Тема 2.10. Эксплуатация и ремонт нефтегазового оборудования. Организация технического обслуживания и ремонта нефтепромыслового оборудования
 Скачать 0.57 Mb.
|
|
Краткие сведения о приборах и системах технической диагностик элементов станков- качалок 1. Тест – СК, НПП «РОС», г. Пермь. Двухканальный прибор с программным обеспечением предназначен для диагностики и балансировки станков-качалок методами вибродиагностики и ваттметграфирования, определения дефектов электродвигателя, редуктора, ременной передачи, глубинного насоса. 2. Камертон – К, НПП «РОС» г. Пермь. Восьмиканальный анализатор сигналов на базе переносного компьюте- ра для оперативной оценки технического состояния и диагностики дефек- тов металлоконструкций по спектральному и модальному составу простран- ственных резонансных колебаний контролируемых элементов при ударных воздействиях, регистрируемых при помощи вибродатчиков. При наличии 25 специальных программ прибор позволяет диагностировать запорную армату- ру, сварные и фланцевые соединения трубопроводов. 3. Диагностическая система «ДИЭС» ЗАО «Промсервис» , г. Дмитров- град. Виброанализатор с программный обеспечением для определения дис- баланса СК, дефектов редуктора, электродвигателя и их крепления. Система диагностики универсальная, может использоваться для экспертизы любого вращающегося оборудования. 4. ННК – 1М – 4, ООО «Энергодиагностика», г. Москва. Четырехканальный прибор с программным обеспечением для измере- ния, регистрации и обработки данных диагностики напряженно деформиро- ванного состояния оборудования и конструкций с использованием метода магнитной памяти металла. Система диагностики универсальная, может быть использована для экспертизы элементов маталла конструкций любого оборудования. 5. Баланс – СК, НПП «РОС» , г. Пермь. Прибор с токовыми клещами для проведения оперативной балансиров- ки станков-качалок с использованием ваттметграмм. Визуальный анализ ваттметграммы позволяет подготовленному поль- зователю проводить диагностику состояния штангового насоса и поиск де- фектов по форме сигналов непосредственно на месте. Перечень работ, назначаемых по техническому состоянию СК • Перемонтаж СК с заменой фундамента. • Перемонтаж СК с поузловой разборкой для транспортировки. • Демонтаж СК с поузловой разборкой для транспортировки. • Демонтаж железобетонных конструкций фундамента СК. • Транспортировка СК и элементов фундамента после ликвидации скважины. • Замена редуктора СК на скважине. • Замена редуктора СК на скважине с оснащением в мастерской. 26 • Замена балансира СК. • Замена головки балансира. • Замена электродвигателя. • Замена станции управления СК. • Капитальный ремонт и замена станции управления СК. • Замена ограждения КШМ СК. • Замена анкерной шпильки СК. • Замена шатуна (в сборе) СК. • Замена кривошипа СК. • Замена кабеля с металлорукавом от электродвигателя до станции управле- ния. • Ремонт площади обслуживания СК. • Ремонт лестницы площадки обслуживания СК. • Установка кожуха клиноременной передачи. • Изменение длины хода глубинного насоса. • Проведение электроизмерений. • Замена траверсы СК. • Установка мотор – редуктора. • Покраска СК по стандарту. Применение метода ваттметграфии для диагностики дефектов оборудования Для регистрации ваттметграмм применяется прибор «Тест-СК». Этот прибор предназначен для проведения комплексной диагностики станков- качалок. 27 Схема подключения прибора «Тест-СК» для практического снятия ватт- метграмм показана на рисунке Для проведения измерительных работ необходимо токоведущую жилу кабеля, подключенного к электродвигателю, установить токовые клещи. К этой же жиле подключается изолированный зажим типа «крокодил», идущий к каналу измерения напряжения. Второй провод этого измерительного ка- нала подключается к клемме заземления управления. Канал тока и напряже- ния коммутируются в специальной коробке, подключаемой к прибору со- единительным кабелем. К специальному входу прибора подключается вы- носная кнопка «К». В процессе регистрации ваттметрграммы, которая длится от 30 до 40 секунд, прибором рассчитывается активная мощность, потребляемая электродвигате- лем, и записывается в память. В моменты нахождения балансира в верхнем по- ложении кратковременно нажимается кнопка «К», чтобы зафиксировать этот момент на ваттметрграмме. Процедура снятия ваттметрграммы достаточно проста, не требует спе- циальной подготовки персонала. Весь процесс регистрации занимает не бо- лее 10-15 минут. Основная функция прибора – регистрация и анализ ватт- метрграммы работы станков-качалок. Прибор «Тест-СК» позволяет диагно- стировать техническое состояние штангового насоса, редуктора и привод- ного электродвигателя. 28 Анализ формы ваттметрграмм, при помощи прибора «Тест-СК» и при- лагаемого к нему программного обеспечения позволяет: 1. Диагностировать дефекты штанговых насосов. Достаточно уверенно диа- гностируется до 80% дефектов, определяемых по динамограммам. Пре- имуществом данного метода является сравнительно невысокая трудоем- кость и оперативность проведения работ. 2. Проводить анализ и контроль технического состояния редуктора. В про- цессе такого анализа оценивается состояние зубчатых пар и подшипни- ков по валам, оценивается износ и остаточный ресурс редуктора. 