Эксплуатация. Эксплуатация и ремонт машин и оборудования нефтяных и газовых пр. Лекция Особенности эксплуатации машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
2. Условия работы масла в машине. Согласно гидродинамической теории смазки, при жидкостном трении, сила трения в под- шипнике обуславливается только вязкостью масла и не зависит от материала, из которого изго- товлены вал и подшипник и от состояния трущихся поверхностей. В реальных условиях износ пар трения зависит от материала, качества обработки поверхности, сорта масла и др. какими основны- ми свойствами должно обладать смазочное масло? Прежде всего требуется, чтобы оно растекалось по поверхности (смачивало еѐ), при этом первые слои должны прочно приставать, прилипать к ме- таллической поверхности. Такое сложное свойство жидкости называется маслянистостью. Важ- нейшим свойствам масла является наличие силы сцепления молекул между собой, так называемое внутреннее трение. Чем больше эта сила, тем больше вязкость масла, и наоборот чем больше вяз- кость, тем большая сила требуется, чтобы привести в движение слои масла, и тем больше жид- костное трение. Жидкостное трение растет с увеличением площади соприкосновения пар трения и скорости скольжения. Из теории гидродинамической смазки вытекает, что большие вязкость мас- ла и частота вращения вала вредны, т.к. приводят к большим потерям на трение, однако они необ- ходимы для создания жидкостной смазки. Чтобы устранить это противоречие, следует подобрать масло с надлежащей вязкостью. Для быстровращающихся валов берут масло с наименьшей вязко- стью, а для тихоходных машин, когда частота вращения вала не может образовать масляного кли- на достаточной силы, применяют масло с наиболее высокой вязкостью. Тончайший слой масла обладает огромной силой: масляный слой толщиной с папиросную бумагу на 1 см 2 выдерживает нагрузку в несколько тысяч ньютонов. Гидродинамический режим бурения сохраняется при нагрузках на вал до 4 кН. При нагрузке 4 кН и выше слой масла между валом и подшипником нарушается, возникает сухое трение. Масло в машине соприкасается с самыми разнообразными металлами с сплавами все вре- мя находится в контакте с кислородом воздуха. Оно непрерывно загрязняется различными меха- ническими примесями: коксовыми частицами, пылью, частицами износа деталей и пр. чтобы об- легчить условия работы масла и предотвратить преждевременную его порчу его фильтруют и охлаждают. Поведение масла в машине зависит от многих факторов и в первую очередь от кон- структивных особенностей машины и системы еѐ смазки, режимов работы и качества масла. В условиях нормальной эксплуатации, чем больше работает масло, тем больше в нем оказывается различных продуктов, поэтому принято менять масло в зависимости его работы. Более правильно было бы решать вопрос о смене масла не по количеству часов, а по качеству масла работающего в машине. Однако нет ещѐ надежных и быстрых методов и браковочных показателей для руковод- ства. 26 3. Основные требования предъявляемые к маслам и смазкам. В качестве смазочных материалов двигателей применяются высокоочищенные нефтяные дистилятные и остаточные масла селективной или сернокислотной очистки. Важнейшие эксплуа- тационные свойства масел это вязкостно-температурные, антиокислительные, противоизносные, моющие и др. Вязкостно-температурные свойства характеризуют изменение вязкости масел при изме- нении температуры и способность образовывать масляный слой, разделяющий металлические по- верхности трущихся деталей. Вязкостно-температурные свойства масел определяются кинемати- ческой вязкостью при 100 0 , 50 0 и 0 0 С, температурой застывания, а также величиной индекса вязко- сти. С понижением температуры вязкость масел увеличивается и наоборот. Чем меньше изменяет- ся вязкость масла при изменении температуры, тем лучше масло, тем лучше его пусковые каче- ства. Антикоррозионные свойства масел характеризуют коррозионное воздействие масла на де- тали, а также защитное действие, предохраняющее детали от коррозии агрессивными веществами. Моющие свойства характеризуют способность предотвращать отложение загрязнений на деталях. Противоизностные свойства масел – способность создавать на поверхности пленку, предохраняющую от непосредственного контакта металлические поверхности при больших нагрузках. Температура вспышки характеризует фрикционный состав и испаряемость масел. Масла с повышенной испаряемостью имеют большое количество легких фракций, способных вызывать угар масла. Чем ниже температура вспышки, тем больше угар масла. В масле не должно быть во- ды и механических примесей. Для улучшения эксплуатационных свойств в него вводят присадки, позволяющие повысить надежность машин. По своему действию присадки делят на: 1) Вязкостные, повышающие вязкость и улучшающие вязкостно-температурные свойства масел. 