ГПА п - - 0.037 0.036 0.034 0.030 0.030 0.03

Диагностический признак "ДА 0.80 -0.82 0.87 " 0.99 0.99 . 1.0(Г Ь.

Коэффициент виброперегрузки К л - 0.52 0.48 0.67 0.82 0.43 0.024-

Диагностический признак вибрации Дз - 0.28 0.31 0.22 0.21 0.47 1.00

Общий диагностический признак Д^ - 0.72 0.71 .68 0.84 0.85 1.00

циента виброперегрузки Дэ. Кроме того, следует иметь в виду, что диагностическая ценность признака и (меняется в зависимости от наработки и показывает, например, что диагностический вес признака наработки до 62 тыс. часов равен нулю, следовательно его нецелесообразно использовать для оценки технического состояния агрегата. Полученные результаты положены, в основу предлагаемой системы контроля идиагпостики ГПА. , "*

Предлагается использовать три основные метода диагностирования: вибрационный, параметрический, трибодиагностический в процессе эксплуатации ГПА без остановки, а также визуальные и дефектоскопия при разборке ГПА. Необходимость использования, в данном случае компьютерной техники, в качестве основы при построении автоматизированной системы контроля и технической диагностики не вызывает сомнения .

Пакет програмных средств включае! в себя набор програмных модулей, обеспечивающих реализацию соответствующих функций си-темы: "Мониторинг", "Ретроспектива", "Диагностика", " Прогнозирование".

"Мониторинг" обеспечивает отображение и интерпретацию параметров объекта на экране компьютера. Отображение полученной информации производится на слайдах, которые представляют собой мнемосхемы турбины и ее узлов с окнами для вывода информации.

Конструкция слайдов предусматривает не только отображение, но и сопоставление ряда взаимосвязанных параметров и характеристик объекта, которые являются важными для успешной работы системы. Например, на слайде одновременно может выводиться информация как последнего, так и предпоследнего замера параметров.

Па каждый слайд выводится информация о дате и времени проведения замера, а также те параметры, которые необходимы пользователю для анализа информации, отображаемой на данном слайде.

При выводе на слайд каждый параметр сравнивается со своей уставкой и выводится соответствующим цветом:

- зеленый - величина параметра из области рабочих значений:

- желтый - величина параметра из области допустимых значений;

- красный - величина параметра из области недопустимых значений.

Если величина параметра превышает максимально возможное значение параметра ( больше предела измерения прибора), то выводится сообщение о неисправности да I чика.

Информация по гармоническому анализу выводится в виде спектра и на этом же слайде выводятся направления и величина вектора вибрации по оборотной гармонике. На некоторых слайдах параметры выводятся в виде символа. Символ означает группу однотипных пара-мефов, характеризующих какой-то один диагностический признак, при этом цвет символа указывает, в какой области значений лежит величина максимального из этих параметров.

В "Мониторинге" предусматривается два режима отображения информации: автоматический ( слайдовая карусель ) с заданным временем цикла; ручной с выбором любого слайда пользователем и с фиксацией его на любое время ( до перехода в другой режим ).

"Диагностика" обеспечивает распознавание дефекта и соотнесение состояния системы с одним из возможных диагнозов. Принципы выработки заключения о состоянии объекта и установления диагноза неисправности основаны на использовании машины логического вывода, разработанной К.Нейлором и построенной на байесовской теории. Для установления диагноза используется база знаний, в которую

внесены возможные диаг нозы неисправностей и соответствующие им совокупности диагностических признаков.

На основе байесовской теории можно из существующих гипотез возможных неисправностей, для которых известны априорные вероятности их возникновения, выявить наиболее вероятные неисправности,

а также оценить вероятность развития дефектов. В режиме диагности-

— » _

рования может указываться глубина анализа во времени. Вероятность постановок диагноза увеличивается с накоплением информации в базе данных. Применение принципов байесовской теории дает возможность постановки диагноза даже в случае временного отключения системы диагностики при работе объекта, но при этом снижается степень вероятности диагноза.

База знаний может корректироваться путем аппроксимации на основе данных, получаемых при эксплуатации системы диагностики на аналогичных объектах.

