La gestione dell'affidabilità e dell'integrità delle apparecchiature è uno strumento importante per migliorare le prestazioni aziendali. Metodi per aumentare l'affidabilità e l'efficienza delle apparecchiature tecnologiche ed elettriche per la produzione e il trasporto di petrolio e gas Evgeny Anatolyev Smorodov

21.09.2019

introduzione

L'obiettivo del programma Etalon (sistema di gestione operativa (OMS)) di Gazprom Neft è garantire la massima efficienza operativa dell'azienda attraverso l'affidabilità e la sicurezza delle attività produttive e il coinvolgimento di tutti i dipendenti nel processo di miglioramento continuo. La gestione dell'affidabilità e dell'integrità delle apparecchiature (UNCO) è un insieme di misure che garantiscono il funzionamento ininterrotto delle apparecchiature dei giacimenti petroliferi durante l'intero periodo di funzionamento. L'importanza di quest'area di attività produttiva si riflette nella sua separazione in un elemento separato dell'OMS.

Costi diretti e risultato economico totale

Nel contesto di un oggettivo deterioramento delle condizioni operative nell'industria petrolifera e del gas (esaurimento dei campi, aumento del taglio delle acque di produzione dei pozzi, ecc.), è opportuno valutare con “nuovo sguardo” la struttura dei costi per il mantenimento delle attività correnti dei beni. Una quota significativa (fino a 20) è occupata dai costi dell'UCO. Sono allocati a diverse voci del budget del bene e possono essere suddivisi nelle seguenti aree (costi diretti):

1.1. riparazione in corso di attrezzature;

1.2. revisione (o sostituzione) di attrezzature (effettuata in parte a spese di investimenti di capitale);

1.3. diagnostica delle condizioni delle apparecchiature (compreso l'esame della sicurezza industriale delle apparecchiature con vita utile scaduta, misure per il monitoraggio della corrosione, ecc.);

1.4. protezione delle apparecchiature (compresa la selezione dei materiali, l'applicazione di rivestimenti protettivi, l'inibizione della corrosione, ecc.).

Inoltre, nel corso delle attività operative, sorgono costi aggiuntivi per USCO, che incidono anche sul costo di produzione del petrolio:

2.1. i costi per eliminare i guasti alle apparecchiature e per eliminare le conseguenze di tali guasti;

2.2. sanzioni e pagamenti relativi alla violazione dell'integrità e guasti alle apparecchiature.

Il terzo gruppo di costi, o meglio, perdite che incidono sul risultato finanziario dell'attività per il periodo di riferimento, include:

3.1. perdita di prodotti associata a violazione dell'integrità e guasti alle apparecchiature. Questi tre gruppi di costi degli asset sono correlati in modo diverso ai rischi di compromettere l'integrità delle apparecchiature. Costi 1.1., 1.2., 1.4. ridurre questi rischi (sia probabilità che conseguenze), costi 2.1., 2.2., 3.1. sorgono a seguito di rischi realizzati. Costi 1.3. forniscono una valutazione di questi rischi e non influiscono sull'entità del rischio. L'efficienza di USCO è valutata dal risultato economico cumulato, che è la somma di tutti i costi di cui sopra. La gestione cumulativa dei risultati economici costituisce la spina dorsale dell'UCO e comprende: pianificazione, attuazione, monitoraggio dell'attuazione e valutazione delle prestazioni e aggiornamento dell'approccio all'UCO.

Rischio e danno

Valutazione del rischio e del danno - valori che caratterizzano il risultato previsto ed effettivo delle attività legate all'UCO.

Il rischio di integrità è la quantità prevista di danni causati da guasti e danni all'integrità delle apparecchiature per il periodo pianificato. La qualità della valutazione di tale rischio è determinata confrontando tale valutazione con l'ammontare del danno subito in un determinato periodo, tenendo conto del danno prevenuto. Poiché attualmente l'entità del danno da guasti e violazione dell'integrità delle apparecchiature non è completamente presa in considerazione, la qualità della valutazione del rischio corrispondente non è facile da determinare a causa della mancanza di una base di confronto.

In queste condizioni, la logica delle attività associate all'USCO può essere solo la certezza che i costi (1.1., 1.2., 1.3., 1.4.) siano significativamente inferiori al danno che dovrebbero prevenire. Per le nuove attività in crescita, questa ipotesi è generalmente vera, ma al diminuire della marginalità

affari, viene sollevata la questione della validità di tali costi.

In generale, le attività associate a USCO hanno un senso economico se

dove Зi - costi nelle direzioni 1.1., 1.2., 1.3., 1.4. durante il periodo di riferimento; У - danni da guasti e violazione dell'integrità delle apparecchiature durante il periodo di riferimento (2.1., 2.2., 3.1.); Controllo - il danno prevenuto durante il periodo di riferimento.

Per giustificare economicamente i costi dell'USCO, è necessario tenere conto dei costi 1.1., 1.2., 1.3., 1.4. per il periodo di riferimento, danni da guasti e violazione dell'integrità delle apparecchiature (costi 2.1., 2.2., 3.1.), nonché danni prevenuti durante questo periodo.

Questi compiti sono risolti nell'ambito dell'organizzazione di un'adeguata rendicontazione: sui costi diretti dell'UCO, sui danni da guasti alle apparecchiature e violazione dell'integrità delle apparecchiature, sull'efficacia dei costi diretti sull'UCO.

Approccio basato sul rischio per la gestione dell'affidabilità e dell'integrità delle apparecchiature

Attualmente, l'industria petrolifera e del gas utilizza principalmente due approcci all'UCP.

1. La riparazione e la sostituzione delle apparecchiature vengono eseguite al minimo in caso di guasto. La diagnostica delle apparecchiature viene eseguita in conformità con i requisiti della legislazione (esame tecnico secondo le norme di sicurezza, esame della sicurezza industriale per apparecchiature con una vita utile scaduta, ecc.). Il risultato economico cumulativo di questo approccio è mostrato nella figura, sotto forma di un diamante rosso ed è tutt'altro che ottimale in termini di numero di guasti evitati (cerchio verde). Questo approccio è tipico per gli asset maturi in una fase avanzata di sviluppo del campo con costi operativi significativi.

2. La riparazione e la sostituzione dell'attrezzatura vengono eseguite secondo i termini standard, le raccomandazioni del produttore, tenendo conto dei risultati dell'esame tecnico. La diagnostica delle apparecchiature viene eseguita in conformità con i requisiti della legislazione (esame tecnico secondo le norme di sicurezza, esame della sicurezza industriale per apparecchiature con una vita utile scaduta, ecc.).

Il risultato economico cumulativo dell'attuazione dei metodi 1 e 2 (a) e dell'approccio basato sul rischio (b)

Questo approccio è tipico per lo sviluppo di risorse con produzione in crescita. Il risultato economico cumulativo di questo approccio è mostrato nella figura e anche un diamante giallo non è ottimale. Inoltre, l'importo dei costi diretti per l'USCO in questo caso è maggiore del danno e, per soddisfare la condizione di cui sopra, è necessario stimare l'importo del danno prevenuto, che, come già notato, è piuttosto difficile.

Un'alternativa è l'approccio basato sulla valutazione del rischio di guasti alle apparecchiature e di violazione dell'integrità (RBI - Risk Based Inspection, RCM - Reliability Centered Maintenance), che prende il nome di risk oriented. Il risultato dell'implementazione di questo approccio è mostrato nella Figura b. Va notato che con questo approccio, la forma della curva che caratterizza il danno da guasti differisce da quella mostrata in figura, a. Ciò è dovuto al fatto che con un approccio basato sul rischio, i costi sono diretti principalmente a prevenire guasti con le conseguenze più negative (danni alle persone, all'ambiente, alla reputazione dell'azienda, perdite di produzione significative), ad es. rischi inaccettabili. Sul segmento della curva corrispondente a 70 - 100 guasti evitati permangono guasti con conseguenze insignificanti. Il confronto delle curve nella figura a, b mostra che l'approccio basato sul rischio consente, a livelli comparabili di costi diretti per USC, di migliorare il risultato economico complessivo riducendo il numero di rifiuti. Il risultato economico cumulativo ottimale è mostrato in figura b con un cerchio verde. Questo approccio è particolarmente efficace in aziende con asset diversi (nuovi, in via di sviluppo, maturi).

Per utilizzare un approccio basato sul rischio all'UCO, è necessario affrontare due compiti.

1. Effettuare una valutazione qualitativa dei rischi di violazione dell'integrità di vari tipi di apparecchiature per il periodo pianificato, compreso lo sviluppo e l'implementazione di un modello di calcolo:

- la probabilità di guasto dell'apparecchiatura a seconda della chiave (interna ed esterna)

fattori di influenza, che includono la durata, i risultati dell'esame tecnico, lo stato di protezione dell'apparecchiatura, il materiale di fabbricazione, le condizioni e la storia del suo funzionamento, ecc.;

- le conseguenze del guasto dell'apparecchiatura, a seconda delle sue prestazioni, parametri operativi, costo, sito di installazione (in relazione ad altre apparecchiature, posizioni del personale, insediamenti, zone di protezione dell'acqua, ecc.), intervallo di tempo per rispondere a deviazioni critiche dei parametri operativi , lo stato di manutenibilità delle apparecchiature, lo stato dei sistemi di protezione e risposta esterni, ecc.

2. Genera report automatici per un determinato periodo

- sui costi diretti dell'UNCO per tipologia di attrezzatura (1.1, 1.2, 1.3, 1.4);

- sui rischi realizzati di guasti e violazione dell'integrità delle apparecchiature (2.1, 2.2, 3.1).

L'approccio presentato viene utilizzato per la pianificazione a breve, medio e lungo termine delle attività relative all'UCO.

Stato attuale e prospettive dell'unità di esplorazione e produzione della Gazprom Neft PJSC

Per risolvere il primo compito, la Direzione della produzione (DP) dell'Exploration and Production Unit (MPD) di Gazprom Neft PJSC ha sviluppato e sta implementando un programma per l'affidabilità e l'integrità delle apparecchiature per giacimenti petroliferi (NPO), che include:

- valutazione del rischio di violazione dell'integrità delle ONG attraverso la compilazione e l'analisi di scorecard per tipologia di ONG;

- sviluppo, sulla base di tale valutazione, di una metodologia di pianificazione dei costi per l'UC NPO;

- costituzione di suddivisioni per USCO in società controllate;

- valutazione dell'efficacia dell'attuazione del programma di manutenzione e riparazione dell'ONG.

La Direzione del Gas e dell'Energia (DGiE) sta attualmente realizzando un progetto pilota "Creazione di un sistema unificato per la pianificazione e il controllo della manutenzione preventiva programmata delle apparecchiature elettriche", il cui compito principale è ridurre il numero delle riparazioni e i loro costi mediante determinare il tipo e l'importo delle riparazioni sulla base di una valutazione delle condizioni tecniche delle apparecchiature elettriche (RBI) e dell'equilibrio tra il livello di affidabilità richiesto e il costo di manutenzione (RCM). Inoltre, nel prossimo futuro DGiE prevede di avviare l'attuazione del progetto pilota "Test di sistemi di analisi predittiva sulle apparecchiature principali delle centrali elettriche e degli impianti di trasporto del gas", il cui compito è aumentare l'affidabilità del funzionamento, ridurre i tempi dei tempi di fermo non pianificati delle apparecchiature prevenendo ed eliminando i malfunzionamenti in una fase iniziale (RBI) ...