3. Проводить динамическое уравновешивание СК. ( реально, до 60% всех СК разбалансировано, это объясняется низкой эффективностью уравно- вешивания при помощи токовых клещей). 4. Определять эффективный КПД всего станка-качалки, включая электро- двигатель, редуктор, штанговый насос и гидравлическое сопротивление колонны труб и, частично самой скважины. Технические параметры прибора «Тест-СК» Диапазон регистрируемой мощности, без до- полнительных трансформаторов, кВт 0,05 200 Длительность регистрации ваттметрграммы до 40 с Объем памяти для хранения ваттметрграмм 400 ед. Частотный диапазон виброканала, Гц. 5 - 5000 Разрешение графического ЖКИ 64 -* 128 Диапазон рабочих температур, град. -20 - +60 Время работы от внутреннего источника 6 час. Вес прибора без датчиков 1,0 В состав встроенных функций прибора «Тест-СК» входит регистрация и анализ спектров вибросигналов, регистрируемых на электродвигателе и ре- дукторе станка-качалки при помощи вибродатчика. Одноканальный анализа- тор вибросигналов, необходимый для этого, расположен в корпусе прибора «Тест-СК». Это расширяет возможности прибора, т.к. позволяет диагности- ровать подшипники качения двигателя и редуктора СК. 29 Диагностика глубинного штангового насоса При помощи анализа формы ваттметрграммы можно диагностировать следующие дефекты штанговых насосов: 1.Контролировать дефекты в насосе, обусловленные неправильной настрой- кой насоса, наличием заеданий различной природы в насосе и колонне труб. 2.Контролировать утечки в приемном и нагнетательном клапанах насоса. 3.Выявлять режимы откачки до уровня жидкости в скважине. 4.Контролировать наличие парафина в скважине. 5.Определять общую эффективность работы насоса. Диагностика дефектов редуктора и электродвигателя Ваттаметрограмма, в отличие от динамограммы позволяет проводить анализ не только состояния штангового насоса, но и оперативно и без разбор- ки оценивать состояния редукторов станков-качалок. Балансировка станка-качалки Проблема динамической балансировки станков-качалок решается в настоящее время при помощи стандартных токовых клещей. Однако этот метод, при своей простоте для двигателей станков-качалок мало пригоден. Это объясняется тем, что у асинхронных электродвигателей ток холостого хода превышает 50% от номинального значения, и является практически полностью реактивным. В результате более половины всех СК работает в разбалансированном режиме, что увеличивает нагрузку на привод, изнашивая его,и приводит к увеличению энергопотребления на единицу продукции. Наиболее эффективно уравновешивание СК проводить при помощи 30 анализа ваттметрграмм. При нормальном уравновешивании СК амплитуда двух пиков потребляемой мощности, при подъеме жидкости и опускании колонны штанг, примерно одинакова. В приборе «Тест-СК» реализованы все функции для проведения опера- тивной балансировки привода, включая расчет оптимального значения (по- ложения) груза по итогам опытного изменения момента от груза. Если груз избыточен, то большую амплитуду мощность имеет при спуске колонны штанг. Если масса груза мала (точнее говоря, мал момент от груза), то большая мощность затрачивается при подъеме жидкости. При опускании колонны штанг от электродвигателя потребляется небольшая мощность. Определение эффективного КПД станка-качалки, планирование ремонтных работ Важным достоинством применения ваттметграммы для диагностики состояния СК является возможность определения «полного или эффектив- ного КПД станка-качалки». Под этим термином понимается, какая часть энергии, потребляемой электродвигателем из питающей сети, расходуется непосредственно на подъем жидкости из скважины. При этом потери на тре- ние жидкости в скважине не учитываются. В данном случке не идет речь о точном расчете КПД как отношения полезной к затраченной работе, это скорее всего, сравнение мощности потерь с переменной составляющей мощности. Для определения полезно затраченной мощности определялось мощ- ность потерь в приводе. Количественно она приравнивалась к величине по- требляемой мощности в момент нахождения балансира в мертовых точках. Далее из полной мощности вычиталась мощность потерь в СК. Полученная разность рассматривалась далее как полезно затрачиваемая мощность, кото- рая являлась основной для расчета эффективного КПД станка-качалки. 31 Расчет КПД выполняется на месте, при помощи прибора «Тест-СК», что многократно повышает оперативность проведения оценки технического состояния станка-качалки. Положительным является также то, что можно определять эффективность работы добывающего оборудования, своевремен- но выводя из работы неэффективные скважины. Определение мест установки датчиков для проведения измерений вибрации узлов диагностируемого оборудования Пригодность эксплуатируемого оборудования для вибродиагностики должна обеспечиваться при его проектировании, монтаже и эксплуатации конструктивными решениями, определением средств диагностики. При кон- струировании монтаже и эксплуатации оборудования необходимо как мож- но точнее определить места установки вибродатчиков, которые требуется устанавливать с учетом местонахождения устраняемой неисправности. Как правило, размещение вибродатчиков должно быть максимально приближено к диагностируемому узлу и их установка осуществляться на подготовленные поверхности жестких элементов конструкции. При выборе места установки датчиков должны учитываться также резо- нансные свойства конструкции. Число стыков деталей на путях прохождения выбросигналов от диагностируемой детали к месту установки датчика должно быть минимальным. Направление оси вибродатчика, по которой производится измерение, необходимо ориентировать по линии действия силы, вызывающей вибро- сигнал. Возможность установки вибродатчика обеспечивается созданием ответствующих площадок (на фланцах, бобышках, приливах и т.