Методи параметричного діагностування поршневих газоперекачувальних агрегатів компресорних станцій підземних сховищ газу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Методи ПАРАМЕТРИЧНОГО діагностУВАННЯ поршневих газоперекачувальних агрегатів компресорних станцій підземних сховищ газу

ВИКОНАВ:

КОСТІВ ВАСИЛЬ ВАСИЛЬОВИЧ

Івано-Франківськ- 20031. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Газоперекачувальні агрегати на компресорних станціях (КС) підземних сховищ газу (ПСГ) працюють в екстремальних умовах. Ступені стиску газу змінюються в дуже широких межах, що зумовлює режими експлуатації машин, далекі від оптимальних. Тому важливою умовою вибору типу газоперекачувального агрегату є можливість швидкого оперативного регулювання режиму його роботи. Крім того, високі тиски в сховищі можуть призвести до виникнення помпажу в машинах лопаткового типу. В зв"язку з цим КС ПСГ найчастіше комплектуються поршневими газоперекачувальними агрегатами (ПГПА).

При експлуатації ПГПА знижується їхня продуктивність і ефективність, що вимагає спеціальних заходів для забезпечення заданих об"ємів перекачування і необхідної потужності КС при різних режимах транспортування газу. Одним з таких заходів є використання системи попереджувальних і відновлювальних ремонтів, призначених для підтримки технічного стану ПГПА на належному рівні. Несвоєчасне проведення ремонтів призводить до різкого зниження ефективності ПГПА і зростання питомих витрат на компримування і зберігання газу.

У зв'язку з цим, розробка і впровадження методів, що дозволяють вчасно призначати попереджувальні ремонти, забезпечить підвищення ефективності роботи КС у процесі експлуатації. Найбільшого зниження питомих витрат на транспорт і зберігання газу можна досягти при призначенні ремонтів за результатами технічного діагностування. Тому розробка простих у застосуванні і ефективних методів діагностування технічного стану вузлів ПГПА є надзвичайно актуальною.

Зв'язок роботи з тнауковими програмами, планами, темами.

Робота носить науково-прикладний характер і входить в комплекс тематичних планів НАК "Нафтогаз України", спрямованих на підвищення надійності експлуатації газотранспортного комплексу (в тому числі ПСГ) і окреслених Національною програмою "Нафта і газ України до 2010 року".

Мета і задачі досліджень. Розробка і удосконалення методів технічної діагностики ПГПА для КС системи підземного зберігання газу (ПЗГ) для забезпечення перекачування заданих об"ємів газу і зниження питомих витрат на компримування.

На основі аналізу експлуатаційних показників роботи ПГПА на компресорних станціях системи ПЗГ, а також з урахуванням результатів робіт дослідників у цій області поставлена мета досягається через реалізацію наступних задач:

-визначення вузлів поршневих газоперекачувальних агрегатів, відмови яких призводять до зниження продуктивності й ефективності КС і побудова математичної моделі компресора для умов роботи агрегатів на КС системи ПСГ, що дозволяє ідентифікувати параметри відмов вузлів;

-визначення узагальненого параметра технічного стану компресора відповідно до технології перекачування газу КС;

-оцінка енерговитрат на КС за величинами параметрів відмов і розробка методу своєчасного призначення ремонтно-відновних операцій;

-розробка простих, недорогих методів діагностування вузлів, що забезпечують підвищення середніх у часі продуктивності й ефективності КС;

-експериментальне дослідження розроблених методів діагностики на компресорній станції підземного сховища газу.

Об"єкт дослідження: поршневі газоперекачувальні агрегати компресорних станцій підземних сховищ газу.

Предмет дослідження: методи діагностування стану компресорних циліндрів ПГПА.

Методи дослідження: методи математичного моделювання газотермо-динамічних процесів в циліндрах ПГПА, проведення наукового експерименту, статистична обробка величин експлуатаційних параметрів роботи агрегату.

Наукова новизна отриманих результатів.

Для оцінки параметрів відмов на КС побудована математична модель робочих процесів компресора ПГПА алгоритм ідентифікації параметрів його технічного стану.

