Помощь студентам в учебе
Разработка мероприятий по повышению надежности технологического оборудования компрессорной станции
|
Введение 14
1. Исследования проблематики обеспечения надежности в газовой
промышленности 16
1.1. Анализ современного состояния газотранспортной системы 16
1.2. Исследование признаков и критериев надежности 22
1.3. Классификация отказов оборудования 25
1.4. Зависимость характера и интенсивности отказов от периода
эксплуатации 29
1.5. Анализ причин возникновения неисправностей 31
2. Оценка технологической надежности компрессорной станции 35
2.1. Технологические характеристика оборудования КС 35
2.2. Методология оценки технологической надежности 36
2.3. Оценка надежности методом структурных схем 40
2.3.1. Построение структурной схемы вероятности безотказной работы 40
2.3.2. Вывод функции и количественная оценка надежности системы 45
2.3.3. Структурная модель надежности ГПА 47
2.3.4. Внесение изменений в схему КС для повышения показателя
надежности 55
2.4. Метод статистического анализа надежности КС 57
2.4.1. Обработка исходных данных 57
2.4.2. Построение статистической модели надежности 59
2.4.3. Выдвижение гипотезы о законе распределения 61
2.4.4. Построение теоретической модели надежности 62
2.4.5. Проверка достоверности теоретических моделей надежности 65
3. Конструкционные решения при проектирования рабочего колеса
центробежного нагнетателя 73
3.1. Построение CAD модели рабочего колеса ЦБН 75
3.2. Сравнение прочностных характеристик РК из стали и композитного
материала 82
3.3. Оценка НДС фрезерованного РК 85
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ... 88
4.1. Обоснование применение турбодетандерных установок 88
4.2. Разработка проекта внедрения турбодетандерной установки 90
4.3. Оценка экономической эффекта от реализации проекта 91
5. Социальная ответственность 97
5.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 97
5.1.1. Специальные правовые нормы трудового законодательства 97
5.1.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 99
5.2. Производственная безопасность 100
5.2.1. Анализ вредных производственных факторов 101
5.2.2. Анализ опасных производственных факторов 105
5.3. Экологическая безопасность 106
5.3.1. Воздействие на окружающую среду 106
5.3.2. Расчет удельных выбросов стравливаемого газа при остановке ГПА
108
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 110
Заключение 114
Приложения 122
1. Исследования проблематики обеспечения надежности в газовой
промышленности 16
1.1. Анализ современного состояния газотранспортной системы 16
1.2. Исследование признаков и критериев надежности 22
1.3. Классификация отказов оборудования 25
1.4. Зависимость характера и интенсивности отказов от периода
эксплуатации 29
1.5. Анализ причин возникновения неисправностей 31
2. Оценка технологической надежности компрессорной станции 35
2.1. Технологические характеристика оборудования КС 35
2.2. Методология оценки технологической надежности 36
2.3. Оценка надежности методом структурных схем 40
2.3.1. Построение структурной схемы вероятности безотказной работы 40
2.3.2. Вывод функции и количественная оценка надежности системы 45
2.3.3. Структурная модель надежности ГПА 47
2.3.4. Внесение изменений в схему КС для повышения показателя
надежности 55
2.4. Метод статистического анализа надежности КС 57
2.4.1. Обработка исходных данных 57
2.4.2. Построение статистической модели надежности 59
2.4.3. Выдвижение гипотезы о законе распределения 61
2.4.4. Построение теоретической модели надежности 62
2.4.5. Проверка достоверности теоретических моделей надежности 65
3. Конструкционные решения при проектирования рабочего колеса
центробежного нагнетателя 73
3.1. Построение CAD модели рабочего колеса ЦБН 75
3.2. Сравнение прочностных характеристик РК из стали и композитного
материала 82
3.3. Оценка НДС фрезерованного РК 85
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ... 88
4.1. Обоснование применение турбодетандерных установок 88
4.2. Разработка проекта внедрения турбодетандерной установки 90
4.3. Оценка экономической эффекта от реализации проекта 91
5. Социальная ответственность 97
5.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 97
5.1.1. Специальные правовые нормы трудового законодательства 97
5.1.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 99
5.2. Производственная безопасность 100
5.2.1. Анализ вредных производственных факторов 101
5.2.2. Анализ опасных производственных факторов 105
5.3. Экологическая безопасность 106
5.3.1. Воздействие на окружающую среду 106
5.3.2. Расчет удельных выбросов стравливаемого газа при остановке ГПА
108
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 110
Заключение 114
Приложения 122
Нефтегазовая промышленность является одним из важнейших отраслей российской экономики. По итогам 3 квартала 2021 г. доходы от нефтегазовой промышленности составили 34,5% от общей доли федеральных доходов [55], поэтому бесперебойная поставка углеводородов внутри страны так и в экспорт является важнейшей задачей.
