Техническая диагностика нефтегазового оборудования

• предельное — дальнейшая эксплуатация объекта технически невозможна или нецелесообразна из-за несоответствия требованиям безопасности или неустранимого снижения эффективности работы.

Системой технического диагностирования (контроля технического состояния) называют совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимую для проведения диагностирования (контроля) по правилам, установленным в технической документации. Объектами технической диагностики являются технологическое оборудование или конкретные производственные процессы.

Средство контроля — техническое устройство, вещество или материал для проведения контроля.

Исполнители — это специалисты службы контроля или технической диагностики, обученные и аттестованные в установленном порядке и имеющие право выполнять контроль и выдавать заключения по его результатам.

Методика контроля — совокупность правил применения определенных принципов и средств контроля. Методика содержит порядок измерения параметров, обработки, анализа и интерпретации результатов.

Классификация видов  технической диагностики приведена на рис. 1.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.3. Классификация видов технической диагностики

 

1.3.Типовая программа технического диагностирования

 

Типовая программа (типовой алгоритм) технического диагностирования состоит из наиболее общих этапов работ, присущих различным типам диагностируемых объектов. Перечень и последовательность выполнения таких этапов приведены на рис. 1.4.

Первый этап технического диагностирования включает анализ эксплуатационно-технической документации и данных оперативной диагностики. Этот этап является предварительным и позволяет получить ретроспективную информацию об объекте диагностирования, определить соответствие проекту использованных материалов и фактического конструктивного исполнения, фактических условий эксплуатации (нагрузок, температур, рабочих сред и др.) проектным, выбрать определяющие параметры технического состояния, предварительно установить ожидаемые деградационные процессы, составить перечень элементов и участков объекта диагностирования, которые в наибольшей степени предрасположены к появлению повреждений и дефектов. Анализу подлежат нормативно-техническая, проектная, монтажная и ремонтно-эксплуатационная документация, заключения экспертиз промышленной безопасности, проведенных ранее, а также научно-техническая информация по отказам и повреждениям аналогичных объектов.

 

 

 

 

 

Рис. 1.4. Алгоритм технического диагностирования

 

Натурное обследование объекта осуществляют в несколько  последовательных этапов. В первую очередь проводят визуально-измерительный контроль, измерение геометрических параметров объекта и размеров выявленных дефектов. На объектах, имеющих большие габаритные размеры, выполняют геодезическую съемку.   Результатом этого этапа является выявление изменения геометрии объекта, наличия поверхностных видимых дефектов и уточнение объема неразрушающего контроля. Далее неразрушающими методами выполняют толщинометрию и дефектоскопию элементов и участков объекта, выявленных на предварительном этапе диагностирования и уточненных при визуальном контроле. При необходимости производят исследование структуры, определение химического состава и механических свойств материалов.

В большинстве  случаев натурное обследование завершают  испытанием объекта под нагрузкой на прочность, устойчивость и герметичность. Испытаниям предшествуют соответствующие проверочные расчеты с учетом выявленных дефектов. Проверочные расчеты в соответствии с нормативной документацией (ГОСТ 14249-89, 25859-83, 26202-84, 24755-89, РД 03-421-01, ПБ 03-605-03 и др.) выполняют по допускаемым напряжениям с учетом коэффициентов запаса. Величина запаса определяется физико-механическими характеристиками материала конструкции и условиями ее нагружения.

Оборудование  считают работоспособным, если его  несущие элементы имеют запасы прочности выше следующих нормативных значений:

 n_т= 1,5 — запас прочности до образования пластического шарнира (по пределу текучести);

 n_в = 2,4 — запас прочности по пределу прочности;

 n_к = 2,0 — запас прочности по критическому коэффициенту интенсивности напряжений.

Если расчетный  коэффициент запаса ниже установленных  значений, то принимают решение о снижении рабочих параметров диагностируемого оборудования (давления, температуры, расхода) или выводе его из эксплуатации.

На завершающем  этапе диагностирования выполняют  анализ выявленных дефектов и повреждений, их соответствие нормам и критериям, установленным в нормативно-технической документации, дают оценку технического состояния объекта. Выясняют необходимость проведения дополнительных исследований с целью уточнения определяющих параметров на основе уточнения напряженно-деформированного состояния, деградационных процессов и фактических характеристик материалов.

При признании  объекта работоспособным, а также  при наличии возможности восстановления его работоспособности выполняют прогнозный расчет остаточного ресурса по определяющим параметрам технического состояния с учетом скорости роста соответствующих дефектов и повреждений.

По результатам  технического диагностирования принимают  решение о возможности и условиях дальнейшей эксплуатации объекта: продолжении эксплуатации на рабочих или сниженных параметрах, необходимости ремонта объекта или демонтажа из-за невозможности или нецелесообразности его дальнейшего использования.

В зависимости  от конструктивного исполнения в  типовую программу диагностирования вносят изменения и дополнения, учитывающие особенности конкретного объекта и предусматривающие проведение дополнительных исследований и применение различных методов неразрушающего контроля: например, контроль состояния магистральных трубопроводов с помощью специальных снарядов-дефектоскопов, инструментальное обследование состояния оснований и опор, тепловизионное обследование в режиме эксплуатации объектов с термоизоляционным покрытием (например, изотермических резервуаров для хранения сжиженного газа), дополнительное обследование фундамента ГПА и конструкций зданий насосных и компрессорных станций и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.ОСОБЕННОСТИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

ТИПОВОГО  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

Диагностирование  оборудования различных типов осуществляется по определенным программам (алгоритмам). Индивидуальная программа технического диагностирования разрабатывается на основе типовой с учетом конструктивных особенностей конкретного оборудования. Ниже рассмотрены программы и особенности диагностирования некоторых типов основного технологического оборудования нефтегазовой промышленности.