Запропоновано з метою діагностики технічного стану компресорного циліндра використовувати характеристики реального газу, переобчислювати параметри процесу до заданої вологості, структурний параметр відмови оцінювати величиною перерізу щілини негерметичності ущільнення, оцінювати об'єм мертвого простору, враховувати вплив запізнювання закриття клапанів. У результаті зменшений обсяг вихідної інформації, спрощені методи діагностування, параметри відмов ідентифікуються з точністю до 5%, що на 20-40% є точнішим, ніж при оцінці існуючими методами.

Встановлено, що єдиним узагальненим параметром технічного стану компресора ПГПА в умовах експлуатації КС є температура нагнітання. Відповідно до цього отримані формули для оцінки: технічного стану за величиною енерговитрат через відмови; величини зниження продуктивності та ефективності ПГПА і КС за рівнем технічного стану; технічного стану компресора і КС при паралельній роботі ПГПА за технологією перекачування на КС.

Розроблено математичну модель, розрахункові залежності, алгоритм для оцінки з необхідною точністю технічного стану клапанів компресорів КС для своєчасного призначення попереджувальних ремонтів.

Створено алгоритм пошуку мінімуму експлуатаційних витрат за результатами технічного діагностування і характеристиками режиму КС для призначення попереджувальних ремонтів з метою підвищення середніх у часі ефективності і продуктивності КС.

Практичне значення одержаних результатів. Створено алгоритми і програми, що дозволяють розраховувати: величини структурних параметрів відмов компресора ПГПА для оцінки технічного стану; величини узагальненого параметра технічного стану компресора для можливості регулювання режимів роботи ПГПА на КС і регулювання ефективності КС; енерговитрати через відмови за результатами безпосерднього вимірювання певних параметрів для оперативного виявлення оцінки ступеня складності відмови; вартісні характеристики відмов за результатами контролю технічного стану обладнання; розраховувати питомі експлуатаційні витрати і визначати момент проведення попереджувального ремонту з умови їхньої мінімізації за результатами контролю технічного стану. Проведення попереджувальних ремонтів відповідно до рекомендацій, сформульованих за результатами розрахунків дозволить збільшити середню в часі продуктивність КС на 3,7%, знизити витрати паливного газу на 4%, оптимізувати розподіл експлуатаційних витрат і зменшити їх на 2,2%. Результати роботи впроваджені на КС Богородчанського ПСГ УМГ "Прикарпаттрансгаз", економічний ефект складає 42 тис. грн. у рік.

Особистий внесок автора в одержанні наукових результатів.

1. Автором запропоновано з метою діагностики технічного стану компресорного циліндра структурний параметр відмови оцінювати за величиною перерізу негерметичності ущільнення з урахуванням термодинамічних і фізико-хімічних властивостей компримованого газу, величини об'єму мертвого простору і явища запізнювання закриття клапанів. Все це дозволило спростити методику діагностування без зниження точності прпогнозу [ 2 ].

2. На основі реалізації розробленої математичної моделі автором встановлено, що єдиним узагальненим параметром технічного стану компресора ПГПА в умовах експлуатації КС є температура нагнітання. У відповідності з цим отримані розрахункові залежності для прийняття рішення про необхідність і час проведення переджувальних ремонтів [ 2,3,5 ].

3. Розроблено математичну модель і алгоритм для оцінки технічного стану клапанів компресорів КС для призначення попереджувальних ремонтів, а також алгоритм пошуку мінімуму експлуатаційних витрат за результатами технічного діагностування і характеристиками режиму роботи КС з метою підвищення середніх у часі її ефективності і продуктивності [1,2,4].

4. Автор брав безпосередню участь в експериментальній перевірці запропонованих методів технічної діагностики циліндра ПГПА і впровадженні результатів в практику експлуатації на КС Богородчанського ПСГ [ 5,6].

Апробація роботи. Основні результати дисертаційної роботи висвітлено в доповідях і повідомленнях на:

6-тій міжнародній конференції "Нафта і газ України - 2000" (Івано-Франківськ, 2000);

науково-практичній конференції "Шляхи підвищення надійності і ефективності роботи трубопровідного транспорту".(Івано-Франківськ, 2000);

науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу (Івано-Франківськ, 2002)

нараді фахівців НАК "Нафтогаз України" та ОАО "Газпром" з питань науково-технічного співробітництва в галузі транспортування природного газу ( Яремче, 2002)

В повному обсязі результати досліджень доповідалися і обговорювалися на розширеному засіданні кафедри транспорту і зберігання нафти і газу та науково-технічному семінарі факультету нафтогазопроводів Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу.