В настоящее время природный газ является востребованным источником энергии. Природный газ имеет ряд достоинств, объясняющих его востребованность, такие как: экологичность, доступность и удобство употребления как источника энергии.
Транспорт газа по трубопроводу на большие расстояния невозможен без работы компрессорных станций. Компрессорные станции являются неотъемлемой частью единой системы газоснабжения и служат для повышения давления газа, которое необходимо для транспортировки газа на большие расстояния по сети газопроводов. Надежность функционирования систем компрессорной станции является основой надежности функционирования системы газового транспорта.
Надежность является основным показателем любого оборудования и сооружения, используемого в нефтяной и газовой промышленности. От надежности характеризуют множество показателей: качество, эффективность, безотказность, риск и ряд других важных показателей. Обеспечению надежности в нефтегазовой промышленности уделяется особое внимание, т.к. отказы и аварии на магистральных газонефтепроводах могут привести к экологическим катастрофам, большим человеческим жертвам и экономическим ущербам.
Сердцем любой компрессорной станции является компрессорный цех, в котором и происходит процесс сжатия газа до определенного давления. В свое же время компрессорный цех состоит из нескольких газоперекачивающих агрегатов (ГПА). При проектировании и эксплуатации компрессорной станции особое внимание уделяется работе ГПА и вспомогательных систем.
ГПА представляет собой сложное оборудование основными элементами, которыми являются нагнетатель и привод нагнетателя (двигатель).
Актуальность темы. В настоящее время обеспечение надежности объектов транспорта нефти и газа является острым вопросом по многим факторами, такими как: интенсивное развитие системы энергетики, строительство объектов транспорта и хранения газа в районах со сложными климатическими условиями, увеличение протяженности трубопроводов, увеличение внутритрубного давления и т.д. Поэтому обеспечение безаварийной эксплуатации является очень актуальной проблемой.
Объектом исследования является надежность современной компрессорной станции и технологического оборудования.
Новизна работы состоит разработке мероприятий по повышению с применением современных технологий, в частности композитных материалов и турбодетандерных установок, обеспечивающих автономную систему энерго-обеспечения.
Целью данной работы является проведение оценки параметров надежности компрессорной станции и разработка мероприятий по повышению ее надежности.
Для достижения целей работы были поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ технического состояния единой системы газоснабжения;
2. Провести оценку надежности технологического оборудования КС;
3. Разработать рекомендаций по повышению надежности КС;
4. Рассмотреть конструкционные решения при проектировании рабочего колеса центробежного нагнетателя и определить прочностные качества;
5. Определить экономическую эффективность проекта по внедрению турбодетандерной установки.
В настоящее время природный газ является востребованным источником энергии. Природный газ имеет ряд достоинств, объясняющих его востребованность, такие как: экологичность, доступность и удобство употребления как источника энергии.
Транспорт газа по трубопроводу на большие расстояния невозможен без работы компрессорных станций. Компрессорные станции являются неотъемлемой частью единой системы газоснабжения и служат для повышения давления газа, которое необходимо для транспортировки газа на большие расстояния по сети газопроводов. Надежность функционирования систем компрессорной станции является основой надежности функционирования системы газового транспорта.
Надежность является основным показателем любого оборудования и сооружения, используемого в нефтяной и газовой промышленности. От надежности характеризуют множество показателей: качество, эффективность, безотказность, риск и ряд других важных показателей. Обеспечению надежности в нефтегазовой промышленности уделяется особое внимание, т.к. отказы и аварии на магистральных газонефтепроводах могут привести к экологическим катастрофам, большим человеческим жертвам и экономическим ущербам.
Сердцем любой компрессорной станции является компрессорный цех, в котором и происходит процесс сжатия газа до определенного давления. В свое же время компрессорный цех состоит из нескольких газоперекачивающих агрегатов (ГПА). При проектировании и эксплуатации компрессорной станции особое внимание уделяется работе ГПА и вспомогательных систем.
