WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

За один оборот сепаратора тело качения пройдет через раковину. Следовательно, частота прохождения тел качения через одиночный дефект, находящийся на наружном кольце, составит fнар =zfсеп =z ( n - nс )k н 1- d. (5) м cos 2 D Частота прохождения тел качения через дефект, находящийся на внутреннем кольце, будет определяться выражением fвн = n факт. - fсеп. (6) Подставляя значение fсеп, найденное ранее, получаем nфакт. 1+ d f вн = cos. (7) 2 D Умножая на z ( количество тел качения), получаем частоту следования тел качения через дефект, обнаруживаемый на внутреннем кольце:

nфакт. 1+ d f =z cos. (8) вн 2 D Тогда, частота вращения тела качения будет равна f mк= n факт. D d (9) 1- cos.

d D Таким образом диагностируются подшипники, в которых возникают ударные нагрузки, а регулярная фоновая вибрация корпуса создается преимущественно силами инерции при качении неуравновешенных масс.

Анализируя сигналы с вибродатчиков, установленных на подшипниках электрических машин, были выявлены специфические причины повышенной вибрации, возникающие только в электродвигателях. Эти причины определяются наличием различных внутренних электромагнитных дефектов электрических машин, и связанными со специфическими особенностями проявления электромагнитных процессов в обмотках и сердечниках электродвигателя.

Вибродиагностические методы контроля состояния двигателей обычно являются первым этапом в оценке состояния, так как позволяют анализировать состояние оборудования непосредственно во время его работы. После выявления при помощи контроля вибропараметров в электрических машинах основных характерных признаков существования того или иного дефекта необходимо применять другие, специализированные и более точные методы диагностики. В нефтепромысловой практике диференциации механических и электрических дефектов можно производить путем отключения электроэнергии.

Максимальная частота вращения ротора электрической машины в обычных условиях численно равна произведению частоты питающей сети, умно женной на переводной коэффициент. При 50 Гц питающей сети максимальная частота вращения двигателей равна 3000 об/мин.

Реально частота вращения электромагнитного поля в зазоре электрической машины равняется частному от деления максимальной частоты вращения электромагнитного поля в зазоре на число пар полюсов статора. Это конструктивный параметр обмотки статора, и он может принимать только целые значения, равные 1,2,3,4,5 и т.д. При этом частота вращения поля в зазоре электрической машины будет равна соответственно 3000, 1500,1000, 750,600 об/мин и т.д.

При числе пар полюсов, отличном от единицы, частота вращения поля в зазоре электрической машины отлична от частоты питающей сети.

В асинхронных машинах частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения электромагнитного поля в зазоре. Это отставание обычно называется скольжением и измеряется в общепринятой системе относительных единиц или процентах. Кроме этого в процессе исследования вибрационных параметров электродвигателей нефтепромысловых насосных агрегатов было установлено, что частота вращения ротора при номинальной нагрузке отличается от частоты вращения при работе под нагрузкой. Как правило скорость вращения ротора снижается. Поэтому при расчете спектра вибрации электродвигателя необходимо учитывать скольжение и снижение частоты вращения под нагрузкой.

Основная оборотная частота электромагнитных сил и вибраций равна удвоенной частоте питающей сети. Это математически вытекает из того, что магнитные процессы пропорциональны квадрату «синусоиды» питающей сети, а это и есть колебание с удвоенной частотой от исходного.

Далее во второй главе сделан анализ видов вибраций, возникающих от действия электрических дефектов. Показано, что износ подшипников вызывает как механические, так и электрические причины возникновения вибрационных динамических сил.

При изготовлении статора и ротора обмотка укладывается в пазах сердечника. При вращении ротора в зазоре возникает периодическое чередование ферромагнитных зубцов и пазов на статоре и роторе. При разборке электрических машин принимаются меры, чтобы исключить влияние зубцово –пазовой структуры на работу машины – на статоре и роторе различное число пазов, на роторе применяется «скос» пазов, когда ось паза идет не вдоль оси ротора, а как бы немного закручена вокруг оси и т.д. Тем не менее в практике имеют место случаи, когда «пазовые» частоты явно выражены на спектре.

Третья глава посвящена прогнозированию остаточного и межремонтного ресурса электроприводного оборудования.

Под остаточным ресурсом понимается вероятная наработка оборудования от момента контроля его технического состояния до перехода его в неработоспособное состояние. Видами технического состояния являются исправное, работоспособное, неработоспособное состояния в зависимости от значений вибрационных параметров в данный момент времени.

