Лекция 7 Мұнай және газ жабдықтарын диагностикалау. Диагностикалау мақсаты мен негізгі түрлері Тақырып. Мұнай және газ жабдықтарын диагностикалау. Диагностикалау мақсаты мен негізгі түрлері

1.1.Техникалық диагностиканың мақсаты мен міндеттері. Негізгі терминдер мен анықтамалар

Техникалық диагностика ғылымы – қазіргі кездегі техниканың дамуына байланысты соңғы онжылдықта пайда болған жас ғылым. Мұнай мен газды өндіруде, тасымалдауда, өндіруде қолданылатын күрделі және қымбат техникалық жүйенің әлі де өсіп келе жатқан маңызы, олардың қауіпсіздігіне, істен шықпай жұмыс істеуіне және жұмыс істеуінің ұзақтығына қойылатын талаптар жүйенің күйін бағалауды, оның сенімділігін өте маңызды етеді. Диагностика, оның ішінде бөлшектемей бақылау әдістерімен, пайдаланушы ұжыммен де, өндіріс қауіпсіздігі сарапшыларының құрамына арнайы ұжымды (сәйкес лицензиясы бар) шақырып та жүргізілуі мүмкін. Потенциалды қауіпті өндіріс нысандарын бақылауды мемлекеттік бақылау органдары: ШЖМ, прокуратура, Минэнерго, Минатом және басқалар, әрқайсысы өз бөлігіне қатысумен жүргізеді. Техникалық диагностика – диагностикалық ақпаратты алумен және бағалаумен байланысты мәселелердің кең ауқымын қамтитын техникалық жүйенің күйін анықтау жөніндегі ғылым. Біздердің бұдан былай қарастыратын нысандарға: кен орындарында ұңғыма бұрғылау, мұнай-газ өндірісінің жабдықтары, мұнай-газ тасымалдау құбырлары мен қондырғылары және мұнай-газ сақтау орындары жатады. Техникалық диагностиканың мақсаты – диагностика жасалатын жабдықтарды одан әрі пайдаланудың мүмкіндіктері мен шарттарын анықтау, ақырында олардың өндірістік және экологиялық қауіпсіздігін арттыру. Осы мақсатқа жетудегі техникалық диагностиканың міндеттері мыналар: ˗ ақаулар мен сәйкес келмеушіліктерді, олардың пайда болу себептерін анықтау және осылардың негізінде жабдықтың техникалық күйі жөнінде мәлімет алу; ˗ жабдықтардың техникалық күйлері мен қалдық ресурстарын болжау (жабдықтың жұмыс қабілеттілік күйі сақталатын уақыт интервалын берілген ықтималдылықпен анықтау). Сонымен, техникалықдиагностика көп жағдайда басқа ғылыми пәндердің қарастыратын мәселелерімен сабақтас мәселелердің үлкен шеңберін қамтиды. Техникалық диагностиканың негізгі мақсаты-ақпараттың шектеулі жағдайында техникалық жүйенің күйін анықтау. Көрсетілген мәселелерді шешу, әсіресе күрделі техникалық жүйелер мен жабдықтар үшін, үлкен экономикалық тиімділікке қол жеткізуге және сәйкес қауіпті өндірістік нысандардың қауіпсіздігін арттыруға мүмкіндік береді. Жабдықтардың күйлерінің түрлері және техникалық диагностика жүйесі.

