10 Методика моніторингу показників роботи обладнання
10.1 Моніторинг обладнання
Моніторинг показників роботи обладнання у системі реального часу – складна інженерна задача. Робота різноманітного за маркою обладнання характеризується різними технічними параметрами. Розгалужена система збирання, накопичення, усереднення параметрів з прив’язкою до одиниці обладнання і типу параметра, статистичного оброблення параметрів складає основу моніторингу обладнання газотранспортної системи. Базовим для інформаційного і програмного забезпеченням моніторингу є інформаційне і програмне забезпечення систем реального часу. Системи реального часу незалежно від їх конкретної реалізації повинні забезпечувати постачання оперативної інформації з заданою періодичністю і з узгодженим переліком параметрів. Мінімальний достатній перелік параметрів і їх періодичність встановлені у розділах 10.2 – 10.4 цього документа.
10.2 Моніторинг технічного стану
Моніторинг технічного стану різних видів обладнання здійснюється у реальному часі лише для тих одиниць обладнання, на яких встановлені системи автоматичного керування (системи реального часу) і діагностування. Встановлені на одиницях обладнання, або на їх сукупностях системи SCADA виконують функції первинного моніторингу інформації автоматично.
Для реалізації моніторингу технічного стану встановлений такий перелік параметрів, що формуються автоматизованими системами діагностування (таблиця 10.1). Періодичність формування параметрів може коливатись у межах від 1 хвилини до 1 години відповідно до технічних можливостей систем реального часу.
У таблиці 10.1 наведений перелік показників технічного стану, за якими необхідно проводити моніторинг.
Таблиця 10.1 - Перелік показників технічного стану
Назва | Дані, на базі яких розраховують показник | Номер формули з розділу 9, за якою необхідно проводити розрахунки |
1 | 2 | 3 |
1 Коефіцієнт технічного стану нагнітача за політропічним ККД | Фактичний ККД нагнітача на фактичному режимі роботи, значення політропічного ККД для еталонного нагнітача | 9.2 |
2 Коефіцієнт технічного стану ГТУ за ККД | ККД ГТУ на фактичному режимі, паспортний ККД ГТУ на фактичному режимі | 9.3 |
3 Коефіцієнт технічного стану ГПА за роботою стискання | Питома фактична робота стискання, питома еталонна робота стискання | 9.5 |
4 Коефіцієнт технічного стану ГПА за втратами напору | Фактична ступінь стискання нагнітача, еталонна ступінь стискання нагнітача при тих же витратах паливного газу | 9.6 |
5 Коефіцієнт технічного стану ГПА за втратами обертів | Фактичні оберти ВЦН, оберти еталонного ВЦН при тих же витратах паливного газу | 9.7 |
Продовження табл.10.1
1 | 2 | 3 |
6 Відносна ефективна потужність турбіни | Приведена потужність ГТУ, номінальна потужність ГТУ | 9.8 |
7 Коефіцієнт технічного стану ГПА за паливним газом | Фактичні витрати паливного газу, паспортні витрати паливного газу, необхідні для створення тієї ж потужності | 9.9 |
8 Коефіцієнт технічного стану ГПА за потужністю | Ефективна потужність ГТУ, приведена до номінальних умов, номінальна потужність ГТУ | 9.10 |
9 Коефіцієнт режиму роботи нагнітача | Об’ємні витрати газу на фактичному режимі, об’ємні витрати газу на номінальному режимі, в якому повинен працювати нагнітач для створення фактичної ступені стискання при фактичних витратах газу на вході в нагнітач, максимальні паспортні витрати газу через нагнітач, мінімальні паспортні витрати газу через нагнітач | 9.11 |
Закінчення табл.10.1
1 | 2 | 3 |
10 Коефіцієнт завантаження ГТУ за потужністю | Фактична потужність ГТУ на режимі роботи, номінальна потужність ГТУ | 9.12 |
Отримані з систем реального часу показники необхідно передавати в загальну базу даних для їх накопичення і подальшого оброблення. До тієї ж бази даних необхідно заносити аналогічну інформацію з результатами теплотехнічних випробувань.