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 6 друкованих праць, в тому числі 3 у фахових виданнях України.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, підсумкових висновків, списку літератури і додатків. Зміст викладений на 162 сторінках машинописного тексту, дисертація містить 25 рисунків і 9 таблиць. Бібліографія включає 74 найменування.

2. ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрита актуальність розробки методів технічної діагностики ПГПА у світлі аналізу впливу технічного стану їхніх вузлів на надійність і ефективність роботи системи газопостачання.

В першому розділі на підставі аналізу відмов ПГПА і результатів економічного аналізу експлуатаційних витрат на КС, встановлено, що найменш надійними є вузли компресора ПГПА, відмови яких зумовлюють основні енерговитрати і призводять до перевитрат паливного газу. Зроблено висновок про доцільність розробки методів діагностування з метою своєчасного проведення ремонтів, сформульовано вимоги до застосування таких методів в умовах КС. Підкреслено, що їхнє використання передбачає необхідність визначення енерговитрат у вузлах ПГПА.

В огляді досліджень з питань діагностування компресора аналізуються переваги і недоліки відомих методів, заснованих на вірогідних, гідроакустичних і термодинамічних принципах. Підкреслюється, що тільки термодинамічні методи діагностики можуть визначати технічний стан і енерговитрати у вузлах компресора. Великий внесок у дослідження ефективності діагностування технічного стану обладнання зробили вчені Кадаров М.Б., Пластинін П.І., Фотін Б.С., Купелевич А.С., Кулаєв Д.Х., Мясников В.Г., Соложенцев Е.Д., Миллз Л.Д. та ін.

На основі критичного аналізу результатів попередніх досліджень у відповідності з вимогами до методів діагностики і призначення ремонтів сформульовані задачі дослідження.

Другий розділ присвячений розробці математичної моделі робочих процесів у циліндрі ПГПА для ідентифікації структурних параметрів відмов за величинами перерізів негерметичності, збільшення яких є причиною зниження продуктивності та ефективності ПГПА. Ці параметри оцінюються у процесах розширення газу з мертвого простору і стискання. В основу створення математичної моделі покладений перший закон термодинаміки для нестаціонарних процесів відкритих гомогенних систем. При цьому зроблено припущення про адіабатичність характеру витікання газу через перерізи негерметичності. Тоді:

. (1)

де : - зміна внутрішньої енергії; - тепло, передане за час ; - робота, виконана за цей же час;- питома ентальпія газу за нагнітальним клапаном; - масова витрата газу.

Початкова умова процесу розширення газу визначається моментом закриття клапана і характеризується відносним відхиленням температури від температури нагнітання ідеального газу в ізохорному процесі:

; ; . (2)

де: - тиск, об"єм і показник політропи розширення; індекси 0,1 відповідають моментам положення поршня в верхній мертвій точці і закриття клапана.

Кінцева умова визначається початком процесу стискання газу в другій порожнині циліндра:

; . (3)

По закінченні такту розширення робочий процес моделюється ізобарою до моменту t_k. Тиск, індикований в двох порожнинах циліндра, є граничною умовою.

Рівняння (1) доповнене рівнянням стану реального газу PV=ZRT, де

, (4)

і виразами основних характеристик:

(5)

, , . (6)

Параметри d_i розраховуються за спеціальною програмою, складеною мовою Фортран; параметри a_i по значеннях, отриманих для кожного компонента газу з урахуванням принципу адитивності; сталі, оцінювані за виразом (1). На основі проведеного аналізу запропоновано перерізи негерметичності вважати щілинними. Це дозволяє ідентифікувати величини перерізів негерметичності поршневих і штокових ущільнень, а також невеликі зміни цих величин в початковій стадії розвитку відмов.

На КС ПСГ зміна вологості газу може спричинити зміну не тільки технологічних, але й економічних показників ПГПА. В умовах вологого газу закон P(t) переобчислюється для кожної точки за умовою ізобарно-адіабатного впорскування за величиною різниці температур:

, (7)

де - паровміст;- ізобарна теплоємність.