Под критериями предельных состояний оборудования понимаются такие отличительные признаки, при наличии которых следует считать невозможным дальнейшую эксплуатацию оборудования.

Определение остаточного ресурса оборудования должно осуществляться на основе совокупности имеющейся информации прогнозирования его техниче- ского состояния.

Научно-обоснованное прогнозирование величины остаточного ресурса оборудования можно обеспечить только при наличии достоверной информации, полученной в результате выполненных ранее обследований и анализа результатов вибродиагностирования.

Учитывая, что нефтегазопромысловое и в том числе буровое оборудование являются источником повышенной опасности и применяется на опасных производственных объектах, техническое состояние этого оборудования должно обеспечивать его безопасную эксплуатацию в заданных условиях в заданный период времени. Так как основной причиной отказов оборудования является накопление повреждений материала от действия эксплуатационных нагрузок и влияния коррозионной среды, то следует считать целесообразным осуществлять прогнозиро- вание его остаточного ресурса по одному параметру технического состояния - по уровню вибрации его основных несущих узлов.

Определение остаточного ресурса становится серьезной проблемой при эксплуатации промышленного оборудования за пределами назначенного ресурса завода – изготовителя. Эта проблема обострилась в последние годы в связи с переходом к рыночным формам определения экономической целесообразности перевода оборудования в нерабочий фонд. Поэтому далее рассмотрены методы оценки ресурса электроприводов по статистическим результатам их отработки.

Для анализа состояния электроприводного оборудования на буровых установках ОАО «Татнефть» были проведены работы по сбору и обобщению промыслового материала, собранного в четырех УБР ОАО «Татнефть». В результате обобщения полученных материалов установлено, что отказы двигате лей буровых установок происходят как в механической, так и электрической части. Наиболее часто выходят из строя электродвигатели новой серии, выпускаемые после 1989 года.

В механической части выходят из строя подшипники и валы. В течение года как минимум имеются отказы по валу у 10 электродвигателей. Подшипники выходят из строя чаще.

С целью выявления наиболее оптимальных методов расчета остаточного ресурса были проведены предварительные замеры вибросостояния электродвигателей на действующих буровых установках. В результате установлено, что в ряде случаев по мировым нормам виброскорость не должна превышать 7,мм/с. Фактически на ряде буровых в эксплуатации находились электродвигатели, замеры на которых показывали виброскорость, превышающую допустимые нормы и достигающую значения 11,2 мм/с.

Промежуточные отказы до момента наступления предельного состояния устраняются путем восстановления оборудования с помощью внепланового ремонта, а в ряде случаев в момент проведения плановых ремонтов. Необходимость определения остаточного ресурса возникает после отработки срока службы, назначенного заводом-изготовителем, когда еще не достигнуто предельное состояние, но дальнейшая эксплуатация недопустима.

В соответствии с существующими методами математической статистики, величина остаточного ресурса является величиной случайной. Поэтому для получения его математического ожидания R(т) (рисунок 2) определен интервал от величины Т до величины Тпр, где Т и Тпр. –назначенный ресурс времени, характеризующий время сверхресурсной эксплуатации, что практически недопустимо. Для определения величины Т используются результаты лидерной эксплуатации специально подготовленных для этой цели образцов оборудования. При этом эксплуатация ведется в нормальном рабочем режиме, но с более интенсивным нагружением для увеличения коэффициента эксплуатации. По результатам лидерной эксплуатации можно определить величину Ri (T), отличную от величины R(T) и являющуюся «средним остаточным ресурсом» в интервале времени (Т; Т+t). Исходными данными для расчетов являются наработки Ti для m отказавших и n-m неотказавших объектов на время лидерной эксплуатации t в интервале времени (Т; Т+t).

Точной оценкой показателя Ri(T) служит величина математического ожидания, определяемая по формуле:

m T + (n - k - m)t i i+(T ) =. (10) R i n - k В соответствии с принятыми условиями считается, что Ri(T) R(T) и Ri(T) t. (11) Рисунок 2- Распределение отказов электроприводов во времени k – число отказавшего оборудования до момента времени Т; m – число отказавшего оборудования после времени Т; n – общее число оборудования от начала эксплуатации; Тi – наработка оборудования после времени Т; t – наработка не отказавшего оборудования Если число лидерных объектов n мало (меньше 50), то следует определять доверительную оценку для показателя Ri(T) при заданной доверительной величине безотказной работы Р в интервале (Т; T+t). Нижняя доверительная оценка показателя Ri(T) или «усеченный остаточный ресурс» определяется по формуле t P RiH (T ) = (T ) -, (12) R i 2 n(1 - P) где Ri(T) - средний остаточный ресурс в интервале (Т; Т+t), рассчитанный по формуле (10);

Р 0,9 – вероятность безотказной работы объекта в интервале (Т; Т+t).

