Направления повышения эффективности вибродиагностики насосных агрегатов нефтеперекачивающих станций магистральных трубопроводов

Статья посвящена проблемам вибродиагностики магистральных насосных агрегатов нефтеперекачивающих станций. Отмечена возможность перехода от системы планово-предупредительных ремонтов агрегатов к системе ремонтов по текущему состоянию, а также ее преимущества. Предложены некоторые мероприятия для осуществления перехода к отмеченной системе.

Ключевые слова: вибродиагностика, насосный агрегат, магистральный нефтепровод

Контроль технического состояния механизмов и машин является в современных условиях важной задачей. При этом уровень существующих технологий диагностики и неразрушающего контроля позволяют обеспечить решение отмеченной задачи. Однако, по разным причинам, в разных отраслях промышленности такие задачи решаются не всегда в полной мере.

Магистральные нефтепроводы (МН) имеют для нашей страны стратегическое значение, поскольку обеспечивают транспортировку нефти на расстояния от нескольких сот до нескольких тысяч километров. Без сети магистральных нефтепроводов районы добычи в районы потребления углеводородного сырья будут разобщены, будут отсутствовать возможности переработки, а также экспорта нефти и нефтепродуктов. При этом основным оборудованием нефтеперекачивающих станций (НПС), обеспечивающим транспортировку нефти, являются насосные агрегаты. Поэтому контроль и поддержание технического состояния основных насосных агрегатов на НПС на требуемом уровне является важнейшей задачей.

Требуемый уровень технического состояния магистральных насосных агрегатов обеспечивается системой планово-предупредительных ремонтов (ППР). В соответствии с системой ППР насосы должны с определенной периодичностью подвергаться текущему, среднему и капитальному ремонтам. Кроме того, должно проводиться межремонтное обслуживание, которое включает периодические: замену масла в системе смазки, контроль центровки валов, контроль основных параметров и визуальный контроль агрегатов [1].

Как отмечают многие исследователи [2,3,4], обеспечение требуемого технического состояния промышленных машин, и, в частности, магистральных насосных агрегатов за счет системы ППР, зачастую оказывается неэффективной, поскольку проводимые по временным планам ремонты и мероприятия могут быть запоздалыми, или, наоборот, преждевременными. Кроме того, в случае проведения некачественного ремонта, техническое состояние машины может ухудшиться после него. Решением отмеченной проблемы может быть переход от системы ППР к системе обслуживания и ремонтов по фактическому техническому состоянию. По некоторым оценкам [5] при таком подходе количество ремонтов может снизиться в 2–4 раза, а экономический эффект также усиливается за счет исключения замены исправных узлов и деталей.

Однако, обеспечить функционирование системы обслуживания и ремонтов по фактическому состоянию можно только обладая достоверной и всеобъемлющей информацией о таком фактическом техническом состоянии. В качестве источника информации могут быть использованы результаты диагностики и неразрушающего контроля насосных агрегатов. Из существующих методов неразрушающего контроля позволяет в процессе эксплуатации (без остановки насосов) непрерывно, в течении длительного времени, в режиме реального времени получать и накапливать информацию о фактическом техническом состоянии агрегатов метод вибрационного контроля. Именно поэтому в компании «Транснефть» магистральные насосные агрегаты оборудованы стационарными системами вибродиагностики.

Параметром, который контролируется стационарными системами вибродиагностики основных насосных агрегатов является виброскорость [6,7]. Отмеченные документы [6, 7] разработаны на основе [8], который регламентирует допустимые среднеквадратичные значения виброскорости для различных машин — рис. 1.

Магистральные насосы НПС МН относятся к третьему классу машин на рис. 1, что и нашло свое отражение в нормах руководящих документов [6,7], приведенных в табл. 1. Как можно видеть из табл. 1 нормы ГОСТ-10816–1-97 немного скорректированы в сторону ужесточения в документах [6,7].

Из табл. 1 видно, что вибрационный контроль магистральных насосов сводится к созданию уставок, в соответствии с которыми, либо обеспечивается сигнализация с предупреждением о превышении первого допустимого уровня вибрации (п. 1.2, п. 2.2 табл. 1), либо о превышении второго допустимого уровня вибрации (п. 1.3, п. 2.3 табл. 1). При превышении второго допустимого уровня вибрации происходит автоматический аварийный останов насосного агрегата. Также стационарная система вибродиагностики обеспечивает запись и хранение значений виброскорости по точкам измерения в течении длительного времени. Таким образом, работа данных систем сводится к выполнению лишь двух функций.