Il secondo compito in termini di valutazione del danno dovrebbe essere risolto introducendo il documento metodologico MD-16.10-05 "Metodologia per la valutazione finanziaria dei danni da incidenti nel campo della sicurezza industriale" sviluppato da Gazprom Neft PJSC separando KT-55 incidenti dai sistemi informativi esistenti, classificati come violazioni dell'integrità delle apparecchiature (tutti i guasti, esplosioni di tubazioni, ecc.).

L'organizzazione della rendicontazione sui costi diretti per USCO dovrebbe essere effettuata sulla base di:

- implementazione dello standard fondamentale di Gazprom Neft PJSC presso l'UPCO, il cui sviluppo sarà completato dal Center for Development of the OMS nel 2018;

- analisi del sistema di reporting gestionale automatizzato esistente.

conclusioni

1. Il risultato economico aggregato è un indicatore chiave dell'efficacia delle attività relative all'UCO.

2. L'implementazione e l'analisi della rendicontazione dei costi e dei danni derivanti da guasti e violazioni dell'integrità delle apparecchiature consentono di dare priorità ai costi presso UCO.

3. L'approccio basato sul rischio garantisce l'allocazione più efficiente dei costi diretti all'UCO.

4. Lo stato attuale dell'USCO nella BRD in termini sia di procedure che di fornitura di documentazione normativa e metodologica consente l'implementazione dello standard fondamentale per l'USCO senza modifiche significative ai documenti esistenti.

Migliorare l'affidabilità e l'efficienza del sistema di budgeting nell'azienda LLP "SIKA KAZAKHSTAN"

Le imprese impegnate nella produzione di miscele edili e additivi per calcestruzzo svolgono un ruolo importante nell'economia del paese, poiché svolgono la funzione di produzione e forniscono allo stato e alle organizzazioni industriali le risorse per tutte le costruzioni necessarie per il loro normale funzionamento. Se in Kazakistan negli ultimi 5 anni si è registrato un calo dell'indice di costruzione del 2-3%, allora la regione di Almaty mostra tassi di crescita costanti della produzione di miscele secche e liquide di additivi per calcestruzzo: l'indice nel 2014 rispetto al 2013 era 103%. La crescita è probabilmente dovuta principalmente a un aumento del prezzo dei manufatti e dei beni importati. Infatti, il deterioramento delle immobilizzazioni, l'insufficienza delle risorse e l'utilizzo di tecnologie produttive obsolete consentono di parlare dello stato di crisi delle capacità impegnate nella produzione di miscele secche e liquide nella regione di Almaty.

Dalla fine del 2012, cioè dalla formazione del Sika Kazakhstan LLP, la situazione ha cominciato a cambiare in meglio, ma è troppo presto per parlare di una soluzione completa di tutti i problemi.

Ci sono anche caratteristiche specifiche nel funzionamento di queste imprese: la natura stagionale del reddito derivante dalla vendita di alcuni tipi di prodotti (costruzione) con una natura condizionatamente costante dei costi; la necessità di tenere conto del carico di punta dell'attrezzatura; la presenza di alcune categorie di società che hanno benefici per il pagamento di debiti, il cui risarcimento avviene con un ritardo nel tempo.

Naturalmente, questa specificità è inerente anche al Sika Kazakhstan LLP.

Attualmente, va riconosciuto che il top management riconosce la necessità di migliorare l'affidabilità e l'efficienza del sistema di budgeting esistente in Sika Kazakistan LLP. Pertanto, è stato compiuto il primo passo per migliorare questo sistema.

La soluzione alla domanda su come riformare il sistema è maturata nel corso dell'attività: è emerso chiaramente che l'ulteriore funzionamento del sistema di budgeting basato sul sistema di fogli di calcolo MS Excel è inaccettabile a causa delle significative carenze di questo approccio. Si è deciso di automatizzare questo processo.

L'automazione richiederà molto tempo e risorse, ma si prevede che l'impatto dell'implementazione del software coprirà tutti i costi.

L'automazione del sistema di budgeting consentirà di determinare in modo chiaro e formale i principali fattori che caratterizzano i risultati delle attività, il loro dettaglio per ogni livello di gestione e compiti specifici per i capi delle divisioni strutturali, garantendone l'attuazione.

L'automazione del bilancio sarà in grado di garantire un migliore coordinamento delle attività economiche, aumentare la gestibilità e l'adattabilità delle imprese impegnate nella produzione e nella rivendita ai cambiamenti dell'ambiente interno ed esterno. È in grado di ridurre la possibilità di abusi ed errori nel sistema di pianificazione, garantire l'interconnessione di vari aspetti dell'attività economica, formare una visione unificata dei piani aziendali e dei problemi che emergono nel processo della loro attuazione, fornire un approccio più responsabile degli specialisti al processo decisionale e una migliore motivazione per le loro attività.

Per l'impostazione di un sistema di budgeting, elemento necessario è la presenza presso l'impresa dei principali documenti normativi, organizzativi e amministrativi interni e dei processi gestionali formalizzati (regole, descrizione delle procedure, ecc.). La necessità di regolamentazione è dovuta al fatto che la formazione di informazioni sulla produzione, per così dire, ripete il corso del processo produttivo stesso ed è predeterminata dal movimento delle risorse materiali attraverso le fasi del processo tecnologico e dall'aumento del lavoro costi man mano che le materie prime vengono lavorate. La struttura organizzativa dell'impresa garantisce effettivamente la coerenza di alcuni tipi di attività economiche dell'impresa per l'attuazione dei compiti e degli obiettivi principali. Pertanto, la struttura organizzativa e produttiva di un'impresa, il suo meccanismo interno all'azienda sono la base per riformare la pianificazione e introdurre il budgeting automatizzato.

Di questo ha tenuto conto la direzione di Sika Kazakhstan LLP, e attualmente sono già in corso le procedure per sviluppare e concordare le regole per il sistema di budgeting automatizzato, che sostituirà quello esistente.

I vantaggi dell'automazione del sistema di budgeting sono i seguenti:

1. La qualità del lavoro sull'attuazione della strategia è notevolmente migliorata, poiché gli obiettivi strategici sono formalizzati e comunicati a ciascun dipartimento.
2. Esiste un'opportunità per una valutazione più obiettiva del contributo di ciascun CFD a causa della validità dei piani e dello stimolo della loro precisa attuazione.
3. Il sistema automatizzato di budgeting fornisce una valutazione dell'efficacia delle attività sviluppate durante l'intero ciclo di budgeting gestionale.

Il management dell'azienda è quindi sulla buona strada, preferendo una strategia per rispondere alle sfide del tempo. Le misure adottate consentiranno all'azienda di raggiungere obiettivi strategici e sviluppare il proprio business in futuro. Ma è molto importante non "allontanarsi" dal percorso previsto, e questo è molto probabile nel processo di risoluzione di un problema come l'aumento dell'affidabilità e dell'efficienza del sistema di budgeting dell'azienda.

Per evitare errori di calcolo, la direzione dell'azienda dovrebbe ampliare la propria cooperazione con una gamma più ampia di aziende che offrono servizi per l'automazione dei sistemi di budgeting al fine di poter scegliere l'opzione di piattaforma più ottimale.

Inoltre, sarebbe opportuno attrarre specialisti indipendenti come consulenti nella scelta di un sistema che tenga conto delle specificità delle attività di Sika Kazakhstan LLP.

In generale, le misure adottate in azienda consentiranno l'attuazione degli obiettivi prefissati. Ma se si ignorano gli aspetti di cui sopra, il vettore del processo potrebbe spostarsi, il che non consentirà comunque di ottenere il massimo beneficio dal sistema implementato.

1.4.1. Introduzione. Valvole automatiche per compressori a pistoni

Valvola- un'unità di montaggio indipendente come parte di uno stadio compressore. Serve per collegare periodicamente la camera di lavoro alle cavità di aspirazione e scarico.

Riso. 5.9. Schema schematico della valvola.

1 - sella, 2 - fermo, 3 - molla, 4 - elemento di intercettazione.

Nonostante la varietà di design delle valvole, possono essere ridotti a un unico diagramma schematico mostrato in Fig. 5.9. Nel caso generale, la valvola è costituita da una sede 1, un fermo 2, un elemento di intercettazione 4, ed una o più molle 3, e contiene anche elementi di fissaggio per una sede con fermo. In alcuni modelli, un elemento elastico viene utilizzato come elemento di intercettazione, che svolge contemporaneamente le funzioni di una molla. Una volta assemblato, l'elemento di intercettazione della valvola viene premuto contro la sede e separa le cavità con pressioni diverse l'uno rispetto all'altro.

Secondo la fig. 5.9 Il flusso di gas attraverso la valvola è possibile solo quando l'elemento di intercettazione viene spostato di un valore pari a 0< h ≤ h кл в случае R 1 > R 2. La condizione per l'inizio del movimento dell'elemento di intercettazione è l'eccedenza della forza del gas agente sull'elemento di intercettazione rispetto alla forza elastica delle molle .

La forza elastica delle molle a è determinata dal rapporto

Da questa espressione ne consegue che con un numero noto di molle agenti sul piatto valvola, la loro rigidità e precarico nella valvola assemblata, il valore .

La forza è determinata dalle pressioni del gas che agiscono su entrambi i lati sulla superficie frontale dell'elemento di intercettazione, cioè

dove è il coefficiente che tiene conto della forma del diagramma di pressione sulle superfici dell'elemento di intercettazione, determinato, di regola, sperimentalmente. Prendiamo: - pressione del gas nel cilindro dello stadio compressore, variabile nell'angolo di rotazione dell'albero alla pressione di scarico ... Quando la condizione è soddisfatta, le valvole degli stadi del compressore si aprono automaticamente. Su questa base, sono chiamati auto-agenti, cioè apertura automatica ad una certa differenza di pressione nelle cavità separate dalla valvola. Quando la pressione differenziale effettiva diminuisce, la valvola viene automaticamente chiusa dall'azione delle molle.

In base alla progettazione, il percorso del flusso della valvola è un insieme di uno o più canali di variazioni simili nelle sezioni trasversali nella direzione del flusso del gas all'ugello. In questo caso le sezioni dei canali in ingresso (dal lato sella) e in uscita (dal lato limitatore) sono costanti, mentre la sezione nell'asola della valvola è minima, dipende dal movimento della serranda -elemento di spegnimento e variazioni durante il funzionamento nell'intervallo in cui è il valore massimo della sezione geometrica dell'asola per una valvola completamente aperta. Il volume di gas contenuto nei canali delle valvole costituisce la parte principale del volume morto dello stadio compressore e da questo punto di vista dovrebbe essere ridotto al minimo.

In sostanza, nel flusso dei processi fisici, la valvola può essere considerata come una resistenza locale a sezione geometrica ea sezione equivalente , dove è il coefficiente di flusso del gas attraverso la valvola, che dipende dalla forma dei canali della valvola.

Una caratteristica delle valvole è il verificarsi di sollecitazioni d'urto negli elementi della valvola quando l'elemento di intercettazione entra in contatto con la sede e si arresta, il cui valore dipende principalmente dall'altezza di movimento dell'elemento di intercettazione e dalla velocità dell'albero del compressore n .

Spingere il gas attraverso la valvola richiede un dispendio di lavoro aggiuntivo proporzionale alla pressione differenziale effettiva

dov'è la densità del gas all'ingresso dei canali delle valvole;

m è la portata massica del gas attraverso la valvola.