10.2 Моніторинг показників надійності
Моніторинг показників надійності необхідно проводити постійно з щодобовим обробленням інформації з розподілу календарного часу і переліку подій, що трапляються з обладнанням. У таблиці 10.2 приведений перелік показників, що характеризують розподіл станів обладнання за часом і події. Розподіл календарного часу не залежить від марки і типу обладнання. По КС здійснюють моніторинг роботи кожної одиниці ГПА, АПО, пристроїв підготування газу і ін.
Таблиця 10.2 - Показники роботи обладнання
Назва параметра | Розмірність параметра |
1 Наробіток одиниці обладнання з початку експлуатації | год. |
2 Наробіток одиниці обладнання після СР | год. |
3 Наробіток одиниці обладнання після КР | год. |
4 Час перебування одиниці обладнання в роботі за добу | год. |
5 Час перебування одиниці обладнання в резерві за добу | год. |
6 Час перебування одиниці обладнання в ремонті за добу | год. |
7 Час перебування одиниці обладнання в простої за добу | год. |
8 Кількість холодних пускань |
|
9 Кількість гарячих пускань |
|
10 Кількість аварійних зупинок |
|
11 Витрати електроенергії | кВт*год |
12 Витрати мастил | Кг |
Додатково необхідно контролювати інформацію з видів і кількості відмов газоперекачуючого обладнання. У таблиці 10.3 наведений перелік характеристик з типізації станів, подій, ситуацій для обладнання.
Таблиця 10.3 – Типізація станів, подій, ситуацій для газоперекачуючого обладнання
Згідно наведеної у таблиці 10.3 класифікації відмов необхідно накопичувати у базі даних по кожній одиниці обладнання інформацію про відмови, яка повинна мати характеристики, наведені у таблиці 10.3. Перелік видів відмов буде розширюватись. В наступних виданнях стандарту в таблиці 10.3 будуть наводитись більш повні, актуальні на час створення редакції стандарту, дані про перелік видів відмов.
Таблиця 10.4 – Характеристики інформації з відмов одиниці обладнання
Назва реквізиту | Метод формування реквізиту |
1 Ідентифікатор одиниці обладнання | Формується на базі унікальних ідентифікаторів одиниць обладнання, що зберігаються в базі даних Oracle |
2 Ідентифікатор виду відмови згідно з таблицею 2.2 | Формується відповідно до табл. 2.3 з унікальним ідентифікатором подій в БД Oracle |
3 Час виникнення відмови у форматі “РРРР.ММ.ДД ГГ:ХХ”, де РРРР - рік, ММ – місяць, ДД – день місяця, ГГ – час, ХХ – хвилина | Формується програмним забезпеченням системи реального часу |
Аналіз потоку відмов здійснюється за видами відмов. Виявляються види відмов, що трапляються найчастіше для кожної марки обладнання. Аналіз потоку відмов необхідно здійснювати спеціалізованим програмним засобом, опис якого приведений у розділі 12 стандарту.
10.3 Моніторинг екологічного стану
Моніторинг екологічного стану одиниць газоперекачуючого обладнання здійснюється постійно за переліком параметрів, що наведені в таблиці 10.5.
Таблиця 10.5 – Параметри, за якими здійснюють моніторинг екологічного стану ГПА
Назва параметра | Місце вимірювання параметра |
Наявність СО2 | У паливному газі |
Наявність N2 | У паливному газі |
Наявність сірководню | У паливному газі |
Наявність СО2 | На виході камери згоряння |
Наявність сірководню | На виході камери згоряння |
Перелік параметрів, за якими здійснюється моніторинг, буде розширений в наступному виданні стандарту. Уточнений перелік параметрів, що впливають на екологічний стан оточуючого середовища (повітря, ґрунти, стічні води) регламентується Постановами кабінету Міністрів. Тому цей перелік буде постійно змінюватись. Кожна наступна редакція стандарту буде ураховувати ці зміни.
