Исследование и анализ динамических нагрузок в насосных агрегатах нефтеперекачивающих станций

Симагин, Сергей Сергеевич Отделение нефтегазового дела (ОНД)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Выявление факторов, способствующих обеспечению надежной и безопасной работы насосных агрегатов нефтеперекачивающих станций.

РЕФЕРАТ ………………………………………………………………………………………………….. 9
Определения, обозначения, сокращения …………………………………………………… 11
Термины и определения …………………………………………………………………………… 11
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 16
Глава 1. Системы защиты от вибраций и анализ динамических нагрузок в
насосных агрегатах нефтеперекачивающих станций …………………………………. 19
1.1 Источники вибраций на объектах трубопроводного транспорта
углеводородов………………………………………………………………………………………….. 19
1.2 Способы снижения уровня вибрации…………………………………………………… 27
1.3 Уравнение Лагранжа …………………………………………………………………………… 30
1.4 Выражение = ……………………………………………………………………… 31
1.5 Численное моделирование описанной модели …………………………………….. 32
1.6 Нелинейность задачи ………………………………………………………………………….. 32
1.7 Постановка проблемы …………………………………………………………………………. 32
Глава 2. Исследование и анализ динамических нагрузок в насосных агрегатах
НПС…………………………………………………………………………………………………………. 34
2.1 Описание модели………………………………………………………………………………… 34
2.2 Метод Лагранжа …………………………………………………………………………………. 38
2.3 Кинетическая энергия системы …………………………………………………………… 39
2.4 Потенциальная энергия системы …………………………………………………………. 39
2.5 Главный вектор и главный момент сил ……………………………………………….. 39
2.6 Работа обобщенных сил. Производные по обобщенным координатам
x,y,z,β. ……………………………………………………………………………………………………… 40
2.7 Анализ математической модели ………………………………………………………….. 41
2.7.1 Динамический дисбаланс …………………………………………………………………. 41
2.7.2 Статический дисбаланс ……………………………………………………………………. 43
2.7.3 Моментный дисбаланс ……………………………………………………………………… 45
2.7.4 Зависимость работы обобщенных сил от виброскорости …………………… 47
Глава 3. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………. 49
3.1 Анализ конкурентных техничеϲких решений……………………………………. 49
3.2 Планирование работ по проведению вибродиагноϲтики технологичеϲкой
обвязки наϲоϲного агрегата ………………………………………………………………………. 52
3.3 Определение трудоемкоϲти выполнения работ …………………………………. 53
3.4 Разработка графика проведения проекта ………………………………………….. 54
3.5 Бюджет затрат на иϲϲледование ……………………………………………………….. 58
3.5.1 Раϲчет материальных затрат иϲϲледования ……………………………………….. 58
3.5.2 Раϲчет затрат на ϲпециальное оборудование для проведенияиϲϲледования
………………………………………………………………………………………………………………… 59
3.5.3 Оϲновная заработная плата иϲполнителей иϲϲледования …………………… 60
3.5.4 Дополнительная заработная плата иϲполнителей иϲϲледования ………… 61
3.5.5 Отчиϲления во внебюджетные фонды ………………………………………………. 62
3.5.6 Накладные расходы………………………………………………………………………….. 63
3.5.7. Формирование бюджета на научно-иϲϲледовательϲкий проект ………. 63
3.6. Определение реϲурϲоэффективноϲти проекта …………………………………… 64
Глава 4. Cоциальная ответϲтвенноϲть ……………………………………………………….. 68
4.1. Правовые и организационные вопроϲы обеϲпечения безопаϲноϲти …… 68
4.1.1 Cпециальные правовые нормы трудового законодательϲтва …………. 68
4.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
иϲϲледователя ………………………………………………………………………………………….. 69
4.2 Производϲтвенная безопаϲноϲть ………………………………………………………. 70
4.2.1 Анализ показателей шума на рабочем месте …………………………………….. 71
4.2.2 Анализ показателей вибрации на рабочем месте ………………………………. 72
4.2.3 Анализ показателя освещенности рабочей зоны ……………………………….. 73
4.2.4 Анализ влияния токсичных и вредных веществ ………………………………… 79
4.2.5 Анализ влияния механизмов и оборудования ……………………………………. 80
4.2.6 Анализ электробезопасности ……………………………………………………………. 80
4.2.7 Анализ влияния аппаратов под давлением………………………………………… 81
4.2.8 Анализ пожарной безопасности ……………………………………………………….. 81
4.3 Экологичеϲкая безопаϲноϲть ……………………………………………………………. 83
4.3.1 Анализ влияния технологии перекачки на сферы жизнеобеспечения
4.3.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ……………. 83
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 85
4.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при работе НПС 85
4.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действий в случае возникновения ЧС ………………………………………….. 85
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 87
Список использованной литературы …………………………………………………………. 90
1. Vibration protection systems and analysis of dynamic loads in pumping units of
oil pumping stations …………………………………………………………………………………… 96
1.1 Sources of vibration at hydrocarbon pipeline transport facilities ………………… 96
1.2 Ways to reduce the vibration level ………………………………………………………… 103
2.1 Description of the Lagrange problem ……………………………………………………. 105
2.2 Lagrangian expression ………………………………………………………………………… 106
2.3 Expression = ……………………………………………………………………… 106
2.4 Numerical simulation of the described model ………………………………………… 107
2.5 Non-linearity of the problem ………………………………………………………………… 108
2.6 Problem statement ………………………………………………………………………………. 108