Dall'espressione di cui sopra ne consegue che per ridurre il valore, si dovrebbe selezionare la sezione trasversale equivalente della cava della valvola il più possibile. Tuttavia, ciò porta ad un aumento dello spazio morto nei canali delle valvole e, di regola, è accompagnato da un aumento dell'altezza di movimento degli elementi di intercettazione, che deteriora l'efficienza e l'affidabilità dello stadio del compressore.

Considerando quanto sopra, sono imposti una serie di requisiti al design della valvola. Evidenziamo i principali:

1. Un alto livello di efficienza della valvola, fornito dal massimo aumento possibile della sezione trasversale della fessura per le superfici date dello stadio del compressore, su cui sono posizionate le valvole. Allo stesso tempo, il consumo di energia aggiuntivo nelle valvole è solitamente limitato al valore per i compressori fissi e 12 ÷ 15% per i compressori mobili e speciali ad alta pressione della capacità indicata.

2. Il livello di affidabilità garantito, il cui indicatore è solitamente il tempo di funzionamento calcolato della valvola fino al primo guasto. Nei moderni modelli di compressori a pistoni, questo valore è compreso tra 2 e 10 mila ore, dove il limite superiore corrisponde ai compressori stazionari di grandi dimensioni e il limite inferiore - compressori ad alta velocità a bassa portata.

Questi requisiti sono in conflitto tra loro. In particolare, la volontà di migliorare l'efficienza tende a ridurre l'affidabilità della valvola. Pertanto, quando si progettano le valvole, di norma, seguono la strada per trovare una soluzione di compromesso.

In aggiunta a quanto sopra, alle valvole vengono imposti alcuni requisiti aggiuntivi, tra i quali si segnalano i seguenti:

Tenuta dinamica, cioè tempestività della loro chiusura;

Tenuta statica delle valvole quando sono chiuse;

Spazio morto minimo nei canali delle valvole;

Facilità di installazione, smontaggio e manutenibilità, soprattutto nei casi di funzionamento con gas contaminati e in assenza di lubrificazione del cilindro;

Parametri minimi di peso e dimensioni, costi e tempi di consegna;

Servizio garantito dal produttore.

Quando si caratterizza il design delle valvole, vengono solitamente considerate 2 sezioni principali dei canali di passaggio del gas: la sezione nella sede e nella fessura della valvola completamente aperta. Nel caso generale, la quantità è determinata dall'equazione

F u = P ∙ h cl,

dove P è il perimetro sigillato della valvola chiusa;

- la massima quantità di movimento della piastra della valvola.

I valori di P e per le principali tipologie di valvole sono riportati in tabella. 5.3.

Tabella 5.3

Parametri di sezione della fessura delle valvole automatiche.

Nota: L (l), B (b) - dimensioni del corpo di intercettazione;

- il diametro medio della piastra anulare;

- diametro dell'apertura all'ingresso della valvola;

Z è il numero di elementi mobili della valvola.

Il compito principale nella prova preliminare del progetto della valvola del tipo selezionato per lo stadio del compressore in esame è determinare la sezione trasversale richiesta della fessura, a seconda del numero di valvole Z, l'area attiva del pistone, la sua velocità media con n e la temperatura del gas all'ingresso della valvola T, costante gas R ed esponente adiabatico k. La relazione di questi parametri per una valvola completamente aperta è descritta dalla dipendenza dal criterio

dove M è il criterio per la portata del gas nella valvola. Il suo valore per i moderni design delle valvole risiede nella gamma ;

- coefficiente di portata della valvola.

Il valore per un particolare tipo di valvola viene solitamente determinato sperimentalmente, considerandolo in funzione dell'altezza di movimento attuale delle piastre valvole. Per valvole completamente aperte si possono consigliare i valori riportati in tabella. 5.4.

Tabella 5.4

Coefficiente di flusso delle strutture valvolari principali

Nella letteratura di riferimento, la valvola è caratterizzata da una sezione trasversale equivalente ... Il suo valore secondo la dipendenza dal criterio di cui sopra sarà uguale a

In base al valore trovato di Ф, viene selezionata una valvola standard o ne viene sviluppata una nuova con parametri geometrici specifici.

Questo metodo di selezione della valvola non garantisce il livello richiesto di prestazioni e affidabilità. Pertanto, nella fase finale, è consigliabile eseguire un'analisi computazionale del funzionamento delle valvole selezionate nell'ambito di un vero e proprio stadio di compressione. Per questo vengono utilizzati programmi di calcolo collaudati che prevedono la modellazione matematica di un complesso di processi lavorativi e di dinamica di movimento degli elementi di intercettazione, che consentono in fase di progettazione di sostanziare la combinazione ottimale di parametri geometrici degli elementi di valvola in relazione ad un compressore con una determinata geometria degli stadi, parametri operativi noti e proprietà della sostanza di lavoro.

Un indicatore dell'affidabilità delle valvole sviluppate, formate come risultato di molti anni di esperienza di diverse generazioni di ricercatori, produttori e consumatori di apparecchiature per compressori, è il soddisfacimento della condizione: velocità di atterraggio calcolata (in fase di progettazione) o determinata sperimentalmente delle piastre valvole sulla sede W s ≤ 1,5 m / s .

La valutazione finale dell'efficienza e dell'affidabilità delle valvole viene effettuata sulla base di estesi test termotecnici dei compressori, che prevedono la determinazione della capacità, della potenza assorbita, delle temperature di mandata per gradi e del tempo di funzionamento al 1° guasto.

Nei materiali seguenti, l'autore imposta e risolve il problema dello sviluppo, della ricerca e della creazione di valvole automatiche, la cui efficienza e affidabilità sono giustificate in fase di progettazione quando si utilizza il programma KOMDET-M modernizzato.

1.4.2. Fondamenti di ottimizzazione della valvola del compressore alternativo

Selezione dei parametri caratteristici delle valvole in funzione del valore della sezione equivalente nella cava valvole completamente aperte Ф ш non garantisce la combinazione ottimale dei parametri di progetto delle valvole (spessore δ PL e massa m pl piastre valvole mobili, il loro massimo movimento h cl, durezza CON pr, numeri Z pr e precarico delle molle h 0 agente sulle singole piastre valvole), e, pertanto, non consente di prevedere il livello effettivo di ν pr e dinamico ν statico per trafilamento delle valvole con gli ingombri o i diametri di atterraggio selezionati durante il calcolo termodinamico preliminare D uno . La conseguenza di questo approccio è la discrepanza in un modo o nell'altro tra la produttività calcolata ed effettiva, la potenza sull'albero della macchina e gli indicatori di affidabilità ed efficienza delle fasi e dell'unità nel suo insieme.

Tenendo conto di questi fattori, è consigliabile eseguire calcolo di verifica complesso come esperimento numerico , nel corso della quale viene effettuata un'analisi comparativa delle opzioni dello stadio del compressore, dotato di valvole di vario design. Sulla base dei risultati dell'esperimento numerico, si raccomanda che “ variante ottimale »Valvole, che garantiscono le prestazioni dello stadio richieste, il moderno livello di efficienza e affidabilità delle valvole durante il funzionamento a modalità nominale e altre modalità.

Questo aspetto del lavoro è presentato in dettaglio nella Sezione 7.

1.4.3. Sull'opportunità di utilizzare valvole fungine

come parte degli stadi di compressori contrapposti

In letteratura per valvole "fungine" si intendono le singole valvole con un elemento di intercettazione a forma di piastra rotonda, la cui superficie dal lato della sede è realizzata lungo un profilo che fornisce una minima resistenza gasdinamica durante il flusso di gas attraverso i canali delle valvole. Il corpo mobile delle valvole ricorda esternamente un fungo con una "testa" sferica rivolta verso la sede della valvola. Strutturalmente, le valvole fungine praticamente non differiscono dalle valvole con piastre sferiche (vedi Fig. 5.10-A e 5.10-B). A causa di una serie di caratteristiche, le valvole di questo tipo vengono utilizzate, di norma, nelle macchine volumetriche a bassa portata e negli stadi ad alta pressione con diametri dei cilindri piccoli. I metodi esistenti per il calcolo delle valvole sferiche sono abbastanza applicabili nell'analisi del funzionamento degli stadi di compressione dotati di valvole a fungo.

In questa sezione del lavoro, l'autore analizza la fattibilità dell'utilizzo di valvole fungine nelle fasi dei moderni compressori contrapposti ad alta velocità (n ≥ 750 rpm) con pistoni a doppio effetto, che predetermina la disposizione laterale delle singole valvole con un diametro di atterraggio d 1 sulle pareti laterali del cilindro.

Poiché le valvole fungine sono strutturalmente identiche a quelle sferiche, la loro analisi calcolata può essere eseguita sulla base del programma applicativo KOMDET-M. Il programma si è dimostrato efficace nella pratica dei dipartimenti di progettazione e ingegneria dell'OJSC "KOMPRESSOR", San Pietroburgo, nella fase di sviluppo e dimostrazione di opzioni ottimali per compressori a bassa portata di bassa, media e alta pressione a forma di Y basi.

Riso. 5.11. Valvola fungina impilabile

con corpi di intercettazione non metallici

con un diametro di atterraggio di 125 mm (Z cl = 20)

Il principale vantaggio delle valvole a fungo (fungoso e sferico) con corpi di chiusura non metallici la loro maggiore tenuta è considerata una volta chiusa.

Lo svantaggio principale- basso fattore di utilizzo della superficie frontale della piastra valvolare con un diametro di atterraggio d 1, all'interno della quale è installato l'n-esimo numero di valvole sferiche o fungine (vedi Fig. 5.11).

Oggetto dello studio era il 1° stadio del compressore a gas 4GM2.5-6.67 / 4-50S con pistoni a doppio effetto. Le cavità di lavoro dello stadio (A e B) possono essere completate con vari tipi di valvole singole con diametro di atterraggio di ø125 mm e posizionate sulla superficie laterale del cilindro. Nel corso di un esperimento numerico, è stata valutata l'efficienza dello stadio quando era dotato di valvole a flusso diretto (PIK), tape (LU), strip (PC) e fungine pur mantenendo i parametri di funzionamento.

Nella fase preliminare dello studio è stata determinata la quantità ottimale di sollevamento dell'organo di bloccaggio della valvola fungina. I risultati dello studio sono riportati in tabella. 5.6. La loro analisi ha permesso di motivare la variante ottimale della valvola GrK125-20 -14 -2.0 con diametro del foro nella sella d c = 14 mm e altezza di sollevamento del corpo di otturazione h cl.opt = 2 mm.

I risultati della 2a fase dello studio sono riportati in tabella. 5.7 e fig. 5.12 sotto forma di parametri attuali e integrali di uno stadio compressore dotato di valvole di vario tipo, ci consentono di trarre le seguenti conclusioni:

1. Valvole a fungo composite montate su una piastra con un diametro del foro di ø125, quando posizionate sulla superficie laterale del cilindro perdere valvole di altro tipo secondo i principali indicatori, tra cui:

Diminuzione della produttività - del 4,3%;

Aumento delle perdite relative totali nelle valvole χ VS + ng di un fattore 2;

Diminuzione dell'efficienza dell'indicatore isotermico η iz.ind - dell'8,0%;

Aumento della temperatura del gas di scarico - di 14 K.

