Диссертация (1173011)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиБурлий Владимир ВасильевичУДК 622.691.4.052.12ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ГАЗОТУРБИННОГОДВИГАТЕЛЯ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЛИМИТИРУЮЩЕГО ЕГО РЕСУРСПОДШИПНИКОВОГО УЗЛАСпециальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы(нефтегазовая промышленность)Авторефератдиссертации на соискание ученой степени кандидататехнических наукМосква 2013Работа выполнена на кафедре «Машины и оборудование нефтяной и газовойпромышленности» федерального государственного бюджетного образовательногоучреждения высшего профессионального образования «Российский государственныйуниверситет нефти и газа имени И. М. Губкина»Научный руководитель:кандидат технических наук, доцентПекин Сергей СергеевичОфициальные оппоненты:Захаров Михаил Николаевичдоктор технических наук, профессор,ФГБОУ ВПО РГУ нефти и газа имениИ.

М. Губкина,профессор кафедры «Оборудованиянефтегазопереработки»Балицкий Феликс Яновичкандидат технических наук,ФГБУН Институт машиноведения имениакад. А. А. Благонравова РАН,старший научный сотрудникВедущее предприятие:Защита состоится « »ООО «Газпром ВНИИГАЗ»2013 года в 15-00 на заседании диссертационногосовета Д 212.200.07 при РГУ нефти и газа имени И.

М. Губкина по адресу: 119991, г.Москва, Ленинский проспект, 65, корп. 1, ауд. 612.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа имениИ. М. Губкина.Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными гербовой печатьюподписями просим направлять по адресу: 119991, г.

Москва, Ленинский проспект, 65.РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина.Автореферат разослан «___»_________ 2013 г.Ученый секретарьдиссертационного советак.т.н.Гинзбург Эдуард Самуилович2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальностьДиссертационноенефтегазопромысловогоопределенияисследованиеоборудования.техническогосостоянияпосвященоВичастностипроблемамнадежностирассматриваютсяпрогнозированияостаточноговопросыресурсагазотурбинных двигателей промысловых газоперекачивающих агрегатов.В связи с падением пластового давления на газовых и газоконденсатныхместорождениях появилась необходимость повышения давления газа на газовых игазоконденсатных промыслах, в связи с чем возросла стоимость единицы добываемойпродукции с вводом дожимных компрессорных станций на объектах добычи.

Этообусловлено высокой стоимостью технического обслуживания, ремонтов и диагностикиэтого оборудования. Очевидно, что научные исследования по повышению надежностиэтого вида оборудования позволяют получить ощутимый эффект, поэтому необходимосовершенствовать диагностику этого вида оборудования с целью повышения еедостоверности, что будет способствовать увеличению межремонтного периода ипереходу к эксплуатации по фактическому техническому состоянию. Ввиду этогонаучные исследования в этом направлении приобретают все большую актуальность всвязи со старением парка оборудования и продлением его ресурса.

Поэтомурациональное сочетание технического обслуживания, ремонта и диагностики позволитсущественно повысить технико-экономические показатели добычи.Актуальностьисследованийвэтомнаправлениитакжеподтвержденавключением темы в перечень приоритетных научно-технических проблем ОАО«Газпром» и ООО «Газпром добыча Ямбург» в частности как крупнейшего предприятия,добывающего порядка половины газа в структуре ОАО «Газпром».Цель исследованияЦелью диссертационного исследования является повышение достоверностиопределениятехническогосостоянияипрогнозированияостаточногоресурсаподшипниковых узлов газотурбинных двигателей газоперекачивающих агрегатов (ГТДГПА).Задачи исследованияДля достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи3исследования:•провести статистический анализ основных дефектов газотурбинногодвигателя «НК-16 СТ», выявить лимитирующие его ресурс элементы и определить типыих основных дефектов;•выявить типы закономерностей развития дефектов по изменениюконтролируемых параметров дефектных и отказавших подшипниковых узлов;•разработатьспособопределениятехническогосостоянияипрогнозирования остаточного ресурса по подшипниковым узлам газотурбинногодвигателя газоперекачивающего агрегата;•экспериментальноисследоватьзависимостьпараметроввибрацииподшипника от величины радиального биения, для чего создать стенды для контроляподшипников качения по величине радиального биения и параметрам вибрации;•по разработанной методике провести определение технического состоянияи прогнозирование остаточного ресурса промыслового газотурбинного двигателя.Научная новизна работы:1)Разработанаметодикапрогнозированияостаточногоресурсагазотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата на основе оценки техническогосостояния подшипниковых узлов, основанная на выявлении типа закономерностиразвития дефекта.2)Выявлено, что при росте коэффициентов, входящих в закономерностьразвития дефектов, имеющей вид экспоненциальной (дефект типа износ), и превышениивеличины суммы амплитуд виброускорения, взятого на трех первых гармоник частотыперекатывания тел качения по наружному кольцу, свыше 5,5 мм/с2, следует ожидатьпревращение дефекта типа износ в дефект типа появление трещины, скол, забоина илиотслоения материалов контактирующих поверхностей с вероятностью более 95%.

