Использование результатов диагностики при ремонте насосного оборудования

В настоящее время на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях используется большое количество насосно-компрессорного оборудования (НКО), в том числе и шестеренные насосы DESMI, MAAG, Pompe Cucchi, представленные на сайте «Промышленный импорт».

Например, на одном из нефтеперерабатывающих заводов для ведения технологических процессов нефтепереработки применяется 6680 единиц оборудования, из которых основную долю занимают насосы и компрессоры — 34,8%, теплообменники — 22,5%, емкости — 18,3% и колонные аппараты — 4,9% . Такое распределение типично для всех нефтеперерабатывающих и химических заводов.

Таким образом, насосы являются одной из самых распространенных разновидностей гидравлических машин. На нефтеперерабатывающих заводах насосы служат для перекачивания нефти, нефтепродуктов, сжиженных газов, воды, щелочей, кислот и работают в широких диапазонах производительности, напоров, и температуры.

Классификация насосного оборудования

Несмотря на разнообразие конструкций, насосы можно классифицировать по принципу действия на две группы — динамические и объемные.

В динамических насосах жидкость приобретает энергию в результате силового воздействия на нее рабочего органа в рабочей камере, постоянно сообщающейся с их входом и выходом. К динамическим насосам относятся: лопастные (центробежные, диагональные и осевые), воздушные водоподъемники (эрлифты), вихревые, струйные, вибрационные, трения, электромагнитные, черпаковые, шнековые, дисковые.

В объемных насосах жидкость приобретает энергию в результате воздействия на нее рабочего органа, периодически изменяющего вместимость рабочей камеры, попеременно сообщающейся с их входом и выходом. К объемным насосам относятся: поршневые и плунжерные, роторные, ленточные и шнуровые водоподъемники, крыльчатые, гидротараны, шестеренные, возвратно-поступательные, плунжерные, диафрагменные.

Особенности эксплуатации насосов и виды дефектов

Большая часть НКО работает в различных агрессивных и высококоррозионных средах, а также при высоких температурах. Кроме того, значительно влияет собственная вибрация насоса и вибрация трубопроводов обвязки, которая возникает при перекачке различных нефтепродуктов. Она отрицательно сказывается на техническом состоянии НКО, увеличивая вероятность возникновения дефектов.

Опыт эксплуатации показал, что при эксплуатации насосно-компрессорного оборудования возникают следующие виды дефектов:

• неуравновешенность ротора;
• нарушения соосности валов;
• нарушения жесткости опорной системы;
• дефекты подшипников скольжения;
• дефекты подшипников качения;
• нарушения гидродинамики потока;
• вибрация электрических машин электромагнитного происхождения.

Для отслеживания технического состояния НКО была создана лаборатория технической диагностики (ЛТД). На основе анализа вибросигналов служба вибродиагностики дает рекомендательное заключение по техническому состоянию НКО. Оно может содержать следующие варианты:

• допустим (Д), т.е. насос можно эксплуатировать;
• еще допустим (ЕД), т.е. в скором времени с насосом начнутся технические проблемы;
• требует мер (ТМ), т.е. необходимо устранить техническую неполадку (в течение 1 недели);
• недопустим (Н), т.е. необходима остановка и ремонт насоса.

Проведение диагностики перед ремонтом насосного оборудования

Известно, что проведение ремонта продлевает срок службы оборудования. Ремонт оборудования необходим, так как даже высококачественное оборудование в процессе эксплуатации теряет свою работоспособность из-за износа, деформаций, коррозии и других факторов.

В процессе ремонта должны быть восстановлены как первоначальные геометрические размеры, так и основные физико-механические свойства деталей, конструктивные и эксплуатационные характеристики деталей, узлов и изделия в целом. Технология и организация ремонта должны обеспечивать полное или близкое к полному восстановление указанных показателей, причем, при возможно меньших затратах.

Как правило, ремонт считается целесообразным, если стоимость восстановления изделия оказывается меньшей, чем приобретение нового оборудования. В отдельных случаях этот принцип нарушается по причине плохого снабжения запчастями или прекращения их выпуска заводом-изготовителем. Тогда приходится восстанавливать даже детали с нарушенной конструктивной целостностью с помощью сварки, клепки, накладок, стяжек, бандажей и др.

Так же следует обратить внимание на то, что цена нового агрегата, зачастую бывает ниже, или такая же, как при покупке ремонтного комплекта, зато клиент экономит на времени и ремонте и получает новое гарантийное оборудование. Все это справедливо и для шестеренных насосах DESMI, MAAG, Pompe Cucchi, WITTE, ПН, представленных на сайте «Промышленный импорт».

Износ является основной причиной выхода нефтяного оборудования из строя. В большинстве случаев изношенные детали восстанавливаются для повторного использования. Практика ремонтного дела показывает, что ресурс восстановленных деталей по сравнению с новыми во многих случаях бывает ниже. Однако современные методы восстановления позволяют получать детали, не уступающие по рабочим характеристикам новым деталям и даже превосходящие их по ресурсу.