МЕМСТ 20911-89 екі терминдерді қарастырады: «техникалық диагностикалау» және «техникалық күйді бақылау». Техникалық диагностикалау – бұл алда көрсетілген техникалық диагностикалаудың мәселелерін немесе негізгі мәселе ақау орнын іздеу және істен шығудың себептерін анықтау. Техникалық күйді бақылаудағы техникалық диагностикалаудың негізгі мақсаты – техникалық күйдің түрін анықтау. Берілген уақыттағынысанның параметрлерінің шамасымен сипатталатын техникалық күйдің мынадай түрлері бар: ˗ ақаусыз –нысан нормативтік-техникалық және (немесе) конструкторлық құжаттардың барлық талаптарына сай келеді; - ақаулы - нысан нормативтік-техникалық және (немесе) конструкторлық құжаттардың талаптарының ең кем дегенде біріне сай келмейді; ˗ жұмысқа қабілетті– нысанның берілген функцияны орындау қабілетін сипаттайтын параметрлерінің барлығы нормативтік-техникалық және конструкторлық құжаттардың талаптарына сай келеді; - жұмысқа қабілетсіз – нысан берілген функцияны орындау қабілетін сипаттайтын параметрлерінің ең кемінде біреуі нормативтік-техникалық және (немесе) конструкторлық құжаттардың талаптарына сай емес; ˗ шектік - қауіпсіздік талаптарына сай келмеуі немесе жұмыс тиімділігінің жөнге келмейтіндей төмендеуі себептерінен нысанды одан әрі пайдалану техникалық тұрғыдан мүмкін емес немесе тиімсіз.

ТЕХНИКАЛЫҚ ДИАГНОСТИКА

Диагностикалау нысанын

бөлшектейтін

Диагностикалау нысанын бөлшектемейтін

Бақылаудың бөлшектейтін әдістерін қолданатын диагностика

Параметрлік

(оперативтік)

диагностика

Сурет 1.1.Техникалық диагностиканың жіктелуі

Техникалық диагностикалау жүйесі (техникалық күйін бақылау) - техникалық құжаттармен белгіленген тәртіппен диагностикалауды (бақылауды) жүргізуге қажетті құралдардың, нысанның және орындаушылардың жиынтығы.

Техникалық диагностиканың нысаны ретінде – технологиялық жабдық немесе нақты өндірістік үрдістер саналады.

Бақылау құралы – техникалық құрылым, бақылауды жүргізуге арналған зат немесе материал. Егер бақылау құралы бақыланатын шаманы өлшеуге мүмкіндік беретін болса, онда бақылауды өлшеулік деп атайды. Бақылау құралы нысанның құрамдық бөлігі болатын, оған орнықтырылған және нысаннан құрылымы бойынша бөлек – сыртқы болып бөлінеді. Бұлардан басқа құралдарды аппараттық және бағдарламалық деп бөледі. Аппараттық құралдарға аспаптар, пульттер, стендтер және т.с.с. әртүрлі құрылымдар жатады. Бағдарламалық құралдар компьютерлерге арналған қолданбалы бағдарламалар болып келеді.

Орындаушылар – белгіленген тәртіппен оқытылған және аттестацияланған, бақылауды орындауға және оның нәтижесі бойынша қорытындысын беруге құқығы бар бақылау немесе техникалық диагностика қызметінің мамандары. Бақылау әдістемесі – белгіленген принциптер мен бақылау құралдарын қолдану ережелерінің жиынтығы. Әдістемеде параметрларді өлшеу, өңдеу, талдау және нәтижелерін түсіндіру тәртібі кіреді. Әрбір нысан үшін оның техникалық күйін сипаттайтын параметрлерін (ТКП) көрсетуге болады. Нысанды диагностикалауда (бақылауда) қолданылатын параметрлерді диагностикалық (бақылау) параметрлері деп атайды. Оларды тікелей және жанама диагностикалық параметрлер деп бөледі. Тікелей құрылымдық параметрнысанның күйін тікелей сипаттайды. Жанама параметрлер – техникалық күйді жанамалап сипаттайды. Диагностикалық параметрлер жиынтығы нысанның техникалық диагностикасы бойынша нормативтік құжаттармен белгіленеді немесе тәжірибемен анықталады. Диагностикалық параметрлердің сандық, сапалық мінездемелері қандай да бір ақаулардың сипаттарын көрсетеді. Әр ақаудың өзіне тән бірнеше сипаты болуы мүмкін. Техникалық жүйенің күйі көптеген параметрлермен сипатталада. Жұмыс қабілеттілігі көптеген параметрлермен сипатталатын күрделі жүйелерді диагностикалағанда қосымша мәселелер туындайды, атап айтқанда: ˗ жүйенің жұмыс қабілеттілігін сипаттайтын негізгі диагностикалық параметрлердің аттарын анықтау және оларды бақылайтын техникалық құралдарды беру керек; ˗ осы параметрлердің жиынтығы бойынша жүйенің техникалық күйін бағалайтын алгоритмді және компьютерлік сәйкес бағдарламалық өнімді жасау қажет. Техникалық диагностикалаудың типтік бағдарламасы. Техникалық диагностиканың типтік бағдарламасы (типтік алгоритм) диагностикаланатын нысанның әртүрлі типтеріне ортақ, жұмыстардың жалпы кезеңдерінен тұрады.