Такжедиагностическим признаком является ускоренный рост амплитуды виброускорения навторой гармонике частоты перекатывания тел качения по наружному кольцуподшипника качения. Выявлено, что превышение частоты вращения ротора высокогодавления сверх 6400 об/мин приводит к ускорению процессов изнашивания вподшипнике качения, т.е. это порог, при котором существуют условия для превращениядефекта типа износ в более опасные типы дефектов как трещина, скол или забоина.43)Исходяизустановленнойизготовителеммаксимально-допустимойскорости вращения ротора компрессора высокого давления, равной 7100 об/мин,получен аварийный порог для значений суммы амплитуд виброускорений, взятых потрем гармоникам частоты перекатывания тел качения по наружному кольцуподшипника, равный 9,2 мм/с2.4)Выведена зависимость для расчета коэффициента передачи вибрации отэлементов, находящихся в проточной части двигателя, к датчику вибрации,установленному на корпусе.5)Получены закономерности изменения коэффициента запаса прочности,величины эквивалентной деформации и долговечности от изменения величинырадиального биения наружного кольцо переднего подшипника ротора компрессоравысокого давления.Основные защищаемые положения1)Методика прогнозирования остаточного ресурса газотурбинного двигателягазоперекачивающегоагрегатанаосновеоценкитехническогосостояниялимитирующих его ресурс подшипниковых узлов.2)Математические закономерности изменения параметров вибрации взависимости от изменения геометрических характеристик подшипника.3)Математические закономерности изменения величин эквивалентныхнапряжений и деформаций и долговечности в зависимости от изменения геометрическиххарактеристик подшипника.4)Методперерасчетазначенийвибрации,замеряемыхнакорпусегазотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата, в действительные значениявибрации исследуемых узлов газотурбинного двигателя при помощи коэффициентапередачи.5)Способ определение опорных точек контролируемых параметров вибрациина основе установления взаимосвязей с имеющимися нормами геометрическихотклонений подшипника, при достижении которых имеется возможность появлениядефекта.Практическая значимость исследованияОсновные положения разработанной методики определения техническогосостоянияипрогнозированияостаточного5ресурсагазотурбинногодвигателягазоперекачивающего агрегата используются в ООО «Газпром добыча Ямбург».Практическая значимость работы состоит в следующем:1)При использовании метода на основе проведенного исследованияувеличивается точность диагностики за счет сокращения количества типов возможныхдефектов с 14 до 3 по имеющимся диагностическим признакам.2)Выявлено, что дефекты подшипников качения составляют порядка 17 % отобщего количества дефектов ГТД.

