Российский государственный университет нефти и газа
 Скачать 117 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Российский государственный университет нефти и газаимени И.М. Губкина УТВЕРЖДАЮ: Первый проректор по учебной работе, ____________________В.Н. Кошелев «____»_____________________2013 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫВиды изнашивания и причины отказов оборудованияНаправление подготовки 150700 «Машиностроение» Профиль подготовки Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановление деталей машин и аппаратов Квалификация выпускника Бакалавр Форма обучения Очная Москва 2013 ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Цель и задачи дисциплины – снабдить специалиста современными знаниями об особенностях условий эксплуатации и изнашивания машин и оборудования нефтегазовых отраслей промышленности, раскрыть причины и физику их отказов в конкретных условиях, научить оценивать работоспособность такого оборудования и назначить мероприятия по повышению его износостойкости. Задачи преподавания дисциплины: - дать необходимые сведения об условиях работы нефтегазохимического оборудования, оказывающих наибольшее влияние на его работоспособность; - получение студентами теоретических знаний о видах изнашивания и причинах отказов нефтегазохимического оборудования; - получение студентами теоретических знаний и практических навыков определения вида изнашивания оборудования по состоянию поверхностного слоя; - изучить методики и оборудование для проведения металлографических исследований изношенных поверхностей; - изучить методы испытаний на изнашивание деталей нефтегазового оборудования. Изучение дисциплины позволит овладеть необходимыми знаниями и умениями применять их для освоения последующих специальных дисциплин. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина «Виды изнашивания и причины отказов оборудования» представляет собой дисциплину базовой (общепрофессиональной) части цикла профессиональных дисциплин – дисциплины по выбору студента. Дисциплина базируется на курсах цикла естественнонаучных дисциплин: Физика; и профессионального цикла: Материаловедение, Триботехническое материаловедение, Основы трения и изнашивания. Данная дисциплина является предшествующей для дисциплин, входящих в Профиль «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов»: Основы технологических методов повышения износостойкости и восстановления деталей машин, Технология восстановления деталей нефтегазохимического оборудования, Технологии обработки упрочненных и восстановленных поверхностей деталей; 5-7 семестры. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общекультурные и общепрофессиональные компетенции при освоении ООП ВПО, реализующей ФГОС ВПО: - способность на научной основе организовывать свой труд, оценивать с большой степенью самостоятельности результаты своей деятельности, владеть навыками самостоятельной работы (ОК-6); - умение использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10); - осознание сущности и значения информации в развитии современного общества, владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ОК-11); - свободное владение литературной и деловой письменной и устной речью на русском языке, навыками публичной и научной речи; умение создавать и редактировать тексты профессионального назначения, анализировать логику рассуждений и высказываний (ОК-14); - умение использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-16); - умение проверять техническое состояние и остаточный ресурс технологического оборудования, организовывать профилактический осмотр и текущий осмотр оборудования (ПК-4); - умение выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ПК-6); - умение применять методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей используемых материалов и готовых изделий (ПК-7); - умение подготавливать исходные данные для выбора и обоснования научно-технических и организационных решений на основе экономических расчетов (ПК-14); - умение обеспечивать моделирование технических объектов и технологических процессов с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проектирования, проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой и анализом результатов (ПК-18); - способность принимать участие в работах по составлению научных отчетов по выполненному заданию и во внедрении результатов исследований и разработок в области машиностроения (ПК-19); - способность устанавливать причины выхода из строя машин и оборудования, определять виды изнашивания деталей машин и выбирать оптимальный технологический процесс их восстановления (ПСК-1). В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования: Студент должен знать: - основные понятия теории надежности (ОК-16); - условия эксплуатации машин и оборудования (ОК-11, ПК-14); - факторы, влияющие