Введение к работе
Актуальность темы исследования. В связи с нестабильностью мировых
цен на энергоносители на предприятиях топливно-энергетического комплекса
остро стоит проблема сокращения эксплуатационных затрат с сохранением
необходимого уровня надежности. Вследствие чего согласно поручению
правительства Российской Федерации реализуются программы по повышению
эффективности предприятий трубопроводной системы транспорта
нефтепродуктов (ТС ТНП).
Опыт эксплуатации показывает, что затраты на техническое обслуживание, ремонт оборудования и на потребление электрической энергии на предприятиях ТС ТНП составляют не менее 29,4 и 5,9 % соответственно от всех операционных затрат. Таким образом, одним из приоритетных направлений оптимизации деятельности предприятий ТС ТНП может являться снижение расходов по указанным статьям.
Из анализа информации, полученной с автоматизированных систем технического учета электроэнергии, следует, что основными потребителями электрической энергии на перекачивающих станциях являются магистральные насосные агрегаты (МНА), которые в процессе эксплуатации деградируют, то есть снижают свои технико-экономические показатели. При этом технико-экономические показатели, включающие в себя и эксплуатационные показатели надежности МНА, во многом определяются параметрами стратегии планово-предупредительных ремонтов (ППР).
Настоящая диссертационная работа посвящается вопросам оптимизации (непрерывного совершенствования) стратегии ППР МНА по результатам мониторинга эксплуатации МНА. Такая оптимизация предполагает повышение эффективности эксплуатации МНА с сохранением необходимого уровня надёжности, учитывая процесс их естественной деградации. В соответствии с ГОСТом 27.002-2015 под деградацией понимаются естественные процессы
4 старения, износа, коррозии и усталости МНА при соблюдении всех
установленных правил и норм проектирования, изготовления и эксплуатации.
Степень разработанности темы исследования. Теоретической основой исследования являются работы в области теории эффективности эксплуатации центробежных насосов следующих ученых: А.Г. Гумеров, А.М. Акбердин, С.Г. Бажайкин, Б.К. Кумар, в области теории надежности и технического обслуживания оборудования таких авторов, как Ф. Байхельт, П. Франкен и А.В. Антонов.
Цель исследования - разработка методики оптимизации стратегий ППР МНА с учетом процесса их естественной деградации, применение которой позволит повысить эффективность эксплуатации и сохранить необходимый уровень надежности.
Задачи исследования:
формирование целевой функции, отражающей эффективность эксплуатации МНА в зависимости от стратегии ППР, и определение задачи оптимизации базовой (ныне применяемой) стратегии ППР;
разработка алгоритма решения поставленной задачи оптимизации;
с учетом процесса деградации разработка методики, позволяющей на основе эксплуатационной информации, проводить оптимизацию стратегии ППР.
Научная новизна:
- предложена математическая модель расчета основного
эксплуатационного показателя надежности МНА, среднего коэффициента
готовности, с учетом процесса их деградации на интервале назначенного ресурса;
разработан метод расчета значения целевой функции по данным эксплуатации МНА на интервале назначенного ресурса с учетом процесса их деградации;
разработана методика решения оптимизационной задачи. Теоретическая и практическая значимость диссертационной работы заключается в следующем:
5 разработанная методика оптимизации стратегий ППР МНА позволяет повысить эффективность эксплуатации насосного оборудования ТС ТНП;
метод расчета основного эксплуатационного показателя надежности-среднего коэффициента готовности позволяет по данным эксплуатации проводить оценку фактического уровня надежности МНА предприятий ТС ТНП в соответствии с требованиями федеральных нормативных документов;
по результатам, полученным в настоящей работе, актуализирован нормативный документ ПАО «Транснефть».
Методология и методы исследования. Основными методами исследования являлись методы математической статистики, теории надежности, аналитической геометрии и гидромеханики. Для проведения работ по определению фактических коэффициентов полезного действия (КПД) МНА проведена актуализация методики определения КПД.
Положения, выносимые на защиту:
математическая модель процесса оптимизации стратегий ППР МНА;
метод определения целевой функции в задаче оптимизации на основе фактических данных эксплуатации;
методика оптимизации стратегий ППР МНА.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов определяется достаточным количеством статистической информации, постановкой цели и задач, использованием в работе современных методов исследований, применением адекватных методов статистического анализа.
Используемые в диссертации термины и определения, обозначения и единицы измерения соответствуют действующим отраслевым нормативно-техническим документам и ГОСТам.
Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:
1. III-яя Научно-техническая конференция «Гидравлика», 22.11.2016,
МГТУ им. Н. Э. Баумана кафедра «Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика», г. Москва;
-
XI-ая Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России», 8-10.02.2016, г. Москва;
-
IV-ая Международная конференция «Нефть и Газ – АТР 2015. Ресурсы, транспорт, сотрудничество», 25-29.05.2015, г. Владивосток.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 7 печатных работ, из них 4 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,
четырех глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы и 7 приложений. Работа изложена на 172 страницах машинописного текста, содержит 43 рисунка и 31 таблицу.