Повна модель процесів, що відбуваються в циліндрі ПГПА, будується як перевизначена система трансцендентних рівнянь вигляду (1) і (4), складених для точок конкретного процесу. Параметри оцінюються в ітераційній процедурі в такий спосіб. Об'єм, температура і основні характеристики моделі, обчислені за значеннями параметрів на поточній ітерації, використовуються для побудови лінеаризованої системи рівнянь, тотожної вихідній з точністю до значень комплексів характеристик, що є співмножниками при оцінюваних параметрах. Різниці оцінок параметрів цієї моделі і вихідних значень складають нову систему рівнянь, для розв'язання якої використовують метод Ньютона-Рафсона. Алгоритм, реалізований у програмі, складеній мовою BASIC. Приклади реалізації методу для реальних умов експлуатації ПГПА на компресорній станції Богородчанського ПСГ подані на рис. 1.

1.08

1.04

Рисунок 1. Результати розрахунку тренду відносних перерізів негерметичності для ГМК №7 КС Богородчанського ПСГ

Оскільки визначення величин параметрів відмов за цим методом вимагає значного часу для збору і підготовки інформації, а також для проведення обчислень, то для забезпечення можливості оперативного керування роботою ПГПА на КС запропоновано знайти узагальнений параметр (УП) технічного стану компресора для забезпечення технологічних режимів перекачування газу. Для підвищення середньої у часі продуктивності і ефективністі КС необхідно розробити метод своєчасного призначення ремонтів за результатами діагностування з метою зниження питомих витрат на перекачування газу.

Ці питання розглядаються в третьому розділі.

Сформульовані вимоги до УП при експлуатації КС, що включають необхідність визначення величини енерговитрат для можливості контролю і керування включенням ПГПА з метою забезпечення ефективної роботи КС при заданій продуктивності, а також можливість безпосереднього виміру необхідних параметрів. Пошук УП проводиться в два етапи. На першому етапі по графу, який являє собою модель робочого процесу, визначається якісна зміна термодинамічного аргументу УП. При цьому модель побудована для конкретного технологічного режиму перекачування газу на КС системи газопостачання. Таким аргументом є температура нагнітання. На другому етапі пошуку встановлюється термодинамічна характеристика, яка змінюється при розвиткові відмови.

Встановлено вплив величини перетоків і втрат тиску в клапанах на показники політроп процесів, роботу компримування і температуру нагнітання. Зроблено висновок, що єдиним показником, який відповідає цій умові, є температура нагнітання. Відносні енерговитрати через відмови оцінюються за температурою нагнітання і величинами параметрів технологічного режиму при порівнянні розглянутих характеристик зі стандартними (тобто паспортними, що відповідають даному технологічному режимові):

, . (8)

Для ідеального газу:

, , (9)

визначені параметри є на 812% меншими.

Величина зниження продуктивності компресора визначається за умовою слабкої залежності роботи компримування від відмов типу перетоку і оцінюється величиною коефіцієнта зниження подачі

. (10)

Важливу роль у питаннях точності розрахунку відносних енерговитрат і величини зниження продуктивності ПГПА відіграють похибки виміру температур і тисків. З метою уточнення цих характеристик температуру нагнітання порожнин компресорних циліндрів пропонується визначати за результатами виміру температури нагнітання циліндра і поверхонь кришок клапанів з урахуванням коефіцієнта зниження подачі за рівнянням, складеним у відповідності до закону змішування газів у потоці:

, , .

Величина похибки характеристики H дозволяє використовувати її як міру енерговитрат. Таким чином, температура нагнітання є шуканим і єдиним УП.

Для того щоб використовувати величину енерговитрат для прийняття рішення про призначення попереджувальних ремонтів, необхідно враховувати всю сукупність експлуатаційних витрат на КС, які можна взаємопов'язати за допомогою функції мети.

Допустимі значення відносних енерговитрат і міжремонтний інтервал часу для одиничного ПГПА можуть бути знайдені аналітично у відповідності з величиною функції мети, тобто за мінімумом суми експлуатаційних витрат і втрат через недоподачу газу споживачу за умов, що е= idem, l_oc=idem:

, (12)

У відповідності з цим допустимі значення відносних енерговитрат і міжремонтних інтервалів часу визначаються:

, , (1З)

де вартість потужності стандартної порожнини.

