Цикл- ОРГАНИЗАЦИЯ РЕМОНТНОСЕРВИСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ и ДИАГНОСТИКА НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Сведения о надежности Надежность — свойство изделий, характеризующее их работу во времени, т. е. оно учитывает изменения основных характеристик изделий, происходящие в процессе эксплуатации. Изучением закономерностей изменений свойств изделий, происходящих в процессе их эксплуатации, занимается теория надежности. Свойства, определяющие качество промышленных изделий, можно разделить на две группы: 1) так называемые «мгновенные свойства» , которые могут быть оценены за короткий промежуток времени при контрольных проверках изделий на заводе изготовителе или в самом начале эксплуатации (мощность, производительность, внешний вид и пр. ); 2) свойства, требующие длительного наблюдения за работой изделия во время эксплуатации или при специальных испытаниях надежность.
Основные понятия и определения теории надежности Изделие — наиболее общее понятие об объектах. К изделиям относятся машины, механизмы, агрегаты, их элементы, которые являются предметом исследования или расчета надежности. Неремонтируемыми называются такие изделия, которые в случае возникновения отказа не подлежат или не поддаются ремонту. Ремонтируемыми называются такие изделия, которые можно ремонтировать в случае возникновения отказа. Состояния и события: Работоспособность — состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации. Неисправность — состояние изделия, при котором оно не соответствует хотя бы одному из требований технической документации. Следует различать неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности (и их сочетания), вызывающие отказы. Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособности. Отказы можно классифицировать по различным признакам. По причинам возникновения отказы подразделяются на две группы: 1) отказы, не связанные с разрушением элементов системы; 2) отказы, обусловленные разрушением элементов. При этом под разрушением можно понимать не только поломки, но и случаи интенсивного изнашивания, как результат нарушения нормального режима работы (например, попадание абразива в смазку).
Основные виды отказов конструкционный — отказ, вызванный недостатком конструкции; технологический — отказ, возникающий в результате отклонения от принятого технологического процесса изготовления изделия или в результате несовершенства этого процесса; эксплуатационный — отказ, возникающий в результате нарушения установленных правил эксплуатации или ремонта; внезапный отказ, сопровождающийся скачкообразным изменением одного или нескольких основных параметров изделия; непрогнозируемый — отказ, который заранее нельзя предвидеть; прогнозируемый — отказ, который можно заранее предвидеть, например, по количеству проработанных изделием часов или по изменению одного или нескольких параметров изделия.
Свойства ИЗДЕЛИЯ Надежность — свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Безотказность — свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов. Ремонтопригодность — свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Сохраняемость — свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации. Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Предельное — это такое состояние изделия, при достижении которого дальнейшая эксплуатация становится экономически нецелесообразной или опасной.
Оценка надежности оборудования производится путем сбора, систематизации и обработки статистических данных о наблюдениях за его работой. Все работы по оценке надежности состоят из четырех основных этапов: 1) накопление статистической информации об отказах оборудования; 2) систематизация, анализ и обобщение полученных статистических данных (МАТ. ОБРАБОТКА); 3) выбор и обоснование количественных показателей для оценки надежности оборудования; 4) математическая обработка полученных эмпирических данных для определения закономерностей отказов анализируемого оборудования.
Для обеспечения соответствующего качества собираемых сведений информация об отказах оборудования должна быть достоверной, полной и непрерывной. Статистическая информация об отказах оборудования может быть получена из двух источников: 1) наблюдение за оборудованием в реальных условиях эксплуатации; 2) наблюдение за оборудованием во время специальных испытаний, имитирующих (или моделирующих) условия эксплуатации. Источники сведений об отказах и работоспособности оборудования в реальных условиях эксплуатации : – 1. специальные журналы наблюдений и учета неисправностей (которые заполняются персоналом, обслуживающим оборудование) или 2). Организуется опытная эксплуатация, во время которой исследуемое оборудование находится под наблюдением, и все данные об отказах и неисправностях регистрируются в специально разработанных журналах. Помимо журналов источником статистической информации об отказах оборудования служат также суточные рапорты, опросные листки, технические формуляры и др.
Показатели качества машин и оборудования
Классификация видов разрушений деталей все виды разрушения материалов деталей разделить на три основные группы: 1) деформация и изломы; 2) износ; 3) химико-тепловые повреждения. 2) Изнашивание происходит в результате взаимодействия трущихся тел. Характер трущихся тел и условия их взаимодействия обусловливают особенности процесса изнашивания. Химико тепловые повреждения — результат комплексного воздействия на рабочие поверхности деталей факторов, среди которых факторы теплового воздействия превалируют. Деформация и изломы. Деформация материала детали происходит в результате приложения нагрузки, превышающих предел текучести или предел прочности материала детали и выражается изменением формы и размеров детали. Эти изменения могут быть временными (упругие деформации, исчезающие после снятия нагрузки), или остаточными (пластические деформации, остающиеся после снятия нагрузки). Повреждения деталей происходят в результате пластической деформации и выражаются в виде изгибов, вмятин и скручиваний. Скручивание деталей вызывается приложением крутящего момента, превосходящего расчетный.
Износ деталей — основной дефект, приводящий к выходу машин из строя (до 90% ) Другие виды повреждений деталей менее распространены в эксплуатации бурового и нефтегазопромыслового оборудования. Поэтому всестороннее изучение явлений изнашивания и их причин чрезвычайно важно. Трение — сопротивление, возникающее при взаимном перемещении соприкасающихся поверхностей тел. В зависимости от кинематических признаков относительного перемещения тел чаще всего встречаются два вида трения: трение скольжения и трение качения. В зависимости от состояния трущихся поверхностей различают: трение без смазки — трение двух твердых тел при отсутствии на поверхности трения введенного смазочного материала всех видов (сухое трение); граничное трение — трение двух твердых тел при наличии на поверхности трения слоя жидкости, обладающего свойствами, отличающимися от объемных (стартовый режим); жидкостное трение явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами, разделенными слоем жидкости, в котором проявляются ее объемные свойства (нормальные условия смазки).
На процессы трения влияют механические, физико химические, тепловые и электрические факторы. Различное сочетание этих факторов приводит к многообразию видов изнашивания. Изнашивание — процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и (или) его остаточной деформации. Износ — результат изнашивания, проявляющегося в виде отделения или остаточной деформации материала. Для нормальной работы деталей главное значение имеют величина первоначального зазора и качество смазки. Осуществить постоянство условий для обеспечения жидкостного трения невозможно, так как при запуске машины цапфа переходит из нижнего положения в верхнее; при полужидкостном трении, что приводит к изнашиванию сопряженной пары. Такое же положение возникает при изменениях режима работы машины и ocoбенно при ее перегрузке, когда снижается скорость вращения п и увеличивается нагрузка Р.
Изломы: Излом материала детали происходит в результате приложения нагрузки и выражается в разрушении детали. В зависимости от характера нагружения рассматривают статический, динамический и усталостный изломы. 1. Статический излом является результатом воздействия значительных местных нагрузок. Чаще всего он наблюдается в наиболее нагруженных местах в деталях корпусов в виде трещин, особенно в деталях, изготовленных из чугуна. 2. Динамический излом является следствием сильных поверхностных ударов и часто наблюдается на литых деталях. 3. Хрупкий излом характеризуется полным отсутствием или весьма незначительной величиной пластических деформаций. Причинами хрупкого излома чаще всего служат хладноломкость материала детали, наличие концентраторов напряжений в опасном сечении и мгновенное приложение нагрузки. 4. Вязкий излом обусловлен наличием макропластической деформации. Разрушение материала детали при вязком изломе — результат резкого возрастания приложенной статической нагрузки. Вязкий излом появляется в результате превышения предела текучести материала детали. Наиболее часто причиной выхода детали из строя является усталостный излом, в основе которого лежит явление усталости, т. е. разрушение материала под влиянием циклических напряжений. Свойство материала детали, характеризующей ее способность сопротивляться усталостному разрушению, называют выносливостью.