10.4 Моніторинг режиму роботи газоперекачуючого і допоміжного обладнання
Моніторинг режиму роботи газоперекачуючого і допоміжного обладнання здійснюють системи автоматичного керування (САК), системи автоматичного регулювання (САР) і автоматизовані системи оперативної діагностики обладнання. Інформація, якою оперують ці системи, передається з наперед заданою періодичністю в єдину базу даних СКБД Oracle. Усереднення інформації здійснюється засобами системи реального часу. Реплікація інформації здійснюються стандартними засобами СКБД Oracle. У таблиці 10.6 наведений перелік реквізитів за яким необхідно проводити моніторинг режиму роботи газоперекачуючого обладнання. Періодичність накопичення (усереднення) інформації на рівні КС – 1 година, на рівні УМГ – 1 доба, на рівні Управління з експлуатації і реконструкції КС – 1 доба.
Таблиця 10.6 – Перелік режимних параметрів, що характеризують роботу газоперекачуючого обладнання
Назва реквізиту | Тип реквізиту |
1 | 2 |
Інформація по кожному ГПА | |
Тиск в розвантажувальній порожнині, Атн | Аналоговий |
Тиск води на вході в утилізатор, Атн | Аналоговий |
Тиск повітря за КВТ, Атн | Аналоговий |
Тиск газу на вході в нагнітач (на всасі), Атн | Аналоговий |
Тиск газу на виході нагнітача (в нагнітанні),Атн | Аналоговий |
Тиск масла в колекторі змащування компресора, Атн | Аналоговий |
Тиск масла на вході в двигун, Атн | Аналоговий |
Тиск масла на вході маслоохолоджувача двигуна, Атн | Аналоговий |
Тиск масла на вході маслоохолоджувача двигуна, Атн | Аналоговий |
Запас ВЦН по помпажу (Діагностика), % | Розрахунковий |
Запас по помпажу (от -1 до +1). | Аналоговий |
ККД ГПА (факт) (Діагностика). | Розрахунковий |
ККД ГПА (еталонний) (Діагностика), % | Розрахунковий |
ККД ГТУ (факт)(Діагностика), % | Розрахунковий |
ККД ГТУ (еталонний) (Діагностика), % | Розрахунковий |
Комерційні витрати через ВЦН (еталонний, Діагностика), млн.м3/добу. | Розрахунковий |
Комерційні витрати через ВЦН (фактичний, Діагностика), млн.м3/добу | Розрахунковий |
Коефіцієнт технічного стану за ККД ГТУ | Розрахунковий |
Коефіцієнт технічного стану за коефіцієнтом завантаження ГТУ за потужністю | Розрахунковий |
Коефіцієнт технічного стану за коефіцієнтом режиму роботи нагнітача | Розрахунковий |
Коефіцієнт технічного стану за політропічним ККД нагнітача | Розрахунковий |
Коефіцієнт технічного стану за втратами напору | Розрахунковий |
Коефіцієнт технічного стану за втратами обертів | Розрахунковий |
Коефіцієнт технічного стану за роботою стискання | Розрахунковий |
Продовження таблиці 10.6.
1 | 2 | |
Коефіцієнт технічного стану за паливним газом | Розрахунковий | |
Коефіцієнт технічного стану за ефективною потужністю | Розрахунковий | |
Коефіцієнт технічного стану за ефективною потужністю на нагнітачі | Розрахунковий | |
Масові витрати паливного газу (фактичні, Діагностика), кГ/год | Розрахунковий | |
Масові витрати паливного газу (еталонні, Діагностика), кг/год | Розрахунковий | |
Об’ємні витрати через ВЦН (еталонні, Діагностика), тис.н.м3/хв. | Розрахунковий | |
Об’ємні витрати через ВЦН(фактичні, Діагностика), тис.н.м3/хв. | Розрахунковий | |
Вісьовий зсув ротора компресора, мм | Аналоговий | |
Відносна приведена внутрішня потужність ВЦН (фактична, Діагностика), кВт/(кг/н.м3) | Розрахунковий | |
Відносна приведена внутрішня потужність ВЦН (еталонного, Діагностика), кВт/(кг/м3) | Розрахунковий | |
Перепад тиску масло-газ, Атн | Аналоговий | |
Перепад тиску на конфузорові компресора нагнітача, Атн | Аналоговий | |
Перепад тиску на фільтрі тонкої очистки повітря в ВОУ, Атн | Аналоговий | |
Перепад тиску паливного газу на мірній шайбі, Атн | Аналоговий | |
Політропічний ККД ВЦН (еталонний, Діагностика), % | Розрахунковий | |
Політропічний ККД нагнітача (фактичний, Діагностика), % | Розрахунковий | |
Положення антипомпажного крана (АПК),% | Аналоговий | |
Положення жалюзі байпаса утилізатора, % | Аналоговий | |
Положення жалюзі теплообмінника утилізатора, % | Аналоговий | |
Положення паливо регулювального клапана (ПРК) | Аналоговий | |
Приведена потужність ГТУ (фактична, Діагностика), КВт | Розрахунковий | |
Продовження таблиці 10.6.