на работоспособность нефтегазохимического оборудования (ПК-14, ПСК-1); - критерии отказов нефтегазового оборудования (ПК-4, 14, ПСК-1); - ведущие и дополнительные виды изнашивания нефтегазового оборудования (ПК-4, ПСК-1); - понятие о ремонтопригодности машин и деталей оборудования (ОК-16); - основные закономерности изнашивания деталей и узлов нефтегазового оборудования (ОК-10, ПК-4); - принципы работы металлографического оборудования (ОК-10, ПК-18); - нормативно-техническую документацию по вопросам надежности и разработки системы технического обслуживания и ремонта техники (ОК-16). Студент должен уметь: - рассчитывать сроки проведения планово-предупредительных и капитальных ремонтов оборудования (ОК-6, 10); - определять ведущие и дополнительные виды изнашивания с использованием современных металлофизических методов (ОК-6, 10, ПК-4, ПСК-1); - разрабатывать методики проведения стендовых испытаний на изнашивание деталей машин и элементов оборудования (ОК-6, 10, ПК-4, 7, 18); - использовать основные законы естественнонаучных дисциплин для описания физико-химических процессов, происходящих при изнашивании в поверхностном слое деталей нефтегазового оборудования (ОК-6, 10); - определять характер нагружения, работы и изнашивания узлов трения нефтегазового оборудования (ОК-6, 10, ПСК-1); - проводить исследования поверхностного слоя изношенных деталей по заданным методикам (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18); - разрабатывать рекомендации по повышению надежности деталей (ОК-6); - выбирать материалы и определять их работоспособность в различных условиях изнашивания (ОК-6, ПК-6); - собирать и обрабатывать информацию об отказах нефтегазового оборудования (ОК-6, 10, 11, ПК-14). Студент должен владеть: - навыками работы на оборудовании для металлофизических исследований: оптическая микроскопия, растровая электронная микроскопия, рентгеновский структурный анализ и др. (ОК-6, ПК-7, 18); - теоретическими знаниями и практическими умениями определения вида изнашивания деталей (ОК-6, ПК-4, 18, ПСК-1); - методиками сбора информации об отказах нефтегазового оборудования (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 14); - методиками составления отчетов о проведенных исследованиях (ОК-6, 10, 19); - практическими навыками проведения стендовых испытаний (ОК-6, ПК-7, 18). СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.
4.1 Содержание разделов дисциплины 4.1.1 Общие сведения о надежности и долговечности машин и оборудования нефтегазовых отраслей. Основные понятия надежности и их применимости к нефтегазовым машинам и аппаратам. Зависимость между основными показателями безотказности машин. Оценка надежности и долговечности машин. Сбор информации. Обобщение сведений об отказах. Установление закономерностей отказов (примеры). Пути повышения надежности машин и оборудования (конструктивные, технологические, эксплуатационные). 4.1.2 Основные закономерности изнашивания машин и оборудования нефтегазового комплекса в процессе эксплуатации. Износ и ресурс машин. Критерии оценки процессов поверхностного разрушения. Классификация видов изнашивания машин с учетом конкретных условий эксплуатации. Разрушение при изнашивании пар трения в режиме скольжения при вращательном движении (вертлюг, долото, ротор, станок-качалка, компрессор, землеройные машины). Разрушение при изнашивании пар трения в режиме скольжения при возвратно-поступательном движении (поршни насосов, компрессоров, двигателей, штока, втулки, бурильные и насосно-компрессорные трубы и др.). Разрушение при усталостном изнашивании в режиме трения качения (опоры качения и зубчатые передачи вертлюгов, роторов, лебедок, редукторов, компрессоров, долот и др.). Разрушение при изнашивании оборудования в гидро- и газо-абразивном потоке (арматура и элементы трубопроводов, детали забойных двигателей, долот, центробежных насосов, вентиляторов, насосно-компрессорных труб и обсадных колонн и др.). Разрушение при схватывании поверхностей в результате теплового изнашивания, фреттинг-коррозии (тормозные шкивы и шейки валов, лебедок, плунжера топливных насосов, втулки насосов и компрессоров и пр.). Разрушение узлов трения в условиях абразивного и ударно-абразивного изнашивания (породоразрушающий и калибрующе-центрирующий инструмент, уплотнения буровых и погружных насосов, двигателей и пр.). Основные методы испытаний на изнашивание деталей машин, элементов оборудования. Методики и оборудование при стендовых испытаниях. Методика эксплуатационных испытаний. Факторы, определяющие природу и физику изнашивания и разрушения узлов трения машин и оборудования. Условия и особенности нагружения, работы и изнашивания (силовой, температурный режим работы, среда, климатические условия и др.). Физико-химические процессы, возникающие в поверхностных слоях пар трения с учетом конкретных условий эксплуатации деталей нефтегазового оборудования. Управление процессами изнашивания и разрушения узлов машин и оборудования с учетом условий их эксплуатации. Основные положения управления процессами изнашивания. Примеры управления за счет выбора упрочняющих технологий, создание биметаллов, выбора среды и режима эксплуатации. Проблема обеспечения экологической безопасности при отказах машин, аппаратов и оборудования нефтегазовых отраслей промышленности за счет разработки конструкций. 