Tabella 5.6

Parametri integrali io in scena compressore 4GM2.5-6.67 / 4-50S quando dotato di valvole a fungo con altezza di sollevamento variabile h cl

Parametri	Dimensione	Numero e tipo di valvole installate:
Z cl = 1 sole + 1 ng, digitare - Fungine
Designazione della valvola I st.	-	GrK125- 20-14-1.5	GrK125- 20-14-1.8	GrK125- 20-14-2.0	GrK125- 20-14-2.2	GrK125- 20-14-2.5
h cl	mm	1.5	1.8	2.0	2.2	2.5
R ng / R sole	MPa	1.2 / 0.4
P = R ng / R sole	-	3.0
un	0.34
T sole	A
T st	345.2	334.9	343.1	342.9	342.7
T ng.ts	433.5	430.3	428.3	427.8	427.4
m 1.A	kg/h	513.44	517.26	519.94	518.58	523.88
V n.o. 1A	nm 3 / min	7.1011	7.154	7.1911	7.1723	7.2455
N ind. 1A	kw	20.470	20.150	19.961	19.826	19.974
N numero 1A	16.736	16.781	16.841	16.796	16.938
∆N ∑	3.634	3.369	3.120	3.030	3.036
χ sole	-	0.118	0.108	0.103	0.103	0.100
χ ng	0.105	0.093	0.082	0.077	0.079
L batte	kJ/kg	143.5	140.2	138.2	137.6	137.3
h sole	528.87
h ng. S	637.43
h ng	670.56	667.33	665.24	664.66	664.33
η da.ind	-	0.643	0.658	0.667	0.670	0.672
λ	0.5304	0.5344	0.5372	0.5358	0.5412
λd	0.9521	0.9632	0.9664	0.9609	0.9709
λt	0.9619	0.9631	0.9642	0.9658	0.9639
λ circa	0.5669	0.5733	0.5746	0.5719	0.5769
∆λ sole	- 0.0225	- 0.0123	- 0.0104	- 0.0139	- 0.0131
∆λ ng	0.0026	0.0021	0.0007	0.0005	0.0041
ρ 3	kg/m3	9.919	9.962	9.988	9.984	10.005
ρ 1	4.362	4.418	4.437	4.419	4.458
ρ 3 / ρ 1	-	2.274	2.255	2.251	2.259	2.244
W s.w	SM	1.14	0.91	0.96	1.21	2.26
W s.ng	1.94	1.93	1.39	1.42	2.42

Codice opzione - GM25-6.7-4-12-G. Cavità di lavoro - UN.

ARIA, re c. I = 200 mm, S p = 110 mm, L w = 220 mm, n = 980 giri/min, s p = 3,593 m / s

Tabella 5.7

Parametri io in scena compressore booster 4GM2.5-6.67 / 4-50S

quando dotato di valvole di vario tipo

Z cl = 1 + 1, δ convenzionale cl = 1 μm, reale ρ = 4,7635 kg / m 3

Parametri	Dimensione	Opzione di esecuzione io in scena
UN	B	V	G
Tipo di valvola	-	PIK125- 1.0BM-1.5	LU125-9- 96-8-0.6-1.8	PK125-9- 96-8-0.6-1.8	GrK125- 20-14-2
T ng	A	412.9	414.6	413.7	428,3 + 14K
m 1.A	kg/h	532.3	545.4	542.2	519.9
V n.o. 1A	nm 3 / min	7.362	7.544	7.499	7.191 - 4.3%
V sole 1A	m3/min	1.862	1.908	1.897	1.819
N ind. 1A	kw	18.221	18.809	18.568	19.961
∑∆N cl	1.036	1.502	1.392	2.957 2 volte
χ sole	-	0.034	0.048	0.044	0.103
χ ng	0.026	0.039	0.037	0.082
η da.ind	0.749	0.743	0.748	0.667 -8%

Riso. 5.12. Parametri attuali del 1° stadio del compressore

4GM2.5-6.67 / 4-50С a n = 980 giri/min

GrK125-20-12-2 ------ PK125-9-96-8-0.6-1.8

2. L'alta frequenza e l'ampiezza dell'oscillazione delle molle delle valvole durante i periodi di aspirazione e scarico (vedi Fig. 5.12) contribuiscono al loro guasto prematuro.

Riassumendo i dati ottenuti, si segnala che l'utilizzo di un gruppo di valvole a fungo in piastra valvole tonda nell'ambito degli stadi di grandi compressori contrapposti a pistoni a doppio effetto ad elevate velocità dell'albero non è consigliabile. Un'eccezione possono essere i singoli casi di utilizzo di valvole a fungo durante il completamento dei passaggi bassa velocità compressori che comprimono gas "pesanti" - "leggeri" (ad esempio ARIA - Idrogeno e miscele contenenti idrogeno) durante il periodo delle prove di messa in servizio.

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Libro di testo per studenti universitari. - SPbGAHPT, 1995. - 194 pag.

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- L.: Mashinostroenie, 1969 .-- 744 pag.

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Voroshilov - Ryzhkov:

1. Compressori booster senza raffreddamento del cilindro -

problema di calore(esperimento e Kolesnev) +

nervatura del coperchio(esperimento con la partecipazione di un rappresentante della KKZ e Galyaev ??)

2. Unificazione delle valvole di I e II stadio del compressore 4GM2.5-6.67 / 11-64

3. Soluzioni tecniche razionali Masha, Damping, Unification - Z cl 3: 1 (PAI)

4. Valvole rettangolari per compressori da trasporto: un'alternativa alle singole valvole rotonde, potenziate dalla velocità media del pistone e dalla velocità dell'albero (UKZ-Demakov e KKZ)

5. Sviluppo della base 4U4, forzata dalla velocità media ………….

6. Il livello tecnico raggiunto dei compressori.

Prospettive per un suo ulteriore aumento

7. Analisi computazionale e teorica completa (2ВМ2.5-14 / 9) ……… ..

"METODI PER AUMENTARE L'AFFIDABILITA' E L'EFFICIENZA DELLE APPARECCHIATURE DI PROCESSO ED ELETTRICHE NEI PROCESSI DI PRODUZIONE E TRASPORTO DI PETROLIO E GAS ..."

Come manoscritto

SMORODOV EVGENY ANATOLIEVICH

METODI PER AUMENTARE L'AFFIDABILITA'

ED EFFICIENZA TECNOLOGICA

E APPARECCHIATURE DI POTENZA IN PROCESSO

PRODUZIONE E TRASPORTO DI PETROLIO E GAS

Specialità: 05.02.13 - "Macchine, Unità e Processi"

(industria petrolifera e del gas)

26.05.03 - "Incendio e sicurezza sul lavoro" (industria petrolifera e del gas)

Tesi di Laurea in Scienze Tecniche

Il lavoro è stato svolto presso l'Università tecnica petrolifera statale di Ufa.

Consulente scientifico Dottore in Scienze Tecniche, Professor Baikov Igor Ravilievich.

Avversari ufficiali: Dottore in Scienze Tecniche, Professore Associato Novoselov Vladimir Viktorovich;

Dottore in Scienze Tecniche, Professore Associato Yamaliev Vil Uzbekovich;

Dottore in Scienze Tecniche, Professor Gumerov Rif Sayfullovich.

Organizzazione leader"Centro per le tecnologie di risparmio energetico della Repubblica del Tatarstan" sotto il Gabinetto dei ministri della Repubblica del Tatarstan.

La difesa avrà luogo il 20 febbraio 2004 alle 14-00 in una riunione del Dissertation Council D 212.289.05 presso la Ufa State Oil Technical University all'indirizzo: 450062, Republic of Bashkortostan, Ufa, st. Cosmonauti, 1.

La tesi può essere trovata nella biblioteca dell'Università tecnica petrolifera statale di Ufa.

Segretario scientifico del Consiglio di tesi Ibragimov I.G.

DESCRIZIONE GENERALE DEL LAVORO

Rilevanza I problemi. Garantire l'affidabilità del funzionamento e la sicurezza industriale degli impianti petroliferi e del gas nella società moderna è il compito più importante. I processi tecnologici per l'estrazione e il trasporto di materie prime di idrocarburi sono di natura potenzialmente pericolosa, associata a grandi volumi di materie prime organiche combustibili estratte nei campi e trasportate su lunghe distanze.

I gravi incidenti nelle imprese del settore portano a disastri ambientali, la cui eliminazione delle conseguenze richiede costi finanziari significativi e occorrono molti anni per ripristinare l'ambiente naturale.

Il livello di affidabilità dei sistemi tecnici nell'industria petrolifera e del gas ha un impatto diretto sull'efficienza produttiva. I problemi di efficientamento dell'industria petrolifera e del gas sono strettamente legati al compito di ridurre i costi di produzione, in particolare delle risorse energetiche e di effettuare interventi di riparazione e ripristino. A loro volta, questi compiti sono determinati dalle condizioni tecniche delle apparecchiature nel settore e, pertanto, la loro soluzione è possibile sviluppando misure per migliorare l'affidabilità delle apparecchiature e migliorare i metodi di diagnostica tecnica.

Allo stato attuale, le condizioni oggettive sembrano risolvere i problemi elencati. In primo luogo, sono dovute alla diffusa introduzione della tecnologia a microprocessore nelle tecnologie petrolifere e del gas, che consente di ottenere informazioni sulla produzione in termini qualitativi e quantitativi, non confrontabili con quelle disponibili 5-10 anni fa. I sistemi di misurazione delle informazioni (IMS) consentono di ricevere, accumulare e salvare per un tempo pressoché illimitato matrici di dati di produzione, che includono non solo gli attuali parametri di funzionamento delle apparecchiature, ma anche le banche dati elettroniche dei servizi di spedizione.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata allo sviluppo di nuovi metodi matematici per l'elaborazione dei dati e alla costruzione di modelli di base dei sistemi tecnici, il cui utilizzo è diventato possibile al momento attuale. Questi includono metodi di sinergia e caos dinamico, logica fuzzy, metodi di teoria dei giochi, reti neurali e automi cellulari e molti altri, sviluppati e applicati con successo in aree come economia e finanza, meteorologia, geofisica, previsioni di emergenza, ma non ampiamente diffusi applicazione nei settori industriali.

La struttura generale del compito di aumentare l'affidabilità e l'efficienza delle imprese petrolifere e del gas può essere rappresentata sotto forma di un diagramma semplificato (Fig. 1). La base per la formulazione e la soluzione del problema sono i dati iniziali dell'IMS, sulla base dei quali vengono costruiti modelli matematici che descrivono le caratteristiche degli oggetti e il processo del loro sviluppo nel tempo. Questi possono essere indicatori dell'affidabilità delle apparecchiature, parametri che caratterizzano le condizioni tecniche attuali di un oggetto o un parametro separato che determina l'efficienza di un particolare processo tecnologico.

La costruzione di un modello adeguato di un sistema tecnico, di un oggetto separato, di un'apparecchiatura o della sua unità è finalizzata ad ottenere una previsione delle variazioni dei parametri tecnici o dei parametri di affidabilità nel tempo. La previsione, a sua volta, consente di prendere decisioni informate sull'esecuzione di attività di manutenzione, sulla pianificazione delle attività di riparazione, sull'equipaggiamento dei servizi tecnici e di riparazione con le attrezzature necessarie e sul completamento di un fondo di riserva di attrezzature.

Una parte integrante del problema dell'aumento dell'affidabilità del funzionamento e dell'efficienza energetica delle imprese è lo sviluppo di metodi per un approvvigionamento energetico razionale. La componente energetica nel costo degli idrocarburi raggiunge il 15% e la continuità dei processi tecnologici nell'industria petrolifera e del gas è direttamente correlata alla fornitura ininterrotta di energia.

L'aumento dell'efficienza delle imprese si ottiene risolvendo l'intero complesso dei compiti elencati.

