Контроль работоспособности оборудования и трубопроводов

Оценка работоспособности и аттестация оборудования и ли­нейной части МТ заключается в установлении срока, в тече­ние которого гарантируется целостность и безопасная работа трубопровода при нормативных внутренних и внешних на­грузках и воздействиях. Срок безопасной работы ограничива­ется временем развития дефектов до критических размеров. Для своевременного выявления дефектов проводится перио­дическое обследование МТ. Соответствующие зависимости для расчетов периодичности проведения диагностики определя­ются нормативными документами.

Корпуса насосов и компрессоров подлежат контролю на наличие трещин, коррозии, проверке состояния опор и плос­кости горизонтального разъема. Обнаруженные незначитель­ные трещины засверливаются по концам, а трещина завари­вается.

Одна из опор корпуса центробежного компрессора являет­ся неподвижной, фиксирующей его положение. Другая опора является подвижной, скользящей по шпоночной канавке фундаментной плиты с целью компенсации тепловых деформаций. При повышенной вибрации у подвижной опоры возможен из­нос направляющей шпонки и ее канавки. В этом случае заме­няют шпонку, соблюдая все необходимые натяги и зазоры. Обнаруженные следы коррозии удаляют шабрением, поверх­ности скольжения натирают графитовой мазью.

При эксплуатации направляющих аппаратов и диффузо­ров встречаются следующие неисправности: повреждения ло­паток, задиры от задевания ротором при осевом сдвиге, кор­розия или эрозия.

Детали ротора центробежных нагнетателей испытывают сложные напряжения от действия центробежных сил. Неурав­новешенность ротора вызывает во время вращения перемен­ные нагрузки на его опорах и изгиб.

После очистки поверхности ротора от отложений и следов коррозии выявляются возможные трещины. Особенно тща­тельно проверяются переходы от одного сечения вала к друго­му (галтели). Обычно в металле вала и рабочих колес возника­ют усталостные трещины. Под деталями, посаженными на вал с натягом, возникает фреттинг-коррозия — как результат зна­копеременных напряжений на месте посадки.

Обнаружить неисправность, связанную с развивающейся трещиной на валу ротора, можно по амплитудно-частотной характеристике вибрации при выбеге. С развитием трещины уменьшается жесткость вала и резонансная частота вибрации. Сравнивая существующую частоту вибрации с эталонной, можно обнаружить развивающуюся трещину.

Показатели надежности агрегатов зависят от типоразмеров и частоты пусков. Если за базу сравнения принять наработку на отказ насоса НМ 10000-210, то наработка на отказ насоса НМ 7000-210 будет в 2,4 раза больше, а насоса НМ 1250-260 — в 3,3 раза больше. У насосов меньшей подачи и мощности на­дежность намного выше, чем у агрегатов этой же серии, но более мощных.

Наиболее интенсивному износу подвержены рабочие коле­са насосов в результате механического трения, эрозионного действия перекачиваемой нефти, коррозии и кавитационного разрушения. Кавитационные явления возникают при ме­стном понижении давления при обтекании тел с высокими скоростями. Падение давления ниже значения, соответству­ющего температуре парообразования, приводит к перегреву жидкости. Кавитация в проточной части центробежного на­соса может происходить в результате больших потерь на входе в насос, увеличения числа оборотов, отрыва или сжатия пото­ка. При кавитации падает напор и расход перекачиваемой жидкости, увеличиваются вибрация и шум, происходит эро­зионное разрушение металла.

Кавитация может возникать задолго до изменения напор­ных характеристик насоса. Для исключения кавитации мож­но использовать предвключенные шнеки на входе в рабочее колесо, увеличивать диаметр всасывающего трубопровода, повышать давление на входе в насос, приближать насосную к резервуарному парку или заглублять подпорные насосы. При сильном кавитационном повреждении, когда образуются сквозные отверстия или полное разрушение лопастей, рабо­чие колеса заменяют.

Опорные подшипники скольжения воспринимают вес ро­тора и передают фундаменту динамические переменные уси­лия от его вибрации. Их основной неисправностью является подплавление заливки вкладышей из-за плохой подачи масла и загрязнения. При плохом качестве смазки подшипников скольжения возникают большие силы трения между поверх­ностями подшипника и шейки вала. В результате контакта несмазанных поверхностей появляется «скрип» и скачкообраз­ное движение шейки вала. Упорные подшипники восприни­мают осевое давление ротора во время работы нагнетателя.

Повреждения лабиринтных уплотнений вызывают следу­ющие факторы: осевой сдвиг, сильная вибрация ротора, сла­бая запрессовка гребней в пазы обоймы, скопления отложений.

Технологический режим работы запорной арматуры с ука­занием максимального рабочего давления, диапазона перепа­да давления, обязательности местного и дистанционного управ­ления устанавливается на основании проектной документации. Неработоспособность арматуры определяется критериями отказов (потеря герметичности и др.) и предельных состояний (потеря плотности сварного шва и др.).

Арматура считается работоспособной в случаях, когда:

• обеспечивается прочность и плотность материалов дета­лей и сварных швов, работающих под давлением;

• обеспечивается герметичность сальниковых уплотнений, фланцевых соединений и затвора;

• обеспечивается плавное перемещение всех подвижных частей арматуры без рывков и заеданий, а также отключе­ние электропривода при достижении затвором крайних по­ложений.