Техникалық диагностиканың бірінші кезеңіне пайдалану-техникалық құжаттарды және оперативтік диагностиканың мәліметтерін талдау кіреді. Бұл кезең алғашқылардың қатарына жататын болғандықтан диагностикаланатын 7 нысан жөнінде өткен уақыттан ақпарат алуға, қолданылған материалдар мен іс жүзінде құрылымдық орындалудың жобадағыға, іс жүзіндегі пайдаланылу шартарының жобадағыға сәйкестігін анықтауға, техникалық күйін анықтайтын параметрлерді таңдауға, күтілетін ескіру процестерін алдын-ала белгілеп алуға, диагностикалау нысаны зақымдану мен ақауға жоғарғы дәрежеде бейім, элементтері мен телімдерінің тізімін жасауға мүмкіндік береді. Нормативтіктехникалық, жобалау, монтаждау және жөндеу-пайдалану құжаттары, бұрынырақ өткізілген өндірістік қауіпсізтік сараптау тұжырымдамасы, сондайақ ұқсас нысандардың істен шығулары мен зақымдануы бойынша ғылымитехникалық ақпараттар талдауды қажет етеді. Нысанның өзін зерттеу бірнеше тізбектелген кезеңдерден тұрады. Алдымен сыртай қарау-өлшеу бақылауы, нысандың геометриялық параметрлерін және анықталған ақауларды шамаларын өлшеу жүргізіледі. Нысанның геометриялық өзгеруін, көрінетін беттік ақаулардың болуын анықтау және бөлшектемейтін бақылау көлемін нақтылау бұл кезеңнің нәтижесі болып табылады. Бұдан әрі алғашқы диагностикалау кезеңдерінде айқындалған және сыртай қарау бақылауында нақтыланғаннысанның элементері мен телімдерін қалыңдық өлшеу мен дефектоскопияны пайдаланып, бөлшектемейтін әдістермен диагностикалайды. Қажет жағдайда материалдардың құрылымын зертеуді, химиялық құрамы мен механикалық қасиеттерін анықтауды жүргізеді. Көп жағдайларда шынайы (натурное) зерттеу нысанды күшсалмақпен беріктікке, орнықтылыққа және саңылаусыздыққа (герметикалыққа) сынаумен аяқталады. Сынау алдында анықталған ақауларды еске алып, сәйкес тексерулік есептеулер жүргізеді. Жабдықтар жұмысқабілетті деп, егер оның құраушы элементтерінің беріктік қоры төмендегі шамалардан жоғары болған жағдайда есептеледі: пт= 1,5 - пластикалық топса жасалғанға дейінгі (ағымдық шегі бойынша) беріктік қоры; пв = 2,4 - беріктік шегі бойынша беріктік қоры; пк = 2,0 - кернеу қарқынының сыни коэффициенті бойынша беріктік қоры. Диагностикалық ақпаратты алу әдістемесіне қарай техникалық диагностиканы тестік және функционалды деп бөледі. Егер есептелген қорының коэффициенті белгіленген шамадан төмен болса, онда диагностикаланатын жабдықтың жұмыстық параметрлерін (қысымын, температурасын, шығынын) төмендетуге немесе пайдаланудан шығаруға шешім қабылдайды. Диагностикалаудың аяқталу кезеңдерінде анықталған ақаулар мен зақымдануларға, олардың нормативтік-техникалық құжаттарда белгіленген нормалар мен критерийлерге сәйкестігіне талдау жасайды, нысанның техникалық күйіне баға береді. Кернеулік-деформациялық күйін, ескіру үрдістерін және материалдың іс жүзіндегі сипаттамаларын дәлдеу негізінде 8 айқындаушы параметрлерін дәлдеу мақсатында қосымша зерттеулер жүргізу қажеттігін айқындайды.