Классификация видов изнашивания Механическое изнашивание — изнашивание в результате механических воздействий. В свою очередь механическое изнашивание подразделяется на: абразивное, гидроабразивное, газоабразивное, эрозионное, усталостное и кавитационное (см. плакат). Абразивное изнашивание механическое изнашивание материала в результате режущего или царапающего действия твердых тел или частиц. Очень опасен износ поверхностей твердыми подвижными частицами, попадающими между трущимися поверхностями (например, с загрязненной смазкой). Абразивная эрозия, гидро- и газоабразивное изнашивание — основной вид изнашивания деталей насосов, трубопроводов, арматуры, дымососов, вентиляторов, эжекторов, пескоструйных аппаратов в результате воздействия твердых тел или частиц, увлекаемых потоком жидкости или газа. При усталостном изнашивании поверхности трения или отдельных ее участков повторное деформирование микрообъемов материала приводит к возникновению трещин и отделению частиц. Это особенно проявляется при трении качения: шарик или ролик, перемещаясь по поверхности кольца подшипника, гонит перед собой волну сжатия материала, а сзади создает зону растяжения. Многократно повторяющиеся знакопеременные нагрузки вызывают явления контактной усталости. Усталостное изнашивание часто является одной из причин выхода из строя основной опоры вертлюга, основной и вспомогательной опор ротора, шестерен бурового насоса и ротора, а также элементов подшипников скольжения, в ко торых выкрашивается антифрикционный слой баббитовых и бронзовых вкладышей. Кавитационное изнашивание поверхности происходит при относительном движении твердого тела в жидкости в условиях кавитации.
Факторы, влияющие на изнашивание деталей. На процесс изнашивания рабочих поверхностей деталей машин оказывают влияние различные факторы: 1) факторы, влияющие на износостойкость деталей (качество материала детали и качество рабочей поверхности детали) 2) факторы, влияющие на изнашиваемость деталей (вид трения сопряженных деталей; характер и величина удельных нагрузок на поверхностях трения; относительные скорости перемещения трущихся поверхностей; форма и размер зазора между сопряженными поверхностями; условия смазки трущихся поверхностей; наличие, размер и форма абразива, участвующего в процессе трения, и физико механические свойства абразива). К факторам, влияющим на изнашиваемость деталей, относятся: Качество материала детали характеризуется его физико механическими свойствами (прочностью, твердостью, вязкостью), которые в свою очередь определяются химическим составом и структурой. Из физико механических свойств, твердость оказывает наибольшее влияние на износостойкость материала. Более твердые металлы и сплавы изнашиваются медленнее. Твердые металлы по сравнению с мягкими менее пластичны и оказывают большее сопротивление внедрению абразивных частиц. Исследования показали, что с увеличением твердости стали ее износостойкость повышается. При выборе материала для деталей, работающих при ударной нагрузке, кроме твердости, следует учитывать еще их вязкость во избежание повышения хрупкости. Детали, изготовленные из малоуглеродистых конструкционных или легированных сталей и подвергнутые поверхностной химико термической обработке, имеют высокую твердость и износостойкость рабочих поверхностей, а также высокую вязкость сердцевины. На износостойкость металлов и сплавов большое влияние оказывает их химический состав и структура.
Наиболее износостойкий сплав — сталь, имеющая мелкозернистую струк туру. Чем выше содержание углерода в стали, тем больше ее износостойкость. Введением в сталь добавок кремния, марганца, хрома, никеля, вольфрама и молибдена повышается ее износостойкость, благодаря образованию химиче скихсоединений легирующих элементов с углеродом и твердых растворов с железом, обладающих весьма высокой твердостью. Перечисленные легирующие элементы при термической обработке обеспечивают получение мелкозернистой структуры. На износостойкость чугуна оказывает значительное влияние структура основы: серые чугуны с перлитной структурой изнашиваются в 1, 5— 2 раза меньше, чем чугуны с ферритной структурой. Большое влияние оказывает также форма и характер распределения графитовых включений, являющихся более слабой составляющей структуры, и снижающих износостойкость чугуна. Легирующие присадки — никель, хром, молибден (с последующей термической обработкой) — повышают прочность и износостойкость чугунных деталей. Наиболее износостойкими считаются чугуны с содержанием никеля 1, 2— 1, 5% и хрома 0, 4— 0, 5%. Увеличение износостойкости деталей из легированных чугунов наблюдается также при поверхностной закалке их paбочих поверхностей нагревом ТВЧ, а также при использовании азотирования. Так, износостойкость азотированных гильз ДВС в 2— 2, 5 раза выше износостойкости гильз, изготовленных из хромистого чугуна.
Следующим важным фактором, влияющим на износостойкость деталей машин, является качество поверхности трения после механиче ской обработки. Качество обработанной поверхности характеризуется совокупностью геометрических параметров и физико механических свойств по верхностного слоя материала. К геометрическим параметрам относятся макрогеометрия, волнистость, шероховатость и направление штрихов (рисок), т. е. следов обработки поверхности. Физико механические свойства обусловливаются структурой, микротвердостью, величиной наклепа, видом остаточных напряжений, харак тером взаимодействия со смазкой и т. д.
ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА Система планово-предупредительного обслуживания и ремонта. Неполадки по мере эксплуатации (загрязнения, нарушение надежности и плотности соединений и регулировки) устраняются техническим обслуживанием (ТО) машин, а износ их — только ремонтом (ТР) или (КР). Основой правильной эксплуатации машин является плановое обеспечение их обслуживанием и ремонтом, исключающее или сводящее к минимуму возможность внезапных отказов!!! В НГО широко применяется система планово предупредительного обслуживания и ремонта машин (система ППР). Система ППР — комплекс мероприятий по обслуживанию и ремонту машин, выполняемых профилактически по заранее составленному плану для поддержания машин в исправном и работоспособном состоянии.
Система ППР предусматривает четкое планирование сроков и объемов всех работ по обслуживанию и ремонту. Базируясь на утвержденной структуре и периодичности ремонтных работ для каждого вида оборудования и интенсивности его использования, служба главного механика предприятия составляет годовой в помесячном разрезе план график обслуживания и ремонта машин, или чаще отдельно годовой план ремонта и оперативные графики технического обслуживания. Выполняемая при периодическом обслуживании ревизия машин используется для накопления данных к последующему ремонту — данные ревизии тщательно заносятся в эксплуатационный журнал машины и являются базой для составления дефектной ведомости на ремонт машины. Базируясь на данных эксплуатационных журналов, можно предвидеть объем будущего ремонта и подготовиться к нему много ранее разборки и дефектовки машины.
План — график ремонта оборудования, составляемый отдельно, должен быть увязан с основным планом. Для этого работы каждого месяца оцениваются в единицах сложности ре монта, что очень удобно для оценки общей трудоемкости плана. Зная, план график ремонта и базируясь на установленных системой ППР нормах трудоемкости работ и расхода запчастей и материалов, подсчитывают объем ремонтных работ по видам (слесарно сборочные, механическая обработка, сварка и др. ) и определяют загрузку ремонтной базы, планируют приобретение материалов и запасных частей. Составленный в таком виде план позволит подсчитать основные экономические показатели предприятия — количество рабочих по профессиям, фонд заработной платы, расход материалов, себестоимость работ, выработку на одного рабочего, на один станок и др.
Преимущества системы планово предупредительного обслуживания и ре монтаоборудования очевидны — основой технической эксплуатации машин становится профилактика, т. е. предупреждение ускоренного износа деталей и частей, исключение из практики эксплуатации машин аварийных ситуаций. Система ППР является хорошим организующим началом для планирования работы ремонтных и обслуживающих предприятий, планирования производ ства запасных частей и создания их резервов в минимально необходимом коли честве, а также для сведения к минимуму простоя машин в ожидании ремонта и при ремонте. Однако системе ППР свойственны некоторые недостатки, основным из которых является недоиспользование в некоторых случаях ресурса машин из за принудительного их вывода в ремонт по графику межремонтного цикла. Поэтому в последние годы с развитием технических средств развивается система ремонта по фактическому состоянию на основании диагностических исследований.
Система ППР предусматривает следующие основные положения: 1) ремонт оборудования выполняется через планируемые промежутки времени, называемые межремонтными периодами; 2) после планового капитального ремонта характеристика оборудования приближается к паспортным данным нового оборудования; 3) в течение ремонтного цикла оборудование в строгой очередности проходит все плановые ремонты, предусмотренные системой; 4) кроме плановых ремонтов выполняется техническое обслуживание оборудования; 5) чередование, периодичность и объем обслуживания и ремонтов опре деляются назначением, конструкцией и условиями эксплуатации оборудования. Техническое обслуживание, строго регламентируемое по времени и объему, выполняется по перечню обязательных операций, а ремонт планируется по времени и объему и выполняется в установленные планом сроки в объеме, который зависит от фактического состояния машины.
Система ППР в зависимости от объема и сложности предусматривает выполнение следующих видов работ: ТО (ТО 1; ТО 2; ТО 3), ТР (ТР 1; ТР 2; ТР 3) и КР. ТО проводится на месте установки оборудования и предусматривает выполнение работ, связанных с поддержанием его работоспособности и эксплуатационной готовности. ТО включают моечные, крепежно регулировочные, контрольно измерительные, смазочно заправочные операции, которые проводятся принудительно в плановом порядке, по возможности во время технологических простоев оборудования. Также предусматривается возможность замены некоторых быстроизнашивающихся. Включает также в себя контроль за соблюдением правил эксплуатации. По периодичности выполнения различают: • ежедневное ТО, проводимое для конкретного вида оборудования по определенному перечню работ; • периодическое ТО, проводимое через определенные в эксплуатационной документации значения наработки или интервал времени; • сезонное ТО выполняется при подготовке оборудования к использованию в осенне зимних или весенне летних условиях.