Ремонтом на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях занимаются специально созданные на их территории ремонтные предприятия. В ремонт НКО поступает в плановом порядке или по заявке начальника установки (если насос требует экстренного ремонта).

Перед ремонтом насосно-компрессорного оборудования ЛТД проводит обследование агрегатов. Она должна облегчить выявление дефектных насосов и, путем выдачи заключения, помочь при ремонте. Так как заключения, выдаваемые ЛТД, являются рекомендательными, то они, в большинстве случаев, не доходят до ремонтного предприятия, и эти две службы работают независимо друг от друга. Схема ремонта НКО представлена на рисунке.

Методы диагностики, примеры

Для наиболее эффективного выявления дефектного НКО, составляется план-график, по которому проводится техническая диагностика агрегатов. Также, она может проводиться по заявке главного механика установки, если на НКО наблюдается повышенная вибрация.

При проведении диагностирования вращающегося оборудования по параметрам вибрации, прежде всего, необходимо получать достоверные измерения виброакустических сигналов в контрольных точках. В связи с этим, помимо соблюдения правил установки датчиков, в ЛТД используются приборы — спектроанализаторы, которые отвечают определенным требованиям.

К необходимым возможностям, которыми должны обладать приборы, анализирующие вибрацию, относятся:

• проведение анализа временных характеристик сигналов и анализа временной развертки сигналов (режим осциллографа);
• проведение спектрального анализа вибрации, то есть осуществление разделения вибрации на частотные составляющие в широком диапазоне частот (от долей Герца до 20 кГц), с возможностью выбора различных частотных поддиапазонов;
• проведение спектрального анализа огибающих высокочастотных сигналов вибрации, с возможность перестройки средней частоты полосового фильтра и выбором различных пределов частотного диапазона;
• обеспечение достаточной разрешающей способности;
• обеспечение усреднений по спектральным характеристикам;
• оценка выбросов в сигнале вибрации, то есть определение пик-фактора (отношение пикового и среднеквадратичного значений);
• определение общего уровня вибрации в полосе частот, требуемой стандартами вибрационного контроля;
• проведение измерений по маршруту;
• возможность передачи накопленных измерений в компьютер для их дальнейшей обработки;
• возможность использования на любом участке производственного предприятия, где необходимо проведение мониторизации и технического обслуживания.

Дополнительными функциями, которыми должны обладать приборы, являются балансировка роторов в собственных опорах, наличие графического жидкокристаллического дисплея, возможность загрузки маршрута измерений из компьютера.

Как правило, современные средства виброакустической диагностики преимущественным образом основаны на быстром Фурье-преобразовании вибросигнала. Однако, как показывает практика, спектральный метод обработки вибросигнала не всегда обеспечивает своевременное выявление дефектов.

Например, на одном из нефтеперерабатывающих предприятий на насосе Д200×95 произошло незначительное снижение напора. При этом ЛТД выдала заключение, что произошла расцентровка агрегата, существует дефект подшипника насоса и дальнейшая эксплуатация агрегата недопустима. Данный насос был отправлен на ремонтное предприятие, где во время разборки было установлено, что его подшипники в отличном техническом состоянии. Причиной повышенной вибрации оказалось разрушенное рабочее колесо. Была произведена его замена.

В насосе НК-210/200 появились посторонние шумы, и произошло постепенное снижение напора. В заключении, выданном ЛТД, было указано, что произошла расцентровка агрегата, произведена неправильная сборка соединительной муфты, а также обнаружен дефект подшипников качения насоса. Во время ремонта было установлено, что разрушена упорная втулка колеса и полностью разрушено рабочее колесо. Причиной разрушения стал сварочный электрод, который пробил фильтр всасывающего патрубка и, попав в насос, пробил рабочее колесо и застрял в нем.

В насосе НК-210/80 появилась повышенная вибрация. В заключении, выданном ЛТД, было указано, что обнаружена неуравновешенность ротора электродвигателя, дефект подшипников насоса, произошла расцентровка агрегата и ослабление жесткости крепления агрегата. На ремонтном предприятии было установлено, что на этом насосе приварились подшипники к валу. Была произведена замена

Как видно из выше приведенных примеров применение стандартного метода спектральной диагностики недостаточно. Для определения технического состояния насосно-компрессорного оборудования необходимо применять также и другие методы обработки вибросигналов, например, метод спектрального анализа огибающих высокочастотных сигналов вибрации, метод ударных импульсов, а также развивающиеся методы вейвлет-анализа и построения фазовых портретов с применением теории детерминированного хаоса. Использование двух или более методов оценки состояния оборудования позволяет снизить вероятность ошибки при постановке диагноза.