1 | 2 |
Приведена потужність ГТУ (еталонна, Діагностика), КВт | Розрахунковий |
Приведена потужність ВЦН із САК, КВт*м3/кг | Аналоговий |
Приведені об’ємні витрати газу через ВЦН (фактичні, Діагностика) | Розрахунковий |
Приведені об’ємні витрати газу через ВЦН (еталонні, Діагностика), м3/хв | Розрахунковий |
Приведена частота обертів ротора ВЦН (Діагностика), м3/хв | Розрахунковий |
Витрати через нагнітач об’ємні, нм3/хв | Аналоговий |
Приведена частота обертів ротора ВЦН (Діагностика), м3/хв | Розрахунковий |
Витрати через нагнітач об’ємні, нм3/хв | Аналоговий |
Витрати паливного газу через ГПА, об’ємні, миттєві, отримані з вимірювача, нм3/год | Аналоговий |
Режим роботи ВЦН від 0 до 3. (Діагностика) | Розрахунковий |
Резерв по обертах нагнітача, % | Аналоговий |
Міра стаціонарності режиму ГПА (0-1) (Діагностика) | Розрахунковий |
Ступінь стискання (CАК) | Аналоговий |
Ступінь стискання (Діагностика) | Розрахунковий |
Ступінь стискання у вісьовому компресорі ГТУ (Діагностика) | Розрахунковий |
Поточне завдання частоти обертів ТНД, об/хв. | Вхідний для САР |
Температура води на вході утилізатора тепла, Град. С | Аналоговий |
Температура води на виході 1 модуля утилізатора тепла, град. С | Аналоговий |
Температура води на виході 2 модуля утилізатора тепла, град. С | Аналоговий |
Температура води на виході утилізатора тепла, | Аналоговий |
Температура повітря в агрегатному відсіці, град. С | Аналоговий |
Температура повітря у відсіці приладів, град. С | Аналоговий |
Температура повітря за КНТ, град. С | Аналоговий |
Температура повітря на вході в двигун (привод), град. С | Аналоговий |
Продовження таблиці 10.6
1 | 2 |
Температура газу на вході в нагнітач (на всмоктуванні), град. С | Аналоговий |
Температура газу на виході нагнітача (в нагнітанні), град. С | Аналоговий |
Температура масла в баці двигуна, град. С | Аналоговий |
Температура масла на виході з двигуна, град. С | Аналоговий |
Температура масла на виході з двигуна, град. С | Аналоговий |
Температура масла на виході масло охолоджувача двигуна, град. С | Аналоговий |
Температура масла на виході маслоохолоджувача компресора, град. С | Аналоговий |
Температура масла на зливі з ЗК КВТ (ТВТ), град. С | Аналоговий |
Температура масла на зливі з ОВ ТНТ, град. С | Аналоговий |
Температура масла на зливі з ОВ ТНТ, град. С | Аналоговий |
Температура масла на зливі з перевідника, град. С | Аналоговий |
Температура металу переднього опорного підшипника (ПОП) компресора, град. С | Аналоговий |
Температура металу заднього опорного підшипника(ЗОП) компресора, град. С | Аналоговий |
Температура металу активної частини упорного підшипника (УП) компресора, град. С | Аналоговий |
Температура металу пасивної частини упорного підшипника (УП) компресора, град. С | Аналоговий |
Температура під кожухом ГТД, град. С | Аналоговий |
Температура продуктів згоряння за ТНТ | Аналоговий |
Температура паливного газу на вході в двигун (перед мірною шайбою), град. С | Аналоговий |
Технологічні витрати паливного газу з САР, тис.н.м3 | Аналоговий |
Рівень масла в маслобаці двигуна (МБД), кПа | Аналоговий |
Рівень масла в маслобаці компресора (МБК), кПа | Аналоговий |
Рівень масла в гідроакумуляторі №1, кПа | Аналоговий |
Рівень масла в гідроакумуляторі №2, кПа | Аналоговий |
Частота обертів СТ, 1/хв. | Аналоговий |