Текущий ремонт (ТР) ставит задачей поддерживать работоспособ ность отдельных частей в целом исправной машины. Объем— проверка состояния оборудования, замена быстроизнашивающихся деталей, замена при необходимости смазки, устранение всех дефектов, не требующее разборки сложных частей оборудования. Оборудование после ремонтных работ проверяют и регулируют. Текущий ремонт выполняется непосредственно на месте установки и экс плуатации оборудования. Средним ремонтом (СР) называют ремонт, при котором восста навливаетсяработоспособность важных частей машины, утраченная в резуль тате естественного износа деталей. Этот ремонт связан со значительным объемом сборочно разборочных работ на основных агрегатах машины. Средний ремонт стационарного тяжелого и громоздкого оборудования выполняется непосредственно на месте эксплуатации; для ускорения и облег чения работ максимально используются ранее отремонтированные на базе смеж ные детали и узлы (принцип узлового ремонта). Капитальным (КР) называют ремонт, осуществляемый с целью восстановления исправности и полного, или близкого к полному, восстановле ния ресурса изделия с заменой или ремонтом любых его частей, включая базо вые, и их регулировкой. Здесь важно подчеркнуть, что капиталь ныйремонт не всегда может обеспечить полное восстановление ресурса машины. Системами ППР технологического оборудования машиностроительных заводов и оборудования предусмотрено снижение примерно на 10% времени межремонтного цикла капитально отремонтированных машин по сравнению со сроками работы нового оборудования. Капитальный ремонт желательно выполнять на ремонтных заводах или хорошо оснащенных крупных ремонт ных базах. Иногда капитальный ремонт совмещается с работами по модерниза ции оборудования, например, меняется целиком или частично аппаратура централизованной смазки или запуска машины, при восстановлении отдельных ответственных деталей или узлов частично меняется конструкция, применяются более современные материалы и методы обработки, чтобы повысить долговеч ность деталей или узлов и перевести их в более высокую по износостойкости группу деталей.
По организации выполнения производится: • ТО поточное – на специализированных рабочих местах с определенной технической последовательностью; • ТО централизованное – персоналом и средствами одного подразделения предприятия; • ТО децентрализованное – персоналом и средствами нескольких подразделений предприятия; • ТО эксплуатационным персоналом; • ТО специализированным персоналом; • ТО эксплуатирующим предприятием; • ТО сервисным предприятием; • ТО предприятием изготовителем.
ТР также проводится на месте установки оборудования. Проводят проверку состояния оборудования: заменяют быстроизнашиваемые детали, меняют при необх ти смазку, устраняют дефекты, не требующие разборки сложных узлов. Иногда привлекаются выездные ремонтные бригады. Перечень работ определяется классификатором ремонта. После ремонта проводятся регулировки и настройки работы оборудования. КР наиболее сложный и трудоемкий вид ремонта. Должна быть полностью восстановлены технические характеристики. Предусматривает полную разборку, ремонт или замену изношенных деталей, испытания. При надлежащей организации системы ППР внеплановые ремонты должны быть исключены или сведены к минимуму.
Планирование, подготовка и организация технического обслуживания и ремонта машин и оборудования. Система ППР предусматривает четкое планирование сроков и объемов всех работ по обслуживанию и ремонту. Базируясь на утвержденной структуре и периодичности ремонтных работ для каждого вида оборудования и интенсивности его использования, служба главного механика предприятия составляет годовой в помесячном разрезе план график обслуживания и ремонта машин, или чаще отдельно годовой план ремонта и оперативные графики технического обслуживания. Выполняемая при периодическом обслуживании ревизия машин исполь зуетсядля накопления данных к последующему ремонту — данные ревизии тщательно заносятся в эксплуатационный журнал машины и являются базой для составления дефектной ведомости на ремонт машины. Базируясь на данных эксплуатационных журналов, можно предвидеть объем будущего ремонта и подготовиться к нему много ранее разборки и дефектовки машины. План — график ремонта оборудования, составляемый отдельно, должен быть увязан с основным планом. Для этого работы каждого месяца оцениваются в единицах сложности ре монта, что очень удобно для оценки общей трудоемкости плана. Зная, план график ремонта и базируясь на установленных системой ППР нормах трудоемкости работ и расхода запчастей и материалов, подсчитывают объем ремонтных работ по видам (слесарно сборочные, механическая обработка, сварка и др. ) и определяют загрузку ремонтной базы, планируют приобретение материалов и запасных частей. Составленный в таком виде план позволит подсчитать основные экономические показатели предприятия — количество рабочих по профессиям, фонд заработной платы, расход материалов, себестоимость работ, выработку на одного рабочего, на один станок и др. В зарубежной практике организации технического обслуживания и ре монта машин также придается большое значение. Машиностроительные за воды разрабатывают и рекомендуют эксплуатирующим предприятиям строго выдерживать сроки и объемы обслуживания и ремонта машин.
Для бурового и эксплуатационного оборудования устанавливаются следующие виды ТО: 1. После завершения монтажа до начала эксплуатации проверка всех соединений, внешний осмотр и проверка работоспособности всех систем (часто включается в программу пуско наладки). 2. При кратковременных остановках во время технологических перерывов 3. Периодические –после определенного времени наработки. Объем последующего включает объем предыдущих работ ТО. На каждом предприятии должны быть разработаны графики ППР оборудования, обеспечивающие своевременное проведение всех видов ремонтов без остановки основного производственного процесса. За их строгое соблюдение отвечает служба гл. механика. (Далее графический пример ППР)
Ремонтные службы и предприятия 1. Заводы изготовители 2. Специализированные сервисные организации 3. Ремонтно механические заводы 4. ЦБПО и БПО на правах цеха (функции прокат и ремонт; проведение плановых осмотров и ремонт согласно графикам, изготовление запчастей и инструментов, метизов и др. , подготовка к отправке на капремонт и приемка из ремонта). 5. Ремонтные мастерские
Технология капитального ремонта Структура технологического процесса капитального ремонта: v приемка оборудования в ремонт, v моечно очистные операции, v разборка оборудования на агрегаты, сборочные единицы и детали v контроль, сортировка деталей v ремонт деталей v их комплектация v сборка сборочных единиц, агрегатов и оборудования в целом v обкатка и испытание оборудования после сборки v окраска и сдача оборудования из ремонта.
Различают индивидуальный и агрегатный методы ремонта При индивидуальном методе ремонта отремонтированная базовая деталь обычно простаивает, пока ремонтируются все его навесные агрегаты, Длительные простои базовой детали приводят к значительному увеличению сроков ремонта машины. Индивидуальный метод ремонта применяется в тех случаях, когда на ремонтное предприятие поступает мало однотипного оборудования. При индивидуальном методе ремонта машину или механизм ремонтирует одна комплексная бригада, состоящая из рабочих высокой квалификации. Индивидуальный метод ремонта имеет следующие недостатки: 1) отсутствует специализация ремонтных работ и ограничена возможность внедрения механизации, что значительно снижает производительность труда; 2) оборудование длительно находится в ремонте, так как готовые детали простаивают, пока все детали не будут отремонтированы; 3) требуется высокая квалификация рабочих. Особенность индивидуального метода ремонта заключается в том, что сборочные единицы и детали машины в процессе ремонта не обезличиваются и заказчик получает ту же машину, которую сдал в ремонт
Агрегатный метод ремонта обычно применяют в центральных ремонтно механических мастерских объединений и на специализированных ремонтных заводах, т. е. когда на ремонт поступает значительное количество однотипного оборудования. Организация капитального ремонта бурового и нефтегазопромыслового оборудования агрегатным методом должна быть такой, чтобы заказчик получал отремонтированную машину в кратчайший срок. Основными преимуществами агрегатного метода ремонта являются: 1) специализация рабочих по отдельным видам работ, что повышает производительность труда; 2) более совершенная технология ремонта с использованием специального технологического оборудования и оснастки; 3) широкое внедрение механизации работ; 4) улучшение качества и снижение стоимости ремонтных работ; 5) сокращение продолжительности ремонта. Недостаток агрегатного метода ремонта — необходимость в оборотном фонде агрегатов (или налаживание выпуска запчастей у себя).