Сурет 1.2.Техникалық диагностикалау алгоритмі

Нысанды жұмыс қабілетті деп тапқанда, сондай-ақ оның жұмыс қабілетін қалпына келтіру мүмкіндігі бар кезде айқындаушы параметрлердің техникалық күйі бойынша сәйкес ақаулар мен зақымданулардың өсуін еске ала отырып, қалдық ресурстың болжаулық есептеуін орындайды. Техникалық диагностикалау нәтижелері бойынша нысанды әрі қарай пайдаланудың мүмкіндіктері мен шарттары жөнінде шешім қабылдайды: жұмысшы жүктемесін төмендетіп, немесе төмендетілген параметрлермен пайдалануды жалғастыруға, нысанды жөндеу қажеттілігіне немесе әрі қарай пайданалудың мүмкін еместігі немесе тиімсіздігі себебінен демонтаждауға ұсыныс жасайды. Құрылымдық орындалуына тәуелді, нақты нысанның ерекшеліктерін ескеретін және қосымша зерттеулер мен бөлшектемейтін бақылаудың әртүрлі әдістерін қарастыратын, диагностикалаудың типтік бағдарламасына өзгертулер мен қосымшалар енгізеді.

1.2. Ақаулардың түрлері, машиналардың сапасы мен сенімділігі

Жабдықтардың техникалық күйі ақаулар санына және олардың қауіптілігіне байланысты анықталады. Ақау деп – техникалық құжатта көрсетілген жүйелік талаптарға және әр бөлшектердің өзіне сай келмеуін айтамыз. Орналасуы бойынша ақаулар сыртқы және ішкі (жасырын) ақау болып бөлінеді. Сыртқы ақауларды көзбен қарап анықтауға болады, ал ішкіақауларды анықтау үшін әр түрлі бақылау әдістері қолданылады. Формасына қарай ақаулар көлемді және жалпақ болып бөлінеді. Көлемді ақауға нысанның бастапқы күйінен өзгеруі жатады, ал жалпақ ақауларға жарылып сыну немесе сырылулар жатады. Ақаулар қалыптасуына байланысты өндірістік және пайдалануына байланысты болып бөлінеді. Өндірістік ақаулар металлургиялық қайта жасау процессінде болатын металлургиялық және бөлшекті жасау барысында болатын технологиялық болып бөлінеді. Мұндай ақаулар көбінесе жабдықтың бастапқы жұмыс істеу кезеңінде пайда болады. Пайдалану кезіндегі ақау жабдықтың шамадан тыс жұмыс істеуінен және техникалық қызмет көрсету мен жөндеу жұмыстарын тиісті түрде атқарылмауының салдарынан пайда болады.


Диагностиканың пайдалану техникалық құжаттарын, оперативтік мәліметтерін талдау



Нысанның тұрғысын зерттеу: сырт көзбен және өлшеп бақылау, геодезиялық түсіру, қалыңдығын өлшеу және пісіру тігістерінің дефектоскопиясы және негізді металлы бөлшектемейтін әдістермен диагностикалау