Если у электроприводного оборудования в процессе эксплуатации отсутствуют отказы в интервале наблюдения за лидерными объектами, то первое слагаемое в формуле (12) определяется из выражения m Ri (T ) = [ + (n - m)t]. (13) Ti n i=В качестве примера расчета остаточного ресурса по ряду электродвигателей типа СД3Б-13-42-8 и СДБШ-99-42-8, работающих на буровых установках Азнакаевского УБР ОАО «Татнефть», произведен анализ статистических данных, полученных непосредственно на буровых предприятиях в процессе их многогодовой эксплуатации. Установлено, что электродвигатели введены в эксплуатацию в 1972-77 годах и в 1985-90 годах. Предварительный анализ показал, что они существенно отличаются по надежности. Поэтому для сравнения результатов расчеты остаточного ресурса по двум этим группам проводились отдельно. Наряду со статистическими методами обследования, произведены физические методы контроля состояния узлов оборудования. Выполнен проверочный расчет на прочность по физическим эксплуатационным данным, рассмотренным в предыдущем параграфе.

Четвертая глава посвящена разработке методики обследования электроприводного оборудования и технологии реставрации технического состояния насосных агрегатов.

При обследовании производились следующие замеры: общий уровень вибрации по всем контрольным точкам; уровень вибрации в полосе частот;

проведен спектральный анализ в критических точках, получены амплитуднофазо-частотные характеристики при различных динамических режимах; контролировалась и фиксировалась форма сигналов, поступающая с вибродатчиков.

Для уточнения диагнозов проводились контрольно-измерительные работы: центровка агрегата-привода; соосность ротор-статор; осевой разбег и биение валов, полумуфт; зазоры по подшипникам, посадочным местам вкладышей; горизонтальность агрегата-привода. Производились замеры на различных режимах с нагрузкой, без нагрузки, на холостом ходу, с отключением электроэнергии. Большой объем количеств измерений параметров позволяет подтвердить либо исключить влияние тех или иных дефектов на общую картину вибродиагностики.

Диагностикой-мониторингом охвачен весь парк роторного оборудования УПТЖ для ППД в количестве 120 агрегатов. А это значит, что проводится систематический контроль состояния агрегатов с накоплением базы данных по результатам измерений. В результате с помощью специальной компьютерной программы получены Тренд-тесты, где динамика измерения состояния аг регата во времени представлена графически. Это позволяет при проведении анализа устанавливать и осуществлять прогнозирование развития неисправности и предупреждать возникновение аварийной ситуации.

В буровых установках для привода технологического оборудования используют высоковольтные электродвигатели мощностью до 1000 кВт.

Особенностью этих электродвигателей является использование в обмотках статора и ротора обмоток, обладающих высокой диэлектрической стойкостью.

Поэтому при ремонте изношенных электродвигателей основное внимание уделяется смене подшипников на новые и восстановление обмоток статора и ротора электродвигателей.

Ремонт электрических обмоток представляет сложную и дорогостоящую задачу. Обычно разрушение изолирующего материала обмоток производится путем выжига. Однако при этом повреждается изолирующий слой между листами магнитной стали. Поэтому при ремонте высоковольтных электродвигателей производство работ по освобождению статора и ротора от обмоток требует особых методов, позволяющих контролировать и удерживать температуру в строго определенных пределах.

В обычном случае технология ремонта электродвигателей осуществляется по общепринятой технологии. Она включает следующие основные операции:

разборку, дефектовку; демонтаж обмоток, очистку активного железа; испытание активного железа; намотку съемных секций; пропитку, прессовку, рихтовку; укладку обмоток, запечку; сборку. В процессе проведения ремонта отбраковываются изношенные детали. Поэтому возникает необходимость восстановления отдельных деталей и сопутствующих элементов непосредственно на ремонтном предприятии. К таким элементам, например, относятся окантовочные полоски заданной конфигурации. В процессе ремонта электродвигателей также возникает необходимость получения металлических полос с фигурными изогнутыми краями. Для этого было разработано специальное устройство описание которого дано в патенте № 2040990.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»