ТП КР а индивидуальным и б крупноагрегатным методами
Для операции ремонта изделий должны быть разработаны технологические карты, в которых должна быть представлена следующая информация: Номер операции; 2. Позиция ремонтного участка; 3. Вид или наименование операции; 4. Применяемая технологическая оснастка и инструмент. 5. Технические условия и требования. 6. Особые условия. (рассмотреть пример) 1. Подготовительные работы для сдачи оборудования в ремонт. Сдача оборудования в ремонт производится в соответствии с графиком планово предупредительного ремонта. В сроки, соответствующие плану графику, обслуживающий персонал обязан подготовить оборудование к сдаче в ремонт. К подготовительным работам относится слив масла, топлива и жидкостей из рабочих полостей, а также предварительная очистка, осмотр и мойка обо рудования. Неокрашенные поверхности должны быть покрыты консервирующей смазкой. После предварительной очистки проводится внешний осмотр оборудова ния с целью обнаружения трещин, пробоин, изломов и других повреждений. При необходимости производят наружную мойку оборудования. !!! Оборудование или отдельные агрегаты, отправляемые в ремонт, должны быть полностью укомплектованы. Запрещается подмена пригодных для даль нейшей эксплуатации деталей изношенными или снятыми с другого оборудо вания. К оборудованию, направляемому в ремонт, должны быть приложены: 1) заводской паспорт, содержащий данные по эксплуатации и ремонту с указанием вида ремонта, времени его выполнения и краткого содержания, а также сведения о деталях и сборочных единицах, заменяемых в процессе эксплуатации и ремонта, и данные об отработанном времени и объеме выпол ненных работ; 2) акт о техническом состоянии оборудования, а в случае аварийного выхода из строя дополнительно акт об аварии. По результатам приемки оборудования в ремонт составляется приемо сдаточный акт.
2. Моечно очистные работы. Способы мойки – • механическая очистка (скребки, щетки, ветощь), • с применением моющих жидкостей и пара (м. б. – ручная, автоматизированная с применением моечных машин), • термический методы, • окунанием, • ультразвуковой метод, • струйная очистка (пескоструй, дробеструй, косточковой крошкой и т. п. ) Мойка оборудования производится на специально отведенных и оборудованных участках, изолированном от места разборки оборудования. Наиболее простой процесс мойки малогабаритного оборудования и мел кихдеталей — мойка погружением, при которой детали погружают в ванну с моющей жидкостью и выдерживают некоторое время или многократно погру жают и извлекают, что в некоторых слу чаях уменьшает длительность процесса. Наиболее перспективен –УЗ очистка.
3. Разборка оборудования. Очищенное оборудование поступает на разборку. От качества разборки и сохранения деталей от повреждения при этом существенно зависят сроки, стоимость и качество ремонта. Оборудование разбирают по схеме (технологической карте разборки), которая определяет вначале последо вательность разборки оборудования на агрегаты и сборочные единицы, а за тем разборку каждой сборочной единицы на детали. В схеме разборки реко мендуется разряд работы. Порядок выполнения отдельных операций, требования к сохранению комплектности деталей соответствующих сопряжений, даются в виде пояснений и дополни тельных указаний. При разборке широко используют различное подъемно транспортное обо рудование. Для сокращения продолжительности и снижения трудоемкости разборочных процессов используют: механизированный инструмент, специальные устройства (нагревательные печи, ТВЧ, ванны), пневматические ключи и отвертки, электрические, пневматические и гидра влические гайковерты и шпильковерты и др.
4. Контрольно сортировочные работы. После разборки детали оборудования направляются на контрольно сорти ровочныйучасток, где устанавливается их техническое состояние, возмож ность дальнейшего использования, определяются расход запасных частей, номенклатура и число ремонтируемых деталей, а, следовательно, и объем работ по ремонту. Для контроля состояния деталей применяют следующие методы дефекто скопии: • наружный осмотр и остукивание, • обмер с использованием соответству ющих измерительных приборов (прямые методы микрометраж, метод иск. лунок; ) • специальные методы не разрушающего кон троля для выявления скрытых дефектов (каппилярный, цветная дефектоскопия; магнитная, УЗД, рентгеноскопия). Основанием для сортировки деталей являются технические условия на раз браковкудеталей при ремонте. В них указываются возможные дефекты деталей, приводятся рекомендации о способе ремонта или основание для списания изно шенных деталей в брак. • Комплектование деталей оборудования. На складе комплектации согласно дефектовочной ведомости и схеме сборки комплектуются сборочные единицы из деталей, причем недостающее число деталей взамен забракованных пополняется со склада запасных частей.
Способы ремонта деталей В процессе работы элементы сопряжений изнашиваются (изменяются шероховатость поверхности; геометрическая форма; размер рабочей поверхности). Это приводит к изменению зазора, а также к нарушению взаимного расположения деталей. Для восстановления работоспособности необходимо обеспечить первоначальный зазор, т. е. посадку сопря гаемых деталей, что осуществляется тремя методами: 1) без изменения размеров деталей; 2) изменением первоначальных размеров; 3) восстановлением первоначальных размеров. Восстановление посадки без изменения размеров деталей осуществляется следующими способами: регулировкой зазора, заменой одной из изношенных деталей или перестановкой ее в дополнительную рабочую позицию. Метод восстановления посадки изменением первоначальных размеров деталей осуществляется следующими способами: применением ремонтных размеров; использованием дополнительных ремонтных деталей. Метод восстановления посадки доведением размеров сопрягаемых деталей до первоначальных величин обеспечивает наиболее полное восстановление начальных структурных параметров сопряжения. При этом полностью восстанавливается его работоспособность (наращиванием изношенной поверхности; пластическим деформированием изношенной детали. (наплавка, металлизация, цинкование и т. п. ).
Классификация способов ремонта изношенных деталей Мех. обработка: 1. Способ ремонтных размеров. 2. Способ дополнительных ремонтных деталей. 3. Способ замены части детали
Ремонт деталей давлением При ремонте деталей давлением необходимо, чтобы выполнялись следу ющие основные требования: 1) наличие запаса материала на нерабочих участках ремонтируемой детали; 2) достаточная пластичность материала; 3) механические свойства отремонтированной детали должны быть не ниже, чем у новой; 4) объемы механической и термической обработки должны быть мини мальными; 5) при ремонте этим способом закаленных или поверхностно упрочненных деталей необходимо предварительно произвести отпуск или отжиг детали. а) Осадка б) Раздача в) Обжатие г) В ы т я ж к а д) Накатка Правка
Ремонт деталей сваркой и наплавкой Ручная газовая наплавка под слоем флюса
Ремонт деталей наращиванием Ремонт деталей металлизацией. Процесс металлизации заключается в нанесении расплавленного металла на специально подготовленную поверхность детали распылением его струей воздуха или газа. Ремонт деталей гальваническим наращиванием. Гальваническое наращивание металла на поверхность детали основано на процессе электролиза (электролитическое хромирование, осталивание, меднение и твердое никелирование). Ремонт деталей пайкой. Пайкой называется процесс образования неразъемного соединения нагре тых поверхностей металла, находящихся в твердом состоянии, при помощи расплавленных сплавов (припоев), имеющих меньшую температуру плавления по сравнению с температурой плавления основного металла. Низкотемпературная (темп. до 450 град. ): Припои ПОС 30; 40; 50; 61. Высокотемпературные припои – латунная или серебряная Ремонт деталей перезаливкой антифрикционными сплавами. Антифрикционные сплавы широко используются для заливки подшип ников скольжения. применяют высокооловянистый баббит, свинцово оловянистые никелевый (БН) и теллуристый (БТ) баббиты, свинцовистую бронзу и др. Этапы: подготовка подшипника к заливке, плавка баббита, заливка под шипника баббитом и механическая обработка подшипника с последующим контролем.
