Разработка мероприятий по повышению безопасности работы насосных агрегатов системы поддержания пластового давления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.03, кандидат технических наук Велижанин, Валерий Сергеевич

• Велижанин, Валерий Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Велижанин, Валерий Сергеевич

Введение

1 Анализ причин отказов и снижения технических параметров работы насосных агрегатов системы поддержания пластового давления

2 Исследования и разработка мероприятий, повышающих безопасную работу насосных агрегатов типа ЦНС в системе ППД

2.1 Разработка критериев оценки состояния фундаментов

2.2 Программа и методика экспериментальных исследований параметров (характеристик) насосов ЦНС 63-1400.1800. Описание конструкций стенда для проведения исследований

2.3 Экспериментальные определения диапазона режимов безопасной работы НА системы ППД

Выводы по главе

3 Разработка встроенного «полевого» подшипника для насосов типа ЦНС системы ППД

3.1 Исследование материалов, обеспечивающих эффективную эксплуатацию насосов ЦНС при перекачке сточной воды. Выбор материала встроенного подшипника

3.2 Обоснование конструкции встроенного подшипника

3.3 Разработка метода расчета крутящего момента и усилия страгивания ротора насоса ЦНС 63 (40, 80) со встроенным подшипником

3.4 Экспериментальные исследования работы подшипников из различных материалов

Выводы по главе

4 Сервисное обслуживание (СО) насосных агрегатов на промыслах как элемент промышленной безопасности

4.1 Состояние сервисного обслуживания насосных агрегатов

4.2 Разработка новой концепции сервисного обслуживания

4.3 Разработка и внедрение технического аудита насосных агрегатов как основного элемента сервисного обслуживания

Выводы по главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка мероприятий по повышению безопасности работы насосных агрегатов системы поддержания пластового давления»

При добыче нефти на промыслах наиболее опасным производственным объектом является система поддержания пластового давления (ППД). Это связано с тем, что насосные агрегаты (НА) для закачки воды в пласт достигают единичной мощности порядка 1,0 МВт. При этом развиваемое насосами давление достигает 20 МПа, и в некоторых случаях насосы эксплуатируются в условиях загазованности помещения парами нефти. Безопасная эксплуатация ПА зависит от следующих факторов:

• качества изготовления и монтажа на месте эксплуатации;

• соблюдения правил эксплуатации;

• качества сервисного обслуживания, модернизации, повышающих безопасность эксплуатации.

Одним из показателей, характеризующих безопасность работы НА, является его вибрационное состояние [4, 12, 17]. Борьба с вибрацией, снижение её уровня являются борьбой за безопасность эксплуатации НА [23, 29, 38, 39, 44, 50].

При монтаже НА важным фактором является состояние фундамента, которое необходимо определить и, если есть необходимость, усилить фундамент [6, 41, 56, 76]. Поэтому разработка критериев его оценки является весьма актуальной задачей.

При эксплуатации НА необходимо определить область безопасной, по уровню вибрации, работы агрегата в зависимости от режима перекачки. Литературные данные для одноступенчатых насосов показывают, что изменение уровня вибрации в зависимости от режима происходит по параболе с вершиной минимальных значений в точке максимального к.п.д. НА [55]. Для насосов типа ЦНС отечественного производства эта область не определена, в то время как для практической работы это совершенно необходимо [49].

Из опыта эксплуатации насосов ЦНС известно [55, 67], что наиболее слабым звеном является «полевой» подшипник, где чаще всего самый высокий уровень вибрации и самый большой процент выхода из строя. Модернизация насоса с целью уменьшения уровня вибрации «полевого» подшипника является важной задачей, решить которую пытались многие авторы, но которая осталась актуальной до сего времени.

В нашей стране проблемы повышения эффективности и обеспечения безопасности работы насосных агрегатов исследовались Бажайкиным С.Г., Багмановым А.А., Костюковым В.Н., Твердохлебом И.Б., Ястребовым П.И. и др.