ГПА представляет собой сложное оборудование основными элементами, которыми являются нагнетатель и привод нагнетателя (двигатель).
Актуальность темы. В настоящее время обеспечение надежности объектов транспорта нефти и газа является острым вопросом по многим факторами, такими как: интенсивное развитие системы энергетики, строительство объектов транспорта и хранения газа в районах со сложными климатическими условиями, увеличение протяженности трубопроводов, увеличение внутритрубного давления и т.д. Поэтому обеспечение безаварийной эксплуатации является очень актуальной проблемой.
Объектом исследования является надежность современной компрессорной станции и технологического оборудования.
Новизна работы состоит разработке мероприятий по повышению с применением современных технологий, в частности композитных материалов и турбодетандерных установок, обеспечивающих автономную систему энерго-обеспечения.
Целью данной работы является проведение оценки параметров надежности компрессорной станции и разработка мероприятий по повышению ее надежности.
Для достижения целей работы были поставлены следующие задачи:
1. Провести анализ технического состояния единой системы газоснабжения;
2. Провести оценку надежности технологического оборудования КС;
3. Разработать рекомендаций по повышению надежности КС;
4. Рассмотреть конструкционные решения при проектировании рабочего колеса центробежного нагнетателя и определить прочностные качества;
5. Определить экономическую эффективность проекта по внедрению турбодетандерной установки.
По результатам работы было выяснено снижение показателей надежности современного парка оборудования ЕСГ, что, следовательно, приводят большому числу отказов.
В ходе работы были различные применены различные методологии оценки вероятности безотказной работы технологического оборудования в газоне- фтепроводов и, в частности, КС. Методы структурных схем и статистического анализа можно применять для оценки надежности как относительно новых объектов, так и давно эксплуатируемых объектов.
Проведя оценку надежности технологического оборудования КС, были предложены следующие мероприятия:
- Применять однотипные ГПА при перспективном строительстве второго компрессорного цеха, это позволит упростить обслуживание оборудования, а также позволит повысить вероятность безотказной работы всего цеха;
- Построить резервную азотную станцию, что позволит обеспечить работу КС при отказе единственной азотной станции, т.к. отказ ее приведет к неработоспособному состоянию всех ГПА.
Еще одним рассмотренным перспективным мероприятием по повышению надежности технологического оборудования КС является применение композитных при конструировании РК ЦБН. По результатам оценки НДС, композитные материалы показали больший запас, чем его аналоги.
Кроме того, был предложен проект по использованию турбодетандерных установок, который может быть применен как резервный источник электроэнергии или же использован для компенсации больших энергозатрат.
В данной работе была продемонстрирована эффективность от всех выше-описанных методов оценки надежности и технологий, способных обеспечивать ее. Данные современные мероприятия по повышению надежности могут быть использованы на КС с различными характеристиками, природно-климатическими условиями и т.д.
В ходе работы были различные применены различные методологии оценки вероятности безотказной работы технологического оборудования в газоне- фтепроводов и, в частности, КС. Методы структурных схем и статистического анализа можно применять для оценки надежности как относительно новых объектов, так и давно эксплуатируемых объектов.
Проведя оценку надежности технологического оборудования КС, были предложены следующие мероприятия:
- Применять однотипные ГПА при перспективном строительстве второго компрессорного цеха, это позволит упростить обслуживание оборудования, а также позволит повысить вероятность безотказной работы всего цеха;
- Построить резервную азотную станцию, что позволит обеспечить работу КС при отказе единственной азотной станции, т.к. отказ ее приведет к неработоспособному состоянию всех ГПА.
Еще одним рассмотренным перспективным мероприятием по повышению надежности технологического оборудования КС является применение композитных при конструировании РК ЦБН. По результатам оценки НДС, композитные материалы показали больший запас, чем его аналоги.
Кроме того, был предложен проект по использованию турбодетандерных установок, который может быть применен как резервный источник электроэнергии или же использован для компенсации больших энергозатрат.
В данной работе была продемонстрирована эффективность от всех выше-описанных методов оценки надежности и технологий, способных обеспечивать ее. Данные современные мероприятия по повышению надежности могут быть использованы на КС с различными характеристиками, природно-климатическими условиями и т.д.