н

Шешім қабылдау

Қосымша зерттеулер жүргізу

Қалдық ресурсты бағалау

Соңғы шешімді қабылдау

Әрі қарай пайдалану

Жөндеу

Сурет 1.2.Техникалық диагностикалау алгоритмі

Тәжірибе жүзінде жабдықтарды пайдалану кезінде ақаулардың жиналуы мен бөлшектердің бүлінуіне байланысты жабдықтардың істен шығу себептері: ˗ жабдықтың шамадан тыс жұмыс істеуінен пайда болатын сынулар, бұзылулар және элементтердің деформациясы; ˗ бөлшектердің қажалуынан болатын механикалық бүліну; ˗ сұйықтық немесе газ ағыстарының әсерінен болатын эрозиялы-кавитациялық бұзылу; ˗ пайдалану факторларының әсерінен және уақыт өту әсерінен болатын материалдар құрамының деградациясы. ˗ коррозияның әсерінен болатын коррозионды-механикалық бұзылуларға алып келетін металлдар мен құймалардың коррозиясы; Ақаулар қауіптілігіне байланысты деңгейі шекті жағдайдағы, маңызды, маңыздылығы төмен болып бөлінеді. Шектік жағдайдағы ақауға агрегаттың ары қарай жұмыс істеу мүмкіндігінен айырылуы немесе оның жұмыс істеуі аса қауіпті болуы жатады. Маңызды ақауларға агрегаттың болашақта дұрыс жұмыс істеуіне, ұзаққа шыдауына кедергі болатын ақаулар жатады. Ал маңыздылығы төмен ақауларға агреттың дұрыс жұмыс істеуіне аса қатты кедергі келтірмейтін ақаулар жатады. Ақаулардың қауіптілік деңгейі ақаудың түріне оның көлеміне агрегаттың күштенуіне байланысты анықталады. Бұйымды пайдалану кезінде болашақта болуы мүмкін ақаулар мен олардың көлемі мен сипаты бұйымның нормативтік құжатында көрсетілуі тиіс. Ең қауіпті болып сынық тәріздес жалпақ ақау орналасақан жерге негізгі күштің әсер етуі саналады. Жабдықтың мақсатына қарай пайдалануға жарамдылығының деңгейіне байланысты сапасы анықталады. Сапа жабдықтың ұзақ мерзімде жұмыс істей алуын, сенімділігін, қауіпсізділігін, экономикалық тиімділігін, технологиялықтылығы мен эстетика және эргономикасын қарастырады. Пайдаланылатын жабдықтың сенімділігі бірінші кезекте оның техникалық күйіне байланысты анықталады. ГОСТ 27.002–83 бойынша нысанды қолдану жағдайында белгілі режимдерде қойылған талаптарды орындау арқылы мақсатына қарай жұмыс істеу сенімділігін сақтап отыруы тиіс.

Жабдықтың сенімділігі оның үздіксіздігіне, ұзақтылығы, жөндеуге жарамдылығы, қалдық ресурстарына, және осы құрамдардың жиынтығы мен үйлесімділігіне қарай бағаланады.

Үздіксіздігі – жабдық құрамы, жұмыс істеу қабілетін белгілі бір уақыт аралығында сақтау.

Ұзақтылығы – жабдық құрамы, шектік жағдайына жеткенге дейін берілген жағдайда пайдалану барысында жұмыс істеу қабілетін сақтау. Жөндеуге жарамдылығы – жабдықты жөндеу мен техникалық қызмет көрсету барысында ақаулар мен істен шыққан бөлшектерді жөндеу мүмкіндігінің болуы.

Ресурс – жабдықтың алғаш пайдаланудан бастап немесе оның жөндеуден өткеннен кейінгі шектік жағдайына жеткенше атқарылған жұмыс көлемі.

Сенімділікке әсер ететін конструктивті, технологиялық және пайдалану кезіндегі факторлардың саны өте көп болғандықтан сенімділікті нақты есептеу және алдын ала білу мүмкін емес. Сенімділікті тек теория мен математикалық статистикаға, жабдықты пайдаланған кездегі мәліметтерге және арнайы ұйымдастырылған сынақтар арқылы болжап қана анықтай аламыз. Жабдықтың нақтылы техникалық күйі және сенімділікті басқару (оның негізгі тораптары) жабдықтың уақытша көрсеткіштеріне сүйене отырып жүзеге асады. Олар: ресурс, қызмет ету мерзімі, атқарылған жұмыс көлемі (суммалық – алғаш пайдаланудан бастап және соңғы жөндеу жұмысынан бастап). Жылдар арқылы анықталатын жабдықтың сенімділігі кем дегенде екі жыл кезеңінде пайдаланылған жабдықтың сенімділік көрсеткіштері МЕСТ 27.002–83, сәйкес 1.1 – кестеде көрсетілген формулалар бойынша анықталады.