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L'efficienza produttiva è un aspetto importante dei problemi del complesso petrolifero e del gas. Per efficienza si intende, prima di tutto, il livello dei costi di tutte le possibili risorse, compresa l'energia, per mantenere il funzionamento dell'impresa. I costi di produzione, in quanto una delle componenti principali dei costi di produzione, rappresentano attualmente un serio ostacolo alla competitività degli idrocarburi russi sul mercato internazionale. Pertanto, negli ultimi anni, è urgente lo sviluppo e l'implementazione di tecnologie per il risparmio energetico e delle risorse.

Lo sviluppo di metodi per risolvere i problemi elencati dovrebbe basarsi sull'aumento del livello di qualità e del volume delle informazioni iniziali fornite dai sistemi diagnostici e di controllo automatizzati ampiamente utilizzati nelle imprese del settore.

La proposta il lavoro di tesi consiste nell'aumentare l'efficienza e la sicurezza industriale delle imprese petrolifere e del gas sviluppando metodi per gestire i parametri dell'affidabilità del funzionamento delle apparecchiature e riducendo i costi di produzione per la manutenzione e le risorse energetiche.

Compiti principali

ricerca:

1. Sviluppo di metodi per la diagnosi e la previsione dei parametri di affidabilità di funzionamento delle apparecchiature basate sulla costruzione di modelli di sistemi tecnologici per la produzione e il trasporto di materie prime di idrocarburi.

2. Realizzazione di sistemi di parametri diagnostici per la valutazione dello stato tecnico attuale e della vita residua delle apparecchiature basati sull'uso integrato delle informazioni provenienti da dispositivi automatizzati di raccolta dati.

3. Sviluppo di fondamenti teorici e metodi pratici di controllo operativo dello stato tecnico dei sistemi di trasporto di petrolio e gas mediante modelli statistici, fenomenologici e dinamici.

4. Aumentare l'efficienza del funzionamento delle apparecchiature petrolifere e del gas sulla base di una pianificazione ottimale delle misure di riparazione e ripristino.

5. Sviluppo di una metodologia per il calcolo del costo di mantenimento dei servizi di riparazione e ripristino, che consenta di ridurre al minimo i danni causati da incidenti alle apparecchiature tecnologiche.

6. Sviluppo di metodi per migliorare l'affidabilità e l'efficienza del funzionamento delle apparecchiature elettriche, tenendo conto dei carichi variabili risultanti dalle variazioni delle condizioni operative e delle condizioni tecniche dei consumatori di energia.

7. Sviluppo di basi teoriche per la pianificazione della distribuzione territoriale delle strutture e delle comunicazioni delle imprese petrolifere e del gas al fine di migliorare l'affidabilità dell'alimentazione e ridurre le perdite di energia, i tempi di recupero delle apparecchiature e i costi di capitale durante la costruzione di strutture di comunicazione.

8. Migliorare l'affidabilità dei sistemi di alimentazione per i campi basati sulla creazione di principi per il posizionamento di fonti di energia autonome.

Metodi per risolvere i problemi. Per risolvere i problemi posti, abbiamo utilizzato metodi probabilistici e statistici, elementi della teoria del caos deterministico, metodi della teoria dei giochi, teoria delle code, metodi per risolvere problemi di ottimizzazione dei trasporti. Per confermare le conclusioni e implementare i metodi e gli algoritmi proposti nel lavoro di tesi, sono state utilizzate informazioni industriali, ottenute dal sistema di misurazione delle informazioni "Skat-95" in numerosi giacimenti petroliferi della Siberia occidentale, un database di misurazione e controllo computerizzato sistemi delle stazioni di compressione della LLC "Bashtransgaz", dati della diagnostica vibro e gas dinamica di TsPTL LLC "Bashtransgaz", dati dei registri di spedizione di OJSC "Uraltransnefteprodukt" e altre informazioni sulla produzione.

Novità scientificaè come segue:

1. È motivata la necessità di raccogliere e conservare permanentemente l'intero volume della produzione e delle informazioni diagnostiche, ed è dimostrato che tali informazioni sono di grande valore in termini di sviluppo di metodi diagnostici avanzati basati sull'elaborazione matematica di grandi volumi di dati, come metodi di statistica matematica, caos dinamico, sviluppo di modelli di simulazione, ecc.

2. È dimostrato che è necessario tenere conto della dipendenza dal tempo del flusso di guasti alle apparecchiature causati da cambiamenti nelle caratteristiche del campo durante il suo sviluppo. Il modello a tre parametri proposto per la previsione dei tempi di attività delle apparecchiature per la produzione di petrolio e gas consente di raddoppiare l'affidabilità delle previsioni.

3. È dimostrato che vari tipi di guasti alle apparecchiature sono deterministici nel luogo degli incidenti e sono state stabilite relazioni statisticamente significative tra i tipi di guasti ei parametri tecnologici di funzionamento del pozzo.

4. È stata proposta una tecnica per l'analisi dei dati di diagnostica delle vibrazioni, che consente di tenere conto dell'effetto distruttivo dei processi stocastici in sistemi tecnici complessi e fornisce il riconoscimento dei difetti in via di sviluppo nelle apparecchiature di trasporto di petrolio e gas, che non sono disponibili per i tradizionali metodi.

5. È stata sviluppata una serie di metodi per la pianificazione ottimale dei tempi di riparazione delle apparecchiature per la produzione di petrolio e di trasmissione del gas, che consentono di ridurre al minimo le perdite dell'impresa e si basano su un'analisi retrospettiva dei database dei sistemi di misurazione automatizzati sulla dinamica del declino in tassi di pozzo e soluzioni numeriche ottenute sulla base di un modello di simulazione. I metodi proposti consentono di tenere conto non solo delle caratteristiche di affidabilità delle apparecchiature, ma anche dell'influenza di fattori quali i prezzi correnti delle materie prime e l'impatto negativo delle stesse attività di manutenzione.

6. L'articolo presenta disposizioni teoriche per determinare la strategia per la scelta dei tipi e delle ubicazioni delle fonti energetiche autonome sul territorio dei giacimenti, che consentono di aumentare l'affidabilità dell'alimentazione elettrica ai giacimenti di petrolio e di gas e di ridurre il costo dei consumi calore ed elettricità.

Vengono portati in difesa i risultati degli sviluppi scientifici nel campo della modellazione dei processi tecnologici e del miglioramento dei metodi diagnostici al fine di aumentare l'affidabilità del funzionamento delle apparecchiature tecnologiche e garantire l'efficienza energetica e la sicurezza industriale degli impianti petroliferi e del gas.

Valore pratico e la realizzazione del lavoro. I metodi e gli algoritmi per prevedere i tempi dei guasti delle apparecchiature per la produzione di petrolio sotterranea, sviluppati nel lavoro di tesi, sono inclusi nel sistema automatizzato per il monitoraggio dei parametri di produzione del petrolio "Skat-95". Questo sistema è utilizzato in un certo numero di imprese produttrici di petrolio nella Siberia occidentale.

L'uso dei metodi proposti ha consentito di aumentare l'affidabilità delle previsioni di guasto delle pompe ESP di 2-5 volte.

I metodi per calcolare la frequenza delle attività di pulizia proposte nella tesi sono stati testati presso l'OJSC "Uraltransnefteprodukt". Gli studi effettuati hanno dimostrato l'elevata efficienza del metodo e l'accuratezza delle stime sufficienti per l'uso pratico.

I risultati del calcolo sono stati utilizzati nella pianificazione del trattamento degli oleodotti "Salavat-Ufa", "Ufa-Kambarka", "Sineglazovo-Sverdlovsk".

I metodi per determinare la condizione tecnica e l'efficienza energetica delle unità a turbina a gas sviluppati nel lavoro di tesi sono stati testati dal servizio DPTL di Bashtransgaz e sono utilizzati per monitorare le condizioni tecniche dell'unità a turbina a gas.

Proposte e raccomandazioni sui principi di selezione e posizionamento territoriale delle centrali elettriche autonome sono prese in considerazione da OOO Urengoygazprom, OAO Gazprom, TPP Kogalymneftegaz, TPP Uraineftegaz, TPP Langepasneftegaz, TPP Pokachineftegaz.

Approvazione del lavoro.

Disposizioni di base i lavori sono stati segnalati nei seguenti seminari, comitati scientifici e tecnici e convegni:

1. Conferenza scientifica e tecnica tutta russa "Letture Novoselovskie" (Ufa, 1998).

2. 5a Conferenza Scientifica Internazionale "Metodi di Cibernetica dei Processi Tecnologici Chimici" (Ufa, 1999).

3. III Conferenza tutta russa "Problemi regionali di conservazione dell'energia e modi per risolverli" (N.-Novgorod, 1999).

4. Convegno scientifico e metodologico interregionale "Problemi dell'industria petrolifera e del gas" (Ufa, 2000).

5. Convegno scientifico-pratico "Risparmio energetico nelle tecnologie chimiche - 2000" (Kazan, 2000).

6. Conferenza scientifica tutta russa "Risparmio energetico in RB", (Ufa, 2001).

7. Conferenza internazionale dedicata al 50° anniversario di FTT USPTU (Ufa, 2002).

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Il lavoro di tesi consiste in un'introduzione, cinque capitoli, conclusioni principali; contiene 315 pagine dattiloscritte, 32 tabelle, 84 figure, un elenco bibliografico di 240 titoli.

Nell'introduzione ha dimostrato la rilevanza del tema del lavoro di tesi.

Primo capitoloè dedicato all'analisi dei moderni metodi di modellazione dei sistemi tecnici dell'industria petrolifera e del gas, viene eseguita l'analisi dei metodi di controllo e regolazione dei parametri di affidabilità delle apparecchiature per la produzione e il trasporto di petrolio e gas e le modalità per ridurre il costo delle risorse energetiche consumate.

L'analisi ha mostrato che i modelli esistenti per prevedere l'affidabilità delle apparecchiature petrolifere e del gas sono statici e non tengono conto della dinamica dei cambiamenti nelle caratteristiche dell'oggetto nel tempo. Allo stesso tempo, esiste un gran numero di metodi matematici ben sviluppati che consentono di simulare processi fisici reali in sistemi tecnologici complessi. Fino a tempi recenti, l'implementazione di questi metodi era frenata dalla mancanza di una quantità sufficiente di informazioni iniziali, che, di norma, venivano utilizzate come dati dai registri di spedizione. Grazie all'introduzione dell'automazione e delle tecnologie informatiche nell'industria petrolifera e del gas e ai grandi volumi accumulati di dati operativi, è stato possibile creare e utilizzare algoritmi e programmi per computer che implementano moderni metodi di modellazione in grado di aumentare significativamente il livello di affidabilità operativa di impianti petroliferi e del gas.

Vengono presi in considerazione i principali metodi di diagnostica delle condizioni tecniche delle apparecchiature per la trasmissione di petrolio e gas e viene dimostrato che non hanno l'affidabilità richiesta. Pertanto, l'analisi dei risultati della diagnostica delle vibrazioni delle unità di pompaggio del gas ha mostrato che in molti casi lo sviluppo di difetti non viene riconosciuto utilizzando i metodi esistenti di elaborazione dei segnali di vibrazione. Si conclude che è necessario ampliare l'insieme delle funzionalità diagnostiche e migliorare i metodi di elaborazione dei dati diagnostici, che consentono di valutare adeguatamente le attuali condizioni tecniche delle macchine elettriche.

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Fig. 4. Confronto delle capacità predittive di modelli di varia complessità.