2) Депрессорные, понижающие температуру застывания масел. 3) Моющие, предупреждающие образование лаковых отложений. 4) Антикоррозионные, образующие на поверхности деталей защитные пленки. 5) Антиокислительные, предотвращающие образование в работающем масле продуктов окисления. 6) Многофункциональные, улучшающие одновременно несколько эксплуатационных свойств масел. Смазочные масла по применению разделяются на моторные, трансмиссионные, специаль- ные, машинные и масла различного назначения. Смазки пластичные (консистентные) представляют собой минеральные масла, загущен- ные до мазеподобного состояния. Загустителями служат кальциевые, натриевые, литиевые масла, получаемые на основе натуральных жиров или синтетических жирных кислот. Пластические смазки применяют для недостаточно уплотненных узлов, чтобы предостеречь от попадания в них влаги и пыли, а также для узлов, в которых жидкие масла не удерживаются. Кроме того, конси- стентные смазки используют для защиты открытых поверхностей от коррозии при консервации. Основные эксплуатационно-технические свойства пластических смазок – вязкостно- температурные, противоизносные, антикоррозионные, тепло- и влагостойкие, общего назначения и специальные, защитные и уплотнительные. Синтетические солидолы используютсядля смазывания большинства узлов трения. Жировые солидолы – для смазывания наиболее ответственных узлов трения. Консталины относятся к тугоплавким смазкам, или пользуются для смазки напряженных узлов трения. Литол – антифрикционная, консервационная смазка. Консервационная смазка АКОР 1-2 употребляется для защиты от коррозии поверхностей металлических изделий. 4. Основные свойства специальных и технических жидкостей. 27 В машинах применяются следующие виды жидкостей: низкозамерзающие, охлаждающие, тормозные, амортизаторные и для механизмов с гидравлическим приводом. Низкозамерзающие жидкости – антифризы и тосолы представляют собой смесь воды с этиленгликолем и антикоррозионной присадкой. Тормозные жидкости - для гидравлического привода тормозов автомобилей, состоят из спиртокасторовой смеси и гликоля. Амортизаторные жидкости – для заполнения подъемных механизмов и телескопических амортизаторов, состоят из веретенного или трансформаторного и турбинного масле. Недостаток этих жидкостей – высокая вязкость при низких температурах. Жидкости для различных гидравлических систем – подъемники, опрокидыватели, домкра- ты; применяются индустриальные масла, специальные гидравлические масла. 5. Применение смазочных материалов. Наиболее полное представления о масле дают паспорта и ГОСТ. Паспорт масла – это основной документ характеризующий свойства масла данного сорта. В нем приводятся показатели свойств масла, определенные в лаборатории при помощи специальных приборов. Применение нестандартного масла может привести к неисправностям и сокращению срока службы и даже аварии. Проверка качества масла перед его потреблением – первейшая обязан- ность эксплуатационных работников. Экономия масел, предотвращение их количественных и ка- чественных потерь позволяют повысить технико-экономические показатели производства. Главный фактор, влияющий на расход масел и смазок – техническое состояние машины, исправность всех узлов и систем, их правильная регулировка. Масла следует хранить в исправной чистой таре с герметичными пробками и крышками. Для хранения используются металлические резервуары, баки. Загрязненные и отработанные масла необходимо собирать в емкости и очищать на специальных фильтровальных установках. Регенерация отработанных масел проводится на специализированных предприятиях. Литература: 1. Лобкин «Обслуживание и ремонт буровых установок» Недра, 1985. 2. Авербух и др. «Ремонт и монтаж бурового и НП оборудования» Недра, 1976. 3. Гланц «Справочник механика работ» Недра, 1987. 