Разработка методов исследования режимов работы и технического состояния газоперекачивающих агрегатов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Бурганов, Фарит Салихович

• Бурганов, Фарит Салихович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бурганов, Фарит Салихович

Введение.

Раздел 1 Анализ эффективности диагностического обслуживания оборудования компрессорных станций.

1.1 Анализ работы газоперекачивающих агрегатов.

1.2 Анализ этапов исследования надёжности и эффективности оборудования.

1.3 Анализ периодичности и особенностей контроля состояния агрегатов.

1.4 Анализ влияния диагностического обслуживания оборудования на эффективность его эксплуатации.

Выводы по разделу 1.

Раздел 2. Экспериментальные исследования газотурбинных двигателей на заводском стенде и в эксплуатации.

2.1 Условные обозначения и размерности.

2.2 Разработка методики сбора исходных данных.

2.2.1. Последовательность и объём сбора данных.

2.2.2. Дополнительные измерения.

2.2.3. Приведение параметров к расчётным условиям.

2.2.4. Расчёт характеристик топливного газа и теплоёмкостей рабочего тела агрегата.

2.2.5. Расчёт расхода рабочего тела через проточную часть агрегата.

2.3. Разработка методики расчёта термодинамических параметров газотурбинного двигателя в стендовыхусловиях.

2.4. Разработка методики расчёта термодинамических параметров газоперекачивающего агрегата в эксплуатационных условиях.

2.5. Разработка математической модели диагностирования газоперекачивающего агрегата.

Выводы по разделу 2.

Раздел 3 Технико - экономические исследования.

3.1 Исследование эффективности эксплуатации агрегата от внедрения различных мероприятий.

3.2 Исследование этапов внедрения систем контроля и диагностирования агрегатов по разработанным методикам.

3.3 Разработка методики расчета технико - экономической эффективности при переходе на эксплуатацию агрегатов по фактическому состоянию.

Выводы по разделу 3.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов исследования режимов работы и технического состояния газоперекачивающих агрегатов»

Актуальность проблемы. Отказы на магистральных газопроводах ЕСГ за последние десятилетия по абсолютным величине и частоте имеют тенденцию к стабилизации. Вместе с тем проблема надежности и эффективности эксплуатации, обслуживания и ремонта оборудования стоит достаточно остро. Повышение надежности и эффективности газоперекачивающих агрегатов (ГПА) возможно за счет совершенствования технологии и технологических средств эксплуатации и ремонта оборудования по результатам диагностики и мониторинга ГПА.

Ключевым моментом является контроль и диагностика ГПА во время ремонта на испытательном стенде и в условиях эксплуатации, формирование четкой структурной последовательности контроля необходимого для принятия решений по дальнейшей эксплуатации, обслуживании или ремонте.

Исследованию рассматриваемой проблемы посвящены работы многих ученых. Наибольший вклад внесли Д.Т. Аксенов, B.J1. Березин, С.П.Зарицкий, В.А.Иванов, А.С.Лопатин, Б.П.Поршаков, О.А.Степанов, А.Б.Шабаров, Е.И.Яковлев и др. Важный вклад внесен учеными РГУНиГ им. И.М. Губкина, ВНИИГАЗ, ПО «Союзэнергогаз», ВНИИЭГазпром, ИТЦ «Оргтехдиагностика», ТюменНИИГИПРОгаз, ТюмГНГУ.

Большинство разработок названных ученых посвящены исследованию ГПА, надежность и эффективность эксплуатации которых обеспечивалась планово предупредительными ремонтами (ППР) агрегатов. Необходимость перехода в эксплуатации ГПА по фактическому состоянию существует много лет, но не нашла полного внедрения. Полный переход возможен при внедрении комбинированной системы, включающей не только ППР, но и ремонт по фактическому состоянию. Поэтому исследование режимов работы и технического состояния ГПА остается актуальной задачей, а разработка новых методов необходима, при реконструкции, замены оборудования и строительства новых КС.

Объектом исследования является оборудование компрессорных станций (КС) магистральных газопроводов Западной Сибири.

Предмет исследования: газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным приводом ДГ-90, эксплуатирующиеся на КС.

Цель: разработать методы исследования режимов работы и технического состояния ГПА судового типа. Основные задачи:

- анализ взаимосвязи надежности, эффективности и диагностического обслуживания ГПА;

- экспериментальные исследования режимов работы ГПА на стенде и в условиях эксплуатации на КС;

- разработать и усовершенствовать методики расчета термодинамических и диагностических параметров в стендовых и эксплуатационных условиях;

- провести технико-экономическое исследование с целью усовершенствования методики расчета эффективности по эксплуатационному состоянию агрегата.

