ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГАЗОВЫХ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ ТИПА 5Г

EVALUATION OF TECHNICAL CONDITION AND ENHANCE THE ECONOMIC EFFICIENCY OF THE GAS RECIPROCATING COMPRESSORS OF THE TYPE 5G

Shamil Fairushin

postgraduate student, Ufa State Petroleum Technological University,

Russia, Republic of Bashkortostan, Ufa

АННОТАЦИЯ

Срок службы обследованных компрессоров типа 5Г составляет не менее 40 лет. Для обеспечения безопасной и экономичной эксплуатации морально устаревших поршневых компрессоров проведено документальное инструментальное обследование газовых поршневых компрессоров типа 5Г. Получены зависимости вероятности безотказной работы, удельной стоимости ремонтов, определен коэффициент технического состояния.

ABSTRACT

The service life of surveyed 5G type compressors is at least 40 years. To ensure safe and economical operation of obsolete reciprocating compressors was carried out documentary and instrumental research of 5G gas piston-type compressors. In the article obtained dependence of the probability of failure-free operation, the unit cost of repairs gas piston-type compressors 5G, technical condition coefficient.

Ключевые слова: поршневой компрессор; коэффициент технического состояния; вероятность безотказной работы.

Keywords: reciprocating compressor; factor of a technical condition; probability of non-failure.

На одном из российских нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) было проведено обследование газовых поршневых компрессоров типа 5Г. Произведены компрессоры в 60-х годах прошлого века Пензенским заводом компрессорного машиностроения; компрессоры горизонтальные, оппозитные, крейцкопфные, оснащены охлаждаемыми цилиндрами двойного действия. Назначение компрессоров в технологической цепочке установок НПЗ – циркуляция водородсодержащего газа. Технические характеристики компрессоров представлены в [3, c. 180]. Всего в работе использованы данные документального и инструментального обследования 21 поршневого компрессора типа 5Г.

Наибольшее влияние на энергоэффективность поршневого компрессора в период длительной эксплуатации оказывает состояние его клапанов, подшипников и элементов цилиндрово‑поршневой группы. Большая часть указанных деталей поршневого компрессора подвержена наибольшему износу.

В ходе документального обследования проанализированы ремонты компрессоров, данные о проведённых ремонтах представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристика ремонтов поршневых компрессоров типа 5Г

Анализ данных показывает, что наиболее часто проводится ремонт, очистка или замена клапанов, подшипников, уплотнительных элементов цилиндрово‑поршневой группы и штоков.

Вероятности безотказной работы для поршневых компрессоров типа 5Г с разной общей наработкой показаны на рисунке1.

Необходимо отметить, что компрессоры с общей наработкой менее 100 тыс. ч имеют резервирующие функции и работают во время ремонта основных агрегатов. В связи с этим их эксплуатация носит не постоянный характер, сопровождающийся большим количеством пусков и остановов, что уменьшает вероятность безотказной работы. Поэтому из дальнейшего анализа показателей надёжности данные по отказам этих компрессоров исключены.

Рисунок 1. Вероятность безотказной работы для поршневых компрессоров типа 5Г с разной общей наработкой

Теоретическое распределение времени до отказа может быть описано интегральной функцией распределения Гомперца. В этом случае время безотказной работы описывается следующим уравнением [2, с. 21]:

           1)

где: K₁, K₂ и K₃ – положительные константы, определяющие влияние внешних воздействий и износа системы, о. е.;

λ – интенсивность отказов, о .е.;

t – наработка после последнего ремонта, ч.

В ходе анализа получено универсальное уравнение вероятности безотказной работы поршневых компрессоров типа 5Г в зависимости от общей наработки и наработки после последнего ремонта:

,             2)

где: t – наработка после последнего ремонта, ч;

T – общая наработка компрессора, ч.

Анализ стоимости проведённых ремонтных работ позволил определить удельную стоимость ремонтов поршневых компрессоров типа 5Г в зависимости от коэффициента использования (рисунок 2).

Стоимость ремонтов, отнесённых к 1 часу работы поршневого компрессора типа 5Г составляет, руб./(ч·МВт):

                                     3)

где: К_исп – коэффициент использования, о. е.

Рисунок 2. Удельная стоимость ремонтов поршневых компрессоров типа 5Г в зависимости от коэффициента использования

Инструментальное обследование проводилось при фактических установившихся режимах работы агрегатов. Обследование поршневых компрессоров включало в себя определение параметров работы поршневых компрессоров (давлений, температур, расхода сжимаемого газа, электрических параметров).

Подобно оценке состояния газоперекачивающих агрегатов, оценка технического состояния поршневых компрессоров по данным контролируемым штатной системой мониторинга может осуществляться по величине коэффициента технического состояния (КТС) по изотермическому (или политропному) КПД, определяемого по формуле:

                                                              4)

где: h_из – текущий изотермический КПД;

h^б_из – базовый изотермический КПД.

За базовое значение принимается КПД компрессора, полученное при проведении заводских испытаний либо паспортное значение КПД.

Изотермический КПД компрессора определятся по формуле [4, c. 69]:

                                                            5)

где:N_из – изотермическая мощность, кВт;

N_вал. – фактическая мощность на валу поршневого компрессора, кВт.

КТС поршневых компрессоров типа 5Г в зависимости от наработки после последнего ремонта клапанов и ремонта или осмотра элементов цилиндрово‑поршневой группы и подшипников представлен на рисунке 3.

Обработка данных методом наименьших квадратов позволила установить, что зависимость изменения КТС поршневых компрессоров марки 5Г-600-42/60 от наработки после последнего ремонта клапанов, подшипников и элементов цилиндрово‑поршневой группы описывается функцией вида [1, c. 30]:

К = 0,9999 · e^-0,00002·t,                                           6)

где: t – наработка после последнего ремонта клапанов, подшипников и элементов цилиндрово‑поршневой группы, ч.

Рисунок 3. КТС поршневых компрессоров типа 5Г в зависимости от наработки

Использование полученных зависимостей позволит проводить работы по оптимизации затрат на электрическую энергию и ремонты, вести мониторинг технического состояния поршневых компрессоров.

Список литературы:

1. Байков И.Р., Китаев С.В., Файрушин Ш.З. Диагностирование технического состояния поршневых компрессоров // Энергобезопасность и энергосбережение. – 2015. – № 3. – С. 28–30.
2. Байков И.Р., Смородов Е.А., Ахмадуллин К.Р. Методы анализа надежности и эффективности систем добычи и транспорта углеводородного сырья. – М.: ООО «Недра–Бизнесцентр, 2003. – 275 с.
3. Ластовкин Г.А. Промышленные установки каталитического риформинга: Химия, 1984. – 231 с.
4. Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Том 1. Теория и расчет. 3-е изд., доп. – М.: КолосС, 2006. – 456 с.