28 Эксплуатация и ремонт машин и оборудования НиГ промыслов. Лекция 7. Техническая характеристика машин и оборудования. Недостатком действующей системы планово-предупредительных ремонтов является слабая ориентация на техническое обслуживание оборудования в том числе и на диагностику. оборудо- вание нередко ремонтируется преждевременно только потому, что это положено в связи с истече- нием установленного срока его эксплуатации. Не допустить это может только правильно органи- зованное техническое диагностирование оборудования. Одна из основных задач диагностики тех- нического состояния элементов машины – наиболее полное использование ресурса еѐ основных агрегатов. Прогнозируя остаточный ресурс изделий от момента контроля до его предельного со- стояния, можно обеспечить разумное управление техническим состоянием машины и полнее ис- пользовать ресурс агрегатов при условии сохранения уровня их безотказности в прогнозируемый период. Метод диагностики и прогнозирования времени наступления ремонта содействует продле- нию сроков службы оборудования и сокращает излишние работы, связанные с его ремонтом. по- чти полностью исключаются случаи непредвиденного аварийного выхода оборудования из строя, а так же случаи окончательного выхода из строя оборудования из-за технической невозможности или экономической нецелесообразности его ремонта после аварии. Диагностика повышает ответ- ственность за содержание и эксплуатацию оборудования. Это значительно сокращает общие за- траты на ремонт и эксплуатацию оборудования. 1. Основные понятия и определения. Диагностика – отрасль науки, изучающая и устанавливающая признаки неисправного со- стояния, а так же методы, принципы и средства, при помощи которых дается заключение о харак- тере и существе неисправностей системы без еѐ разборки и производится прогнозирование еѐ ре- сурса. Техническая диагностика машин представляет собой систему методов и средств, применяе- мых при определении технического состояния машины без еѐ разборки. При помощи технической диагностики можно определить состояние отдельных деталей или частей машин, производить по- иск неисправностей, вызвавших остановку или ненормальную работу машины. Техническая диагностика возникла и развивается как раздел теории измерений. Еѐ изуче- ние заключается в изучении и обосновании способов косвенных измерений скрытых параметров механизма по характеру его функционального поведения. Объектом технической диагностики может быть устройство или его элемент. Условимся объект технической диагностики называть механизмом. Простейшим объектом технической диагностики будет кинематическая пара или со- пряжение. Механизм можно рассматривать в двух аспектах: с точки зрения структуры и способа функционирования. Каждый из аспектов имеет свои особенности, описываемые своей системой понятий. Под структурой системы понимается взаимосвязь, взаиморасположение основных частей (элементов), характеризующих устройство и конструкцию системы. Параметр – качественная мера, характеризующая свойства системы, элемента или явления. Значение параметра – количественная мера параметра. Структура механизма определяется пред- писываемыми ему функциями (например, кривошипно-шатунный механизм, планетарный меха- низм и пр.). При структурном подходе имеют дело с размерами и формой деталей, с зазорами в кинема- тических парах и сопряжениях и с другими свойствами элементов механизма, обеспечивающими его нормальную работу. Основным понятием технической диагностики, связанным со структурным аспектом, будет состояние механизма (исправность, работоспособность и т.п.). свойства структуры механизма в некоторый момент времени могут быть охарактеризованы совокупностью, структурных парамет- ров: 29 ' ' 2 ' 1 , n x x x Структурный параметр - качественная мера, характеризующая свойство системы или еѐ элемента (геометрическая форма, размеры, шероховатость поверхности элементов и т.д.). струк- турные параметры ' i x - переменные величины. При изготовлении механизма они зависят от раз- личных технологических факторов, а в период эксплуатации – от степени износа и разрушения деталей. Чтобы задать начало отсчета параметров, вводят понятие идеального механизма. Под идеальным механизмом подразумевается воображаемая система, структура которой с абсолютной точностью соответствует проекту. В идеальном механизме отсутствуют, какие бы то ни было нарушения и дефекты. Обозначим значение параметра состояния идеального механизма буквой 0 i x . Тогда: 0 ' i i i x x x будет характеризовать отклонение i-го параметра диагностируемого механизма от параметра его идеального прототипа. Очевидно, что свойства структуры механизма, могут быть охарактеризова- ны различными наборами параметров. Так свойства подшипника можно задать диаметром вала d, диаметром втулки D и зазором между ними h. Таким образом, между некоторыми параметрами структуры возможны зависимости вида: ) , ( 1 2 , 1 u u i x x x x f x Например, для подшипника такой зависимостью будет: H=D-d. Для повышения степени объективности оценки на совокупность параметров структуры накладывается условие минимальности. Совокупность параметров u x x ... 