Для КС систем газопостачання, які містять сукупність паралельно включених ПГПА, необхідно враховувати вимоги технології перекачування газу, яка передбачає підтримування продуктивності КС шляхом регулювання. Витрати на енергоспоживання КС складають:

, , (14)

Де

, ; (15)

характеристика, що враховує вплив спільної роботи ПГПА на КС у відповідності з технологією перекачування на відносні енерговитрати в окремому вузлі; H_k відносні енерговитрати КС або циліндрової порожнини, що включається для компенсації недоподачі газу через відмови.

Технологічні умови транспорту і зберігання газу визначають коливальний характер режимів компримування на КС, тому визначення допустимих значень відповідних параметрів проводиться чисельним методом у відповідності з функцією мети для КС систем ПСГ:

. (16)

Алгоритм визначення H_i=D_i передбачає покрокове переміщення до мінімуму у залежності від результатів діагностування через j-й щотижневий міжконтрольний період, визначений у відповідності з вимогами необіхдної точності розрахунків і величиною мінімального середнього напрацювання на відмови вузлів компресора.

З метою зниження витрат на діагностування і забезпечення оперативного виявлення типу відмови циліндра ПГПА у четвертому розділі розробляється спрощений метод технічної діагностики. Спрощення виявляється можливим, якщо визначати технічний стан тільки клапанів, тому що ремонти клапанів проводяться оперативно без підключення резерву. Час (t_BП) компенсації недоподачі газу через простій при ремонті, зумовлений рівнем енерговитрат у моменти зупинки, типом використовуваного ПГПА на КС і об'ємом () стравлюваного при зупинці газу для клапанів складає 21 г, що є припустимим. Для поршневого і штокового ущільнень цей показник досягає 660 г і 1980 г відповідно.

. (17)

Можливість обмеження числа вузлів циліндра, в яких виявляються відмови, зумовлена також істотно більшою надійністю і ефективністю поршневих і штокових ущільнень у порівнянні з клапанною коробкою.

Технічний стан нагнітального клапана пропонується оцінювати як різницю відносних енерговтрат у порожнині в цілому і у всмоктувальному клапані. Необхідно зауважити, що одержання цих величин не становить жодних труднощів..

Незалежна оцінка енерговтрат у всмоктувальному клапані проводиться у відповідності до закону змішування газів в потоці маси перетоку з масою, зумовленою продуктивністю порожнини, і є діагностичним параметром технічного стану клапана. Доведено, що найбільш просто і досить точно технічний стан клапана характеризує температура кришки клапанної коробки з урахуванням коефіцієнта зниження подачі через відмову в ньому. Вплив технологічного режиму і технічного стану порожнини в цілому враховується характеристикою відносного збільшення середньоінтегральної температури перетоку у порівнянні з температурою початку стискання , величина якої визначається за температурою газу у всмоктувальному трубопроводі з урахуванням температурного коефіцієнта:

(18)

, (19)

де H_BC експериментальна характеристика, величина якої залежить від типу встановленого в циліндрі ПГПА клапана.

У відповідності до запропонованого методу розроблені алгоритм діагностування і алгоритм контролю технічного стану циліндра ПГПА. Цей метод поєднує сукупність заходів з діагностування і заходів щодо прийняття рішень про проведення ремонтів. При цьому метод діагностики клапанів прийнято за основний.

Результати експериментальних досліджень ефективності розроблених методів діагностування технічного стану циліндрів ПГПА наведені в п"ятому розділі. Доводиться необхідність проведення експериментальних досліджень, визначається критерій для оцінки точності розрахунків і експериментальних вимірів.