Методы поверхностного упрочнения деталей 1. Упрочняющая термическая обработка поверхностная закалка. поверхностный слой нагре вают с большой скоростью выше температуры фазового превращения, затем быстро охлаждают, и получают мартенситную структуру. Закалка позволяет значительно повысить прочность и износостойкость деталей. Прочность углеродистой стали можно увеличить обычной закалкой и отпуском в 1, 5— 2 раза, а легированной стали даже в 2— 3 раза. Способы поверхностной закалки: Øс нагревом газокислородным пламенем (пламенная закалка), Øс нагревом токами высокой частоты Øс нагревом в электролите. 2. Упрочняющая химико термическая обработка §цементация процесс науглероживания поверхностного слоя стальных деталей, нагретых до температуры свыше 900— 940°С §Азотирование насыщение поверхностных слоев стальных и чугунных деталей азотом (в аммиаке) § нитроцементация одновремен ное насыщение поверхностных слоев стали углеродом и азотом. §борирование насыщение поверхностного слоя стальных деталей бором, что повышает его твердость и износостойкость §диффузионное хромирование §Цинкование (процесс насыщения цинком поверхности деталей, которые погружают в расплавлен ный цинк или помещают в порошок цинка, обработан ный соляной кислотой ). • сульфидирование (термодиффузионное насыщение серой поверхности стальных и чугунных дета лей )
Ремонт типовых деталей машин (разбор примеров) 1. Ремонт деталей типа валов Наиболее характерными дефектами валов являются: 1) износ поверхностей трения в опорах; 2) износ поверхностей, сопрягаемых с подшипниками качения; 3) разрушение или смятие шпоночных пазов; 4) изгиб оси вала; 5)повреждение или износ резьбовых поверхностей. 2. Ремонт деталей типа втулок Основные дефекты: износ наружных, внутренних цилиндрических и торцовых поверхностей, износ резьб, задиры и риски на трущихся поверхностях, трещины. 3. Ремонт деталей типа дисков (зубчатые колеса редукторов и коробок скоростей, цепные колеса лебедок, шкивы и др) Характерные дефекты износ, задиры и риски на рабочих поверхностях, смятие шпоночных канавок, коробление или погнутость. Эти детали ремонтируют преимущественно способами механической обработки, в частности, способом ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей. *** Далее по блок схеме – сборка, контроль сборки, испытания, покраска
Недостатком действующей системы ППР является слабая ориентация на применение диагностики во время ТО. Диагностика позволяет проводить ремонт по фактическому состоянию оборудования. Одна из основных задач диагностики технического состояния элементов машины — наиболее полное использование ресурса ее основных агрегатов. Метод диагностики и прогнозирования времени наступления ремонта содействует продлению сроков службы оборудования и сокращает излишние работы, связанные с его ремонтом. Помимо общего улучшения состояния оборудования это позволяет изменить структуру ремонтных работ — сокращает число и трудоемкость ремонтов и увеличивает объем работ именно технического обслуживания. Почти полностью исключаются случаи непредвиденного аварийного выхода оборудования из строя !
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ Целью технической диагностики являются определение возможности и условий дальнейшей эксплуатации диагностируемого оборудования и в конечном итоге повышение промышленной и экологической безопасности. Задачами технической диагностики являются: • обнаружение дефектов и несоответствий, установление причин их появления и на этой основе определение технического состояния оборудования; • прогнозирование технического состояния и остаточного ресурса (определение с заданной вероятностью интервала времени, в течение которого сохранится работоспособное состояние оборудования). Основной проблемой технической диагностики является распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной информации. Техническая диагностика благодаря раннему обнаружению дефектов дает возможность эксплуатации сложных технических систем по фактическому техническому состоянию.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ Диагностика — отрасль науки, изучающая и устанавливающая признаки неисправного состояния, а также методы, принципы и средства, при помощи которых дается заключение о характере и существе неисправностей системы без ее разборки и производится прогнозирование ее ресурса. При помощи технической диагностики можно определять состояния отдельных деталей и частей машин, производить поиск неисправностей, вызвавших остановку или ненормальную работу машины. Техническая диагностика возникла и развивается как раздел теории измерений. Ее содержание заключается в изучении и обосновании способов косвенных измерений скрытых параметров механизма по характеру его функционального поведения. Объектом технической диагностики может быть техническое устройство или его элемент. Однако в класс рассматриваемых объектов может быть включён агрегат любой сложности. Под структурой системы понимается определенная взаимосвязь, взаиморасположение составных частей (элементов), характеризующих устройство и конструкцию системы. Параметр — качественная мера, характеризующая свойство системы, элемента или явления, в частности, процесса. Значение параметра — количественная мера параметра.
Виды технического диагностирования
Алгоритм технического диагностирования
Неразрушающие методы контроля и диагностики Для оценки технического состояния оборудования используются все виды проникающих физических полей, излучений и веществ (магнитных, радиационных, рентгеновских, акустических и других) для реализации неразрушающих методов контроля и диагностики. Неразрушающие методы контроля подразделяются: 1. оптические (с применением оптических приборов лупы, микроскопы, эндоскопы). Области применения визуально оптического метода: − поиск поверхностных дефектов (эрозионных и коррозионных повреждений, трещин, открытых раковин, пор и др. ); − обнаружение мест разрушений элементов конструкций, остаточных деформаций, удаленных элементов объекта, загрязнений; − определение типа и характера дефектов, обнаруженных другими методами дефектоскопии (ультразвуковым, цветным и др. ).
Часто визуальному и измерительному контролю подвергаются сварные конструкции и особенно трубные элементы. Например, измерительный контроль тройников, фланцевых соединений, отводов, коллекторов и т. д. включает проверку: Ø− размеров перекосов осей цилиндрических элементов; Ø− отклонения приваемой трубы от перпендикулярности относительно корпуса или другой трубы; Ø– отклонения осей концевых участков сварных секторных отводов; Ø– прогиба трубы сварных угловых соединений труб; Ø– прямолинейности образующей изделия; Ø– отклонения оси прямых блоков от проектного положения; Ø– отклонения габаритных размеров сварных деталей и блоков.
АКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ Достоинства: • − высокая чувствительность к мелким дефектам; • − большая проникающая способность; • − возможность определения размеров и места расположения дефектов; • − оперативность индикации дефектов; • − возможность контроля при одностороннем доступе к объекту; • − высокая производительность; • − безопасность работы оператора и окружающего персонала. Недостатки: необходимость высокой чистоты обработки поверхности контролируемого объекта; наличие мертвых зон, которые снижают эффективность контроля; необходимость разработки специальных методов контроля для отдельных сложных объектов. Методов акустического контроля изделий свыше 22. В промышленности акустические методы используют для следующих целей: §− определение толщины объекта; §− контроль сплошности; §−определение физико химических свойств материала объекта, а также изучение кинетики разрушения изделия, что позволяет прогнозировать их надежность.
Акустические методы контроля основаны на распространении и отражении упругих волн в упругих средах. При этом частицы среды не переносятся, а совершают колебания c определенной частотой f относительно точек равновесия. Если в объекте возбудить с помощью источника колебание, то оно будет распространяться от частицы к частице в материале объекта со скоростью с. Расстояние между частицами, которые колеблются в одинаковой фазе, называется длиной волны λ. Частота колебаний f, скорость с и длина волны λ связаны следующей зависимостью: λ = с / f. Для реализации акустических методов используют упругие колебания в ультразвуковом диапазоне. Источник УЗК – пьезопреобразователь.
МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ Магнитные методы используют для диагностики объектов из ферромагнитных материалов. Данные методы позволяют обнаруживать усталостные, шлифовочные, закалочные трещины и другие дефекты на поверхности объекта контроля, а в сварных швах – непровары, шлаковые включения, поры и т. д. Магнитные методы контроля основаны на регистрации и анализе магнитных полей рассеяния, возникающих в местах расположения дефектов. Эти методы классифицируют по способам регистрации магнитных полей, их насчитывают более шести, но на практике наибольшее применение нашли два: магнитопорошковый и магнитографический. Использование данных магнитных методов контроля ферромагнитных материалов основано на их особых свойствах реагировать на внешнее магнитное поле. Если намагничиваемый материал сплошной, то магнитный поток в нем распространяется по сечению равномерно. Если же материал объекта имеет несплошности (трещины, посторонние включения и т. п. ), то такие дефекты оказывают магнитному потоку большее сопротивление, чем сам материал. Магнитный поток в этом случае как бы обтекает дефект, поле сгущается и частично выходит за границы объекта, распространяясь по воздуху, и затем входит в материал за пределами дефекта (см. рис. 1. 23). Над дефектом магнитное поле называется полем рассеяния. Поле рассеяния проявляется максимально, если дефект расположен перпендикулярно направлению магнитного потока. Чтобы обнаружить дефект, необходимо использовать способы визуализации и фиксирования поля рассеяния. Такими способами являются магнитопорошковый и магнитографический.
КАПИЛЛЯРНЫЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ …используют для выявления таких дефектов, как микротрещины и трещины, выходящие на поверхность объекта, поверхностные поры и непровары сварных швов. Перечисленные дефекты по своим физическим свойствам являются капиллярами. Капиллярная дефектоскопия основана на изменении контрастностей изображения дефектов и фона, на котором они выявляются с помощью специальных свето и цветоконтрастных индикаторных жидкостей (пенетрантов). Пенетранты наносят на предварительно очищенную поверхность объекта контроля. Затем некоторое время выдерживают, чтобы пенетрант проник в полости дефекта. После этого избыток пенетранта удаляют и наносят проявляющий состав (проявитель). Пенетрант, оставшийся в дефектах, образует на фоне проявителя рисунок, по которому судят о наличии дефектов и их поверхностных размерах. В зависимости от свойств пенетранта и проявителя различают три метода капиллярного контроля: • люминесцентный (в состав пенетратов входят люминофоры), • цветной (в состав входят спец. Красители, к примеру: 800 мл осветленного керосина, 200 мл скипидара марки А, 15 г темно красного красителя «Судан 4» , 750 мл дистиллированной воды, 250 мл этилового спирта марки А, 25 г химически чистого азотно кислого натрия, 20 г эмульгатора ЭП 10 и 20 г красителя «Радомин С» . ) • люминесцентно цветной (сочетание 2 х методов).
ИСПЫТАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ И ПЛОТНОСТЬ Испытания технологического оборудования на прочность и плотность (опрессовка) проводят гидравлически или пневматически. По условиям безопасности предпочтение отдается гидравлическим испытаниям. Порядок выполнения гидравлических испытаний следующий: а) в верхней части аппарата, при необходимости, монтируют штуцер с краном для подвода воды, в нижней – для стока воды, кроме того, устанавливают воздушник и манометр; б) заглушают все штуцеры, люки, отключают КИПи. А; в) аппарат заполняют водой; г) закрывают воздушник; д) поднимают давление до рабочего и далее до давления испытания; е) выдерживают 5 мин и снижают давление до рабочего; ж) при рабочем давлении аппарат осматривают и проверяют уплотнения; з) давление снижают до атмосферного и сливают воду. Воздушник при этом открывают. !!! Если в аппарате остается воздух, то испытания на прочность категорически запрещаются. О присутствии воздуха в аппарате свидетельствуют резкие колебания стрелки манометра при работе насоса, создающего давление в аппарате.
Режимы гидравлических испытаний следующие: а) если рабочее давление в аппарате Pраб ≥ 0, 5 МПа , то давление испытания Pисп = 1, 25 Pраб ; б) если Pраб ≤ 0, 5 МПа , то Pисп = 1, 5 Pраб. Как правило, на прочность аппараты испытывают гидравлически и лишь в исключительных случаях с особого разрешения Госгортехнадзора испытывают и пневматически, но давление не поднимают выше рабочего. Пневматические испытания проводят, как исключение, в следующих случаях: а) когда опоры или конструкция не рассчитаны на вес воды, которая заполняет аппарат при гидравлическом испытании (газовые аппараты); б) при низкой температуре атмосферы, когда вода может превратиться в лед; в) особые причины: когда герметизирующие материалы растворяются в воде или когда требуется тщательная осушка аппарата после гидроиспытаний. Аппарат при пневматическом испытании осматривают и для контроля плотности мыльным раствором смачивают сварные швы и фланцевые соединения. Все дефекты, выявленные при испытаниях, отмечают мелом и исправляют. Также подтягивают гайки, меняют прокладки, вырубают дефектные участки с последующей заваркой. Затем проводят повторные испытания. Аппарат считается выдержавшим испытание, если отсутствуют трещины, нет «потения» сварных швов и нет остаточных деформаций после испытания.
РАДИАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ Для диагностики технологического оборудования, сооружений и трубопроводов чаще всего используют рентгеновское и гамма излучение.
ОСОБЫЕ СЛУЧАИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ Специфика диагностирования оборудования определяется условиями эксплуатации: üсосуды, работающие на открытом воздухе; üв водород и сероводородсодержащих средах; üаппараты для аммиака; üфутерованные аппараты; üемкости, заглубленные в грунт; üсосуды с многослойными стенками. • Диагностирование сосудов, работающих на открытом воздухе. В холодное время года конструкционный материал такого оборудования может иметь температуру ниже минимальной разрешенной температуры применения стали, что может привести к снижению пластических свойств металла, а это, в свою очередь, ведет к образованию и развитию трещин. Особенно это характерно для углеродистых и низколегированных сталей. Сварные швы таких сосудов, работающих в режиме циклических нагрузок, подвергается 100 % ному диагностированию методами ультразвукового и радиографического контроля. Сварные швы патрубков с диаметром менее 100 мм и швы с конструктивными зазорами должны подвергаться контролю магнитопорошковым, цветным или вихретоковым методами. Если диагностика указанными методами дала положительные результаты, то выводы о дальнейшей эксплуатации такого оборудования должны быть сделаны только после испытания материала стенки на ударную вязкость и расчетов на прочность. Для испытания на ударную вязкость образцы вырезают из каждой царги и днища корпуса. Размер вырезаемой заготовки 100 х 100 мм или диаметром 100 мм. При расчете на прочность конструкционный материал оборудования рассматривается как хрупкий. Коэффициент запаса в этом случае принимают как для чугуна с пластинчатым графитом по ГОСТ 26159– 84.
• Диагностирование оборудования, работающего в сероводородсодержащей среде. Материал такого оборудования подвергается не только общей коррозии, но коррозионному растрескиванию и расслоению. Это происходит под влиянием водорода, который образуется в результате электрохимических процессов при участии стали, сероводорода, углекислого газа и влаги. Растрескивание и расслоение могут начаться внутри металла. Растрескивание часто наблюдается в зонах термического влияния сварного шва при р. Н водной фазы менее 5 и интервале температур 30 – 40 °С. Склонность к растрескиванию также определяется особенностью структуры металла: наличием структурных неоднородностей, количеством и распределением неметаллических включений, химическим составом. Расслоение металла, даже в отсутствии внешних напряжений, проявляется через образование трещин в направлении прокатки стали и «пузырей» на поверхности. Диагностику оборудования, работающего в сероводородсодержащей среде, начинают с визуального контроля. При этом можно обнаружить участки с вспученной поверхностью и трещины на сварных швах с помощью светового луча, направленного по касательной к поверхности. Затем для контроля применяют методы цветной и магнитопорошковой дефектоскопии. Для обнаружения расслоений используют в основном ультразвуковую дефектоскопию и толщинометрию. Оборудование считается пригодным к дальнейшей эксплуатации, если: • – размеры несплошностей или их скоплений не выходят за пределы круга диаметром 50 мм; • – если несплошности также не выходят за пределы круга O 50 мм в областях, примыкающих к сварным швам на расстоянии менее половины толщины стенки; • – условная толщина зоны несплошностей не превышает 5 % номинальной толщины стенки; • – глубина залегания зоны несплошностей от ближайшей поверхности не менее чем половина характерного размера в плоскости; • – если общая площадь, занятая несплошностями, не более 1 % поверхности контроля.
Программа экспертизы оборудования методами неразрушающего контроля 1. Анализ технической документации на оборудование. 2. Функциональная диагностика: − визуально измерительный контроль; − ультразвуковая толщинометрия и другие методы неразрушающего контроля; − испытания на прочность и плотность. 3. Расчет на прочность. 4. Анализ результатов диагностирования. 5. Определение остаточного ресурса. 6. Выводы и рекомендации.
МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ Колебания движущихся частей, а также пульсации потока технологической среды создают в трубопроводах, машинном и емкостном оборудовании вибрации. Вибрационная диагностика основана на измерении и анализе параметров вибрации диагностируемого оборудования и занимает особое место среди прочих видов диагностики. Наиболее успешно она используется для диагностики вращающегося оборудования, решая более 90% задач определения и прогноза его состояния Параметры колебаний, наряду с величиной возмущающих сил, определяются параметрами технического состояния оборудования: § наличием зазоров в сопряжениях, § деформацией и износом деталей, § просадкой фундаментов, § нарушением центровки валов, § ослаблением креплений и т. д. Поэтому анализ вибрационных колебаний позволяет получить необходимую информацию о состоянии оборудования. Вибрация является интегральным показателем качества конструкции, изготовления и монтажа оборудования, а также изменения его технического состояния при эксплуатации. По способу получения диагностической информации вибрационная диагностика может относиться как к виду функциональной, так и тестовой диагностики
Функциональная вибрационная диагностика осуществляется без дополнительных тестовых воздействий и без нарушения режимов работы оборудования, т. е. при его функционировании. Однако по сравнению с диагностическими сигналами функциональной параметрической диагностики, характеризуемыми только одним или несколькими параметрами (температура, давление, износ, напряжение, ток, мощность, наличие механических частиц в смазке и др. ), вибрационные сигналы содержат значительно больший объем диагностической информации. Это общий уровень сигналов, их спектр, амплитуды, частоты и начальные фазы каждой составляющей, соотношение между составляющими и т. д. Обработка и анализ вибрационных сигналов позволяет эффективно решать задачи глубокой диагностики, определять техническое состояние и прогнозировать состояние и ресурс оборудования.
Вибрация — это механические колебания, характеризующиеся многократно повторяющимся отклонением физических тел от положения равновесия. Эти колебания являются следствием взаимодействия четырех факторов: упругой реакции системы, степени ее демпфирования, силы инерции, характера и величины внешней нагрузки. Вибрация может характеризоваться следующими основными параметрами: виброперемещением S, виброскоростью V, виброускорением а, угловой скоростью или частотой колебаний w или f. Наиболее простым видом вибрации (колебаний) являются гармонические колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется по косинусоидальному или синусоидальному законам, например колебания вращающегося физического тела с неуравновешенным центром масс (ц. м. ) в вертикальном направлении (рис. 2. 1).