1 будет минимальной, ни одна из этих величин не может функционально выражаться через значения других параметров, входящих в эту совокупность. Каждый параметр минимальной совокупности может изменятся независимо от других параметров. Помимо условия минимальности, совокупность параметров, описывающих структуру ме- ханизма, также должна удовлетворять условию полноты. Совокупность параметров i x будет пол- ной, если значения их величины позволяют принимать однозначные решения о необходимом ре- монте и обслуживании механизма. Очевидно, что набор параметров i x и их число, используемое для описания структуры ме- ханизма, будут меняться в зависимости от целевой установки при использовании диагностической информации. Так при заводском контроле выпускаемых машин их структура будет характеризо- ваться набором параметров (размеры, форма, шероховатость поверхности),который отличается от набора параметров при диагностике этих устройств в условиях эксплуатации (безотказность, дол- говечность, ресурс). Состоянием механизма называется полная минимальная совокупность параметров u x x ... 1 , характеризующих отклонение структуры механизма от структуры его идеального прототипа. При функциональном подходе работающий механизм рассматривается как единая система, порождающая различные процессы: передачу механической энергии, излучение тепла, потребле- ние какой-либо энергии и т.д. Все эти процессы можно охарактеризовать совокупностью выход- ных параметров S 1 , S 2 . . .S U. Выходной параметр – качественная мера внешнего проявления свойств системы выходны- ми параметрами являются мощность и крутящий момент, производительность, тормозные усилия и т.д. Величина этих параметров зависит от состояния машины и режима работы (скорости, нагрузки и т.д.). на основании этого выходные параметры механизма будут рассматриваться как функции состояния: S i =S i (x 1 ,x 2 …x u ). В технической диагностике различают три класса функций состояния: критерий эффектив- ности, ресурс механизма и параметры диагностического сигнала. 2. Критерии эффективности механизма. 30 Этот класс функций состояния представляет собой числовые характеристики способно- сти механизма выполнять заданную работу. Наиболее часто применяются такие показатели эф- фективности как КПД, производительность механизма, грузоподъемность и т.д. критерии эффек- тивности механизма в диагностике, чаще встречаются в качестве искомого неизвестного. Если по- казатели эффективности находятся в допустимых пределах, то обычно этим этапом диагностиро- вания ограничиваются. Если же эффективность механизма по какому-либо критерию ниже допу- стимого уровня, то диагностирование продолжается до выявления параметров состояния, которые привели к снижению его эффективности. В отличии от параметров состояния i x критерии эффек- тивности поддаются непосредственному измерению. Так существуют установки для измерения мощности, расхода топлива и т.д. Параметры же состояния непосредственно замерить нельзя, т.к. элементы механизма за- крыты, и доступ внутрь затруднен. 3. Ресурс механизма. Этот класс определяется длительностью интервала времени, в течение которого механизм будет исправно функционировать до предельного состояния. Такая функция состояния считается важнейшей характеристикой механизма и всегда является искомой диагностической задачи. Для определения ресурса необходимо знать величину каждого существенного параметра состояния механизма i x . Для характеристики механизма с точки зрения его ресурса в условия диагностиче- ской задачи, включают, наряду со значениями параметров идеального механизма 0 i x , также кри- тические значения этих параметров к i x . Предполагается, что при достижении некоторым пара- метром i x критической величины к i x , (например, максимально допустимая температура или зазор в сопряжениях), механизм не может дальше использоваться и подлежит ремонту. Если значение хотя бы одного параметра i x превышает критическое к i x , то ресурс механизма равен нулю. Номи- нальная разность ) ( min i к i i x x x может служить оценкой ресурса механизма. Прогнозирование технического состояния механизма может быть осуществлено путем определения коэффициента работоспособности, который позволяет оценить не только пригод- ность проверяемых частей, но и предсказать время их отказа. доп зам зам зам доп р к 1 0<к р <1 где доп - допустимый зазор; зам - замеренный зазор. Коэффициент работоспособности к р уменьшается с увеличением пробега или наработки механизма. По его величине можно судить об остаточном ресурсе до появления отказа в агрегате. |