4.2 Основные темы лабораторных занятий: 1. Исследование причин отказов и видов изнашивания деталей методом оптической микроскопии (Неофот-2) (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18, ПСК-1). 2. Растровая электронная микроскопия как метод анализа (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18). 3. Анализ разрушения по структуре изломов деталей нефтегазового оборудования (РЭМ) (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18). 4.3. Основные темы практических занятий 1. Практика учета отказов деталей нефтегазового оборудования. Карточка учета отказов (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 14, ПСК-1). 2. Оценка по образцам вида износа и разрушения узлов трения долот, насосов, запорно-регулирующей арматуры и пр. (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 14, ПСК-1). 3. Изучение физико-химических процессов и структурных превращений на поверхности трения с помощью рентгеноструктурного анализа (ДРОН-2) (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18, ПСК-1). ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ При реализации программы дисциплины «Виды изнашивания и причины отказов узлов трения» используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий (54 часа) занятия проводятся в виде лекций с использованием ПК и компьютерного проектора, и лабораторных занятий в лаборатории на металлографическом оборудовании с использованием натурных образцов. Самостоятельная работа студентов предусматривает работу под руководством преподавателей: консультации и помощь в оформлении и выполнении домашних заданий (18 часов): задание №1 по практике учета отказов деталей нефтегазового оборудования, а также самостоятельную работу студента при подготовке к защите лабораторных работ и к рубежному контролю (36 часов). 5.1 Основные темы домашних заданий: 1. Разработка карточки учета отказов оборудования и описание назначения детали, условий ее эксплуатации, причин отказа и обоснование экономической эффективности восстановления детали или узла (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 14, ПСК-1). 2. Определение микроструктур износостойких металлических материалов металлографическими методами, оценка их соответствия требованиям, предъявляемым к материалам при различных видах изнашивания (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18, ПСК-1). 3. Методы рентгеноструктурного анализа, используемые для изучения фазовых и структурных изменений, протекающих в металлических материалах в процессе изнашивания (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18). ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ Оценочными средствами являются: - для текущей аттестации – защита лабораторных работ; - для промежуточной аттестации – два рубежных контроля, которые проводятся перед контрольными неделями, а также средством контроля является введенная в университете рейтинговая системы оценки успеваемости студентов. В течение преподавания курса «Виды изнашивания и виды отказов узлов трения» в качестве форм текущей аттестации студентов используются такие формы, как собеседование при приеме результатов лабораторных работ с оценкой и работа на практическом занятии. По итогам обучения – дифференцированный зачет. Перечень примерных вопросов к самостоятельной работе студентов: Краткая характеристика нефтепромысловых машин и оборудования. Особенности условий работы узлов и деталей нефтепромыслового оборудования (ОК-11, ПК-14). Показатели надежности работы оборудования, основные термины и определения (ОК-16). Количественные показатели надежности работы оборудования (ОК-16). Классификация отказов деталей нефтепромыслового оборудования (ПК-4, 14, ПСК-1). Прогнозирование надежности газонефтепромыслового оборудования при проектировании (ОК-10, ПК-4). Определение нормируемых показателей надежности нефтегазового оборудования (ОК-10, ПК-4). Статистические исследования работы газонефтепромыслового оборудования (ОК-6, 10, 11, ПК-14). Методы исследования причин отказов нефтегазового оборудования (ОК-6, 10, ПК-4, 7, 18, ПСК-1). Основные причины отказов деталей нефтепромыслового оборудования. Конкретные примеры (ПК-4, 14, ПСК-1). Условия эксплуатации и причины отказов деталей подъемных установок, оборудование для кислотной обработки скважин и насосных агрегатов (ОК-11, ПК-14, ПСК-1). Условия работы и причины отказов деталей станков качалок, фонтанной арматуры, насосных штанг (ОК-11, ПК-14, ПСК-1). Классификация видов изнашивания деталей нефтепромыслового оборудования (ОК-11, ПК-14, ПСК-1). Особенности механизма изнашивания нефтепромыслового оборудования (ОК-11, ПК-14). Методы испытаний материалов и деталей нефтепромыслового оборудования (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18). Основные этапы испытания материалов, деталей и узлов нефтепромыслового оборудования (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18). Метод царапания единичным абразивным зерном как способ оценки работоспособности материалов деталей нефтепромыслового оборудования (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18). Методика комплексных испытаний материалов нефтепромыслового оборудования в условия коррозионно-механического изнашивания (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18). Стендовые испытания нефтепромыслового оборудования на примере установки для оценки работоспособности клапанных улов скважинных штанговых насосов (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18). Особенности работы газопромыслового оборудования и анализ основных причин отказов (ОК-11, ПК-14). Особенности условий эксплуатации станций подземного хранения газа и анализ отказов их оборудования (ОК-11, ПК-14, ПСК-1). Основные факторы, влияющие на интенсивность изнашивания газопромыслового оборудования (ПК-4, 14, ПСК-1). Материалы деталей газопромыслового оборудования и их работоспособность в условиях газоабразивного потока (ОК-6, ПК-6). Механизм изнашивания углеродистых сталей оборудования ПХГ и промыслов при воздействии газоабразивного потока (ПК-4, 14, ПСК-1). Общие принципы выбора материалов деталей газопромыслового оборудования для различных условий изнашивания (ОК-6, ПК-6). Стендовые испытания материалов и деталей газопромыслового оборудования (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18). Классификация и особенности эксплуатации деталей бурового оборудования (ОК-11, ПК-14). Абразивное изнашивание деталей бурового оборудования на примере замков для бурильных труб (ПК-4, 14, ПСК-1). Ударно-абразивный износ бурового оборудования (ПК-4, 14, ПСК-1). Особенности механизма изнашивания бурового инструмента (ПК-4, 14). Методы испытания материалов и деталей бурового оборудования (ОК-6, 10, 11, ПК-4, 7, 18). 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ а)основная литература: Ишмурзин А.А. Нефтегазопромысловое оборудование: учебник. – Уфа: УГНТУ, 2008 – 565 с. Быков И.Ю., Цхадая Н.Д. Эксплуатационная надежность и работоспособность нефтегазопромысловых и буровых машин: учебное пособие. – М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2010. – 298 с. б) дополнительная литература: Ивановский В.Н. и др. Оборудование для добычи нефти и газа. Ч.1. – М.: Нефть и газ, 2002. – 768 с. Бабаев С.Г. Надежность нефтепромыслового оборудования.- М.: Недра, 1987 .- 264 с. Бирюков В.И., Виноградов В.Н, Мартиросян М.М. и др. Абразивное изнашивание газопромыслового оборудования.- М.: Недра, 1977 .- 207 с. Северинчик Н.А. Машины и оборудование для бурения скважин.- М.: Недра, 1986.- 386 с. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Доценко В.А. Абразивное изнашивание бурильного инструмента.- М.: Недра, 1980.- 206 с. Виноградова Л.А., Вышегородцева Г.И., Коновалов А.В., Левин С.М. Методические указания к проведению лабораторных работ по дисциплине «Виды изнашивания и причины отказов оборудования». Ч.1 – М.: РГУНГ, 2007. – 45 с. в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы Интернет ресурсы: сайты производителей нефтегазового оборудования и по надежности нефтегазового и бурового оборудования. 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Оптический микроскоп «Неофот – 30» фирмы «Карл Цейс Йена». Микроскопы МИМ – 7. Сканирующий электронный микроскоп BS 300 фирмы TESLA Рабочие рентгенограммы, полученные на рентгеновском дифрактометре «ДРОН – 2». Профилограф-профилометр завода «Калибр». Микротвердомеры ПМТ – 3. Натурные детали нефтегазового оборудования. Персональные компьютеры. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и примерной ООП ВПО по направлению 150700 «Машиностроение», профиль «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов» Авторы: Доцент кафедры трибологии и технологий ремонта НГО, к.т.н. С.М. Левин Заведующий кафедрой трибологии и технологий ремонта НГО, д.т.н. О.Ю. Елагина Программа одобрена на заседании УМК факультета инженерной механики РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина от «___» ___________201__ года, протокол № __. Председатель учебно-методической комиссии факультета инженерной механики Б.М. Гантимиров Начальник УМУ А.Д. Макаров | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||