Исследование и анализ динамических нагрузок в насосных агрегатах нефтеперекачивающих станций

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

    Читать «Исследование и анализ динамических нагрузок в насосных агрегатах нефтеперекачивающих станций»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

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

    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
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 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
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Верификация Черкашинской свиты Приобского месторождения
    📅 2020 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Повышение надежности эксплуатации резервуаров путем внедрения новых конструктивных решений
    📅 2019 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)