Актуальность. В течение последних лет ТЭК России начал активно
развиваться, и с его развитием нефтепроводный транспорт стал самой главной
его составляющей. С помощью него производится транспортировка
добываемых углеводородов от месторождений до конечного потребителя.
Важную роль в этой системе играют НПС, так как они служат для
поддержания давления и напора в технологическом трубопроводе при
транспортировке углеводородов. Основной частью НПС являются
перекачивающие агрегаты, которые работают с помощью разных приводов: с
газотурбинным приводом и электроприводом. В данной работе
рассматриваются перекачивающие агрегаты с электроприводом, так как они
требуют низких экономических и эксплуатационных затрат в процессе
работы, а также имеют высокий КПД и простоту устройства.
Работа основной рабочей части НПС – насосных агрегатов,
сопровождаются достаточно высокими значениями нагрузок которые в
конечном итоге, могут привести к появлению проблем в их эксплуатации за
счет снижения КПД самого насоса и к внеплановым экономическим затратам.
Исходя из вышеперечисленного, необходимость обеспечений
безаварийной и безопасной работы является приоритетной задачей, так как от
этого зависят экономические затраты на ремонт, а также бесперебойная работа
НПС.
Вращающиеся машины считаются важной частью среди компрессоров,
насосов, двигателей. Многие из этих устройств очень дороги в ремонте, и
малейший дефект может привести к огромным потерям. Одна из задач заключается в том, чтобы понять
и диагностировать вибрации в этих системах.
Поэтому в данном исследовании и анализе нагрузок в
электроприводных установках перекачивающих агрегатов был выбран путь
математического моделирования. При работе насосного агрегата возникают
разного рода дисбалансы между силами вращения и силами сопротивления:
статический, динамический дисбаланс и др. Соответственно существуют
разные пути устранения данного дисбаланса, поэтому возникает
необходимость в определении причин для раннего определения и диагностики
данных видов дефект, что предложено в данной работе.
Объектом исследования является технологическая обвязка насосного
агрегата НПС «Орловка».
Целью этой диссертации является исследование возможных путей
снижения динамических нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации для
повышения уровня надежности оборудования НПС, энергоэффективности,
повышения достоверности определения видов дефектов и планирование их
ремонтных работ. В большинстве случаев характерными дефектами для
насосного агрегата становятся различного рода дисбалансы: динамический,
статический и моментный, а также другие дефекты – износ подшипников,
расцентровка и т.д.. Все эти проблемы связаны со скоростью вращения ротора
и неоднородностью масс. Данный подход позволит повысить надежность
оборудования, повысить скорость их обнаружения и ремонта, сократит
экономические и временные затраты.
Для достижения данной цели необходимо рассмотреть ряд задач:
1. Анализ причин, наиболее затрудняющих работу оборудования и
определение источников снижения его надежности и долговечности.
2. Поиск причин возможного снижения надежности и повышения
энергозатрат на основе математического моделирования.
3. На основе результатов, полученных из математической модели
определение направлений повышения энергоэффективности.

