Прогнозирование технического состояния насосного агрегата

При эксплуатации насосного агрегата его техническое состояние меняется вследствие износа деталей и узлов. Скорость потери работоспособности НА и его элементов определяется индивидуальными особенностями насоса, начальным состоянием и режимом его эксплуатации. В результате износа растут все виды потерь, что ведет к снижению КПД. Снижение КПД является основным показателем, определяющим вывод НА в ремонт. Снижение КПД относительно базовых значений на следующие величины:

НМ 1250 - 260 на 3,5 %;

НМ 2500 - 230 на 3 %;

НМ 3600 - 230, НМ 5000 - 210, НМ 7000 - 210, НМ 10000 - 210 - на 2 %;

говорит о необходимости ремонта НА.

Снижение КПД в основном происходит из-за износа уплотнений рабочего колеса. Отбросив первые после ремонта или монтажа 300 часов работы, снижение относительного КПД можно считать изменяющимся по зависимости:

(7.1)

где - расчетные значения относительных значений КПД; а₁, b₁ - коэффициенты, определяемые методом наименьших квадратов; t_i - величина наработки, час.

Изменение относительного напора в процессе работы можно описать уравнением:

(7.2)

где - расчетные значения относительных значений напора; а₂, b₂ - коэффициенты, определяемые методом наименьших квадратов; t_i - величина наработки, час.

Для построения зависимостей (7.1) и (7.2) необходимо не менее 7 точек. Точность прогноза увеличивается с ростом количества точек построения трендов.

Среднее квадратическое отклонение относительных значений КПД и напора от линии тенденции изменения (тренда) определяется по формулам:

(7.3)

где , - фактические значения относительных значений КПД и напора; , - их расчетные значения.

Средняя квадратическая ошибка тренда:

(7.4)

Доверительный интервал для трендов:

(7.5)

где t - коэффициент Стьюдента (см. Приложение Г).

Определение прогнозируемых значений.

Прогнозируемые относительные значения КПД и напора определяются для периодов упреждения L = 1 и 2, т.е. на 24 и 48 часов и на 2100 - 3000 и 4200 - 6000 часов:

(7.6)

где a₁, а₂, b₁, b₂ - коэффициенты, определенные ранее; t - наработка НА на момент определения прогнозируемых значений, час; t₁ - период упреждения L = 1, t₁ = 24 часа или 2100 - 3000 часов; t₂ - период упреждения L = 2, t₂ = 48 часов или 4200 - 6000 часов.

Доверительный интервал для прогнозируемых относительных значений КПД и напора:

(7.7)

где k^* - табличная величина, зависящая от n и L при Р_a = 0,9 (см. Приложение Ж).

Время до выхода НА в ремонт (остаточное время) определяется по формуле:

(7.8)

где а₁, b₁ - коэффициенты, определенные ранее; - минимально допустимое значение относительного КПД, определяется из условия приведенного вначале; t - величина наработки на момент определения, час.

В завершении приводятся прогнозируемые значения КПД и напора через 24 (2100 - 3000) часов и 48 (4200 - 6000) часов и предполагаемое время до вывода НА в ремонт.

ПРИМЕР ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕКУЩЕГО ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НАСОСНОГО АГРЕГАТА НПС

Исходные данные для расчетов

Технические характеристики:

Насос НМ 10000-210 с ротором 1,0Q_ном; D_н = 495/485 мм; n_н = 3000 об/мин; n_s = 233,9. Двигатель СТД 6300-2, h_{ном.эл.дв.} = 97,6 %; r_ном. = 998,2 кг/м³.

Паспортные характеристики насоса даны в Приложении А.

С учетом значений коэффициентов аппроксимации (Приложение Б) паспортные характеристики аппроксимируются следующими кривыми:

H = 344,866484 - 0,018632Q + 1,536841 · 10^-6Q² - 1,02566 · 10^-10Q³;

N = 4034384966 + 0,041743Q + 0,000061Q² - 4,109447 · 10^-9Q³;

где Q - подача насоса в м³/час.

Эксплуатационные характеристики:

Технологический номер НА - № 2; D = 490/480 мм. Мгновенные значения подачи, давлений, мощности и скорости вращения для двух режимов работы насоса и физические свойства нефти представлены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 Фактические параметры насосного агрегата

Номер наблюдения, j = 1 ... m	Q, м3/с	Рвх., Па	Рвых., Па	N, кВт	n, об/мин	r, кг/м3
		I режим
	2,11	13,73 · 105	32,57 · 105		2958,0	838,0
	2,10	13,73 · 105	32,57 · 105		2964,0	838,3
	2,10	13,93 · 105	33,06 · 105		2958,0	839,7
	2,10	14,03 · 105	33,26 · 105		2961,0	839,4
	2,11	14,03 · 105	33,35 · 105		2967,0	839,0
	2,11	13,73 · 105	32,86 · 105		2958,0	838,8
	2,11	13,73 · 105	32,86 · 105		2958,0	838,6
	2,11	13,73 · 105	32,86 · 105		2970,0	838,3
	2,11	13,73 · 105	32,96 · 105		2959,8	837,9
	2,10	13,93 · 105	32,96 · 105		2968,8	837,7
	2,11	13,83 · 105	32,96 · 105		2973,0	837,4
	2,11	13,93 · 105	32,96 · 105		2973,6	837,7
	2,11	13,83 · 105	32,96 · 105		2974,8	838,0
	2,12	13,83 · 105	32,96 · 105			838,0
	2,12	13,73 · 105	32,86 · 105		2967,0	838,0
	2,11	13,83 · 105	32,93 · 105		2965,4	838,3
	2,11	13,83 · 105	32,93 · 105		2965,4	838,3
	2,11	13,83 · 105	32,93 · 105		2965,4	838,3
	2.11	13,83 · 105	32,93 · 105		2965,4	838,3
	2,11	13,83 · 105	32,93 · 105		2965,4	838,3
	2,11	13,83 · 105	32,93 · 105		2965,4	838,3
	II режим
	2,65	15,11 · 105	31,49 · 105		2958,0	837,0
	2,65	15,21 · 105	31,78 · 105		2958,0	837,0
	2,66	15,11 · 105	31,59 · 105		2958,0	837,0
	2,67	15,21 · 105	31,69 · 105		2955,0	837,8
	2,67	15,11 · 105	31,59 · 105		2952,0	838,5
	2,67	14,91 · 105	31,39 · 105		2950,5	838,0
	2,66	14,62 · 105	31,10 · 105		2949,0	837,5
	2,64	14,52 · 105	31,00 · 105		2946,0	837,5
	2,64	14,52 · 105	31,00 · 105		2953,2	837,5
	2,64	14,52 · 105	31,10 · 105		2949,0	836,6
	2,65	14,62 · 105	31,10 · 105		2952,0	835,6
	2.66	14,52 · 105	31,00 · 105		2952,0	835,7
	2,66	14,52 · 105	31,10 · 105		2954,4	835,7
	2,66	14,52 · 105	31,10 · 105		2964,0	835,8
	2,67	14,52 · 105	31,10 · 105		2967,0	835,7
	2,67	14,62 · 105	31,10 · 105		2959,2	835,6
	2,66	14,76 · 105	31,27 · 105		2954,8	836,8
	2,66	14,76 · 105	31,27 · 105		2954,8	836,8
	2,66	14,76 · 105	31,27 · 105		2954,8	836,8
	2,66	14,76 · 105	31,27 · 105		2954,8	836,8
	2,66	14,76 · 105	31,27 · 105		2954,8	836,8