 

2.1.Диагностирование буровых установок

Буровые установки представляют собой сложные  технические системы, включающие комплекс машин, механизмов и подъемных сооружений. Техническое состояние буровой установки определяется состоянием ее составляющих, в том числе: основных грузоподъемных механизмов (лебедки, талевой системы); металлоконструкций вышки, оснований; вспомогательных механизмов для выполнения спуско-подъемных операций на буровой площадке и приемных мостках; сосудов, работающих под давлением, систем пневмооборудования установки, работающих под давлением; циркуляционных систем приготовления и подачи буровых растворов; комплекса приводов буровых роторов и другого оборудования.

По условиям эксплуатации буровые установки являются объектами  повышенного риска, а соответствующий им вид деятельности связан с повышенной опасностью производства работ.

Комплексное обследование технического состояния буровой установки  независимо от года выпуска должно проводиться в обязательном порядке после:

• окончания установленного заводом-изготовителем гарантийного срока эксплуатации;
• восстановления в результате аварии;
• устранения обнаруженных дефектов вышки (мачты).

Обследования буровых  вышек, мачт и оснований проводятся  путем проведения неразрушающего контроля и металлографии.

При проведении обследования буровой установки работы должны выполняться в  последовательности, изображенной на рисунке 2.1:

			буровая установка				экспертиза технической документации
визуально-оптический контроль металлоконструкций					визуально-оптический контроль механизмов и оборудования
капиллярный, ультразвуковой, магнитный контроль и  металлография металлоконструкций					капиллярный, ультразвуковой, магнитный контроль металлоконструкций, механизмов и  оборудования
		ремонт (при необходимости)
		проверка работы на холостом ходу
		проверка работы приборов и устройств безопасности
		составление протокола и оформление результатов

 

Рис 2.1. Порядок технического диагностирования буровых установок

 

При проведении обследования выполняют следующие  основные работы:

• ознакомление с технической эксплуатационной и ремонтной документацией буровой установки и ее анализ;
• внешний осмотр комплекса буровой установки, характеризующий визуально общее состояние металлоконструкций, механизмов, агрегатов, электро-, гидро- и пневмооборудования, проверку комплектности буровой установки;
• проверку состояния основных несущих элементов металлоконструкций с применением методов неразрушающего контроля;
• проверку состояния механизмов, агрегатов, канатов, канатно-блочных систем и других узлов и деталей с проведением необходимых измерений величины износа элементов механизмов;
• проверку состояния электрооборудования, электроаппаратуры, приборов безопасности, гидро- и пневмооборудования;
• отбор проб образцов (при необходимости) для химического анализа и проверки механических свойств несущих элементов металлоконструкций.

Предусматривают три вида обследования буровых установок  с истекшим сроком эксплуатации: первичное, повторное и внеочередное.

Первичное обследование проводят по истечении нормативного срока эксплуатации, установленного заводом-изготовителем оборудования (7 лет с начала эксплуатации). Период, на который может быть продлен срок службы бурового оборудования не превышает три года, устанавливают исходя из требований нормативных документов и фактического состояния оборудования.

Повторное обследование проводят по истечении  срока, установленного первичным обследованием. Количество повторных обследований не ограничивается. Срок до последующих обследований назначают не более трех лет. Возможность дальнейшей эксплуатации определяют общим состоянием бурового оборудования, экономическими показателями и затратами на ремонт и максимальным сроком в соответствии с паспортными данными.

Внеочередное обследование буровых установок проводят в случаях:

• обнаружения  деформаций в металлоконструкциях, возникших в результате перегрузок и внешних воздействий (стихийные бедствия, пожары, открытые фонтаны и т.д.), а также при неоднократном повторении поломок оборудования;

Визуальный осмотр должен выполняться при установке буровой  установки в рабочее положение. При этом основное внимание уделяется  металлоконструкциям, тормозной системе лебедки, канатам талевой системы и оттяжкам. Определяется состояние (с использованием необходимых замеров) опорной рамы, мачты, мест крепления растяжек к мачте, транспортной базы, балконов для работы со штангами и трубами и пр. Выявленные дефекты и отклонения фиксируются в Карте осмотра буровой. Обращается внимание на изгиб балок и ферм, скручивание балок, изгиб осевых линий мачты и др.

Ультразвуковой контроль (УЗК) проводится в соответствии с  ГОСТ 14782-86, ГОСТ 17410-78, применяется для  выявления с помощью ультразвуковой дефектоскопической аппаратуры различных дефектов (типа разрушения сплошности и однородности металла), расположенных на наружной и внутренней поверхностях, в толще стенок прямых металлических однослойных бесшовных труб, изготовленных из черных и цветных металлов и сплавов, а также в труднодоступных местах грузоподъемного оборудования.

Результаты контроля требуется  оформлять в виде протоколов, в  которых приводится описание размеров, формы и местоположения выявленных дефектов.

Проверка работы буровой  установки на холостом ходу выполняется  без груза на крюке или с грузами не более 0,3 Q_н (Q_н - номинальная нагрузка). При проверке работы буровой установки (в зависимости от модели) на холостом ходу определяют пусковые качества двигателя (время, затраченное на пуск холодного и прогретого двигателя при пробных запусках), проверяют качество работы трансмиссии, гидронасосов, гидромоторов, гидро-, пневмо- и электросистем, распределителей, клапанов и электроаппаратуры, проверяется качество намотки талевого каната, работа тормозов, работа узлов и механизмов (прослушивание шумов, стуков, обнаружение искрений, течи и др.).