д.), либо установки специальных крепежных элементов (болтов, гаек с площадками 32 под вибродатчик) и взамен штатных, либо установкой специальных крон- штейнов. В вибродиагностике машин широко используют пьезоэлектрические виброобразователи (пьезодатчики), обычно малогабаритные, что облегчает задачу по выбору мест их установки. Места установки вибродатчиков, которые будут использоваться только в случаях необходимости для специальных исследований при возникновении не- исправностей при эксплуатации, следует указывать в технической документа- ции машины и Регламенте проведения виброизмерений предприятия. Кроме того, должны быть указаны способы крепления вибрадатчиков, технология прокладки электропроводки от вибродатчика к средствам диагностики и воз- можности использования других сигналов, например, сигналов частоты враще- ния роторов. Поскольку реакции механических систем на возбуждение механическими колебаниями определяются сложными физическими процессами, то при изме- рении даже на одном элементе агрегата в близких друг к другу точках ввода может наблюдаться различный характер исследуемых колебаний. Это особенно важно для высокочастотной составляющей вибросигнала, часто определяемой различными типами распространения высокочастотных колебаний по поверхности. Важно производить замеры вибрации в одних и тех же местах, называе- мых контрольными (штатными) точками измерения вибрации. Обычно измерения параметров вибрации в контрольных точках произво- дятся на подшипниковых опорах агрегата, корпусе агрегата и на анкерных фундаментных болтах, рисунок 2, 3. Абсолютную вибрацию (при диагностировании большинства механиче- ских дефектов) рекомендуется измерять в трех взаимно перпендикулярных направлениях: вертикальном, горизонтально-поперечном и осевом. Преобразо- ватели для измерения горизонтально–поперечной составляющей вибрации крепят на уровне оси вала против середины длины опорного вкладыша под- 33 шипника. Осевую составляющую вибрации следует измерять в точке, макси- мально приближенной к оси вала на корпусе опоры подшипника вблизи гори- зонтального разъема между крышкой и корпусом. Вертикальную составляю- щую вибрации измеряют на верхней части подшипника над серединой его вкладыша. Допускается измерение вертикальной, горизонтальной и осевой составля- ющих вибрации путем установки на верхнюю часть крышки подшипника трех- компонентного вибродатчика для измерений вибрации во взаимно перпенди- кулярных направлениях совпадающими с главными осями агрегата. Рис.2. Типичные контрольные точки измерений вибрации на корпусе подшипника 34 Рис . 3. Схема расположения точек измерения вибрации на агрегате: Если невозможно проведение измерений по трем главным направлениям в зоне одного подшипника или требуется минимизация количества замеров, то допускается измерение вибрации по двум направлениям: осевом и одном из поперечных направлений. Предпочтение отдается поперечному направлению, как правило соответствующему направлению минимальной жесткости систе- мы. Допускается также осевую вибрацию привода и других узлов агрегата из- мерять только у подшипника свободного конца вала. Измерение вибрации при диагностировании опорных подшипников качения производится на подшипни- ковых опорах в поперечном направлении, желательно в нижней части опоры, как показано на рисунке. Рис .4. Направления и точки измерения вибрации электрической машины при диагностировании механической (а) и электромагнитной (б) систем. Точки и направления измерения сигнала вибрации для диагностирования 35 моделей механической и электромагнитной систем электрических машин раз- личны. На рис.4 (б) показаны основные точки измерения сигнала вибрации на корпусе машины при вибродиагностировании ее электрической несимметрии. В ряде случаев эти точки при измерении поперечной составляющей вибрации мо- гут совпадать с точками измерения вибрации на подшипниковых опорах. Нарушения гидродинамики потока, например, кавитацию, во многих слу- чаях следует контролировать, измеряя сигнал вибрации на корпусе насоса в районе входного патрубка. Датчик следует закреплять так, чтобы его измерительная ось совпадала с нужным при измерении направлением. Как правило, измерительная ось перпен- дикулярна плоскости крепления датчика (его рабочей поверхности). Цель изме- рения и анализа вибрации обычно диктует расположение мест крепления пье- зодатчика на исследуемом объекте. Эскиз – качалки с указанием мест проведения контроля методом 36 магнитной памяти металла |