Частота обертів ТВТ, 1/мин. | Аналоговий |
Частота обертів ТНТ, об/хв.. | Аналоговий |
Закінчення таблиці 10.6
1 | 2 |
Частота обертів компресора низького тиску (НД №1) | Аналоговий |
Частота обертів компресора низького тиску (НД№2) | Аналоговий |
Ефективна потужність ГТУ (фактична, Діагностика), кВт | Розрахунковий |
Ефективна потужність ГТУ (еталонна, Діагностика), кВт | Розрахунковий |
Ефективна потужність, яка видається приводом ВЦН, з САР, МВт | Аналоговий |
Моніторинг вібростану обладнання здійснюється за окремим переліком параметрів. Якщо до САР ГПА включена система віброконтролю, то характеристики віброзсуву, віброшвидкості і віброприскорення у найважливіших підшипниках автоматично контролюються і формуються у БД.
10.5 Сервісні функції для моніторингу обладнання
Для реалізації моніторингу обладнання до складу АСК роботою обладнання включені такі функції:
паспортизація енергомеханічного обладнання з типізацією за марками, визначенням розміщення і підпорядкованості обладнання, аналізом наявності, достатності, якості і паспортного технічного стану;
збирання, обробка і накопичення оперативної і звітної інформації про показники роботи обладнання для формування передісторії життєвого циклу одиниць обладнання за подіями і експлуатаційними показниками;
багатофакторний аналіз роботи технологічного обладнання КС.
10.6 Інтегральні нормовані показники – результат моніторингу обладнання
Кожний аспект роботи обладнання характеризується певним переліком характеристик (параметрів). Накопичення таких параметрів протягом значного часу (моніторинг) дозволяє сформувати об’єктивну картину стану обладнання.
Моніторинг необхідно виконувати з постійним урахуванням:
пріоритетів і вагових характеристик впливу на стратегію планування ремонтів для різних марок і конкретних екземплярів ГПА і інших видів обладнання інтегрального нормованого показника технічного стану, інтегрального нормованого показника надійності роботи, інтегрального нормованого екологічного показника, нормованої відносної середньої потужності та нормованого інтегрального вироблення ресурсу складових вузлів;
методу розрахунків вагових коефіцієнтів на базі статистичного оброблення накопиченої технологічної інформації;
алгоритму вибирання критичної стратегії планування в залежності від названих вище критеріїв і чисельних значень оцінки їх інтегральних нормованих значень.
Результати моніторингу параметрів, перелік яких наведений у таблиці 10.6, необхідно використовувати і накопичувати у такому порядку:
проаналізувати достовірність миттєвих значень і недостовірні параметри вилучити з подальшого розгляду;
усереднити значення кожного параметра спочатку за хвилину, потім за годину;
накопичувати значення розрахункових параметрів, які характеризують стан обладнання, в спеціалізованих акумуляторах для подальшого усереднення і аналізу тренду цих параметрів;
аналізувати тенденції зміни кожного показника і вираховувати швидкість цих змін;
прогнозувати на конкретні дати у майбутньому значення цих параметрів.
За групами параметрів з урахуванням коефіцієнтів впливу розраховують інтегральні значення які нормують за допомогою нормативних значень (розділ 9). Без автоматизованого моніторингу показників роботи обладнання неможливо об’єктивно оцінити та прогнозувати стан обладнання.