Основная информация по обработке и анализу ТГ11 и ВП выводится на экран и распечатывается по требованию оператора.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ II ВЫВОДЫ.

1. Проанализированы режимы работы системы магистральных газопроводов П "Сургутгазпром". Показано, что в настоящее время режимы работы КС изменились. Если до 1990 г. наблюдался период роста производительности и мощности КС. то, начиная с 1993 г., производительность газопроводов стабилизировалась и даже имеет тенденцию к уменьшению, что необходимо учитывать при эксплуатации, разработке систем диагностики и реконструкции.

2. Разработана методика, оценки эффективности внедрения систем диагностики на магистральных газопроводах. Приведенные расче-

ты показывают, что в зависимости от времени эксплуатации, стоимости систем диагностики 41 стоимости товарного газа эффективно использовать систему диагностики при эксплуатации . газопроводов свыше 10-12 лет.

3. Впервые предложена методика расчета комплексных диагностических признаков газоперекачивающих агрегатов на основе понятия "энтропии системы", которая позволяет определить ценность рассматриваемых диагностических признаков и провести проверку чувствительности этих признаков в зависимости от наработки ГПА.

4. Разработаны схемы и методики расчета основных параметров газоперекачивающих агрегатов по термогазодинамическим, и вибрационным параметрам.

5. Проведена оценка технического состояния ГПА по термогазодинамическим показателям, что позволило установить снижение эффективной мощности ГТУ из-за ухудшения проточной части осевого компрессора (отложения на лопатках, коррозионный износ) и снижения температуры продуктов сгорания перед турбиной высокого давления.

6. Оценка состояния ГПА по вибрационным показателям позволила установить, что с наработкой происходит увеличение виброскорости скачкообразно при отрыве лопаток или монотонно по мере износа подшипников, нарушения центровок вала. _ _1

7. Получен тренд эффективной мощности и коэффициент виброперегрузки,-который показывает, что после 60 <гыс. часов наработки^ одновременно происходит снижение мощности и-увеличение амплитуды виброскорости, что свидетельствует о потере работоспособности ГПА. Тренд может быть использован для определения остаточного моторесурса и сроков проведения планово-предупредительных ремонтов.

OCI IOBIII.IE ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

. Антонова Е.О., Иванов И.А. Разработка иерархической модели диагностики газоперекачивающих агрегатов на КС.-В сб. тезисов докладов:11роблемы нефтегазового комплекса России, Уфа, 1995, с.114-115. _ . г • .

2. Антонова Е.О., Разбойников АЛ., Иванов И.А. Оценка технического состояния ГГ1А для выбора силового агрегата при реконструкции КС. -В кн. Научно-технические проблемы Западно-Сибирского комплекса. Тюмень, 1995. с.60-63.

3. Антонова Е.О., Чекардовскнй М.Н., Иванов H.A. Результаты

экспериментальных исследований газоперекачивающих агрегатов на

КС. -В'кн.: Научно-технические проблемы Западно-Сибирского ком-I

плекса. (Тюмень, 1995. с.63-65.

4. Чекардовскнй М.Н., Разбойников A.A., Иванов H.A. Контроль вибрационного состояния оборудования НС и КС. В сборнике тезисов докладов! Международная научно-техническая конференция. Тюмень, 1996. т.2, с.83-84.

: 5. Чекардовскнй М.Н., Разбойников A.A., Иванов H.A. Методика диагностирования энергетического оборудования,- В сб. тезисов докладов: Новые высокие технологии для нефтегазовой промышлен-i ости и энергетики будущего. Тюмень, 1996, с. 143.

6. Иванов И.А., Чекардовскнй М.Н. Основы иерархической структуры диагностики оборудования на КС. -В сб. тезисов докладов 2-й международной конференции: Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. М., 1997, с.73-74.

7. Кабес E.H., Иванов H.A. О сопоставлении методик расчета мощности газоперекачивающих агрегатов по параметрам нагнетателя:

-В сб. тезисов докладов 2-й международной конференции: Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. М., 1997, с.112-113.

Соискатель

И.А.Иванов

Подписано в печать 4.11.97 г. Тираж - 100 экз. Заказ 80.

Ротапринт института " Нефтегазпроект"