Режимы работы и эффективность использования оборудования

РЕЖИМЫ РАБОТЫ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Различают сменный, суточный и годовой режимы работы оборудования.

При сменном режиме работы оборудования сменное время распределяют на отрезки времени в часах и минутах, в течение которых оборудование выполняет свои основные функции и не работает по тем или иным причинам. Его разрабатывают для ра­бочих парков оборудования. Рабочий парк - количество единиц одновременно работающе­го оборудования.

При суточном режиме работы оборудования распределяют суточное календарное время на сменное (когда оборудование на­ходится в работе) и несменное (когда оборудование не работает). Показателем исполнения суточного режима работы оборудования служит коэффициент сменности.

Годовой (квартальный) режим работы оборудования устанав­ливают в часах и днях (сутках) рабочего времени.

Общие принципы сбора и обработки статистической информации о надежности буровых машин.

 

Оценка надежности оборудования производится пу­тем сбора, систематизации и обработки статистических данных о наблюдениях за его работой.

Все работы по оценке надежности состоят из четырех основ­ных этапов:

1) накопление статистической информации об отказах оборудования;

2) систематизация, анализ и обобщение полученных статисти­ческих данных;

3) выбор и обоснование количественных показателей для оценки надежности оборудования;

4) математическая обработка полученных эмпирических данных для определения закономерностей отказов анализируемого оборудования.

Система сбора и обработки информации о надежности обо­рудования для бурения скважин и нефтегазодобычи представляет собой организационно-методическую структуру для получения достаточной и достоверной информации о надежности оборудо­вания (в дальнейшем «информации»), базирующуюся на исполь­зовании современных технических средств автоматизированной системы управления (АСУ) предприятиями нефтегазодобываю­щих обществ.

Для оценки надежности оборудования определяются следую­щие показатели:безотказности,ремонтопригодности,долговечности,сохраняемости,комплексные показатели надежности.

Сбор информации о надежности оборудования должен прово­диться средствами автоматизированной системы управления (АСУ) с начала его использования по назначению (в дальнейшем «эксплуатации») обслуживающим персоналом и предусматривать проведение постоянных, периодичес и разовых наблю­дений

Источниками информации для системы сбора и обработки данных являются:

эксплуатационная и ремонтная документация;результаты периодических осмотров и диагностических контролей оборудования;результаты расследования отказов оборудования;отчетные материалы по выполнению плановых и внеплановых ремонтных работ;материалы специальных исследований и испытаний.

Предпочтительно, чтобы функциональная структура системы сбора и обработки данных о надежности оборудования была трехуровневой, однотипной для всех уровней и отличалась толь­ко степенью детализации, исходя из конкретных задач, решаемых на этих уровнях.

Общие требования к статистической информации о надежно­сти оборудования:

единство и единообразие кодирования всех отказов оборудо­вания;однозначность определения неработоспособного состояния оборудования;унификация методов сбора, хранения и корректировки ин­формации;обеспечение полноты и корректности информации;возможность получения информации в необходимой для дан­ной задачи форме.

Для обеспечения соответствующего качества собираемых све­дений информация об отказах оборудования должна быть досто­верной, полной и непрерывной. Достоверность информации об отказах оборудования достигается точным учетом времени его работы, моментов возникновения отказов и времени, затрачивае­мого на их устранение.

Полная информация достигается точным учетом условий экс­плуатации оборудования и режимов его работы.

Для непрерывности информации нельзя допускать перерыва в процессе регистрации отказов. Собранная первичная статистическая информация об отказах оборудования подвергается систематизации, анализу, обобщению и предварительной обработке.

Критерии отказов и предельных состояний оборудования устанавливают в соответствующих разделах эксплуатационной до­кументации с целью однозначного определения его технического состояния.

Для возможности оценки влияния пусков (включений) на на­дежность работы оборудования, изменение его эксплуатационных параметров следует вести учет числа пусков (включений).

Обработка статистической информации о надежности обору­дования ТПП включает ряд этапов:планирование эксплуатационных наблюдений;предварительная обработка статистического материала;классификация информации и формирование выборок;

оценка показателей надежности.

В целом при определении показателей надежности оборудо­вания ТПП в условиях эксплуатации достаточно ограничиться продолжительностью наблюдений (сбора данных) в течение двух лет.

Предварительная обработка информации состоит в ее уточне­нии и проводится с привлечением специалистов служб предпри­ятия.

При этом:проверяются полнота, достаточность и достоверность инфор­мации;исключаются данные, не относящиеся к отказам оборудо­вания;уточняются причины отказов;проверяется информация о продолжительности ремонта.