Причинами колебаний, возникающих в подшипниках скольже ния, являются наличие обязательного бокового зазора между подшип ником и цапфой вала, а также наличие динамических сил в пульси рующем потоке смазочной жидкости в зазоре, определяемых гидроди намическими свойствами смазки и толщиной смазочного слоя. В связи с этим подшипники скольжения являются сложным объектом для вибродиагностики. Источники вибрации в подшипниках качения: их кинематические особенности, дефекты и повреждения. При каждом перекатывании тел качения по дефектам и неровностям эти источники генерируют импульсы соответствующей частоты, совокупность которых образует сигнал колебаний. К основным дефектам изготовления относятся овальность и волнистость дорожек качения, огранность тел качения и дисперсия их размеров, неравномерный радиальный зазор между кольцами и телом качения. Ось вала в подшипнике с зазором блуждает (совершает прецессию), при этом происходит столкновение с телом качения, являющееся причиной импульсных колебаний. Подшипники качения устанавливаются обычно с гарантированным радиальным зазором. При этом радиальная жесткость подшипника периодически изменяется из за того, что внутреннее кольцо опирается поочередно на четное и нечетное число тел качения. Периодические составляющие радиальной жесткости могут достигнуть 25 % от среднего значения.
Виды технической диагностики оборудования С разборкой объекта диагностирования Без разборки объекта диагностирования Диагностика с применением методов разрушающего контроля Диагностика с применением визуально измерительного контроля Функциональная диагностика Тестовая диагностика Параметрическая (оперативная) диагностика Вибрационная диагностика
Средства диагностики технического состояния оборудования Средства диагностики технического оборудования служат для фиксирования и измерения величины диагностических признаков (параметров). Значительное место среди них занимают электроизмерительные приборы (вольтметры, амперметры, осциллографы и др. ). Для этой цели электрические измерительные приборы снабжают датчиками. При диагностике механизмов наиболее часто используют: датчики сопротивления, концевые, индукционные, оптические и фотоэлектрические датчики, при помощи которых можно измерять зазоры, люфты, относительные перемещения, скорость и частоту вращения проверяемых деталей; термосопротивления, термопары и биметаллические пластины для измерения теплового состояния деталей; пьезоэлектрические и тензометрические датчики для замера колебательных процессов давления, биении, деформаций и др. Основными требованиями к средствам диагностики являются: обеспечение достаточной точности замеров, удобство и простота использования при минимальной затрате времени.
Комплексная диагностика выявляет нормальное функционирование, эффективность, работоспособность машины (агрегата) в целом. Цель ее — определить соответствие нормам выходных эксплуатационных показателей проверяемых агрегатов по их основным функциям. Примером такой диагностики может быть определение мощности и топливной экономичности двигателя, производительности и долговечности насоса, потерь в трансмиссии, процента буксования сцепления и т. д. Поэлементная диагностика определяет причину нарушения работы агрегатов (механизмов) обычно по сопутствующим косвенным признакам: например, причину потерь мощности двигателя — по компрессии или прорыву газов в картер, причину повышенного расхода топлива — по уровню в поплавковой камере карбюратора или производительности жиклеров, причину потерь в трансмиссии — по вибрациям и нагревам и т. п. Однако в этом случае конкретизация причин неисправностей доводится лишь до такого уровня, при котором выявляется потребность снятия или разборки проверяемого механизма.
Уровни диагностики: 1) на уровне машины в целом; 2) на уровне ее агрегатов; 3) на уровне систем, механизмов и деталей и др. диагностика должна дать однозначный ответ: нуждается или не нуждается в настоящее время проверяемый агрегат в ремонте или техническом обслуживании с учетом обеспечения безотказной работы до очередного планового технического воздействия. Если техническое состояние проверяемого агрегата не соответствует нормам и он состоит из нескольких самостоятельных механизмов, то необходима поэлементная диагностика каждого из этих механизмов и т. д.
Технологии диагностирования Разбор примеров диагностики типового оборудования (см. доп. Лит. ): Насосно компрессорного оборудования Резервуаров Приводов ШСНУ (СК) буровых насосов Бурового оборудования Линейной части трубопроводов и арматуры
Средства измерения температур
Методы и средства измерения давлений Классификация : 1. По принципу действия: • жидкостные (пьезометры), • деформационные (трубчатые, мембранные, сильфонные), • электрические (тензорезисторные, пъезокварцевые, емкостные). 1. • • По виду давления: манометры, вакууметры, мановакууметры, барометры 1. По выходному сигналу: • аналоговые, • цифровые
Методы и средства измерений расхода жидкости и газов 1. Расходомеры переменного перепада давления (диафрагмы , сопла Вентури) 2. Расходомеры постоянного перепада давлений (ротаметры) 3. Турбинные расходомеры 4. Роторные (объемные) расходомеры 5. Электромагнитные 6. Ультразвуковые
Диагностирование буровых установок Буровые установки представляют собой сложные технические системы. Техническое состояние буровой установки определяется состоянием ее составляющих, в том числе: qосновных грузоподъемных механизмов (лебедка, талевая система); металлоконструкций вышки; qвспомогательных механизмов для выполнения спуско подъемных операций на буровой площадке и приемных мостках; qсосудов систем пневмооборудования установки, работающих под давлением; циркуляционных систем приготовления и подачи буровых растворов; qкомплекса приводов буровых роторов и другого оборудования. Диагностирование (в НТД чаще используется термин «обследование» ) буровых установок производится с целью оценки их технического состояния как в период расчетного срока службы, так и выработавших свой расчетный ресурс. При истечении нормативного срока эксплуатации обследование является обязательной процедурой и проводится с определенной периодичностью. В соответствии с РД предусматривают три вида обследования буровых установок с истекшим сроком эксплуатации: первичное, повторное и внеочередное.
Первичное обследование проводят по истечении нормативного срока эксплуатации, установленного заводом изготовителем оборудования (обычно 7 лет с начала эксплуатации). Период, на который может быть продлен срок службы бурового оборудования, устанавливают исходя из требований нормативных документов и фактического состояния оборудования. Повторное обследование проводят по истечении срока, установленного первичным обследованием. Количество повторных обследований не ограничивается. Срок до последующих обследований назначают не более трех лет. Возможность дальнейшей эксплуатации определяют общим состоянием бурового оборудования, экономическими показателями и затратами на ремонт. Внеочередное обследование буровых установок проводят в следующих случаях: • если в процессе эксплуатации наблюдается неоднократное появление дефекта в узлах металлоконструкций и механизмах; • при наличии деформаций, возникающих в результате высоких динамических нагрузок, переподъема, пожара и т. п. ; • если буровая установка подлежит перемонтажу или реконструкции. Обследованию подвергают буровые установки, находящиеся в рабочем состоянии и установленные на месте эксплуатации, в том числе буровые вышки, основание буровой установки, установленное на них оборудование, устройство для подъема вышек, а также электрооборудование и электроаппаратуру. Вышку можно обследовать как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Решение об этом принимает экспертная комиссия.
При проведении обследования выполняют следующие основные работы: • ознакомление с технической эксплуатационной и ремонтной документацией и ее анализ; • внешний осмотр комплекса буровой установки, визуально общее состояние металлоконструкций, механизмов, агрегатов, электро , гидро и пневмооборудования, проверку комплектности буровой установки; • проверку состояния основных несущих элементов металлоконструкций с применением методов неразрушаюшего контроля; • проверку состояния механизмов, агрегатов, канатноблочных систем и других узлов и деталей с проведением необходимых измерений величины износа элементов механизмов; • проверку состояния электрооборудования, электроаппаратуры, приборов безопасности, гидро и пневмооборудования; • отбор проб образцов (при необходимости) для химического анализа и проверки механических свойств несущих элементов металлоконструкций. Необходимость определения химического состава и механических свойств металла может возникнуть в следующих случаях: • в паспортах на конструкции буровой установки отсутствуют документы, удостоверяющие марку, химический состав и механические свойства металла на основные несущие и вспомогательные элементы металлоконструкций; • температурный режим эксплуатации буровой установки, указанный в паспорте конструкций, не соответствует температурному режиму, указанному в документах (сертификатах и др. ) для данных марок сталей; • если в проверяемом элементе возникли трещины; • когда необходимо определение фактического состояния металла.