La causa dell'incidente è l'intasamento delle parti di lavoro della pompa con la sabbia. L'intervallo "a" è la base per la previsione, l'intervallo "b" è la previsione. 1 - polinomio di 1° grado; 2 - polinomio di 2° grado; 3 - polinomio di 3° grado; Indicatori triangolari: dati effettivi appena prima del guasto totale I guasti alle apparecchiature sul campo sono eventi relativamente rari e quindi le dimensioni del campione per riparazioni di emergenza e/o sostituzioni di apparecchiature in un periodo di tempo in cui le condizioni operative possono essere considerate invariate. Inoltre, le informazioni affidabili sui guasti delle apparecchiature tecnologiche archiviate nei database dei moderni sistemi automatizzati coprono un intervallo di tempo di 5 anni. Tenendo conto del tempo medio tra i guasti e del numero totale di unità dello stesso tipo di apparecchiature, tale volume di informazioni non supera i 10-20 cicli di vita delle apparecchiature tecnologiche dei giacimenti petroliferi. Pertanto, si pone il problema di modellare i parametri di affidabilità tenendo conto del piccolo volume 0,9 0,85

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0,75 0,7 0,65 0,6 0,55

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Fig. 5. Il valore medio dell'esponente di Hurst per vari tipi di errori di campionamento per eventi di emergenza e il requisito per la massima precisione di previsione.

Per risolvere questo problema, viene effettuato un confronto dell'accuratezza previsionale (basata su dati retrospettivi) per tre metodi di costruzione di un modello ottimo: il metodo dei minimi quadrati, i metodi per minimizzare il rischio medio e i metodi della teoria degli insiemi fuzzy. Allo stesso tempo, è stato riscontrato che in condizioni di piccole dimensioni del campione, le previsioni più affidabili sono fornite dal modello raccomandato dai metodi della teoria degli insiemi fuzzy.

È impossibile prevedere un incidente in caso di guasti istantanei con tali metodi. In questo caso è necessario trovare alcuni "precursori" di un incidente che reagirebbero all'approssimarsi del guasto con parametri di funzionamento del pozzo praticamente costanti.

Le caratteristiche frattali delle serie temporali della portata possono essere un tale precursore. Gli studi hanno dimostrato che le variazioni caotiche delle portate dei pozzi produttori di petrolio sono di natura deterministica e le caratteristiche frattali delle serie temporali delle misurazioni della portata consentono di rilevare difetti in via di sviluppo non disponibili con i metodi tradizionali (Fig. 5 ).

In custodia del secondo capitolo viene considerata l'influenza della componente ad alta frequenza del carico nella catena di steli causata da fenomeni di risonanza sull'affidabilità di funzionamento dei gruppi pompanti ad aste di aspirazione. Per valutare il grado di pericolosità di questo tipo di carichi variabili, è stato sviluppato un modello matematico di un'unità di pompaggio con asta di aspirazione (SRPU), che descrive i carichi dinamici in una stringa di aste e le principali dipendenze del loro effetto distruttivo dall'aspetto tecnico sono state determinate le caratteristiche dell'apparecchiatura e le proprietà fisiche del fluido prodotto. È stata rivelata la relazione tra la probabilità di rottura della barra e l'ampiezza dei carichi dinamici, sono state fornite raccomandazioni per la loro riduzione.

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Fig. 10. Spettrogrammi del segnale acustico, la nozione di flussi turbolenti eccitati dalla valvola a sfera a) - valvola ermetica; b) - un rubinetto che perde;

gas. Un getto di gas turbolento, quando fuoriesce da un foro o scorre attorno ad un corpo posto nel flusso, genera vibrazioni acustiche la cui frequenza dipende dalle dimensioni caratteristiche del danno e dai parametri del mezzo in movimento (Fig. 10).

Le oscillazioni generate hanno un ampio spettro, che è associato a processi fisici che portano alla generazione di onde acustiche, vale a dire, la formazione e l'interruzione di vortici di gas. Ogni vortice elementare ha determinate caratteristiche fisiche ed energetiche, ma poiché i parametri dei vortici elementari sono in gran parte casuali, lo spettro delle vibrazioni acustiche in diversi intervalli di tempo è diverso.

Se introduciamo il concetto di spettro "istantaneo", intendendo con questo lo spettro delle oscillazioni per un intervallo di tempo sufficientemente breve t = 1 / f0, (4) dove f0 è la componente dello spettro di frequenza più bassa che ci interessa, allora possiamo diciamo che lo spettro "istantaneo" a banda stretta esegue uno spostamento stocastico in un certo intervallo di frequenza, la cui frequenza media fav è correlata al numero di Strouhal

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Di conseguenza, lo studio delle leggi spettrali e statistiche delle caratteristiche acustiche permette di ottenere informazioni sulle dimensioni geometriche dell'oggetto emittente e sulla velocità (portata) del mezzo gassoso. Conoscendo la frequenza media della banda di rumore nello spettro acustico, dalla relazione (5) è possibile ricavare stime dell'entità caratteristica del danno D alla tenuta della valvola e dell'entità della perdita di gas Q. Per lo spettro mostrato in Fig. 10 (fav = 1750 Hz), abbiamo

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che è circa l'uno per cento del gas pompato dall'unità GTK-10 ed è commisurato all'errore del flussometro. Il vantaggio del metodo diagnostico proposto è la possibilità di effettuare misurazioni senza fermare la gru.

Nella terza sezione del capitolo viene considerata la possibilità di costruire un modello fenomenologico diagnostico, che permette di calcolare l'efficienza di una turbina a gas senza utilizzare misure aggiuntive.

Il vero compito del monitoraggio delle condizioni tecniche delle apparecchiature è la ricerca volta a sviluppare metodi per il calcolo dei parametri di funzionamento delle apparecchiature, che richiedono misurazioni aggiuntive che non sono fornite da strumenti standard. Questi includono, in particolare, i metodi per calcolare l'efficienza delle unità di pompaggio e di compressore. Ciascuno dei nodi del sistema meccanico può essere caratterizzato da un parametro risultante, che è un criterio per le condizioni tecniche di questo nodo. Ad esempio, per la GPU nel suo insieme, il valore dell'efficienza complessiva dell'unità o la vita utile residua possono essere presi come valutazione della condizione tecnica.

Indichiamo con xi l'i-esimo parametro di funzionamento dell'unità registrato dai dispositivi standard, quindi la condizione tecnica Yj della j-esima unità può essere determinata in funzione dei parametri, cioè Yj = fj (X), dove X = (xi).

Ciascuno dei parametri registrati xi cambia nel tempo e la registrazione viene effettuata a intervalli regolari con un intervallo t, cioè tk = nt, dove n è il numero della misura nella serie. Pertanto, le serie temporali registrate dei valori dei parametri possono essere rappresentate come xi = xi (tk). L'indicatore calcolato della condizione tecnica Yj sarà anche una serie temporale Yj (tk), che consente di studiare l'andamento della condizione tecnica e prevedere i difetti delle apparecchiature petrolifere e del gas.

L'efficienza effettiva di un'unità turbina a gas dipende dalla modalità di funzionamento della GPU ed è una funzione nota di molti parametri operativi: = F (X), dove X = (xi) è un insieme di parametri misurati (anche da mezzi) per i calcoli. Con il passare del tempo, al variare della modalità di funzionamento della GPU, cambiano anche i parametri, ovvero xi = xi (tj) ed efficienza j = F (tj).

D'altra parte, è possibile rappresentare una funzione complessa F con una funzione più semplice (ad esempio lineare) dei parametri xk (misurata da strumenti standard) a coefficienti costanti sconosciuti:

N * j = F * (t j) = LA0 + Ak xk (t j), (6) k = 1

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serie temporali dei parametri xk (tj) ed efficienza (tj) e determinazione del livello di affidabilità della correlazione.

I coefficienti Аk sono calcolati dalla condizione di minimizzazione del funzionale F (X) -F * (X) min. (7) In modo simile, il compito è determinare altri indicatori diagnostici: i coefficienti delle condizioni tecniche per potenza, efficienza o gas combustibile.

La figura 11 mostra un confronto dell'efficienza calcolata secondo il metodo standard (che richiede misurazioni aggiuntive) con i calcoli secondo il modello proposto. L'errore dei valori K calcolati è del 2% ed è sistematico, mentre le curve sono equidistanti. Pertanto, possiamo presumere che le equazioni di regressione ottenute utilizzando le procedure proposte siano sufficientemente accurate e con il loro aiuto è possibile valutare i coefficienti dello stato tecnico della GPU.

I vantaggi del metodo proposto sono l'utilizzo di sole misurazioni standard, l'efficienza del calcolo e la possibilità di includere l'algoritmo sviluppato nelle funzioni IMS della stazione di compressione per visualizzare lo stato tecnico attuale di ciascuna delle unità.

Il quarto capitolo è dedicato ai temi della manutenzione razionale degli impianti di produzione e trasporto di idrocarburi.

Nella prima sezione del capitolo vengono presi in considerazione possibili schemi per organizzare la manutenzione degli impianti di produzione e trasporto di petrolio e gas, che consentono di ridurre al minimo i costi di produzione e di ridurre i danni causati dai tempi di fermo delle apparecchiature.

L'analisi mostra che più della metà dei difetti delle apparecchiature si evolvono nel tempo. I tempi tipici per il completo sviluppo di un difetto, ad esempio nella produzione di petrolio, sono un intervallo di tempo fino a 90 giorni.

L'esecuzione di lavori di riparazione immediatamente dopo il rilevamento di un difetto in via di sviluppo non è praticabile, poiché l'apparecchiatura non ha ancora esaurito completamente le sue risorse e la sua sostituzione con una nuova richiede costi significativi. D'altra parte, il funzionamento di apparecchiature con un difetto di sviluppo porta a una diminuzione del profitto a causa di una diminuzione della produzione di petrolio. Inoltre, anche i tempi di fermo del pozzo sono stati inutili durante i lavori di restauro. Pertanto, è necessario risolvere un problema di ottimizzazione multi-criterio: determinare il momento dell'inizio dei lavori di riparazione, in cui il danno all'impresa da una diminuzione della produzione di petrolio sarà minimo. Consideriamo la soluzione del problema posto di ottimizzare i tempi dei lavori di riparazione assumendo che la funzione che descrive la diminuzione della portata Q(t) del pozzo sia già stata definita e parametrizzata.

Prendiamo come inizio del tempo t = 0 il momento di inizio della diminuzione della portata.

Il profitto dell'impresa ottenuto dal funzionamento del pozzo durante questo periodo è determinato dal reddito derivante dalla vendita del prodotto schiavo

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B C. (11) slave + slave + slave + C rem + c el P slave = 0 cQ0 L'equazione (11) rappresenta un'equazione algebrica di terzo grado per la soluzione desiderata slave, che può essere calcolata utilizzando le formule di Cardano.

I calcoli effettuati tenendo conto del tempo di funzionamento delle apparecchiature di pompaggio tra i guasti hanno dimostrato che, previa attuazione di queste raccomandazioni, il profitto specifico di un'impresa produttrice di petrolio aumenta del 5-7%.

Un problema simile sorge quando si pianificano i lavori di riparazione sulle apparecchiature di trasmissione del gas. Il lavoro propone un modello di simulazione che consente, sulla base di dati statistici sui guasti degli elementi delle apparecchiature di trasporto del gas, di calcolare il periodo di revisione ottimale per il funzionamento delle unità di pompaggio del gas. Il modello sviluppato può essere utilizzato per pianificare le date di calendario delle riparazioni programmate preventive e di revisione di unità di compressione del gas di qualsiasi tipo.