За период наблюдений в базу данных (БД) системы сбора и обработки информации о надежности должны быть внесены сле­дующие сведения:дата;время отказа;отказавший узел (деталь);причина отказа конкретного вида оборудования;

наработки между отказами, в число которых входят также все наработки между отключениями, не относящимися к отказам оборудования;суммарная наработка оборудования за период наблюдений;суммарная наработка оборудования (узлов, наработка которых регламентирована другими НТД) с начала эксплуатации, момен­та проведения последнего текущего, среднего и капитального ре­монтов;суммарное время, затраченное на ремонт;данные о числе пусков (включений);

С учетом требований ГОСТ 27.310, ГОСТ 27.003 проводится классификация информации и формирование следующих вы­борок:по конкретным типам оборудования;по группе однотипного оборудования, эксплуатирующегося в статистически однородных условиях (режимы работы, сроки и условия эксплуатации, загруженность);по причинам отказов видов оборудования (например, для на­сосов - по отказам торцовых уплотнений, подшипников, для электродвигателей - по отказам подшипников, по причинам по­вреждений изоляции обмоток ротора и статора, для оборудова­ния автоматики - по ложному срабатыванию защит, другим при­чинам).

Для выполнения углубленного анализа информации о надеж­ности оборудования допускается производить выборки данных по другим признакам.

 

 

Классификация отказов

Классификационный признак	Вид отказа
Условия возникновения Причины возникновения Происхождение Характер проявления Взаимосвязь отказов Последствия Сложность устранения Возможность прогнозирования	Возникший в нормальных и ненормальных условиях Не связанный и связанный с разрушением Конструктивный, производственный и экс­плуатационный Внезапный, постепенный, явный, скрытый, полный и частичный, перемежающийся Независимый и зависимый Опасный, безопасный, тяжелый и легкий Простой и сложный Непрогнозируемый, прогнозируемый по на­работке или по параметру

тодами и средствами контроля и диагностирования при подго­товке объекта к применению или в процессе его применения по назначению;

скрытый - отказ, не обнаруживаемый визуально или штат­ными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики;

непрогнозируемый - отказ, который заранее нельзя предви­деть;

прогнозируемый - отказ, который можно заранее предвидеть, например, по числу проработанных изделием часов или по изме­нению 1 или нескольких параметров изделия;

ресурсный — отказ, в результате которого объект достигает предельного состояния;

деградационный - отказ, обусловленный естественными про­цессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при со­блюдении всех установленных правил и (или) норм проектиро­вания, изготовления и эксплуатации.

Отказы при эксплуатации сложных систем возникают в слу­чайные моменты времени. Поскольку отказы устраняются, то в течение времени наблюдается их поток. Под потоком отказов понимается последовательность отказов, происходящих один за другим в случайные моменты времени. Вид потока отказов опре­деляет аналитические зависимости между количественными ха­рактеристиками надежности.

РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВАЛОВ

Большинство деталей этого типа в процессе работы воспринимают значительные крутящие моменты (валы, шпинде­ли) или знакопеременные осевые нагрузки (штоки, плунжеры и т.п.).

Наиболее харак­терными дефектами валов являются:

1. износ поверхностей трения в опорах;

2. износ поверхностей, сопрягаемых с подшипниками ка­чения;

3. разрушение или смятие шпоночных пазов;

4. изгиб оси вала;

5. износ резьбовых поверхностей.

Для восстановления размеров изношенных шеек вала приме­няют следующие способы ремонта: электродуговую наплавку, металлизацию, вибродуговую наплавку, хромирование, осталивание и полимерные покрытия.

Шейки валов буровых лебедок, насосов и трансмиссий сило­вых приводов, а также изношенные поверхности ствола вертлюга рекомендуется наращивать металлизацией, так как их изготов­ляют из сталей, чувствительных к перегреву.

Изношенные шпоночные пазы на валах восстанавливают не­сколькими способами. Если шпоночное соединение не должно фиксировать положение сопрягаемой детали относительно вала, то под некоторым углом к старому пазу размечают и фрезеруют новый паз по первоначальным размерам. Если шпоночное соеди­нение строго фиксируется, то необходимо восстанавливать изно­шенный паз. Обычно наплавляют смятые кромки или шпоноч­ный паз полностью, и фрезеруют новый паз на месте наплавки.

Одна из часто встречающихся операций при ремонте валов оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи - правка. В зависимости от диаметра и прогиба валы можно править в хо­лодном и нагретом состояниях.

Отремонтированный вал должен быть проверен магнитной дефектоскопией или другим методом на отсутствие внутренних трещин.

РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВТУЛОК

К деталям типа втулок относятся вкладыши под­шипников, направляющие втулки, детали сальниковых уплотне­ний, гильзы цилиндров компрессоров, цилиндровые втулки насо­сов и др. Основные дефекты деталей этого типа - износ на­ружных, внутренних цилиндрических и торцовых поверхнос­тей, износ резьб, задиры и риски на трущихся поверхностях, тре­щины.

При ремонте подобных деталей вначале устраняют трещины, а затем наращивают изношенные рабочие поверхности способами наплавки, металлизации, гальваническими и пластмассовыми покрытиями или заливкой антифрикционными сплавами. В от­дельных случаях, например, при ремонте гильз двигателей внут­реннего сгорания, цилиндровых втулок насосов и компрессоров применяют способ ремонтных размеров или дополнительных ре­монтных деталей.

РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ДИСКОВ

К этой группе ремонтируемых деталей оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи относятся зубчатые колеса редукторов и коробок скоростей, цепные колеса лебедок, шкивы и др.

Характерными дефектами этих деталей являются износ, зади­ры и риски на рабочих поверхностях, смятие шпоночных кана­вок, коробление или погнутость. Эти детали ремонтируют пре­имущественно способами механической обработки, в частности, способом ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей.

РЕМОНТ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

К корпусным деталям относятся базовые детали обо­рудования для бурения скважин и нефтегазодобычи, служащие для установки и определения относительного положения других деталей. В большинстве случаев они имеют большие разме­ры, сложную форму и требуют для своей обработки крупного станочного оборудования и специальной оснастки. Обычно эти детали ремонтируют реже остальных деталей оборудования и их ремонт приурочивают к капитальному ремонту оборудо­вания.

Среди деталей этого типа имеется группа деталей, имеющих форму тел вращения, например, стол ротора, корпус крейцкопфа, корпус турбобура.

Основными дефектами стола ротора являются износ поверх­ностей, сопрягаемых с вкладышами, повреждение лабиринтного уплотнения и резьбы.

Изношенные поверхности под вкладыши восстанавливают электродуговой наплавкой с последующей механической обра­боткой на долбежных станках. При незначительном повреждении резьбы ее восстанавливают слесарно-механическими способами обработки.

Характерными дефектами корпуса вертлюга являют­ся износ поверхностей, сопрягаемых с пальцами серьги и ради­альными подшипниками, и отверстия, в котором установлен нижний сальник.

Изношенные поверхности, сопрягаемые с пальцами серьги, восстанавливают способом дополнительных ремонтных деталей. Для этого отверстия под пальцы растачивают на больший раз­мер, запрессовывают в них подготовленные втулки, а затем от­верстия во втулках растачивают на первоначальный размер.

Изношенные поверхности, сопрягаемые с радиальным под­шипником и с нижним масляным уплотнением, восстанавливают металлизацией с последующей механической обработкой на пер­воначальные размеры.

Основными дефектами корпуса крейцкопфа являют­ся износ отверстий под палец и разрушение резьбы под надстав­ку штока. Изношенные отверстия под палец крейцкопфа восста­навливают металлизацией или способом дополнительных ре­монтных деталей.

 

Требования и типовые сочетания материалов для различ пар трения.

 

Опыт эксплуатации машин позволяет выделить группы типовых сочетании материала для различных пар трения:

 

1) сталь-антифрикционный цветной сплав, например сочетание термообработанного цементированной закаленной стали в паре с бронзами на основе полого, цинк, свинца, алюминия, применяют для подшипника скольжения различных типов червячной пары, сопряженных «ходовой винт гайки».

 

2) сталь-антифрикционный чугун. Применяется при не высоких скоростях трения (зубчатых и цепных пар передач, диски фрикционных муфт и тормозов, подшипника и направляющего качения).

 

3) металл-полимерный материал. Сюда относиться зубчатые червячные передачи, винтовые. При выборе полимерных материалов надо учитывать: а) положительные свойства: лучшие восприятие ударной нагрузки и коррозионно-сть б) отрицат свойства: низкая жесткость, малая теплопроводность.

 

4) спец. сталь-абразивная среда. Спец. сталь это высокопрочная сталь (хромистые, марганцевые), используют для деталей в контакте с почвой (звенья гусениц, лопаты турбин).

 

5) сталь или чугун-фрикционный сплав. Применяется для тормозных устройств, где требуется обеспечение значительного трения на сопряженных поверхностях. Также приемленно сочетание сталь-серый чугун (при работе ж/д тормозных колодок), от них требуется высокая теплостойкость, т.к. при торможение температура достигает 1000⁰С и выше.

 

6) сталь-самосмазывающий материал (используется для подшипника скольжения с ограниченной внешней смазкой, когда материал должен обеспечивать подачу смазки за счет своей структуры). Используется пористо-спеченные сплавы различные типы пластмасс, металлопластмасс.

Требования к выбору материалов

Материалы для изготовления элементов пар трения должны отвечать требованиям соответствующих нормативно-технических документов.

 

Выбор материалов для пар трения производится с учетом их стойкости в условиях воздействия технологической агрессивной среды, физико-механических и антифрикционных свойств, а также с учетом рационального использования и применения дефицитных коррозионностойких сталей и сплавов в тех случаях, когда это вызывается технологической и экономической целесообразностью и когда замена другими материалами не может быть допущена.

 

Метод Байеса

Характеризуется простотой и является очень мощным средством статистического анализа, когда выполняются условия его применимости. Теорема Байеса позволяет переоценить вероятности гипотез после того, как стал известен результат опыта, испытания или работы изделия по назначению.

Формула Байеса записывается:

или

где i - данная гипо-за; s —любая гипотеза; т -число гипотез; Dj—диагноз;

P(Dj /kj)- вероятность диагноза Di после того как стало известно на­личие признака kj (апостериорная вероятность диагноза); kj - признак, встречающийся при диагнозе £>,; P(Di)—априорная вероятность диагноза Dn полученная по статистическим данным , где Ni - число обследованных изделий, N- - число изделий с состоянием Di.

Спектрально-корреляционный анализ

Сущность спектрального анализа основана на первичном Фурье-преобразовании входящего сигнала. По изменению статистических характери­стик случайных функций судят о техническом состоянии объекта, или на фо­не помех производится изучение отдельных составляющих, характеризующих состояние машин.

В частности по спектру колебаний давления промывочной жидкости, его форме, ширине и преобладающей частоте пред­лагается оценивать техническое состояние долот, забойных двигателей, что очень актуально, особенно при бурении горизонтальных скважин.

ВЕРТЛЮГ

Перед началом эксплуатации вертлюга на новой буровой про­веряют следующее.

1. Плавность вращения ствола. Ствол должен вращаться от усилия, приложенного одним рабочим к рукоятке ключа длиной в 1 м. Если ствол не вращается, то необходимо ослабить усилие затяжки уплотнения внутренней трубы. Если и после этого ствол не проворачивается, то вертлюг должен быть заменен.

2. Состояние ствола и переводника путем внешнего осмотра. В случае обнаружения трещин, износа или повреждений резьбы вертлюг отправляют в ремонт.

3. Надежность крепления горловины, крышки вертлюга и нижнего фланца; при этом обращают особое внимание на креп­ления гаек во избежание самоотвинчивания.

4. Состояние штропов путем внешнего осмотра, а также вра­щения на пальцах.

5. Уровень и качество масла в вертикальном положении вертлюга. При необходимости масло добавляют или заменяют свежим.

6. Состояние нижнего уплотнения. При утечке масла через уплотнение заменяют асбографитовые манжеты и севанитовые кольца. Полость севанитового уплотнения набивается густой смазкой.

7. Наличие смазки в пальцах штропа.

В процессе эксплуатации вертлюга перед началом и во время работы каждой вахты необходимо выполнять следующие работы по уходу за вертлюгом: проверять надежность крепления всех узлов; проверять состояние масла и его уровень в ванне; следить за состоянием подшипников и в случае повышения температуры подшипников выше 70 °С прекратить работу и установить при­чину; следить за состоянием уплотнения; следить за состоя­нием переводника и при появлении течи промывочной жидкости через соединение переводника со стволом или через ведущую трубу остановить работу и подтянуть резьбовое соединение; сле­дить за состоянием нижнего уплотнения; смазывать вертлюг в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

При текущем ремонте вертлюгов частично разбирают вертлюг, заменяют поврежденные неосновные детали (отвод, нажимные гайки сальников, крепежные детали), заменяют внутреннюю трубу, ремонтируют переводник, проверяют резьбовые соединения, заменяют смазку.

При капитальном ремонте производят полную разборку вертлюга. Перед разборкой из вертлюга вывинчивают нижнюю пробку и сливают масло.

При ремонте ствола производят восстановление смятой или забитой конической резьбы, ремонт внутренней резьбы под на­жимную гайку манжетного сальника, а также поверхности ствола в месте резьбы верхнего и нижнего масляных сальников. Кони­ческую резьбу ствола восстанавливают подрезкой торца ствола и нарезанием новой резьбы.

При ремонте внутреннюю трубу желательно заменить новой.

При незначительном износе поверхность внутренней трубы вос­станавливают наплавкой изношенной части с последующей обра­боткой поверхности. Ствол, штроп и пальцы проходят ультра­звуковую дефектоскопию. Эти детали не должны иметь дефек­тов, снижающих их прочность. На поверхности штропа в плоско­сти опасного сечения допускается углубление от износа до 3 мм на ширине 10 мм. Заваривание изношенной поверхности не до­пускается.

Изношенные роликоподшипники заменяют новыми. Перед их напрессовкой необходимо проверить диаметры посадочных от­верстий в расточках корпуса вертлюга и крышки, а также диа­метры посадочных шеек на стволе вертлюга. Фактические значенияния диаметров должны соответствовать размерам, указанным на чертежах. Перед посадкой на ствол подшипники нагревают в масляной ванне до температуры 80-90 Ос. Торцовое биение опорной поверхности собранной основной опоры не должно превышать 0,05 мм. Верхнюю конусную шайбу опоры перед посадкой на ствол нагревают в масле до 80-90°С. Ниж­нюю втулку корпуса запрессовывают на место и пришабривают по стволу. После установки ствола в сборе с подшипниками в корпус проверяют легкость вращения.

РОТОР. Перед пуском ротора в работу проверяют следующее.

1. Правильность монтажа ротора

2. Состояние стопорного устройства стола ротора. Во время пуска и работы ротора стопорное устройство должно находиться в открытом положении, так как включение ротора с закрытым стопорным устройством приведет к поломке отдельных его узлов.

3. Состояние зубчатой передачи и подшипников путем вращения вручную ведущего вала. Ведущий вал должен проворачиваться усилием одного рабочего за цепное колесо плавно, без заеданий и толчков.

4. Состояние защелок крепления вкладышей и зажимов. За щелки должны легко проворачиваться от руки.

5. Состояние пневматических клиньев. При этом особое внимание обращают на крепление клиньев к направляющим и на состояние крепления плашек к клиньям.

6. Работу клиньев без нагрузки.

7. Уровень и качество смазки в роторе, а также смазку трущихся поверхностей клиньев.

8. Состояние и надежность крепления гаек, шпилек и пробок.

В процессе эксплуатации ротора перед началом и во время работы каждой вахты выполняют следующие работы. Проверяют надежность крепления всех узлов; про­мывают поверхность стола ротора во избежание попадания грязи в масляные ванны; следят за уровнем и качеством смазки в ро­торе; следят, чтобы че­рез уплотнение ведущего вала не протекало масло; следят за со­стоянием подшипников и в случае повышения температуры подшипников свыше 70 °С прекращают работу и устраняют при­чины перегрева подшипников;

При текущем ремонте ротор частично разбирают, ремонтируют или заменяют неосновные детали (зажимы, цепное колесо), заменяют поврежденные крепежные детали, ремонтируют защелки, заменяют смазку.

При капитальном ремонте производят полную разборку ротора. Перед разборкой из картера сливают масло, ротор очищают от грязи и промывают.

Ремонт стола ротора обычно связан с восстановлением на­плавкой лабиринтных уплотнений и резьбы под гайку.

При капитальном ремонте особое внимание уделяют подшип­никам. В процессе работы из-за износа опор стола увеличивается осевой люфт. Стол при работе начинает вибрировать. При наличии задиров на поверхности беговых дорожек кольца протачивают и шлифуют. Кольца с трещинами заменяют новыми. Изношенные шары заменяют новыми, диаметры шаров в комплекте не должны отличаться по диаметру более чем на 0,02 мм. При сборке ротора необходимо получить осевой люфт равный 0,3 мм. При малом осевом люфте ротор будет нагреваться, а при большом люфте стол будет виб­рировать относительно станины, что вызовет динамические на­грузки в опорах и их разрушение. Из­ношенные подшипники бы­строходного вала подлежат замене.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Различают сменный, суточный и годовой режимы работы оборудования.

При сменном режиме работы оборудования сменное время распределяют на отрезки времени в часах и минутах, в течение которых оборудование выполняет свои основные функции и не работает по тем или иным причинам. Его разрабатывают для ра­бочих парков оборудования. Рабочий парк - количество единиц одновременно работающе­го оборудования.

При суточном режиме работы оборудования распределяют суточное календарное время на сменное (когда оборудование на­ходится в работе) и несменное (когда оборудование не работает). Показателем исполнения суточного режима работы оборудования служит коэффициент сменности.

Годовой (квартальный) режим работы оборудования устанав­ливают в часах и днях (сутках) рабочего времени.