Кесте 1.1. Жадбдықтардың сенімділік көрсеткіштері

МЕСТ 27.002-83 бойынша көрсеткіштердің атауы және шартты белгілері Сенімділік көрсеткішінің статистикалық бағасын есептеуге арналған формула Істен шыққанша орташа атқарылған жұмыс көлемі __ T   r i j t r T 1 __ 1 Орташа ресурс (қызметінің орташа мерзімі) __ Д   n j ресj t r Д 1 __ 1 Жоспардан тыс қалпына келудің орташа уақыты (жөндеу) T В __  r i В В j t r T 1 __ 1 Жоспар бойынша қалпына келудің орташа уақыты (жөндеу) T ППР __  N ППР i ППРi ППР ППР t N T __ 1 __ __ 1 Үздіксіз жұмыс істеудің мүмкін болуыP(t) n n t P t ( ) 1( ) Техникалық қолданудың коэфиценті KТ.И. В ППР Т И T T T T K __ __ __ __ . .    Белгілеулер: r – t бақылау кезеңінде орын алған істен шығулар саны; ti – екі тізбектей істен шығулардың арасында атқарылған жұмыс көлемі; n – алғаш кездегі жұмыс істеуге шамасы бар нысандардың саны (пайдаланудағы бақылау) t=0; tpecj – әр нысанның алғаш пайдаланудан бастап атқарылған жұмыс көлемі; tвi – 1- істен шыққаннан кейінгі қалпына келтірудің ұзақтығы; tППРi – жабдықтың i-ші жоспарлы қалпына келтірудің ұзақтығы; NППР– t бақылау кезеңіндегі жоспарлы жөндеулердің саны; п(t) –0....t уақыт бөлігіндегі істен шыққан нысандардың (жабдықтар) саны. Келтірілген көрсеткіштер көрсеткендей жабдықтың сенімділігі оның жасалу сапасына ғана емес, сондай-ақ заманауи техникалық диагностикаға және ақауларды анықтау мен жөндеу жұмыстарының сапасынада байланысты. Жабдықтың сенімділігін арттыруға қойылатын талаптар, максималды экономикалық тиімділікпен қарама-қайшы болып келеді. Кез-келген сенімділікті арттыру, жабдықты жасауға кететін шығындардың көп болу есебінде жүзеге асыралады, яғни техникалық күйіне жүргізілетін мониторинг пен диагностиканың заманауи болуына байланысты. Жабдықтың сенімділігін Р арттыру үшін шығындар көлемі өссе Qи,, оны жөндеу мен техникалық қызмет көрсетуге кететін шығындарының QР көлемі азаяды (сурет 1.1). Пайдаланудың суммалық шығындары QС = Qи + QР тиімді сенімділігіне азғантай мағына береді. Пайдалану шығындары мен апаттан болған шығындардың азаюы өндірістік кәсіпорындарының жұмыс істеу қабілеттілігін арттырады.

Сурет 1.3. Жабдықты жасауға, пайдалануға және жөндеуге кететін шығындар.

Үздіксіздік – сенімділіктің ең маңызды көрсеткішінің бірі болып саналады.

Істен шығу – жабдықтың техникалық күйі мен оның элеметтерінің бұзылуы. Жабдықтың істен шығуының негізгі сипаттары болып, рұқсат етілген мөлшерде жабдықтың жұмыс істеу қабілетінің тоқтауы мен пайдалану параметрлерінің төмендеуі. Адам өмірі мен қоршаған ортаға зиян келтіретін және күрделі экономикалық шығындарға алып келетін істен шығулар аса қауіпті болып саналады. Істен шығуларды екіге бөлуге болады, олар: тосын және жолай.

Тосын істен шығу кез келген уақытта күштің кенеттен шамадан тыс артуынан, механикалық бұзылулардан, табиғи апаттардан және т.б. болады. Жолай істен шығулар жабдықтың ақаулары мен бұзылуларының көптеп жиналуы себебінен орын алады.