Цель работы

Повышение безопасности работы НА системы ППД при монтаже, эксплуатации и модернизации путём снижения общего уровня вибрации, а также совершенствованием сервисного обслуживания.

Основные задачи работы

Заключение диссертации по теме «Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)», Велижанин, Валерий Сергеевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Определены критерии оценки технического состояния фундамента при ремонте или замене насосного агрегата, позволяющие сделать заключение о его качестве. Для насосов типа ЦНС определена величина коэффициента динамической податливости, равная четырём.

2. Показано, что для секционных насосов типа ЦНС резкого увеличения скорости вибрации на режиме недогрузки не наблюдается до значений подачи 1,3 Qli0m- При увеличении подачи более чем 1,3 QH0M наблюдается резкое увеличение скорости вибрации. Определена область режимов безопасной работы насосных агрегатов.

3. Применение материала «ФУТ» в качестве материала встроенного подшипника позволило повысить безопасность работы насосных агрегатов, а также надёжность работы гидропяты, уменьшить объёмы утечек.

4. Использование Тордона в качестве материала щелевых уплотнений позволяет повысить к.п.д. на 3.4 %. Показана его применимость при скоростях, имеющих место в насосах типа ЦНС.

5. На основе результатов исследований разработаны Методика проведения технического аудита насосных агрегатов типа ЦНСА и новая концепция сервисного обслуживания насосных агрегатов типа ЦНСА для закачки воды в пласт.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Велижанин, Валерий Сергеевич, 2006 год

1. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы. М.: Машиностроение, 1966. - 364 с.

2. Воронков Б.Д. Подшипники сухого трения. Л.: Машиностроение, 1968,- 140 с.

3. Вильнер П.Д. Виброскорость как критерий вибрационной надежности упругих систем // Проблемы прочности. 1970. - № 9. - С. 42-45.

4. Фразер В.Х. К вопросу о пульсации давлений, ударах и вибрации в центробежных насосах // Новое в насосостроении. Сб. докл. междунар. симпозиума: Сб. докл. Кишинев, 1974.

5. ISO 2373-1974. Механическая вибрация вращающихся электрических машин с высотой вала 80-400 мм. Измерение и оценка интенсивности вибрации.

6. Яременко О.В. Испытание насосов. М.: Недра, 1975. - 212 с.

7. Малюшенко В.В., Михайлов А.К. Насосное оборудование тепловых электростанций. М.: Энергия, 1975. - 280 с.

8. Коднир Д.С. Контактная гидродинамика смазки деталей машин. -М.: Машиностроение, 1976. 304 с.

9. Композиционные материалы слоистого строения: Сб. статей / Под ред. А.А. Явора, В.Н. Мухина, И.И. Поляковой, Н.А. Бубнова. Волгоград: Волгоградский пед. ин-т им. А.С. Серафимовича, 1976. - 92 с.

10. ГОСТ 21623-76. Система технического обслуживания и ремонта техники. Показатели для оценки ремонтопригодности. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1976. - 17 с.

11. П.Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. М.: Машиностроение, 1977. - 288 с.

12. Мирзаджанзаде А.Х., Степанова Г.С. Математическая теория эксперимента в добыче нефти и газа. М.: Недра, 1977. - 228 с.

13. Чегурко Л.Е. Разгрузочные устройства питательных насосов тепловых электростанций. М.: Энергия, 1978. - 159 с.

14. Белецкий Д.Г. Организация ремонта насосного оборудования // Насосостроение. Серия ХМ-4.: Обзор, информ. М.: ЦИНТИхимнефте-маш, 1978.-62 с.

15. ГОСТ 18322-78. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения.

16. Расчет опорных подшипников скольжения: Справочник / Е.И. Квитницкий, Н.Ф. Киркач, Ю.Д. Полтавский, А.Ф. Савин. М.: Машиностроение, 1979. - 70 с.

