Оценка долговечности и усталостных характеристик канатного демпфера нефтегазового оборудования
В данной работе были рассмотрены существующие методы защиты нефтегазового оборудования от вибраций. Проведено исследование виброизоляции на примере канатного виброизолятора. Проведен анализ усталостных характеристик канатного виброизолятора при помощи программы ANSYS, на основе полученных ранее данных cделаны соответствующие выводы о долговечности виброизолятора.
Введение ……………………………………………………………………………………………………… 11
1. Основные сведения о вибрациях ………………………………………………………………. 13
1.1. Понятие о колебательном процессе …………………………………………………….. 13
1.2. Понятие вибрации и ее параметры ………………………………………………………. 20
1.3. Методы анализа вибрационного сигнала …………………………………………….. 23
1.4. Причины возникновения вибраций в оборудовании ……………………………. 27
1.5. Последствия вибраций………………………………………………………………………… 34
1.5.1. Влияние вибраций на оборудование ………………………………………………. 34
1.5.2. Влияние вибраций на человека ……………………………………………………… 36
2. Методы борьбы с вибрациями ………………………………………………………………….. 38
2.1. Виброизоляция …………………………………………………………………………………… 38
2.2. Виброгасители ……………………………………………………………………………………. 43
2.3. Демпферы…………………………………………………………………………………………… 47
3. Канатный виброизолятор …………………………………………………………………………. 49
4. Блочная насосная станция ………………………………………………………………………… 51
4.1. Виброизоляция блочной насосной станции …………………………………………. 54
5. Расчетная часть ………………………………………………………………………………………… 57
5.1. Определение напряженно-деформированного состояния канатного
виброизолятора от действия статических нагрузок ……………………………………. 57
5.2. Определение усталостных характеристик канатного виброизолятора ….. 73
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …… 76
SWOT-анализ ……………………………………………………………………………………………. 79
Определение трудоемкости выполнения работ ………………………………………….. 82
7. Социальная ответственность ……………………………………………………………………. 96
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 105
Список публикаций ……………………………………………………………………………………. 107
Список используемых источников ……………………………………………………………… 108
Приложение A …………………………………………………………………………………………… 112
На сегодняшний день в нефтегазовой отрасли важным является
повышение производительности и надежности оборудования без увеличения
затрат. Одним из способов повышения является увеличение межремонтных
периодов за счет снижения вредного воздействия от динамических нагрузок, к
которым относятся вибрации. Наличие вибраций приводит к более сильному
износу узлов оборудования, проявлению кавитации, а также ослаблению
резьбовых соединений насосных агрегатов, что может привести к
возникновению аварии.
К причинам возникновения вибраций можно отнести технологические
условия перекачки нефти, дисбаланс ротора, нарушение соосности валов или
износ подшипниковых узлов.
При превышении допустимого уровня вибраций, происходит
вынужденная остановка оборудования, что значительно снижает его
производительность и приводит к дополнительным расходам на его
обслуживание и ремонт.
На нефтеперекачивающих станциях для перекачки нефти в основном
используют центробежные односекционные или многосекционные насосные
агрегаты. Для повышения их производительности возникает задача улучшения
виброзащиты, а также других методов борьбы с вибрациями. К наиболее
распространенным методам можно отнести балансировку вращающихся частей
насосных агрегатов (роторов) и центровка валов роторов. Однако эти методы
полностью не исключают возможность возникновения вибраций, из-за чего
используют дополнительные способы такие как: установка виброгасителей и
демпферов, а также установка оборудования на виброизолирующие устройства.
Необходимость гашения вибраций может предусматриваться как на
стадии проектирования оборудования, так и при их возникновении в процессе
эксплуатации оборудования. Выбор способа гашения вибраций определяется
объектом защиты. После выбора способа по величине динамических нагрузок
подбираются устройства в зависимости от их характеристик.
Целью магистерской диссертации «Оценка долговечности и
усталостных характеристик канатного демпфера нефтегазового оборудования»
является анализ способов снижения вибраций, возникающих в насосном
агрегате, влияющих на параметры фундамента, на котором установлен данный
агрегат, и на работу технологической системы насосного цеха. Поставленная
цель предопределила постановку следующих задач:
1. Исследование механизма возникновения вибраций при перекачке
нефти и существующих способов снижения вибраций технологической
системы насоса.
2. Исследование виброизолятора канатного типа.
3. Анализ напряженно-деформированного состояния расчетной модели
предложенного виброизолятора при помощи ПК МКЭ ANSYS. Объектом
исследования является способ виброизоляции фундамента от технологической
системы насоса, в которой возникают динамические нагрузки.
