Надійність нафтогазового обладнання та методи термографії, Промислова та екологічна
Моніторинг несправностей у підшипниках двигунів
Номер журналу:
Сучасний рівень розвитку технологій підприємств нафтогазової галузі висуває високі вимоги до надійності обладнання, підвищення достовірності діагностичних методів, ефективної та економічної експлуатації даного обладнання. Надійність обладнання базується на обов'язковому застосуванні новітніх засобів та методів діагностики енергомеханічних пристроїв, що потребує комплексного підходу до вирішення інженерно-технічних проблем.
Ряд компаній має на сьогоднішній день великий практичний досвід з комплексного забезпечення надійності енергомеханічного промислового обладнання та впровадження сучасних діагностичних методів термографії, вібродіагностики та віброналадки (центрування та балансування), а також трибодіагностики (аналіз мастил та мастил).
У ході реалізації практичних методів впровадження діагностичних та інструментальних засобів на підприємствах нафтогазової галузі розроблено та впроваджено комплексний підхід до підвищення надійності динамічного обладнання. За даними статистики вібродіагностики динамічного обладнання 22 нафтохімічних підприємств, найпоширенішими є проблеми розцентрування та дисбалансу, які визначаються вібродіагностичними та термографічними методами, проблеми підшипникових вузлів визначаються трибодіагностикою, вібродіагностикою та тепловізійними методами, а проблеми фундаментів та якості ремонтів діагностуються лазерними.
Надійність динамічного обладнання у всьому світі реалізується за допомогою чотирьох форм технічного обслуговування:
- реактивне (реагує) профілактичнеобслуговування (РПО);
- обслуговування за регламентом або планово-профілактичним обслуговуванням (ППР);
- обслуговування за фактичним технічним станом (ОФС);
- проактивне або запобігаюче обслуговування (ПАТ).
У європейських та розвинених країнах використовуються прогресивні форми ПАТ та ФСС, а в Україні та країнах СНД — регресивні РПО та ППР.
Зважаючи на те, що всі методи технічної діагностики, що використовуються у світовій практиці, дуже тісно межують з теорією ймовірності і мають теоретичну достовірність 92-96 %, а практична достовірність будь-якого методу технічної діагностики знаходиться в діапазоні 80-90 %, фахівцями було зроблено висновки, що для підвищення достовірності діагностики та локалізації дефекту необхідно використовувати кілька методів технічної діагностики (наприклад, термографія та вібродіагностика) або декілька різних наукових методик одного напряму технічної діагностики (наприклад, термографічні методи перетворення та аналізу теплограм) стосовно приводів насосів (електродвигунів).
Дана апаратура (тепловізори) та методи обробки теплових фотографій об'єктів (термограм) дають широкі можливості для досліджень та розробки методик у майбутньому. Динамічне обладнання (наприклад, приводний електродвигун) вибрано як приклад складного об'єкта, в якому можуть протікати фізичні процеси, спричинені сукупністю природи виникнення (механічної, електродинамічної, теплової та ін.).
Методи термографії, що використовуються на сьогоднішній день стосовно електродвигунів, не дають достовірний діагноз через малу статистику, невелику рандомізацію і відносно малу кількість дослідницьких методик. Тому в дослідницьких роботах, звраховуючи статистичні методи аналізу, ранжуються два класи стану електродвигунів під час експлуатації (I — придатні, II — непридатні).
Для електрообладнання існують Норми випробування тепловізійними методами згідно з РД 34.45-51.300-97, а для діагностики електродвигунів регламентуюча документація відсутня, тому первинним завданням ставиться розрахунок необхідної кількості вимірювань та розрахунок меж статистично можливих значень максимальної температури для вимірювання.
Переваги тепловізійної діагностики:
- Проведення технічного контролю (діагностики) дистанційно в робочому режимі обладнання;
- Безпека персоналу під час проведення вимірювань;
- не потрібне відключення обладнання (безконтактний контроль);
- не потрібно спеціальних приміщень та підготовки робочого місця;
- Великий обсяг виконуваних діагностичних робіт за одиницю часу;
- Можливість визначення дефектів на ранній стадії розвитку;
- Діагностика широкого класу енергомеханічного обладнання;
- малі трудовитрати виробництва вимірювань і діагностики.
За загальним тепловим полем об'єкта з використанням термограм можна точно визначити температурні плями, дисперсію з точністю до 0,1 °С, що побічно говорить про перегрітий елемент (з високою ймовірністю можна локалізувати дефект).
У дослідницьких роботах низки компаній, пов'язаних із розробкою методів термографії складних об'єктів, вперше розроблено:
- методи та методики тепловізійної діагностики електромеханічних систем з теплового поля об'єкта;
- проведено класифікацію видів дефектів енергомеханічного обладнання за ступенем їх розвитку та розбиття їх за критичністю;
- за допомогою математичнихмоделей та статистичного аналізу вироблено рекомендації щодо фактичного підходу до обслуговування та діагностики динамічного обладнання;
- розроблено алгоритми підвищення надійності складних об'єктів та сукупних елементів даного об'єкта.
Методи тепловізійної діагностики найбільш ефективні для енергомеханічного обладнання: електродвигуни, запобіжники, кабелі, контакти кабелів і т.п.
Найбільш важливими та дорогими є приводи динамічного обладнання (електродвигуни). Завдання тепловізійної діагностики електродвигунів можуть вирішуватись методами дисперсійного або дискримінантного аналізу.
Однак про зміну температури електродвигуна вище норми в паспортах зазвичай вказані непрямі ознаки, наприклад температура підшипникового вузла або корпусу електродвигуна, що часто вже є наслідком нагрівання інших елементів. Перегрів корпусу електродвигуна вище за номінальну температуру викликає не тільки нагрівання обмоток (ротора, статора), а й зміни коефіцієнта теплопередачі і, як наслідок, витікання мастила.
Тепловізійний контроль виявляє перегрів елемента у початковій стадії до появи зовнішніх змін та небезпеки руйнування.
Перегрів дає на термограмі яскраву пляму з локалізацією температури. Тож діагностики її технічного стану достатній контроль максимальної температури теплового поля. Для цього використовують теплограму, зняту при фокусуванні тепловізора на досліджуваний елемент, з того боку, де він не заслонений іншими об'єктами з нормаллю не менше 600.
При періодичному контролі кожного електродвигуна з початку його експлуатації в пам'яті тепловізора зберігаються відповідні значення, що дозволяє фіксувати зміну температури корпусу.