17. Самарин А.А. Вибрации трубопроводов энергетических установок и методы их устранения. М.: Энергия, 1979. - 287 с.

18. РД 39-3-490-80. Методика определения оптимального МРП насоса КНС в системе ППД на месторождениях Западной Сибири. Тюмень: СибНИИНП, 1980.

19. Воскресенский В.В., Дьяков В.И. Расчет и проектирование опор скольжения (жидкая смазка): Справочник. М.: Машиностроение, 1980. -224 с.

20. ГОСТ 16504-81. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.

21. Забильский Г.Г., Дементьев Ю.Л. Работоспособность насосов типа ЦНС 180x1422 и ЦНС 180-1900 при закачке пресной и сточной вод в пласт // РНТС. Машины и нефтяное оборудование. М.: ВНИИОЭНГ, 1982. - № 1. -С. 6-8.

22. Рунов Б.Т. Исследование и устранение вибрации паровых турбоагрегатов. -М.: Энергоиздат, 1982.-351 с.

23. Борьба с шумом и вибрацией в нефтяной промышленности / М.М. Сулейманов, P.M. Хасаев, Р.Н. Мусаэлянц и др. М.: Недра, 1982. -223 с.

24. ГОСТ 25275-82. Система стандартов по вибрации. Приборы для измерения вибрации вращающихся машин. Общие технические требования.

25. ГОСТ 20815-82 (МЭК 31-14-82). Машины электрические вращающиеся. Механическая вибрация некоторых видов машин с высотой оси вращения 56 мм и более. Измерение, оценка и допустимые значения.

26. ГОСТ 25866-83. Эксплуатация техники. Термины и определения.

27. Указания по применению насосов типа ЦНС (МС) в системах промыслового сбора, подготовки и транспорта нефти. Уфа: ВНИИСПТнефть, 1984.

28. Исхаков А.Р., Протасов В.Н. Исследование износостойкости щелевых уплотнений многоступенчатых центробежных насосов систем поддержания пластового давления // РНТС. Машины и нефтяное оборудование. -М.: ВНИИОЭНГ, 1985. № 5. - С. 45-48.

29. Еронен В.И., Багманов А.А., Хангильдин В.Г. Пути совершенствования насосного оборудования систем ППД // Нефтяное хозяйство. -1986.-№9.-С. 11-16.

30. Рубин М.Б., Бахарева В.Е. Подшипники в судовой технике: Справочник.-М.: Судостроение, 1987.

31. ГОСТ 6134-87. Насосы динамические. Методы испытаний.

32. ГОСТ 10407-88. Насосы центробежные многоступенчатые секционные. Типы и основные параметры.

33. ОСТ 39-225-88. Вода для заводнения нефтяных пластов. Требования к качеству.

34. Вагнер М.А., Цариков В.И. Методика определения оптимального режима эксплуатации кустовых насосных станций // Нефтяное хозяйство. -1989.-№5.-С. 49-50.

35. РД 50-690-89. Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным. -132 с.

36. РД 50-699-90. Методические указания. Надежность в технике. Общие правила классификации отказов и предельных состояний.

37. Ивович В.А., Онищенко В.Я. Защита от вибрации в машиностроении. М.: Машиностроение, 1990. - 272 с.

38. ГОСТ 12.1.012-90. Вибрация. Общие требования безопасности.

39. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

40. Абашидзе А.И. Фундаменты машин тепловых электростанций. -М.: Энергия, 1995.

41. Марцинковский В.А. Проблемы герметичности и вибронадёжности центробежных насосов / Насосы-96. Тез. докл. 8-ой Междунар. научн.-техн. конф. Сумы, 1996. - Том 2. - С. 28-49.

42. Русов В.А. Спектральная вибродиагностика. Пермь, 1996. - 174 с.91

43. Ширман А.Р., Соловьев А.Б. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования. М., 1996. - 276 с.