Таблица 1

Оценка технического состояния насосов по значениям виброскорости

Несмотря на существенное развитие области вибродиагностики за последние десятилетия, а также на то, что ГОСТ-10816–1-97 взятый за основу руководящих документов [6,7] введен в действие более 25 лет назад его основные нормы в отмеченных документах являются основополагающими. В частности, в соответствии с [6,7], предписывается проводить измерения виброскорости в полосе частот от 10 до 1000 Гц. При этом, известно, что магистральные насосные агрегаты при их эксплуатации имею спектр частот вибрации до 5000 Гц. Даже в ГОСТ-10816–1-97 имеется формулировка: «В прошлые годы контроль вибрационного состояния в основном связывали с измерением вибрации в фиксированном диапазоне частот 10...1000 Гц …. могут потребоваться измерения в другом диапазоне частот».

Также следует отметить, что современный уровень развития вибрационного неразрушающего контроля позволяет предварительно идентифицировать виды дефектов и узлы, на которых они возникли, в зависимости от частоты, на которой они проявляются наиболее заметно. Например, дефект дисбаланса ротора проявляется наиболее наглядно при частотах около 50 Гц, а дефекты зубчатых передач при частотах 400–500 Гц.

Таким образом, действующие стационарные системы вибродиагностики магистральных насосных агрегатов охватывают не весь возможный частотный диапазон вибраций и не позволяют получать диагностическую информацию в координатах «виброскорость-частота». Работа системы сводится лишь к двум функциям: контроль и запись информации в координатах «виброскорость-время». Для перехода к системе ремонтов на основе фактического состояния этого недостаточно. Требуется дальнейшее развитие системы, в том числе в направлении частотного анализа дефектов.

Литература:

1. Насосы нефтяные магистральные и агрегаты электронасосные на их основе. Общие технические требования: ОТТ-23.080.00-КТН-049–10: утв. ОАО «АК «Транснефть» 30.12.2009 г.: введ. в действие с 15.02.2010 г. — Москва: ООО «НИИ ТНН», 2010. — 65 с. — Текст: непосредственный.
2. Шатерников В. Е. Постановка задачи диагностики элементов и узлов магистральных насосных агрегатов / В. Е. Шатерников, П. В. Беляев. — Текст: непосредственный // Вестник Московского государственного университета приборостроения и информатики. Серия: Приборостроение и информационные технологии. № 29. — Москва, 2010. — С. 46–53.
3. Савоськин В. В. Технологии и решения по вибрационному контролю и диагностике технического состояния динамического оборудования / В. В. Савоськин, М. В. Черкашин. — Текст: непосредственный // Автоматизация в промышленности. — 2016. — № 3. — С. 29–32.
4. Иванов Э. С., Гольянов А. И. Совершенствование процессов эксплуатации газоперекачивающих агрегатов / Э. С. Иванов, А. И. Гольянов. — Текст: непосредственный // Нефтегазовое дело. — 2012. — № 1. — С. 42–48.
5. Hussain А. An expert system for acoustic diagnosis of power circuit breakers and on-load tap changers / А. Hussain, S. Lee, M. Choi, F. Brikci. — Direct text. // Expert Systems with Applications. — 2015. — V. 42. Issue 24. — P. 9426–9433.
6. Магистральные нефтяные насосы типа НМ. Нормы вибрации: РД-23.080.00-КТН-056–09: утв. ОАО «АК «Транснефть» 07.04.2009 г.: введ. в действие с 15.04.2009 г. — Москва: ООО «НИИ ТНН», 2009. — 29 с. — Текст: непосредственный.
7. Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Техническое диагностирование и техническое освидетельствование механо-технологического оборудования. Чаcть 2. Методики технического диагностирования насосов и запорной, предохранительной, регулирующей арматуры: РД-19.100.00-КТН-0036–21: утв. ПАО «Транснефть» 10.01.2022 г.: введ. в действие с 10.01.2022 г. — Москва: ООО «НИИ ТНН», 2022. — 184 с. — Текст: непосредственный.
8. ГОСТ ИСО 10816–1-97. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 1. Общие требования: издание официальное: утв. и введ. в действие Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 17 сентября 1998 г. № 353: введ. впервые: дата введ. 1999–07–01 / разработан Российской Федерацией. — Москва: ИПК Издательство стандартов, 1998. — 16 c. — Текст: непосредственный.