У зв'язку з тим, що прийняття рішення про призначення ремонтів на КС здійснюється за величиною енерговитрат, які, в свою чергу, пов'язані з температурою нагнітання, то за критерій точності визначення величини перерізу негерметичності приймається величина похибки відносних енерговитрат, зумовлена похибкою виміру температури нагнітання, рівною 1%:

, (20)

де відносна похибка визначення масової продуктивності, величину якої можна визначити з виразу:

. (21)

Встановлене у відповідності з цим значення відносної допустимої похибки ідентифікації величин перерізів негерметичності використовується в методі цих величин як критерій зупинки ітераційного процесу. Отже, енерговитрати, визначені у відповідності з цим критерієм, повинні відхилятися від фактичних у межах, що не перевищують допустимого рівня, який для умов експерименту досягає 3,2%. Метод виміру тиску і прилади дослідження вибираються у відповідності до встановленого значення відносної допустимої похибки виміру тиску 1%, визначеної з урахуванням величини .

У зв'язку з тим, що метод ідентифікації параметрів відмов розроблений для КС систем підземного зберігання газу, становить практичний інтерес дослідження придатності цього методу для типової КС із ПГПА. У якості такої КС обрана КС Богородчанського ПСГ, тому що на ній використовуються найбільш розповсюджені модифікації уніфікованих компресорів. На цій КС експлуатуються ПГПА типу МК-8М, режими роботи цієї КС визначаються напрямком перекачування газу (відбір або закачка в ПСГ). Для експерименту обрано режим, при якому найбільш складно проводити ідентифікацію параметрів технічного стану циліндра, цей режим характеризується ступенем стиску 1,2. Отримані в результаті експерименту осцилограми запису тисків, фіксації температур, складу газу оброблялися у відповідності із запропонованим методом діагностування. Результати обробки показали, що найбільша розбіжність між значеннями енерговитрат, отриманими за величинами перерізів негерметичності, і відповідними їм фактичними значеннями склала 2,8%, що не перевищує допустимої величини.

Експеримент для визначення характеристики енерговтрат спрощеного методу діагностики проводився на моделі робочого процесу циліндра за спеціальною програмою, складеною мовою Фортран ІУ. Можливість проведення експерименту на моделі зумовлена тим, що характеристика є функцією технічного стану порожнини в цілому. За результатами розрахунків будується а потім характеристика :

 (22)

В результаті аналізу впливу похибок виміру параметрів-аргументів для визначення енерговитрат у клапанах встановлено, що для визначення енерговитрат у клапанах можуть використовуватися штатні прилади КС.

Величини незворотних енерговитрат у клапанах H_BC визначалися в пасивному експерименті, проведеному в умовах КС Богородчанського ПСГ при вимірі параметрів-аргументів за допомогою штатних приладів у стандартних компресорів при різних ступенях підвищення тиску. В результаті розрахунку енерговитрат H_BC був встановлений істотно нелінійний характер залежності , яка крутоспадає в інтервалі від 1,2 до 1,5 і зростає в інтервалі від 1,5 до 2. Для перевірки відповідності моделі, в якій структурним параметром є величина перерізу негерметичності, фактичним енерговитратам, за результатами експерименту обчислювалися величини перерізів негерметичності в залежності від масової продуктивності герметичної порожнини (), інтеграла масової швидкості витікання газу за один оберт вала () і коефіцієнта зниження подачі:

, . (23)

За результатами розрахунків зроблено висновок про те, що енерговитрати визначаються величиною еквівалентного перерізу негерметичності і співвідношенням (23), у відповідності до якого будується кусково-лінійна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2. Вплив ступеня підвищення тиску на величину номінальних відносних енерговтрат (а) і перетин негерметичності (б) клапана

регресія . Енерговитрати у вузлах визначаються з урахуванням адитивності відносних енерговитрат H:

. (24)

За результатами експериментальних досліджень доведена можливість застосування розроблених методів діагностування технічного стану циліндрів ПГПА.

Розроблені методи діагностики впроваджені на КС Богородчанського ПСГ. При цьому відмічене підвищення продуктивності і ефективності роботи КС, яке зумовлене збільшенням продуктивності і ефективності ПГПА за рахунок контролю їхнього технічного стану, проведення своєчасного попереджувального ремонту, що повністю усунуло випадки різкого зниження показників через розвиток непередбачуваних відмов. В результаті своєчасного проведення ремонтів за результатами діагностування максимальні енерговитрати через відмови знизилися в середньому на 20%, середня продуктивність збільшилася на 3,7%, витрата паливного газу зменшився на 4%. У результаті оптимізації міжремонтних інтервалів часу, проведення ремонтно-відновлювальних операцій за технічним станом, була виключена необхідність застосування ППР за критерієм часу напрацювання вузлів. Оптимальний розподіл експлуатаційних витрат на ремонти, а також зменшення енерговтрат через відмови дозволили за рахунок зниження витрати паливного газу зменшити питомі витрати на транспорт газу і одержати економічний ефект у розмірі 42 тис. грн. у рік на КС, що становить 4 тис. грн. на кожен працюючий ПГПА.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ І ПІДСУМКОВІ Висновки