Методологическими основами исследований являются законы и методы технической термодинамики и теплопередачи, теория надежности, включающая в себя математическую статистику и теорию вероятности.

Достоверность, полученных в работе, результатов обеспечивается сопоставлением теоретических и экспериментальных результатов, полученных в работе с другими результатами, известными в научной и справочной литературе, использованием метрологически обеспеченной измерительной аппаратуры.

Связь с тематикой научно - исследовательских работ. Диссертационная работа выполнялась в рамках целевой комплексной программы «Нефть и газ Западной Сибири», программы « Энергетическая стратегия России», целевой комплексной программы по созданию отраслевой системы диагностического обслуживания газотранспортного оборудования компрессорных станций РАО «Газпром» и Федеральной целевой программы «Энергосбережение России».

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- разработана методика сбора и систематизация исходных данных по режимам работы агрегата на стенде и в условиях эксплуатации;

- разработана методика расчета режимов работы и диагностических признаков на стенде и в условиях эксплуатации;

- усовершенствована методика расчета технико-экономической эффективности эксплуатации агрегата от внедрения систем контроля и диагностики;

- обоснована необходимость создания технического паспорта состояния агрегата на стенде и в условиях эксплуатации на КС.

На защиту выносятся разработанные и усовершенствованные методики расчета режимов работы и технического состояния агрегата по заводским и экспериментальным данным.

Практическая ценность и реализация работы состоит в том, что разработанные алгоритмы контроля и диагностики ГПА использованы для создания методики оценки технико-экономической эффективности эксплуатации и ремонта оборудования на КС.

Личный вклад автора: разработаны и усовершенствованы алгоритмы и термодинамические модели ГПА с газотурбинным приводом ДГ - 90, позволяющие по изменениям параметров определять основные показатели силовых агрегатов (расход, мощность и КПД), а с учетом накопления банка данных прогнозировать предельные значения срока эксплуатации до ремонта.

Выполненный автором расчет режимов работы ДГ - 90 при испытаниях на стенде позволил создать паспорт по термодинамическим параметрам, которые сравниваются с параметрами этого же агрегата, установленного на КС после ремонта. Отслеживание параметров в условиях эксплуатации осуществляется по алгоритму, который усовершенствовал автор.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Бурганов, Фарит Салихович

Основные выводы по диссертации

1. В результате анализа взаимосвязи надежности, эффективности и диагностического обслуживания ГПА, обосновано использование единой системы контроля и диагностики на заводском стенде и КС, что позволит создать единую базу данных для оптимизации режима работы агрегата и своевременного выявление неисправностей.

2. По результатам экспериментальных и теоретических исследований усовершенствована термодинамическая методика контроля и диагностики ГПА судового типа.

3. Предложены модернизированные методики для программного обеспечения автоматизированной системы контроля и диагностики ГПА на стенде и на КС. Максимальное расхождение экспериментальных и теоретических результатов исследований, которое составляет 3-г7%.

4. Определен экономический эффект по усовершенствованной автором методике при внедрении разработанных методов, который составил 2,6 млн. руб. в год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бурганов, Фарит Салихович, 2006 год

1. Агрегат газоперекачивающий ГПА-16МГ90.01. Техническое описание 901180000 ТО. Николаев: НПО «Машстрой», 1993. - 46 с.

2. Акимов В.М., Старик Д.Э., Морозов А.А. Экономическая эффективность повышения ресурса и надёжности газотурбинных двингателей. М.: Машиностроение, 1972. - 172 с.

3. Александров А. В. Надёжность систем дальнего газоснабжения. М: Недра, 1976.-320 с.

4. Антонова Е. О., Иванов И. А., Степанов О. А., Чекардовский М. Н. Мониторинг силовых агрегатов на компрессорных станциях. СПб.: Недра, 1998.-216 с.

5. Ахмедзянов А. М., Дубравский Н. Г., Тунаков JI. П. Диагностика состояния ВРД по термогазодинамическим параметрам. М.: Машиностроение, 1983. -206 с.

6. Апанасенко А. И. Исследование работы и расчёт характеристик центробежных компрессорных ступеней. Автореф. дис. канд. техн. наук. -Л.: 1976.- 16 с.

7. Актуальные проблемы строительства и экологии Западно Сибирского региона. Сб. докл. научн. прак. конф. посвященной 30 - летию ТюмГАСА/ Отв. ред. Чикишев В.М., Шаповал А.Ф., Чекардовский М.Н.-М.:РААСН,2000,-511 с.

8. Антонова Е. О., Чекардовский М. Н., Иванов И. А. Результаты экспериментальных исследований газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях. / Межвузовский сб. научн, тр. Тюмень: ТюмГНГУ, 1995. - с.63 - 65.

9. Баранов В. Н., Богомолов В. П., Разбойников Л. А., Чекардовский М. Н., Шаповал А. Ф. Исследование технического состояния оборудования системы теплогазоснабжения. М.: РААСН, 2001. - 208 с.

10. Ю.Берг А. И. Кибернетика и надежность. М.: Знание, 1964. - 113 с.

11. П.Биргер И.А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978. - 240 с.

12. Богомолов В. П., Моисеев Б. В., Чикишев В. М., Шаповал А. Ф. Повышение надежности и эффективности системы теплоснабжения в Западной Сибири. -М.: Недра, 1999.- 175 с.

13. Бокс Дж. Джен Кинс Г. Анализ временных рядов: прогноз и управление. -М.: Мир, 1974.-405 с.

14. Бурганов Ф.С. Модернизация систем управления электроприводными ГПА и КЦ ООО «Сургутгазпром» /Бурганов Ф.С., Балавин М.А., Кузнецов О.А., Швабский B.JI. //Газовая промышленность, 2000г., №5 Стр. 17-18.

15. Бурганов Ф.С. Взаимосвязи ценовой политики на энергоносители, надежности их транспорта и энергосбережения. / Бурганов Ф.С., Шпилевой

16. B.А., Делов Е.И. // Метод, вопр. исследования надежности больших систем энергетики. Сб. статей выпуск 54 «Проблемы обеспечения надежности систем энергетики и методы их решения» книга 1, г. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2005г. С. 143-155.

17. Бурганов Ф.С. Организационные вопросы по диагностике. // Чекардовский

18. C.М., Бурганов Ф.С.// Сб. науч. тр. «Мегапаскаль». Тюмень: «Феникс», 2006г., №2. - с. 20-21

19. Бурганов Ф.С. Проблемы надежности и эффективности функционирования оборудования компрессорных станций. // Чекардовский С.М., Бурганов Ф.С. // Сб. науч. тр. «Мегапаскаль». Тюмень: «Феникс», 2006г., №2. -с. 60-63.

20. Бурганов Ф.С. Алгоритм и результаты расчета параметров газотурбинного двигателя ДГ-90 в составе ГПА-16МГ90.01 /Бурганов Ф.С., Чекардовский С.М., Сенцов // Известия ВУЗов. Нефть и газ. Тюмень: ТюмГНГУ, 2006г., №5.- С.36-42.

21. Бурганов Ф.С. Методика определения технико-экономической эффективности при внедрении системы контроля и диагностики агрегатов. /БургановФ.С., Крамской В.Ф. // Сб. науч. тр. «Мегапаскаль». Тюмень: «Феникс», 2006г., №3. - с. 5-9.

22. Бушуев С.Д., Михайлов B.C. Автоматика и автоматизация производственных процессов: Учеб. для ВУЗов по спец. «Пр-во строит, изделий и конструкций» М.: Высш. Шк., 1990. - 256 е.: ил.

23. Вагнер Г. Основные исследования операций. М.: Мир, 1972-1973. - Т.1,2,3.

24. Вентцель Е. С, Овчаров JI. А. Прикладные задачи теории вероятности. М.: Радио и связь, 1983. - 415 с.

25. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. - 366 с.

26. Генкин М. Д., Соколов А. Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. М.: Машиностроение, 1987. - 288 с.

27. Глаголев Н. М. Испытания двигателей внутреннего сгорания. Харьков: Харьковский университет, 1958. - 150 с.

28. Гнеденко Б. Д., Хинчин А. Я. Элементарное введение в теорию вероятности.- М.: Физматиз, 1961.-296 с.

29. Гусаков А. А. Организационно-технологическая надежность строительного производства. М.: Стройиздат, 1974. - 254 с.

30. ГОСТ 21199-82. Установки газотурбинные. Общие технические требования.- М.: Изд-во стандартов, 1982. 22 с.

31. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 39 с.

32. ЗЬДиллон Б., Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надёжности систем. -М.: Мир, 1984.-318 с.

33. Диагностика трубопроводов '85. - Материалы международной конференции. - М.: Энергоиздат, 1985 - 530 с.

34. Дубинский В. Т., Седых 3. С. Определение оптимальной наработки ГТУ до ППР / Транспорт и хранение газа. 1976. - №12. - с.7-11.

35. Евланов JI. Г. Контроль динамических систем. М.: Наука, 1972. - 423 с.

36. Ерёмин Н. В., Степанов О. А, Яковлев Е. И. Компрессорные станции магистральных газопроводов (надёжность и качество). СПб.: Недра, 1995. -335 с.

37. ТюмГНГУ, 1998. 80 с. 40.3арицкий С. П. Диагностика газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом. Курс лекций. - М.: 1990. - 201 с.

38. Иванов В. А., Крылов Г. В., Рафиков JI. Г. Эксплуатация энергетического оборудования газопроводов Западной Сибири. М.: Недра, 1987. - 143 с.

39. Иванцов О. М., Харитонов В. Н. Надёжность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1985. - 198 с.

40. Иванцов О.М., Харитонов В. Н. Надёжность магистральных трубопроводов. -М.: Недра, 1989.- 166 с.

41. Ионии А. А. Надёжность систем тепловых сетей. М.: Стройтдат, 1989. -268с.

42. Илюхин К. Н., Шаповал А. Ф., Чекардовский С. М. Организация контроля и диагностики состояния оборудования в системе теплогазоснабжения / Сборник материалов научно-практической конференции посвященной 30-летию ТюмГАСА. М.: 2000. с. 182-185.

43. Исходные принципы комплексной оценки эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса. / Экономика и математические методы. М.: Наука, 1987. T.XXIII. вып. 5.- с.805-813.

44. Калмаков А. А., Кувшинов Ю. Я., Романова С. С., Щелкунов С. А. Автоматика и автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции: Учеб. для ВУЗов; Под ред. Богословского В. H. М.: Стройиздат, 1986. -479 е.: ил.

45. Коллакот Р.А., Диагностика повреждений М.: Мир,1989. - 512с.

46. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. М.: Мир, 1980. - 604 с.

47. Кеба И. В. Диагностика авиационных газотурбинных двигателей. М.: Транспорт, 1980 - 247 с.

48. Котляр Ф. Основы маркетинга. М.: Прогресс, 1990. - 736 с.

49. Крылов Г. В., Чекардовский М. Н., Яковлев Е. И., Блошко Н. М. Техническая диагностика газотранспортных магистралей. Киев.: Наукова думка, 1990.-301 с.

50. Кулибанов В. С. Современные методы управления строительным производством Л.: Стройиздат, Ленингр.отд., 1976. - 216 с.

51. Кулибанов В. С. Эффективность и надежность управления в строительных организациях. Л.: Изд. ЛГУ, 1978. - 76 с.

52. Кязимов К. Г. Справочник газовика: Справ, пособие. 3-е изд. - М.: Высшая школа, 2000. - 272 с.

53. Копылов А. И., Чекардовский М. Н. Модель диагностики состояния газоперекачивающих агрегатов. Тез. докл. научно-техн. конф. молодых ученых и специалистов газовой промышленности Тюменской области. Тюмень: ТюменПИИГИПРОГАЗ, 1985, с.51-52.

54. Коломина М. Е. Сущность и измерение инвестиционных рисков / Финансы, 1994. №4.-с. 19-26.

55. Могильницкий И. П., Стешенко В. Н. Газотурбинные установки в нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1971. - 160 с.

56. Мокроус М. Ф. Применение методов диагностической обработки и анализа термогазодинамических параметров при стендовых испытаниях авиационных ГТД. В кн.: Испытания авиационных двигателей. - Уфа.: УАИ, 1977.-№5.-с. 29-34.

57. Методика определения состояния и технологических показателей ГПА с применением параметрической диагностики / Сб. научи, тр. Трубопроводный транспорт нефти и газа / Отв. ред. Поршаков Б. П. М.: МИНХиГП, 1982.-№116. - с. 155-164.

58. Надёжность и эффективность в технике. Справочник. Т. 2. М.: Машиностроение, 1987. - 254 с.

59. Надежность систем энергетики. Терминология. Вып.95. М.: Наука, 1980. -43 с.

60. Ольховский Г. Г. Тепловые испытания стационарных газотурбинных установок. М.: Энергия, 1971. - 408 с.

61. Основы технической диагностики. Под. ред. Пархоменко П. П. М.: Энергия, 1976.-464 с.бб.Ольховский Г. Г. Тепловые испытания газотурбинной установки ГТ-25-700-1 JIM3. М.: «Теплоэнергетика», 1965. - № 5.

62. Ольховский Г. Г. Требования к точности при испытаниях стационарных ГТУ. М.: «Теплоэнергетика», 1965. - № 9.

63. Ольховский Г. Г., Бодров И. С, Ямалутдинов И. Т. Методика измерений и измерительная оснастка при испытаниях головного образца ГТН-9-750 JTM3. М.: «Энергомашиностроение», 1968. - № 3.

64. Попов С. Г. Измерение воздушных потоков. М.: Гостехиздат, 1947. - 120с.

65. Петунин А. Н. Приёмники для измерения давлений и скорости в газовых потоках: ЦАГИ, сб. «Промышленная аэродинамика», вып. 19. М.: Оборонгиз, 1960. -с.27-32.

66. Чекардовский М.Н. Методология контроля и диагностики энергетического оборудования системы теплогазоснабжения СПБ.: Недра, 2001. - 144с.