44. РД 153-39ТН-008-96. Руководство по организации эксплуатации и технологии технического обслуживания и ремонта оборудования и сооружений нефтеперекачивающих станций. Уфа: ИПТЭР, 1997.-205 с.

45. РД 153-39ТН-009-96. Положение о системе технического обслуживания и ремонта электроустановок магистральных нефтепроводов. -Уфа: ИПТЭР, 1997.

46. Закон Российской Федерации «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97, № 116 ФЗ.

47. Постановление Правительства Российской Федерации от 25.12.1998 г. № 1540 «О применении технических устройств на опасных производственных объектах».

48. Бажайкин С.Г., Белов А.И., Велижанин B.C. Исследование вибродинамики насоса ЦНСА 63-1800 в промышленных условиях // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов: Сб. научн. тр. / ИПТЭР. Уфа: ТРАНСТЭК, 1998. - вып. 58. - С. 108-112.

49. Центробежные насосы в системах сбора, подготовки и магистрального транспорта нефти / А.Г. Гумеров, Л.Г. Колпаков, С.Г. Бажайкин, М.Г. Векштейн; под ред. А.Г. Гумерова. М.: Недра, 1999. - 295 с.

50. Постановление Госгортехнадзора России от 08.06.99 г. № 40 «Положение о порядке технического расследования причин аварий на опасных производственных объектах».

51. Морозов С.Б. Самосмазываемость пористых железографитовых подшипников. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 88 с.

52. Бажайкин С.Г. Исследование характеристик и модернизация насосных агрегатов нефтяных промыслов: Автореф. . д-ра техн. наук. Уфа, 2000.-35 с.

53. Чичинадзе А.В. Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учебник для технических вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2001. - 664 с.

54. Велижанин B.C. Применение антифрикционного углепластика ФУТ в центробежных насосах производства ФГУП ГПО «Боткинский завод» // Вопросы материаловедения. 2002. - № 3 (31). - С. 88-91.

55. Усошин В.А., Салихов З.С., Арифулин Р.Х. Диагностирование как технологический элемент производственного процесса (на примере фонтанной арматуры АФК6-150/100x210XJI) // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2002. - № 6. - С. 22-23.

56. Давиденко А.К., Обозный С.Г. Бурлака В.Б. Модернизация насоса ЦНС 180 // Химическое и нефтяное машиностроение. 2002. - № 11. -С. 29-32.

57. Твердохлеб И.Б. Современное состояние и перспективы развития насосного оборудования для систем поддержания пластового давления (ППД) // 10-я Междунар. нефтегазовая конференция «Гервикон-2002» (10-13 сентября 2002 г.): Сб. докл. Сумы, 2002.

58. Пат. 25770 РФ, МКИ F 04 D 29/04. Подшипниковый узел насоса / А.Н.Ломаев, Ф.В.Федцов (РФ). 2002109665/20; Заявлено 11.04.2002; Опубл. 20.10.2002.

59. Велижанин B.C. Применение полимерных композитов в центробежных насосах производства ФГУП ГПО «Боткинский завод» // Вопросы материаловедения. 2003. - № 3 (35). - С. 24-28.

60. Багманов А.А., Велижанин B.C., Федотов Г.А. О повышении эффективности системы ППД за счёт оптимизации характеристик насосов ЦНС для закачки воды в пласт // Матер. III Российского энергетического форума. Уфа, 2003. - С. 32-33.

61. Багманов А.А., Козловский А.Ю., Филин Е.А., Велижанин B.C. О повышении энергетических показателей центробежных насосов за счётсовершенствования подшипниковых опор // Матер. III Российского энергетического форума. Уфа, 2003. - С. 38-39.