4. Анализ усталостных характеристик виброизолятора.
1. Основные сведения о вибрациях
1.1. Понятие о колебательном процессе
Рассмотрим систему, состоящую из некоторого числа
взаимодействующих объектов. Для этой системы существует ряд параметров,
которые описывают ее состояние в течении времени, например, температура,
положение в пространстве, состав, скорость и другие. Обозначим один из
параметров через x . Представим, что изменение этого параметра при t 0,
В ходе выполнения магистерской диссертации был рассмотрен
колебательный процесс, а также его частный случай – вибрации. Были
рассмотрены параметры вибраций, методы их анализа, причины их
возникновения и способы борьбы с ними, в частности с помощью гасителей,
демпферов и изоляции. Были выявлены достоинства и недостатки способов, и
предложен в качестве альтернативы канатный виброизолятор.
Была рассмотрена методика расчета виброизоляции насосных агрегатов
блочной насосной станции перекачки нефти. Разработаны модели
используемой резинометаллической опоры и предлагаемого в качестве замены
канатного виброизолятора в среде SolidWorks, схемы их нагружения от
действия статических и циклических нагрузок, проведен расчет и анализ
напряжено-деформированных состояний изоляторов с помонью программного
комплекса метода конечных элементов ANSYS, а также расчет и анализ
усталостных характеристик канатного виброизолятора. На основе
получившихся данных были сделаны выводы о надежности конструкции и
долговечности канатного виброизолятора.
В разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение» проведён SWOT–анализ проекта, выявлены и обозначены
его слабые и сильные стороны, определены угрозы и возможности при
осуществлении проекта. Проведён расчёт затрат для научно–
исследовательского проекта, который составил 342364,08 рублей. А также
рассчитана экономия предприятия при установке канатных виброизоляторов на
насосные агрегаты.
В разделе «Социальная ответственность» был проведен анализ
возможный опасностей и угроз для человека и окружающей среды в процессе
проведения исследования? производства, монтажа, обслуживания или ремонта
канатных виброизоляторов. Были рассмотрены возможные чрезвычайные
ситуации, их последствия, выявлена наиболее вероятная и разработана схема
ликвидации последствий, а также рассмотрены правовые и организационные
вопросы обеспечения безопасности при работе в насосных станциях.
Список публикаций
1. Вакуров А. А. Оценка НДС внешнего движителя геохода от действия
статических нагрузок / А. А. Вакуров, А. В. Лушников; науч. рук. К. К.
Манабаев // Проблемы геологии и освоения недр: труды XX
Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и
молодых ученых, посвященного 120-летию со дня основания Томского
политехнического университета, Томск, 4-8 апреля 2016 г.: в 2 т. — Томск:
Изд-во ТПУ, 2016. — Т. 2. — [С. 827-829].
2. Вакуров А. А. Решение позиционных задач при разработке скребков для
внутренней очистки криволинейных участков нефтепроводов / А. А.
Вакуров; науч. рук. Г. П. Борисенко // Проблемы геологии и освоения недр:
труды XX Международного симпозиума имени академика М. А. Усова
студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию со дня основания
Томского политехнического университета, Томск, 4-8 апреля 2016 г.: в 2 т. —
Томск: Изд-во ТПУ, 2016. — Т. 2. — [С. 829-831].
3. Вакуров А. А. Оценка НДС модели канатного демпфера от действия
статических нагрузок / А. А. Вакуров; науч. рук. К. К. Манабаев //
Современные проблемы машиностроения: сборник научных трудов XI
Международной научно-технической конференции, г. Томск, 4-6 декабря
2017 г. — Томск: Изд-во ТПУ, 2017. — [С. 96-102].
4. Вакуров А. А. Абсорбционная осушка природного газа и принцип расчета
абсорбера / А. А. Вакуров, А. П. Куренков; науч. рук. С. Н. Харламов //
Проблемы геологии и освоения недр: труды XXII Международного
симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых,
посвященного 155-летию со дня рождения академика В.А. Обручева, 135-
летию со дня рождения академика М.А. Усова, основателей Сибирской
горно-геологической школы, и 110-летию первого выпуска горных
инженеров в Сибири, Томск, 2-7 апреля 2018 г.: в 2 т. — Томск: Изд-во ТПУ,
2018. — Т. 2. — [С. 654-656].
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.2 (5 отзывов)
4.8 (37 отзывов)
5 (18 отзывов)
5 (9 отзывов)
4.9 (5 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
5 (21 отзыв)
5 (174 отзыва)
4.9 (298 отзывов)