При невыполнении любого из этих условий арматура вы­водится из эксплуатации.

При достижении назначенного срока службы запорная ар­матура подвергается переосвидетельствованию с целью опре­деления ее технического состояния и возможности продления сроков эксплуатации.

Контроль работоспособности центробежных нагнетателей осуществляется при проведении диагностического контроля (оперативного, планового и непланового) по параметрическим и виброакустическим критериям.

Контроль насосов по виброакустическим параметрам.После монтажа нового насоса или проведения его ремонта, после замены муфты или установки рабочего колеса другого типоразмера проводятся измерения и фиксируются базовые значения вибраи, температуры и шума. Агрегат допускает­ся к эксплуатации при интенсивности вибрации на подшип­никовых узлах не более 4,5 мм/с, на головках фундаментных блоков (лапах корпуса) — не более 1,0 мм/с. В противном слу­чае насос считается неисправным.

Невозможно обеспечить идеальную центровку валов агре­гата— всегда остается какое-то смещение. Муфты подвижно­го соединения валов обеспечивают нормальную работу при расцентровке до 0,3 мм. Вихревые гидродинамические процес­сы в проточной части насоса дают сплошной спектр вибрации в пределах 800—1000 Гц. Кавитационные процессы дают сплошной спектр вибрации на частотах от 20 до 25000 Гц.

Подшипники качения также представляют собой сложную колебательную систему из-за волнистости дорожек и отклоне­ния тел качения от круговой формы. Частоты возбуждаемых ими колебаний 500—3000 Гц.

Неравномерность воздушных зазоров между полюсами ро­тора и статора электродвигателя создает несбалансированные радиальные электромагнитные силы.

Необходимо устанавливать причины вибрации и устранять их. Для этих целей используется виброаппаратура с возмож­ностью измерения спектральных составляющих вибрации и шумомеры. Контроль вибрации позволяет своевременно обна­ружить дефекты составных частей оборудования и предотвра­тить аварийные отказы.

Все агрегаты оснащаются контрольно-сигнальной вибро­аппаратурой с автоматической предупредительной сигнали­зацией и автоматическим отключением при предельных зна­чениях вибрации. Датчики вертикальной вибрации обязатель­но устанавливаются на каждой подшипниковой опоре и элементах крепления насосов к фундаменту.

В качестве измеряемого и нормируемого параметра вибра­ции устанавливается среднее квадратичное значение (СКЗ) виброскорости в рабочей полосе частот 10—1000 Щ.

При определении шумовых характеристик измеряется уровень звукового давления (дБ) в октавных полосах частот (от 31,5 до 8000 ГЦ) в контрольных точках.

По результатам измерения вибрации в контролируемой точке строится график (тренд) изменения СКЗ виброскорости в зависимости от наработки. Линия тренда, построенная пос­ле достижения уровня вибрации 6,0 мм/с, позволяет прогно­зировать определить время наступления предельно допусти­мого значения вибрации.

Норма вибрации насосов:

• при среднем квадратичном значении виброскорости до 4,5 мм/с вибросостояние насоса нормальное, и он может дли­тельно эксплуатироваться;

• при 4,5—11,2 мм/с состояние насоса удовлетворительное, но необходимо улучшение;

• свыше 11,2 мм/с эксплуатация насоса недопустима.

По результатам диагностического контроля (ДК) принима­ется решение о выводе насосов в ремонт или его дальнейшей эксплуатации.

Оперативный ДК агрегатов осуществляется оператором каждые 2 часа визуально по показаниям КИА: вибрация, тем­пература, давление, подача, утечки, сила тока и т. д.

Плановый ДК магистральных насосов осуществляется без их остановки через каждые 2000 ч наработки: определяется значение виброскорости на всех подшипниковых опорах и на лапах корпуса насоса; определяются КПД и напор.

Неплановый ДК осуществляется при резком изменении параметрических характеристик агрегата: при интенсивнос­ти вибрации подшипниковых опор более 6 мм/с, а на лапах корпуса — более 1,8 мм/с; при изменении уровня шума на 6 дБ относительно базового значения; при изменении темпе­ратуры подшипников на 10°С.

Основные причины повышенной вибрации насосных аг­регатов обусловлены механическими, гидравлическими и электромагнитными явлениями: дисбаланс вращающихся элементов; ослабление посадки деталей ротора; несоосность валов; повреждение подшипников качения; биение в подшип­никах скольжения; неравномерный зазор «ротор—статор» электродвигателя; гидравлический небаланс рабочего коле­са; кавитационные явления в насосе; неисправность зубча­той муфты.

Несовпадение осей валов порождает вибрации не только в радиальном, но и в аксиальном направлении. Магнитные силы в электродвигателях характеризуются вибрацией на частоте питающей сети.

Вибрации гидродинамического происхождения возникают, когда рабочее колесо изготовлено неточно — лопасти разли­чаются по шагу, толщине и углам установки. При этом не урав­новешиваются силы, действующие на отдельные лопасти ра­бочего колеса.