Также выявлено, что среди дефектов подшипниковнаибольшую распространенность имеют дефекты типа износ (порядка 43 %).3)Разработанная методика прогнозирования остаточного ресурса позволяетиспользовать существующие средства диагностики без их модернизации и закупкинового оборудования.4)Получен прогнозируемый остаточный ресурс газотурбинного двигателя«НК-16СТ» - 52 700 часов.5)Результаты диссертационного исследования используются для анализатехнического состояния и прогнозирования остаточного ресурса газопромысловыхгазоперекачивающих агрегатов дожимных компрессорных станций Ямбургскогонефтегазоконденсатного месторождения. Также на газовых промыслах используютсясозданные в ходе исследования стенды контроля подшипников качения.Апробация работыРезультаты исследований докладывались на: седьмой и восьмой всероссийскихконференциях молодых учёных, специалистов и студентов по проблемам газовойпромышленности России “Новые технологии газовой промышленности» (2009, 2011), на61, 62 межвузовских студенческих научных конференциях «Нефть и газ» (2007, 2008 годсоответственно),натематическомсеминаре«Диагностикаоборудованияитрубопроводов компрессорных станций» (2009 г.).Публикации.Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10 печатныхработах (в том числе 2 работы опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ),включая заявку на получение авторского свидетельства.Структура и объём диссертации Диссертация состоит из введения, 4 глав,выводов, списка литературы (169 наименований) и трех приложений.

Содержаниеработы изложено на 138 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 176таблиц, иллюстрирована 32 рисунками.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫрисунками.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении дается обоснование актуальности, необходимости методическойразработкитемыисследования,раскрываетсястепеньеепроработанности,устанавливаются задачи, требующие дополнительных исследований.В первой главе проведен анализ работ, связанных с оценкой виброактивностиподшипников качения газотурбинных двигателей газоперекачивающих агрегатов,существующих способов определения их технического состояния, сформулированы цельи задачи исследования.Задачи связанные с оценкой технического состояния подшипников качениярассматривались Д.Е.

Бентли (США), Балицким Ф.Я, Соколовой А.Г., Барковым А.В.,Барковой А.А., Крейном А.З., Ровинским В.Д., Смирновым В.А., Нееловым Ю.В.,Фесенко С.С., Коротеевым П.С., Христензеном В.Л. и др. Следует отметить, что в этихисследованиях отмечается, что подшипники являются наиболее уязвимым звеномгазоперекачивающего агрегата, в связи с чем их диагностика имеет важное значение дляповышения эффективности эксплуатации.При изучении работы подшипников качения методами вибродиагностикиустановлено, что при работе подшипников качения возникают характерные частоты(частота перекатывания тел качения по наружному кольцу, частота перекатывания телкаченияповнутреннемукольцу,частотаперекатываниясепаратора,частотаперекатывания тел качения), интенсивность которых используется для оценкитехнического состояния. Однако в тех случаях, когда дефекты находятся на раннейстадии развития, характерные подшипниковые частоты малы и закрываются в спектрероторными гармониками.Основным способом выделения характерных подшипниковых частот являетсяанализ огибающей, позволяющий выявить эти частоты и оценить их изменение вовремени.

Следует отметить, что, как правило, при наличии дефекта в подшипникевозникает несколько характерных частот, что затрудняет определение дефекта. Во всех7работах, связанных с анализом вибрации подшипников диагностика опасности дефектаоснована на оценке интенсивности подшипниковых частот. При этом критерии,используемые при оценке опасности вибрации, как правило, получены на основаниистатистики и не имеют научного обоснования. Проблемы, связанные с оценкойопасности вибрации подшипника качения кроме того связаны с тем, что каждый агрегатобладает индивидуальными свойствами, которые должны учитываться при оценкеопасности дефекта.Научно обоснованный подход к оценке опасности вибрации подшипниковкачения и прогнозирования остаточного ресурса должен основываться на определениинапряженно-деформированного состояния, которое должно определяться с учетомосновных сил, действующих на подшипник.Наиболеесущественныйвкладвразработкуспособовпрогнозированияостаточного ресурса был сделан Шнейдеровичем Р.М., Серенсеном С.В., Когаевым В.П.,Гецовым Л.Б., Гинзбургом А.Е., Осасюком В.В., Олисовым А.Н., Волковым В.Д.Предложенные ими способы прогнозирования остаточного ресурса предполагаютвероятностную оценку изменения технического состояния по среднему значению отсуммы коэффициентов запаса прочности элементов агрегата.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации