Підвищення ефективності магістральних газопроводів на пізній стадії експлуатації (стр. 4 из 8)
Маючи достатню кількість індикаторів з різною довжиною початкової тріщини, послідовно визначають напруження і кількість циклів за визначений період експлуатації ділянки МГ.
У нашому випадку втомні випробування моделей-вирізок проводяться при коефіцієнті асиметрії r=0, отже, відомими є тільки значення 
та S0. Для окремої ділянки МГ коефіцієнт асиметрії через дію внутрішнього тиску та можливий в ускладнених умовах експлуатації згин (зсув ґрунту, повітряні та підводні переходи тощо) може змінюватися в широких межах -1<r<1. Тому необхідним є приведення результатів втомних випробувань при r=0 до визначеного для конкретної ділянки МГ коефіцієнту асиметрії. Визначення 
проводимо за рівняннями
при r≤0; (5) 
при r>0; (6)де y – коефіцієнт чутливості до асиметрії навантаження;
– границя витривалості при симетричному циклі навантаження;ув – нижня межа границі міцності матеріалу труби.
Використовуючи параметри рівняння кривих втоми труби з різною імовірністю неруйнування, з допомогою одержаної інформації будують кінетичні криві втоми ділянки МГ і визначають залишковий ресурс в імовірнісному аспекті.
У розділі також приведена методика прогнозування залишкового ресурсу газопроводу з урахуванням пульсацій тиску. Для розв’язання цієї проблеми необхідно визначити відносне накопичення пошкоджень газопроводу під час його роботи у визначених умовах експлуатації. Для проведення експериментальних досліджень були взяті моделі – “вирізки” з газопроводу діаметром 820 мм і товщиною стінки 8 мм (сталь 19Г) без дефектів та з локальними механічними дефектами. За допомогою створеної у середовищі Maple програми розрахунку параметрів та побудови кінетичних кривих втоми з різною імовірністю не руйнування виконані розрахунки середньоквадратичного відхилення границі витривалості газопроводу та його залишкового ресурсу. Відмічено, що за даних параметрів дефектів і навантаженості загрози руйнування немає. Але, якщо врахувати відключення тиску в газопроводі (один раз на рік експлуатації), то залишковий ресурс значно зменшується і становить біля 18 років експлуатації.
У четвертому розділі запропонований метод прогнозування залишкового ресурсу устаткування заснований на спостереженні у процесі експлуатації, а також на узагальненні ряду статистичних параметрів експлуатації, відхилення яких можуть порушити встановлені норми експлуатації компресорної станції.
Результати вимірювань параметрів кожного агрегату використовують для побудови середньої кривої вимірювального параметра групи агрегатів в залежності від напрацювання кожного з них. Отримані ламані криві характеру зміни вимірюваного параметра кожної машини можна виправити збільшенням періодичності вимірювань діагностичного параметра і будувати середню криву для групи досліджуваних агрегатів.
Зміна середньої кривої виміряного параметра в часі буде мати вигляд функції
(7)де: б1, …, бn – коефіцієнти моделі кожного агрегату; t – напрацювання агрегату.
Критичне значення напрацювання пропонується визначити наступним чином. Для кожного агрегату встановлено критичне значення параметра або заводом-виробником, або досвідом експлуатації. Це означає, що кожний параметр має своє допустиме значення, яке відповідає нормальній роботі.
Із заданої множини Sкр для кожної кривої (агрегата) визначається критичне значення напрацювання Ткр. Для m різних агрегатів встановлені mрізних значень: Ткр: Т1 кр, Т2 кр,…, Тmкр.
Серед визначальних параметрів діагностики ГПА найбільш часто використовується для визначення технічного стану ефективний коефіцієнт корисної дії (ККД). Метод побудови функції зміни ККД полягає в наступному: в процесі експлуатації для різних напрацювань агрегатів необхідно встановити різні значення ККД, розрахувати середнє значення згпа групи досліджуваних агрегатів для кожного напрацювання, побудувати статистичну криву зміни ККД згпа в залежності від напрацювання, функція якої має параболічну форму.