В ходе исследования были изучены источники динамических нагрузок
и их характер а также способы снижения динамических нагрузок насосных
агрегатов нефтеперекачивающих станций. Были представлены источники
возникновения динамических нагрузок на объектах трубопроводного
транспорта, а также способы снижения уровня вибраций.
С помощью теоремы Кенига была определена кинетическая энергия
системы «ротор-муфта-насос», потенциальная энергия системы, а также с
помощью уравнения Лагранжа 2 рода составлено уравнение, связывающее
кинетическую и потенциальную энергию с работой обобщенных сил.
Была составлена математическая модель, которая учитывала
воздействие сил на систему. С помощью программного комплекса MathCad
была решена система составленных дифференциальных уравнений по
выбранным обобщенным координатам x,y,z,β. Построенные графики
относительно различных точек для разных осей отображают зависимость
обобщенных координат от времени, показывая характер изменений
виброперемещений, виброскорости, виброускорения. По результатам
построенных графиков определяется вид дефекта – динамического,
статического и моментного дисбалансов.
Колебания при работе насосного агрегата относительно оси X
получились разные по фазе и амплитуде, что доказывает то, что это именно
динамический дисбаланс. Амплитуда колебания присутствует в точке A и
равняется 9 мм. В точке B наблюдаются пониженные колебания, равные 6 мм.
Обусловлено это различием воздействующих на ротор сил внешним сил, а
также различием масс.
Исходя из результатов исследований, можно заметить, что значение

Исследование и анализ динамических нагрузок в насосных агрегатах
нефтеперекачивающих станций
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Разраб. Симагин С.С. Лит. Лист Листов
Руковод. Рудаченко А.В. 87 108
Консульт. Заключение
НИ ТПУ ИШПР
Рук-ль ООП Шадрина А.В.
гр. 2БМ91
среднеквадратических виброскоростей и ускорений в точке А относительно
оси Х существенно превышает те же значения в точке B, причем в начальный
момент времени из-за краевых условий диапазон изменений колеблется
примерно на одном и том же уровне, затем за счет различия сил и масс,
скорость изменения смещения в точке А становится существенно выше.
Был получен, случай статического дисбаланса, в котором характер
изменения виброперемещений, виброскорости и виброускорения носит
несущественный характер изменений (в точке А смещение относительно оси
X, x=10 мм, в точке B d=9,7 мм, ′ = 2,52 мм/сек, а в точке B ′ = 2,63 мм/сек).
На практике данный вид дисбаланса не встречается, так как обычно система
«двигатель-муфта-насос» не является идеальной.
При моделировании моментного дисбаланса насосного агрегата, также
были получены графики, которые отображают изменение по амплитуде в
большей степени в точке A по оси Z.
В соответствии с полученными данными с помощью предложенной
математической модели можно, на основе результатов характера изменения
виброперемещения, виброскорости и виброускорения определять вид
дисбаланса и выбирать наиболее подходящий способ его устранения.
Преимущество модели состоит в том, что она позволяет добавлять
необходимые параметры движения системы, учитывать неоднородность
распределения массы ротора, вала, которые могут возникать в связи с
появлением дефектов, а также добавлять воздействие действующих внешних
сил на систему, однако она нуждается в доработке, так как погрешность
относительно реальных данных составляет около 30-35%.
Использование данной модели помогает выявить признаки которые
характеризуют различные виды дефектов, например по различию амплитуды
и фазы. Данный подход позволяет обеспечить безаварийную и безопасную
работу насосного агрегата и существенно сократить экономические,
временные и энергетические затраты на устранение возникающих

Лист
Заключение 88
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
дисбалансов при неоднородности распределения массы, а также повысить
достоверность определения дефектов и планирование их ремонтных работ.

Лист
Заключение 89
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Повышение надежности эксплуатации резервуаров путем внедрения новых конструктивных решений
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)