Il modello adottato per i calcoli ha la seguente struttura.

Supponiamo che la GPU sia costituita da N elementi, per ciascuno dei quali è possibile determinare la funzione integrale della distribuzione MTBF Fi(t), 1iN. Il guasto di emergenza dell'unità si considera verificato quando almeno un elemento si guasta. Dopo un guasto di emergenza, vengono eseguite riparazioni che ripristinano completamente o parzialmente la risorsa dell'elemento GPU guasto. C'è anche la possibilità di effettuare riparazioni preventive programmate di uno o più elementi, così come quelle di riparazioni importanti in cui la risorsa GPU è completamente ripristinata.

Per effettuare i calcoli è necessario conoscere la forma ei parametri delle leggi di distribuzione Fi(t), che si possono ricavare dall'analisi dei dati statistici sui guasti di emergenza della GPU. È noto che la sezione di funzionamento iniziale, conteggiata dal momento dell'avvio della GPU dopo la revisione, è la più pericolosa nel senso di guasti imprevisti, tipico della maggior parte dei dispositivi tecnici. I guasti nella fase iniziale dell'operazione sono associati allo sviluppo di difetti nascosti dopo riparazioni di scarsa qualità, la loro intensità diminuisce piuttosto rapidamente nel tempo (periodo di rodaggio). Dopo la fine del periodo di rodaggio, i guasti si verificano principalmente a causa dell'usura fisica degli elementi della GPU e la funzione di distribuzione dei guasti in questo caso corrisponde alla legge normale.

Per determinare 0,08

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dove N è la potenza motrice, kW;

Q - capacità nominale, m3 / giorno.

Il grafico della dipendenza Z = Z (Q), calcolato secondo la formula data in base alle caratteristiche delle pompe e costruito per l'altezza del rialzo del liquido nell'intervallo 600-1000 m, è mostrato in Fig. 16. Segue dal grafico che l'efficienza di un'unità di pompaggio e di potenza dipende dalle sue prestazioni e varia da ~ 0,35 a Q = 30-50 m3 / giorno a ~ 0,70 a Q 100 m3 / giorno.

Sulla base dei dati sulla struttura della flotta di pompaggio e delle portate del pozzo, calcoleremo i costi unitari per il campo nel suo complesso (per la struttura effettiva del parco

ESP):

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il parco ESP operativo.

Costi reali stimati Fig. 16. Il calcolo dei costi unitari in base ai dati del passaporto è stato effettuato in base ai dati dell'ESP modificato.

renio della portata totale dei pozzi dotati di ESP e della potenza totale consumata dalle apparecchiature di pompaggio. L'IIS "Skat-95", che è stato messo in funzione nel campo studiato, consente di effettuare tali valutazioni. Quindi, al momento delle misurazioni, la portata giornaliera totale dei pozzi petroliferi in termini di liquido era di 35031 m3/giorno, mentre la potenza totale effettiva dei motori di azionamento era di 9622 kW. Il calcolo per relazione (26) in questo caso dà Z = 6,6 kWh / m3. Pertanto, il consumo di energia specifico effettivo è quasi il doppio del limite inferiore per questo campo.

L'analisi svolta al fine di chiarire le ragioni della discrepanza tra le condizioni effettive e teoricamente possibili per il dato campo di consumo specifico di energia, ha evidenziato le seguenti ragioni principali:

Notevoli perdite di calore nel cavo di alimentazione dovute alla piccola sezione dei conduttori conduttivi;

Incoerenza della tensione di alimentazione alla cabina di trasformazione con lo squilibrio nominale o di fase;

Perdite nei trasformatori;

Scarse condizioni tecniche della pompa, del motore o delle tubazioni.

Uno dei metodi per ridurre le perdite irrazionali di energia elettrica è garantire un carico razionale delle cabine di trasformazione. Questo problema viene risolto nel lavoro di tesi sviluppando un algoritmo per il calcolo dei carichi, che consente di ottimizzare la distribuzione del carico delle sottostazioni di trasformazione dei giacimenti di petrolio e gas, tenendo conto di possibili variazioni della potenza effettiva dei consumatori di energia.

Il carico irrazionale di apparecchiature tecnologiche porta a una riduzione della risorsa del suo funzionamento e allo stesso tempo aumenta il consumo energetico specifico per l'estrazione di materie prime di idrocarburi. Ciò vale pienamente per le sottostazioni di trasformazione a grappolo (KTP), la cui installazione è stata effettuata nella maggior parte dei casi nelle fasi iniziali dello sviluppo dei giacimenti di petrolio e gas.

A causa del calo della produzione di petrolio, i KTP precedentemente azionati nella modalità nominale si sono rivelati sottocarico o sovraccarico nella maggior parte dei casi. L'analisi statistica dei database IMS "Skat-95" ha mostrato che la regola generale al momento è il sottocarico della cabina di trasformazione del 40-60%. Inoltre, la distribuzione del carico tra i KTP (se c'è più di un KTP sul cluster di pozzi) nel caso reale può essere del tutto casuale.

Si segnala inoltre che il carico della cabina di trasformazione non rimane costante nel tempo. Ad esempio, il guasto di una delle pompe porta ad una diminuzione del carico. Tenendo conto del tempo di attesa per la riparazione (10-30 giorni) e della riparazione stessa (3-5 giorni), la conseguente distribuzione irrazionale dei carichi porta a una notevole spesa eccessiva di energia elettrica.

Per aumentare l'affidabilità del funzionamento delle sottostazioni di trasformazione a grappolo e ridurre le perdite irrazionali di energia, è necessario risolvere il problema della distribuzione dei carichi tra i KTP tenendo conto delle prestazioni effettive delle apparecchiature di pompaggio e della natura temporanea della variazione dei carichi collegati causato dall'arresto di emergenza delle pompe.

Formalizziamo l'affermazione del problema come segue. Ci sono n KTP che servono m pozzi. Tutti i KTP funzionano con sottocarico (sul ramo sinistro della curva di efficienza). È necessario ridistribuire il carico dei consumatori tra i KTP in modo che le perdite totali di elettricità siano minime.

L'analisi comparativa delle caratteristiche del rendimento dei trasformatori ha mostrato che il più affidabile nella classe delle funzioni elementari il ramo sinistro della curva di efficienza è descritto da una funzione della forma = a (1 exp (N)), (28) dov'è l'efficienza del trasformatore;

a, - coefficienti empirici;

N - consumo energetico.

Considera la funzione Y che caratterizza il lavoro del gruppo KTP:

n n = io = ai (1 exp (i N i)). (29) i = 1 i = 1 In senso fisico, la massimizzazione del funzionale corrisponde alle minime dispersioni termiche nel circuito magnetico e negli avvolgimenti del gruppo trasformatore.

Ovviamente, il membro sinistro dell'equazione (29) raggiungerà il suo valore massimo quando la quantità n

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La dipendenza (31) consente di calcolare il carico ottimale di ciascun trasformatore del gruppo, se è noto il consumo energetico totale dell'apparecchiatura del cluster.

Il confronto del valore numerico dell'efficienza totale di un gruppo di trasformatori, ottenuto a seguito dell'ottimizzazione della distribuzione dei carichi, con il caso della distribuzione esistente dei carichi, ha mostrato che le perdite di potenza al KTP a servizio del cluster di pozzi sono ridotto di almeno il 2%. Tenendo conto del fatto che il numero di trasformatori in NGDU può raggiungere diverse migliaia, il risparmio energetico sarà molto significativo. L'algoritmo proposto consente di aumentare la durata della sottostazione di trasformazione e delle apparecchiature elettriche avvicinando il grado del loro carico al valore nominale.

Nella conclusione del capitolo vengono considerate le questioni dell'approvvigionamento energetico razionale delle imprese petrolifere e del gas.

Per migliorare la sicurezza energetica del funzionamento delle imprese produttrici di petrolio e gas, per aumentare l'affidabilità dell'alimentazione elettrica e per ridurre le perdite durante la trasmissione e la trasformazione, nonché per ridurre il costo dell'energia elettrica e termica, attualmente, il petrolio e l'industria del gas utilizza sempre più fonti di energia autonome. In questo caso, sorge il problema di scegliere il tipo, la capacità e l'ubicazione delle unità di potenza autonome, tenendo conto della loro affidabilità, durata, costo e perdite minime di energia durante la loro trasmissione ai consumatori.

Il contributo analizza le caratteristiche operative delle minicentrali industriali di produzione nazionale ed estera. È dimostrato che secondo i criteri "durabilità - costo dell'elettricità - affidabilità", la priorità per le imprese di produzione di petrolio e gas sono le minicentrali sezionate a pistoni a gas con una capacità di 1 ... 5 MW, che funzionano con gas associato.

Allo stato attuale, si è sviluppato un mercato abbastanza ampio delle fonti energetiche autonome, e il compito della ricostruzione si riduce alla scelta della tipologia e capacità ottimali delle centrali e della loro ubicazione territoriale, sia dal punto di vista dell'affidabilità dell'alimentazione alla giacimenti e dal punto di vista della riduzione dei consumi energetici specifici per la produzione di petrolio e gas.

Il compito di scegliere il sistema di alimentazione ottimale per i giacimenti di petrolio e gas dovrebbe essere risolto tenendo conto dell'ubicazione territoriale e della capacità sia dei consumatori che delle fonti di energia elettrica. Pertanto, la formulazione del problema di ottimizzazione dovrebbe essere eseguita individualmente per ciascun campo.

L'informazione iniziale per i calcoli è una mappa su larga scala del campo, su cui sono tracciati tutti gli oggetti che consumano energia (cluster di pozzi, pompe di iniezione d'acqua, ecc.) con un'indicazione della loro capacità installata.

L'analisi mostra che il consumo di elettricità all'interno del campo ha un carattere pronunciato di disomogeneità. La superficie di consumo energetico presenta una serie di locali extrema, la cui ubicazione corrisponde alle zone di massimo e minimo consumo energetico.

Il problema del posizionamento degli oggetti per questo caso è formalizzato come segue.

Sul territorio del campo è necessario posizionare n fonti di alimentazione autonome con una potenza totale nota N0 kW in modo che il carico dei consumatori di energia corrisponda ai loro indicatori nominali e le perdite di calore totali nelle linee elettriche siano minime.

Lascia che m oggetti esistenti (cluster di pozzi, stazioni di pompaggio e altri consumatori) siano posizionati in diversi punti P1,…, Pm del piano e nuovi oggetti (fonti di alimentazione autonome) - nei punti X1… Xn. La distanza tra i punti di localizzazione del j-esimo oggetto nuovo e dell'i-esimo oggetto esistente sarà indicata come d (Xj, Pi). Designiamo le perdite di energia specifiche annue nel cavo tra il j-esimo oggetto nuovo e l'i-esimo esistente tramite wij = F1 (Ni). Quindi le perdite di energia annue totali sono definite come m f (X) = wij d (X j, Pi), (32) i = 1

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dove E io = (x un io) + (y b io) +.

(h) (h) 2 (h) 2 Il calcolo della posizione ottimale delle unità di potenza autonome, effettuato secondo queste formule iterative, consente di determinare la posizione di un numero arbitrario di sorgenti (Fig. 17).

L'algoritmo proposto consente non solo di aumentare l'affidabilità dell'alimentazione agli impianti dei giacimenti di petrolio e gas, ma anche di ridurre di 2 ... 5 volte la perdita di elettricità nelle linee elettriche.