Використання методики оцінки еквівалентності режимів при різноманітних умовах роботи агрегатів
дозволяє встановити ресурс будь-якого агрегата , якщо відомі параметри експлуатації одного із них. Реалізуєтьсяся це наступним чином. Нехай в одних умовах роботи ГПА при його ресурсі t1 ймовірність роботи без ремонту (або заміни), через досягнення критичного стану агрегата рівна цгпа (t1, R1). Якщо необхідно зберегти у відсотках ймовірність роботи без ремонту в інших умовах експлуатації агрегатів, то необхідно задовільнити рівняння: 
(8)де:
- значення інтенсивності відмов обладнання.Так визначається величина ресурсу t2 в нових умовах експлуатації агрегатів при відомих даних
ср (R1), ср (R2) і t1.Прогресивна форма диференціації ресурсу – експлуатація ГПА за технічним станом. При різноманітних формах технічного обслуговування, заміни елементів і ремонти, включаючи капітальні, проводяться в залежності від фізичного стану кожного агрегату. Ця форма експлуатації найбільш повно задовольняє умову (8), оскільки вона забезпечує максимальне використання агрегатів в залежності від їх конструктивних можливостей. Відповідно, при збільшенні величин ресурсу більшість агрегатів буде ремонтуватися раніше встановленого терміну із врахуванням їх фактичного стану.
Критичне значення ефективного ККД характеризує ненормальний стан агрегатів. Заключення про критичне значення ефективного ККД базується на певному ряді критеріїв (критерій забезпечення мінімуму витрат або критерій безпечної роботи).
Оптимальне критичне значення ефективного ККД визначається напрацюванням, при якому сума втрат вартості недовиконаного об’єму робіт буде вищою вартості сукупності замінених елементів Сs.
Функція прибутку, принесеного агрегатом, залежить від часу t, ступеня відновлення ефективного ККД і від характеру його зміни в наступний період експлуатації. В цьому випадку вона виражається з залежності:
(9)де: Сs – вартість заміни елементів ГПА;
V - коефіцієнт варіації функції зміни ККД.
Прибуток, принесений агрегатом між двома сусідніми ремонтами (k і k+1), виражається через ефективний ККД:
де Сk(∆tk) – прибуток при k –му значенні ККД .
Загальний прибуток, принесений агрегатом за весь міжремонтний цикл Тмк до капітального ремонту, визначається наступним чином:
де: С0(∆t0) – прибуток при нормальних значеннях ККД;
р(t) – функція прибутку при нормальних значеннях;∆t0 = T∆ – T0 - період до першого ремонту.
Якщо відома функція швидкості прибутку C(t) і вартість заміни (або ремонту) елементів вимірювального агрегата Cs, віднесена на період напрацювання t, то середній одиничний чистий прибуток
Функція о(t) буде максимальною при досягненні агрегатом свого критичного стану. Критичне напрацювання Ткр, відповідає критичному значенню ефективного ККД (згпа кр).
Метод визначення залишкового ресурсу ГПА полягає у вимірюванні ефективного ККД конкретного агрегата із врахуванням його критичного стану і зміною його в минулому, а також характеру зміни, виявленої для всієї сукупності ідентичних агрегатів.
Реалізація цього методу дає можливість отримати достовірний прогноз залишкового ресурсу і високий техніко-економічний ефект. Для цього спочатку необхідно побудувати середню функцію зміни ефективного ККД для групи однотипних спостережувальних агрегатів на основі середніх даних по критичному стану групи агрегатів, після чого встановлюють допустимі відхилення функції зміни ефективного ККД і його середнього значення.
Допустимі відхилення:
) 
де згпа- середнє квадратичне значення ККД в перерізі А-А.
Рис. 9 – Визначення залишкового ресурсу агрегату:
1 – крива середніх значень ефективного ККД; 2, 3 –криві нижнього і верхнього відхилень від середніх значень ККД; 4 – крива зміни ефективного ККД агрегату; А-А – переріз, де визначаються відхилення від середнього значення.