ВЫБОР МЕТОДА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА МАГИСТРАЛЬНОГО НАСОСА НПС-19

Актуальность тематики исследования обоснована в первую очередь развитием нефтегазового комплекса восточной Сибири и Дальнего Востока. Значимость нефтегазовой промышленности в условиях экономического роста промышленности Российской Федерации (РФ) можно считать неоспоримой, так как она является одной из влияющих отраслей на развитее народного хозяйства страны.

Финансовые потери от ошибочных решений о прекращении эксплуатации промышленного оборудования или, наоборот, о необоснованном продлении его ресурса измеряются миллионами рублей. Это делает задачу оценки оборудования и прогнозирования его отказов чрезвычайно актуальной для обеспечения планирования его загрузки и ремонтов и безопасной эксплуатации. Наличие достаточно точного прогноза отказов сможет обеспечить высокую надежность, безопасность и экономическую эффективность эксплуатации промышленных объектов [1].

Рассмотрение проблемы прогнозирования надежности в качестве предмета исследования можно отследить на примере нефтеперекачивающей станции (НПС)-19, входящей в состав трубопроводной системы Восточная Сибирь – Тихий океан.

Для получения общих сведений по НПС-19 как объекта исследования был использован общенаучный метод, включающий в себя анализ исходных данных и синтез и в виде упорядоченной информации.

Трубопроводная система Восточная Сибирь – Тихий океан была построена в соответствии с распоряжением Правительства РФ от 31 декабря 2004 года № 1737-р. Цель проекта – обеспечение транспортировки нефти месторождений Восточной Сибири и Дальнего Востока на российские НПС и на экспорт в страны Азиатско-Тихоокеанского региона через порт Козьмино. Кроме того, по ответвлению Сковородино – Мохэ ведутся поставки нефти в КНР.

Нефтеперекачивающая станция № 19 «Нерюнгри» – один из самых молодых производственных объектов «Транснефть – Восток» на территории Республики Саха (Якутия). НПС была введена в эксплуатацию 15 декабря 2014 года. Сегодня производительность нефтепровода «Восточная Сибирь – Тихий океан» составляет 58 млн. тонн нефти в год. К 2020 году компания «Транснефть» планирует увеличить эту цифру до 80 млн тонн. Запуск в эксплуатацию НПС № 19 является знаковым не только для нефтепроводной отрасли, которая позволяет освоить и обустроить новые восточносибирские месторождения нефти, но и для регионов прохождения ВСТО, где ОАО «АК «Транснефть» осуществляет значительные налоговые выплаты, создает новые рабочие места и развивает социальную инфраструктуру [2].

Учитывая значимость данной станции в трубопроводной системе Восточная Сибирь – Тихий океан необходимо учитывать при эксплуатации данные полученные при прогнозирование отказов.

Магистральный насос предназначен для перекачивания нефти и нефтепродуктов по магистральным, технологическим и вспомогательным трубопроводам. Является одной из основный составляющих любой НПС и любое повреждение которого ведет к остановке не только станции, но и участка трубопровода.

В работе магистрального насоса ключевую роль играет электропривод. С его помощью осуществляется пуск и управление режимами работы нефтеперекачивающей станции.

Эксплуатация любого элемента структуры электропривода магистрального насоса предполагает воздействие на него большого количества различных факторов, которые вызывают изменения в техническом состоянии, что со временем приводит к отказу. Существенной особенностью этих факторов является их случайный (стохастический) характер. Например, наибольшее влияние на изменение технического состояния любой части двигателя относятся такие факторы как: технологические нагрузки, прочностные характеристики материала детали. Так же следует выделить такие факторы как: качество технического обслуживания, соблюдение условий технологического процесса, вибрация, температура, качество ремонта и др. Случайный характер вышеперечисленных факторов приводит к внезапному изменению технического состояния электродвигателя, механизмов, его узлов, а это значит, что и времени работы до отказа.

Основной путь повышения эксплуатационной надежности электропривода магистрального насоса состоит в том, чтобы прогнозировать неисправности. На основании прогноза неисправностей электропривода предсказывают возможности выхода оборудования из строя, это в свою очередь позволяет выявлять неисправные устройства для их последующего ремонта или снятия с эксплуатации [4].

В результате можно отметить, что минимизируется возможность проявления неисправностей и отказов оборудования, уменьшается риск чрезвычайных ситуаций, связанных с отказам насоса и повлекших за собой серьезные экологические проблемы, снижаются затраты на ремонт и устранение последствий отказов.

Задачи прогнозирования сроков отказов можно решать различными методами. Исследователями было представлено множество моделей, различающихся методами ее анализа, набором входных данных и формой представления результатов:

- метод прогнозирования времени отказа деталей с использованием законов распределения их ресурсов, полученных из статистики ремонтов;

- метод, проведенный Гребником В.М. и Цапко В.К., позволяет использовать значения напряжений, возникающих в детали, измеренные с помощью специальных приборов, и характеристики детали для прогнозирования ресурса;

- метод машинного обучения на основе

- метод прогнозирования отказов на основе данных диагностики, с использованием номограмм [3].

В основе этих методов лежит использование собственной процедуры прогнозирования, определяющийся видом, а так же характеристикой исходной информации. Каждый из этих методов производится в два этапа. На первом этапе определяются параметры прогнозирования, а на втором - осуществляется процедура определения времени работы оборудования до отказа. Таким образом, точность прогнозирования каждого из таких методов напрямую зависит от выбора параметров.

На сегодняшний день электропривод магистрального насоса оснащен большим количеством датчиков, защит и проборами контроля. При прогнозировании отказов необходимо выбрать наиболее информативные из них. Выбор самого подходящего из методов завит от той информации которую можно получить по выбранному объекту. Так, например, для определения надежности электропривода магистрального насоса станции НПС-19 не подходят методы на основе данных диагностики, с использованием номограмм, метод прогнозирования времени отказа деталей с использованием законов распределения их ресурсов, полученных из статистики ремонтов в связи с тем, что станция находятся в эксплуатации всего лишь с 2014 и данных для этих методов недостаточно. Поэтому оптимальным методом является процедура машинного обучения. Обучение осуществляется на данных, которые соответствуют нормальному режиму функционирования объекта исследования (т.е. в то время, когда не было поломок и других аномалий). Тем самым модель учится прогнозировать, каким должен быть сигнал при нормальном режиме работы. В том случае, если в определенный момент времени фактическое значение сигнала отличается от прогнозируемого «нормального» значения сигнала, фиксируется аномальное поведение и сигнализируется о возможной поломке.

Список литературы:

1. Антонов А.В. Проблемы поддержания работоспособности оборудования АСУ ТП АЭС с реакторами ВВЭР. Вероятностные методы прогнозирования ресурса на стадии эксплуатации, разработка и внедрение программных средств. ИАТЭ, Обнинск, Россия. И.Ф. Моисеев ВНИИА-ЭС, Москва, Россия.
2. 2.ООО «Транснефть – Восток» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vostok.transneft.ru  /, свободный – (3.11.2017)
3. Виноградова Л.Н., Данилицкий С.В. Диагностика опор скольжения агрегатов металлургического производства методами неразрушающего контроля Череповецкие научные чтения - 2013. Ч. 3. С. 39-41.
4. Шибаков В.Г., Исавнин А.Г., Малныч А.А. Модели для определения сроков отказа узлов и деталей кузнечно-штамповочных машин // Камская государственная инженерно-экономическая академия. Набережные Челны, 2009.