После полного проведения обследования технического состояния буровой установки и устранения всех обнаруженных неисправностей (в случае принятия комиссией решения о необходимости испытаний) проводят контрольные статические испытания буровой установки, а также контрольные статические и динамические испытания вспомогательного грузоподъемного оборудования. Измерение обнаруженных при визуальном осмотре деформаций балок, ферм и других элементов металлоконструкций буровой установки выполняют с помощью натянутой струны, относительно которой замеряют расстояние до соответствующего элемента металлоконструкции. Струну натягивают параллельно элементу на некотором расстоянии, позволяющем обойти имеющиеся на конструкции выступы (кронштейны, фланцы и пр. ). Скручивание балок, ферм и других горизонтально расположенных конструкций определяют с помощью отвесов с замером расстояния от кромок верхнего и нижнего поясов до отвеса в 3 4 сечениях, равномерно расположенных по пролету между опор. Проверку перпендикулярности вертикально расположенных конструкций производят с помощью отвеса или с применением теодолита и реек. При обнаружении дефектов или признаков их наличия на участках элементов металлоконструкций или сварных швов эти зоны очищают от грязи, краски, пыли, а также продуктов коррозии до металлического блеска. Для наиболее объективного получения информации о дефектах применяют неразрушающие методы контроля.
Подлежат контролю сварные швы и ококлошовную зону особенно в местах фланцев и усиливающих растяжек , места корозии. При контроле болтовых соединений особое внимание обращают на наличие подкладок, зазоры по стыкам, затяжку болтов (100 % контроль), наличие предохраняющих против отвинчивания элементов: пружинных шайб, отгибных шайб, контргаек, шплинтов и пр. , степень поражения коррозией крепежных деталей. Наличие трещин в болте устанавливается визуально или, при отсутствии внешних признаков трещин, средствами неразрушающего контроля. При обнаружении хотя бы одного болта с трещиной производится контроль всех болтов контролируемого соединения путем осмотра при последовательном их вывинчивании. При обнаружении ослабленного болта производится его затяжка динамометрическим ключом или специальным ключом с контролем крутящего момента заданной величины. В каждом болтовом соединении несущих элементов металлоконструкции контролируется затяжка всех болтов. Пальцы и оси, соединяющие элементы металлоконструкций, при выявлении повреждений фиксирующих элементов (ригелей, торцевых шайб, гаек и т. п. ), что является свидетельством наличия осевых усилий в соединении, следует демонтировать и подвергнуть их и их посадочные места тщательному осмотру на предмет выявления дефектов.
Наряду с металлоконструкциями обследованию должны быть подвергнуты следующие основные объекты оборудования буровой установки: • буровые лебедки, барабаны, валы, редукторы; • тормозные устройства (ленточные, гидродинамические и элек ромагнитные тормоза, рукоятки т тормозные); • агрегаты талевой системы (кронблоки, талевые блоки, шкивы, крюки и специальные подвески, устройства для крепления непод ижной ветви талевого каната); в • талевые канаты; • муфты (постоянные, сцепные, электромагнитные); • цепные передачи (звездочки, цепи); • карданные валы; • вертлюги; • буровые роторы с трансмиссией; • манифольд; • оборудование циркуляционной системы; • комплекс дизель гидравлического привода; • дополнительные механизмы, обеспечивающие спуско подъемные операции (ключи для свинчивания и развинчивания свечей, уст ойства для удаления колонны бурильных труб, р пневмораскрепители, вспомогательные лебедки); • буровые насосы; • приводы буровых установок (механические, гидравлические и пневматические); • тали вспомогательных грузоподъемных устройств; • лебедки вспомогательные; • компенсаторы монтажные; • система пневмоуправления; • сосуды, трубопроводы и т. п. , работающие под давлением.
Обследование состояния механизмов, канатно блочных систем грузозахватных приспособлений и других объектов оборудования включает следующие этапы: • визуальный внешний осмотр всех без исключения агрегатов, узлов и деталей объектов оборудования и проверка их состояния без разборок; • проверка состояния агрегатов и их элементов, связанная с раз оркой и б инструментальными измерениями дефектов и неисправно тей; с • анализ обнаруженных неисправностей и составление заключе ия по н результатам обследования. Обследование состояния электрооборудования и электроаппара туры включает следующие этапы: q внешний осмотр электрооборудования и электроаппаратуры и проведение необходимых для безопасной работы проверок (изме рений); qпроверка функциональной работоспособности электрооборудования и электроаппаратуры; qразборка (при необходимости) с проведением электрических и механических измерений для подтверждения возможности нормальной эксплуатации электрооборудования и электроаппаратуры.
Испытание вышки . На территории буровой установки на расстоянии, превышающем высоту вышки на 10 м, устанавливаются наблю ательные пункты, снабженные теодо итами, д л нивелирами или другими опти ескими приборами. ч Измерения величины прогиба эле ентов в процессе испытания произво ятся м д нивелированием или визировани м с помощью теодолита, а измерения е отклонения наголовника вышки от вер икали — отвесом или теодолитом. т В процессе испытания буровых установок испытательные нагруз и должны к прикладываться плавно в три этапа. На каждом этапе ис ытания производятся п замеры отклонения наголовника и усадка вышки в нагруженном состоянии и после снятия нагрузки. Для различных этапов нагружения рекомендуются следующие значения испытательных нагрузок:
Все испытательные нагрузки должны выдерживаться в течение 10 мин. После каждого этапа вышка полностью разгружается. Остаточная деформация элементов вышки и несущих балок основания не допускается. Допускается остаточное проседание вершины вышки после снятия нагрузки для вышек высотой 41. . . 42 м — 20 мм, высотой 53. . . 54 м — 30 мм. Если остаточное проседание превышает допустимое, то комиссия выявляет причины и принимает решение о возможности дальнейшей эксплуатации буровой установки.
Порядок диагностирования подземных газопроводов
Трубопроводная арматура магистральных и промысловых газонефтепроводов (запорная арматура: задвижки, клапаны, краны; защитная и предохранительная арматура: клапаны предохранительные, затворы и клапаны обратные и др. ). Назначенный (средний) ресурс измеряется в часах и циклах «открыто—закрыто» с четко выраженным циклическим характером работы Для арматуры, не имеющей четко выраженного циклического характера работы (регулирующая арматура), назначенный (средний) ресурс приводится в часах. Обследование технического состояния арматуры, находящейся в эксплуатации, производится индивидуально для каждой единицы арматуры по программе работ и включает следующие процедуры: qвизуальный и измерительный контроль; qиспытания на работоспособность. В случае необходимости, с учетом результатов визуального и измерительного контроля и испытания на работоспособность, осуществляется также: q • разборка и ревизия внутренних полостей арматуры с дефектацией отдельных сборочных единиц и деталей; qзамер толщины стенок патрубков и корпусных деталей арма уры; т qконтроль неразрушающими методами; qконтроль образцов материалов разрушающими методами или косвенная оценка механических характеристик материала по резуль атам контроля твердости; т qдополнительные испытания арматуры или ее отдельных ком лектующих элементов, узлов и п деталей; q. Контроль приводных узлов.
• Испытания на работоспособность включают: • испытания изделия на плотность корпусных деталей; • испытания на герметичность сальниковых и прокладочных уп отнений по л отношению к внешней среде; • испытания на герметичность в затворе (для запорной, предо ранительной, х обратной арматуры) в соответствии с паспортом на арматуру; • проверку функционирования (совершение 2 3 циклов). Рекомендуемая схема мест замера контроля запорной арматуры: t - толщинометрия, d - дефектоскопия
Программное обеспечение системы вибродиагностики позволяет автоматически диагностировать следующие неисправности агрегата ГТН 10 4: • дисбаланс осевого компрессора ТВД; • дисбаланс диска ротора ТВД; • дисбалансы ротора ТНД и ротора нагнетателя; • несоосность подшипников ротора ТВД; • расцентровка роторов ТНД — нагнетателя; • ослабление и исчезновение натяга по вкладышам опорно упорных подшипников № 1 ТВД и № 4 ТНД и опорных подшипников № 2 ТВД и № 3 ТНД; • увеличенный радиальный зазор опорно упорных подшипников № 1 ТВД и № 4 ТНД и опорных подшипников № 2 ТВД и № 3 ТНД; • коробление корпусов ТВД и ТНД при тепловых расширениях; • торцевое биение дисков ТВД и ТНД; • повышенные напряжения на рабочих лопатках 1 — 10 й ступеней осевого компрессора; • трешины на выходном/входном трубопроводах и опорах технологической обвязки нагнетателя.
Кинематическая схема контроля магистрального насоса 1 – 4 – номера опор; →↓↑ - точки установки датчиков • !!! Контроль основных узлов и деталей роторной машины неразрушающими методами проводится при необходимости.
Скачать презентацию Цикл- ОРГАНИЗАЦИЯ РЕМОНТНОСЕРВИСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ и ДИАГНОСТИКА НЕФТЕГАЗОВОГО
ОРСО и технич. диагностика НГО.ppt