1. При розробці методу ідентифікації перетинів негерметичності компресорного циліндра ПГПА на КС системи ПЗГ необхідно враховувати "реальність" і вологість газу, особливості витікання газу через щілини з тертям, невизначеність величини мертвого простору, запізнювання закриття клапанів. Облік цих факторів дозволяє на 20-40% підвищити точність визначення енерговитрат через відмовлення, і використовувати отримані оцінки для своєчасного назначення ремонтно-відбудовчих операцій. Ідентифікацію перетинів негерметичності пропонується проводити відповідно до розробленого алгоритму, що дозволяє оцінювати параметри відмовлення з допустимою точністю 5%.

2. Єдиним узагальненим параметром технічного стану компресора ПГПА на КС в умовах технології перекачування газу є температура нагнітання, по величині якої можуть бути визначені енерговитрати й ефективність окремих ПГПА і КС у цілому, а також зниження продуктивності, що пропонується визначати за "коефіцієнтом зниження подачі". Показано, що технологія перекачування газу на КС, разом з параметрами відмовлень, визначає енерговитрати через відмови в ПГПА й ефективність КС. Вплив технології перекачування на енерговитрати й ефективність виражається спеціальною характеристикою.

3. Ремонтно-відновні операції призначаються за рівнем енерговитрат що з необхідною точністю можуть бути визначені розробленим методом технічної діагностики клапанів.

4. Збільшення продуктивності КС і ефективності компримування газу на КС пропонується здійснювати за рахунок попереджувальних ремонтів вузлів, що відмовили, ПГПА по досягненні допустимих значень, енерговитратами в цих вузлах. Допустимі значення у середньому на 20% менші граничних і визначаються за результатами контролю технічного стану з використанням розроблених алгоритмів і програм методів діагностики.

5. Продуктивність КС системи ПЗГ підвищується на 3,7%, витрати паливного газу знижується на 4%, експлуатаційні витрати зменшуються на 2,2% у результаті впровадження запропонованого й експериментально випробуваного методу технічної діагностики ПГПА.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ВИКЛАДЕНО В НАСТУПНИХ ПРАЦЯХ

1. Грудз В.Я., Костів В.В. Вплив властивостей газу на режим роботи поршневого газомотокомпресора.// Збірник “Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ”, Івано-Франківськ, №1(2), 2001 р -С.79-82.

2. Грудз В.Я., Костів В.В., Грудз Я.В. Термогазодинамічні основи створення діагностичної моделі циліндра поршневого компресора. // Збірник “Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ”, Івано-Франківськ,№2(3), 2002 р.-С.22-24.

3. Грудз В.Я., Костів В.В., Михалків В.Б., Грудз В.Я. Температура нагнітання компресорного циліндра як узагальнений діагностичний параметр. // Збірник “Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ”, Івано-Франківськ, №3(4),2002 р.-С.79-82.

4. Костів В.В. Узагальнений параметр як якісна характеристика технічного стану циліндра газомотокомпресора.// Тези доповіді на конференції професорсько-викладацького складу Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. Івано-Франківськ, 2002 р. -С.37.

5. Грудз В.Я., Костів В.В. Засади вибору узагальненого параметра для діагностування стану циліндра компресора. // Тези доповіді на конференції професорсько-викладацького складу Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. Івано-Франківськ, 2002 р.-С. 36.

6. Костів В.В. Експериментальне дослідження діагностичних параметрів циліндра компресора. //Матеріали наук.-практ. конф. "Шляхи підвищення надійності і ефективності роботи трубопровідного транспорту. Івано-Франківськ, 2000. -С.31-32.

АНОТАЦІЯ

Костів В.В. Методи параметричного діагностування поршневих газоперекачувальних агрегатів компресорних станцій підземних сховищ газу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.13 - нафтогазопроводи, бази та сховища. Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу. Івано-Франківськ, 2003.

Запропоновано метод параметричного діагностування компресорних циліндрів ПГПА, що базується на аналізі тренду перетинів негерметичності, приведено методику його практичної реалізації на основі вимірювань параметрів режиму роботи. Показано, що узагальнюючим діагностичним параметром для оцінки стану циліндра може служити температура газу на виході циліндра. На цій основі розроблено два методи діагностування стану циліндра. Проведено серії експериментів в промислових умовах, результати яких підтверджують теоретичні положення.

Ключові слова: компресор, циліндр, перетин негерметичності, узагальнений діагностичний параметр, обслуговування

Коstiv V.V. Methods of parametric diagnosing piston gas-pumping aggregates of compressor stations of underground farms of gas. - Manuscript.

Thesis on deriving of a scientific extent of the candidate of engineering science behind a speciality 05.15.13 - Oil and gas pipelines, plants and farms. The Ivano-Frankivsk national engineering university of oil and gas. Ivano-Frankivsk, 2003. поршневий газоперекачувальний агрегат компресорна станція газ

The method of parametric diagnosing of compressor barrels ПГПА is proposed, which one is founded on analysis to a trend of sections ungermethy, the method of application of his (its) practical realisation is reduced on the basis of measuring arguments of mode of operations. Is rotined, that generalising diagnostic argument for a state estimation of the barrel can be served by (with) temperature of gas on an exit of the barrel. On this ground (basis) two methods of diagnosing of a state of the barrel are designed. The serials of experiments in industrial conditions are held, the results confirm which one idealised positions.

Key words: the compressor, barrel, section ungermethy, generalised diagnostic argument, servicing.

Костив В.В. Методы параметрического диагностирования поршневых газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций подземных хранилищ газа. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук за специальностью 05.15.13 - нефтегазопроводы, базы и хранилища. Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа. Ивано-Франковск, 2003.

Предложены методы параметрического диагностирования компрессорных цилиндров ПГПА, которые базируются на анализе тренда сечений негерметичности, приведена методика его практической реализации на основе измерений параметров режима работы.

Для идентификации структурных параметров отказов - сечений негерметичности, которая есть причиной снижения производительности и эффективности ПГПА, создана математическая модель рабочих процессов в цилиндре. В основу модели положенный первый закон термодинамики для нестационарных процессов открытых гомогенных систем при предположении адиабатического характера истечения газа через сечения негерметичности .

Определение параметров отказов этим методом требует значительного времени для сбора и подготовки информации, а также для проведения вычислений, поэтому для обеспечения возможности оперативного управления работой ПГПА на КС, найден обобщенный параметр технического состояния компрессора для технологии перекачивания газа на КС. Устанавливается термодинамическая характеристика, которая представляет относительное увеличение удельной работы цикла при развитии отказов от стандартного уровня и является характеристикой относительных энергопотерь.

По результатам влияния перетоков и потерь давления в клапанах, которые вызовут снижение производительности, сделан вывод, что единственным показателем, отвечающим этому условию, является температура нагнетания. Относительные энергопотери через отказы оцениваются по температуре нагнетания и параметрам технологического режима при сравнении рассмотренных характеристик со стандартными.

Допустимые значения относительных энергопотерь и межремонтный интервал времени для единичного ПГПА определялись аналитически соответственно функции цели - минимуму суммы эксплуатационных затрат.

С целью снижения затрат на диагностирование, обеспечение оперативного выявления отказов для КС ПСГ с ПГПА, разработан упрощенный метод диагностики, согласно которому определяется только состояние клапанов. В соответствии с разработанным методом создан алгоритм диагностирования и алгоритм контроля технического состояния ПГПА, согласно которому в соответствии с стоимостью и возможностями диагностирования разработанны рекомендации и мероприятиями по принятию решений о проведении ремонтов.

Проведены серии экспериментов в промышленных условиях, результаты которых подтверждают теоретические положения.

Ключевые слова: компрессор, цилиндр, сечение негерметичности, обобщенный диагностический параметр, обслуживание

Размещено на Allbest.ru

...