CONCLUSIONI GENERALI

1. È stato sviluppato un modello matematico per prevedere l'MTBF delle apparecchiature tecnologiche, tenendo conto sia delle condizioni operative che dei suoi indicatori di progettazione e qualità. Sono stati stabiliti i criteri quantitativi dell'influenza delle condizioni operative di questa apparecchiatura sulla sua vita lavorativa. È dimostrato che l'affidabilità dei modelli sviluppati è almeno due volte superiore all'accuratezza delle previsioni dei modelli che utilizzano un flusso stazionario di guasti.

2. È stata sviluppata una tecnica per riconoscere zone anomale di sviluppo di giacimenti di petrolio e gas, soggette a maggiori incidenti con le apparecchiature. È stato stabilito che vari tipi di guasti alle apparecchiature sono deterministici nel luogo degli incidenti. Sono state stabilite relazioni statisticamente significative tra le tipologie di guasti e le caratteristiche tecnologiche del funzionamento dei cluster di pozzi.

3. Vengono proposti metodi per diagnosticare lo stato tecnico delle macchine a turbina a gas sulla base delle disposizioni della teoria del caos dinamico. Sulla base degli studi sulla natura dei processi stocastici nei sistemi meccanici complessi, è stato sviluppato un metodo per l'analisi dei dati spettrali della diagnostica delle vibrazioni, che consente di tenere conto dell'effetto distruttivo dei processi stocastici nei sistemi tecnici complessi e fornisce il riconoscimento di sviluppare difetti nelle apparecchiature di trasporto di petrolio e gas che non sono disponibili con i metodi tradizionali.

4. È stata sviluppata una serie di metodi per prevedere la tempistica dei guasti nel funzionamento delle apparecchiature petrolifere e del gas con lo sviluppo di difetti di vario tipo. L'approvazione del metodo ha dimostrato che la sua applicazione consente di aumentare l'accuratezza delle previsioni di almeno il 10 ... 30% rispetto ai metodi di previsione tradizionali.

5. Sono stati proposti metodi per la pianificazione ottimale dei tempi delle riparazioni delle apparecchiature di produzione di petrolio e di trasmissione del gas, che consentano di ridurre al minimo le perdite dell'impresa. I metodi proposti si basano su un'analisi retrospettiva del database IMS sulla dinamica del calo delle portate di pozzo e su soluzioni numeriche ottenute sulla base di un modello di simulazione dei guasti alle apparecchiature di pompaggio gas. È stato riscontrato che tale pianificazione a lungo termine consente di ridurre gli incidenti, ridurre i tempi di fermo delle apparecchiature e aumentare il profitto dell'impresa del 5 ... 7%.

6. È stato proposto un metodo per migliorare l'affidabilità e l'efficienza del funzionamento delle apparecchiature elettriche in condizioni in cui il carico collegato cambia a causa di guasti degli impianti che consumano energia. È stato stabilito che l'applicazione del metodo proposto consente di ridurre le perdite di potenza nelle cabine di trasformazione di gruppo di almeno il 2%.

7. È stata sviluppata una strategia per la scelta dei tipi e delle posizioni delle fonti di energia autonome basata sull'uso di moduli di potenza autonomi a turbina a gas e a pistoni a gas, che consente di aumentare l'affidabilità dell'alimentazione ai giacimenti di petrolio e di gas e ridurre il costo dell'energia termica ed elettrica consumata. È dimostrato che per questi scopi il più efficace è l'utilizzo di impianti a pistoni a gas con una capacità unitaria di 1-2 MW, funzionanti sul gas associato. Vengono proposti algoritmi per il posizionamento di tali centrali elettriche sul territorio dei giacimenti petroliferi, che consentono di ridurre le perdite nelle linee elettriche di 2-5 volte.

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39. Baikov I.R., Smorodov E.A., Kostareva S.N. Valutazione delle condizioni tecniche della GKU mediante vibrazione // Industria del gas - 2001. - N. 4. - P.39-41.

40. Baikov I.R., Smorodov E.A., Soloviev V.Ya. Ottimizzazione dei carichi delle sottostazioni di trasformazione a grappolo di un'impresa di produzione di petrolio // Izv. Università. Problemi energetici. - 2002.- N. 11-12. S.32-36.

41. Baikov I.R., Smorodov E.A., Shakirov B.M. Valutazione dell'efficienza dell'utilizzo di una mini centrale elettrica // Izv. Università. Problemi energetici - 2002, pp. 115-120.

42. Baikov I.R., Smorodov E.A., Deev V.G. Analisi delle serie temporali come metodo di previsione e diagnostica nella produzione di petrolio // Industria petrolifera Pp. 71-74.

43. Baikov I.R., Smorodov E.A., Soloviev V.Ya. Carichi dinamici nelle aste delle pompe per pozzi profondi e loro impatto sulla sicurezza operativa // Izv.

INDICE 1. PROGRAMMA "SERVIZIO TECNICO ..." ... amm. GI Nevelskoy "V. V. Tarasov, S. B. Malyshko, S. A. Gorchakova Guida allo studio di SCIENZE DEI MATERIALI Raccomandata ..."

"Installazione della pulizia di presterilizzazione ad ultrasuoni di strumenti di piccole dimensioni UZUMI-05 (Certificato di registrazione n. FSR 2007/01155 del 20.11.2007) Manuale operativo 9451-006-26857421-2007 OM Saratov INDICE Pagina 1. Introduzione .. 3 2. Scopo .. 3 3. Tecnica di base ... "

"Istituto di istruzione di bilancio per l'istruzione professionale superiore" Università forestale statale di San Pietroburgo intitolata a S. M. Kirov "Dipartimento stradale, industriale ..."

“Sezione 1 PALEONTOLOGIA, STRATIGRAFIA E GEOLOGIA REGIONALE METODI SPAZIALI DI RICERCA GEOLOGICA, PREVISIONE E RICERCA DI DEPOSITI А.А. Potseluev1, Professore Associato, Yu.S. Ananiev1, professore associato, V.G ... "

Come manoscritto

AUMENTA AFFIDABILITÀ ED EFFICIENZA

LAMPADE AD ONDE DA VIAGGIO UTILIZZATE IN

AMPLIFICATORI DI USCITA DEI SATELLITI DI COMUNICAZIONE

Segretario Scientifico

consiglio di tesi

DESCRIZIONE GENERALE DEL LAVORO DI tesi

La rilevanza del problema in fase di elaborazione.

Nell'equipaggiamento di bordo dei veicoli spaziali per vari scopi, sono ampiamente utilizzate le lampade a onde mobili a banda larga (TWT) di tipo O con sistemi di decelerazione a spirale (SS). L'affidabilità, i parametri elettrici e di peso e dimensioni di questi TWT determinano in gran parte la qualità dei trasmettitori radio di bordo.

8., certificato Shalaev n. 000 per l'invenzione "Lampada a onde in viaggio". Registrato nel registro statale delle invenzioni dell'URSS il 15 agosto 1989. Domanda n. 000. Priorità di invenzione dal 01.01.01.

9., certificato Shalaev n. 000 per l'invenzione "Lampada a onde in viaggio". Registrato nel registro statale delle invenzioni dell'URSS il 3 gennaio 1992. Domanda n. 000. Priorità di invenzione del 4 agosto 1989.

Pubblicazioni in altre pubblicazioni

10. Shalaev PD Risultati di studi sperimentali di un TWT a spirale ad alta efficienza elettronica in una modalità di funzionamento a due frequenze /, // 9a conferenza scientifica e tecnica internazionale Problemi reali della strumentazione elettronica. APEP-2010 "Saratov. Casa editrice di SSTU. 22 - 23 settembre 2010. P. 157 - 162.

11. Shalaev PD Risultati dello studio delle caratteristiche di ampiezza di un TWT a spirale con alta efficienza dell'elettronica /, // Atti della conferenza scientifica e tecnica "Tecnologia elettronica e del vuoto: dispositivi e dispositivi. Tecnologia. Materiali". Saratov. Contatto "NPP" JSC ". Casa editrice dell'Università di Saratov. 24-25 settembre 2009. Numero 3. С

12. Shalaev PD Tecnologia e garanzia di qualità TWT per le apparecchiature di bordo delle piattaforme spaziali. /, // Materiali del convegno scientifico e tecnico "Dispositivi elettronici e dispositivi a microonde". Saratov. FSUE "NPP" Almaz ". Casa editrice dell'Università di Saratov. 28-30 agosto 2007.

13. Shalaev PD Sull'analisi delle direzioni per aumentare l'efficienza di TWT / Shalaev P. D // Materiali della conferenza scientifica e tecnica internazionale "Problemi reali della fabbricazione di strumenti elettronici. APEP-2006". Saratov. ed. SSTU. 20 - 21 settembre 2006 SS 120 - 127.

14. Su una possibilità di valutare i vincoli progettuali dell'efficienza elettronica della spirale TWT / Shalaev PD // Materiali della conferenza scientifica e tecnica internazionale "Ingegneria e comunicazione radiofonica". Saratov. ed. SSTU. 18-20 maggio 2005. S. 372 - 377.

15. Shalaev PD Sulla correlazione delle fluttuazioni dei parametri calcolati dei sistemi di collettori multistadio con gli errori del modello numerico /, // Atti della conferenza scientifica e tecnica internazionale "Problemi reali della strumentazione elettronica. APEP-2000". Saratov. Casa editrice SSTU. 2000 SS 159 - 164.

16. Shalaev PD Risultati dello sviluppo di un campione di TWT di potenza media in un intervallo di tre centimetri con un'efficienza fino al 69%. / // Atti del convegno scientifico e tecnico "Prospettive per lo sviluppo dell'elettronica e della tecnologia del vuoto per il periodo 2001 - 2006". Saratov. GNPP "Contatto". ed. Università di Saratov. 22-23 febbraio 2001. Dal 6

17. Shalaev PD Amplificatore di potenza a microonde di piccole dimensioni della gamma di frequenze X con alta efficienza e maggiore linearità delle caratteristiche /, // Atti della conferenza scientifica e tecnica "Dispositivi e dispositivi elettronici di nuova generazione". Saratov. ed. Università di Saratov. 14-15 febbraio 2002.

18. Shalaev PD Ricerca delle caratteristiche ampiezza-fase del TWT a spirale di media potenza con alta efficienza elettronica /, // Atti della conferenza scientifica e tecnica "Prospettive direzioni di sviluppo della strumentazione elettronica". Saratov. FSUE "NPP" Contatto ". Casa editrice dell'Università di Saratov. 18-19 febbraio 2003.

19. Sistema ottico elettronico ad alta prestazione Shalaev P. D. con controllo senza griglia a bassa tensione / Babanov G. N., Morev S. P., Shalaev P. D. // Atti della quarta conferenza internazionale sulle sorgenti di elettroni sotto vuoto. Saratov, Russia, 15-19 luglio 2002. Saratov: Casa editrice del Centro statale per l'educazione e la scienza "College", 2002. P. 315-316.

20. Shalaev PD Nuove tecnologie in TWT per i sistemi di comunicazione satellitare di bordo e di terra /, // Materiali della conferenza scientifico-pratica RASU "Nuove tecnologie nell'elettronica radio e nei sistemi di controllo". Saratov. FSUE "NPP" Almaz ". Casa editrice dell'Università di Saratov. 22-25 settembre 2003. Pp. 274-286.

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1 Katz in lampade a onde mobili. Parte 1. Lampada con onda mobile di tipo O /, // Ed. SSU. 1964 SS 143.

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