62. Гумеров А.Г., Бажайкин С.Г., Багманов А.А. и др. Разработка и модернизация насосного оборудования для системы ППД и промыслового сбора // Новые разработки в химическом и нефтяном машиностроении. Матер. 2-ой научн.-практ. конф. Туймазы, 2003. - С. 71. •

63. Багманов А.А., Филин Е.А. Влияние изменения зазоров в уплотнениях рабочих колес на характеристики насоса ЦНС // Проблемы сбора подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов: Сб. научн. тр. / ИПТЭР. Уфа: ТРАНСТЭК, 2003:- вып. 62. - С. 145-157.

64. Гумеров А.Г., Бажайкин С.Г., Багманов А.А. и др. Агрегаты электронасосные центробежные секционные ЦНСА 40/63/80-1000. 1900 УХЛ4: Методические указания по проведению технического аудита.2003.-57 с.

65. ПБ 08-624-03. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Госгортехнадзор России, 2003.

66. Степанов Б.П. Создание углепластиковых подшипников судовых валопроводов // Вопросы материаловедения. 2003. -№ 3 (35). - С. 16-23.

67. Тарельник В.Б., Марцинковский B.C. Проблемы изготовления и эксплуатации подшипников скольжения // BicHHK Сумського державного ушверситету. 2004. -№ 2 (61). - С. 151-156.

68. Богатырев А.Г., Лямин А.В., Богатырева О.А. и др. Определение экономически обоснованных сроков эксплуатации нефтепромыслового оборудования // РНТС. Нефтепромысловое дело. 2004. - № 5. - С. 45-46.

69. Клейменов А.В., Гендель Г.Л. Экологическая эффективность технического диагностирования нефтегазового оборудования // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2004. - № 5. - С. 37-38.

70. Сулейманов Р.Н. К вопросу о связи к.п.д. с вибрацией насосных агрегатов // Нефтепромысловое дело. 2004. - № 5. - С. 30-36.

71. Богатырев А.Г., Лямин А.В., Богатырева О.А. и др. Пути снижения затрат на обновление парков насосного оборудования нефтедобывающих предприятий // РНТС. Нефтепромысловое дело. 2004. - № 7. - С. 50-53.

72. Демченко Ю.В., Баклагин И.М. Эффективность использования методов диагностирования фактического состояния насосных агрегатов МНПП // Транспорт и хранение нефтепродуктов. 2004. - № 12. - С. 3-4.

73. Воробьев В.А., Щепин Л.С., Зарипов P.M. Комплексная техническая диагностика магистральных насосных агрегатов с применением технологии «Скат» // Транспорт и хранение нефтепродуктов. 2004. - № 12. -С. 4-9.

74. Багманов А.А. Технологические и экономические критерии для оценки эффективности работы насосных агрегатов ЦНСА системы ППД // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов: Сб. научн. тр. Уфа: ТРАНСТЭК, 2005. - вып. 64. - С. 207-215.

75. Тарельник В.Б., Марцинковский B.C. Модернизация и ремонт роторных машин. Сумы: Козацький вал, 2005. - 361 с.

76. Стандарт ОАО «Татнефть». Контроль технического состояния и система ремонта нефтепромыслового оборудования по фактическому техническому состоянию. Альметьевск: ОАО «Татнефть», 2005. - 75 с.

77. Гумеров А.Г., Бажайкин С.Г., Багманов А.А. и др. Методика по организации эксплуатации оборудования насосных станций систем сбора, подготовки нефти и систем поддержания пластового давления на предприятиях ОАО «Татнефть». 2005. - 202 с.

78. Багманов А.А., Бажайкин С.Г., Михайлов В.И. и др. К проблеме применения деталей проточной части высоконапорных центробежных насосов типа ЦНС из пластмасс // Вопросы материаловедения. 2006. -№2(46).-С. 218-220.

79. СТП 03-166-2004. Агрегаты электронасосные центробежные нефтепромысловых систем. Методика проведения технического аудита на предприятиях ОАО «АНК «Башнефть» / А.Г. Гумеров, С.Г. Бажайкин, А.А. Багманов и др. Уфа, 2006. - 91 с.