Введение к работе
Актуальность работы
Как показывают статистические данные, состояние промышленной и пожарной безопасности нефтегазовой отрасли определяется безотказностью машинных агрегатов От их работоспособности во многом зависит надежность всего технологического комплекса Ввиду высокой опасности обращающихся в технологических циклах предприятий химических веществ, отказ машинных агрегатов может привести к созданию аварийных ситуаций, сопровождается значительным экономическим и экологическим ущербом Большая часть машинных агрегатов предприятий нефтегазовой отрасли имеет электрический привод Отличительной особенностью машинных агрегатов с электрическим приводом является то, что их техническое состояние определяется безотказностью совокупности элементов механической части и электрического привода По данным ВНИИПО порядка 50% пожаров на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки происходят по электротехническим причинам, в том числе из-за отказа элементов электроприводов машинных агрегатов
Механическая часть машинных агрегатов состоит из подвижного органа электромеханического преобразователя, механических передач и исполнительного органа, в котором полезно реализуется механическая энергия Электрический привод машинных агрегатов состоит из большого количества разнообразных по конструкции и физическому принципу действия элементов и имеет два канала - силовой и информационный По первому транспортируется преобразуемая энергия, по второму осуществляется управление потоком энергии, а также сбор и обработка сведений о состоянии и функционировании системы В электрическую часть силового канала входят устройства, преобразующие и передающие электрическую энергию от источника питания (трансформаторы, линии электропередачи, коммутационная аппаратура) к электромеханическому преобразователю Таким образом, с одной стороны, электропривод взаимодействует с системой электроснабжения, а с другой стороны, через исполнительный механизм агрегата - с технологическим процессом Отказ любого элемента этой цепочки приводит к нарушению технологического про-
цесса
Согласно Федеральному закону «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», предприятия и организации обязаны обеспечивать безопасность эксплуатации производственных объектов, защиту личности и общества от аварий и их последствий Повышение пожарной и промышленной безопасности технологических процессов нефтегазовых производств представляет несомненный научный и практический интерес как для отдельных предприятий, так и для отрасли в целом В связи с этим исследования, направленные на разработку методов, позволяющих оценить техническое состояние и прогнозировать ресурс безопасной эксплуатации машинных агрегатов с электрическим приводом и за счет этого снизить риск возникновения аварийных ситуаций на предприятиях нефтегазовой отрасли, являются актуальными Это отражено в паспорте специальности 05 26.03 "Пожарная и промышленная безопасность", одним из приоритетных направлений которой является разработка методов оценки и прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации технических устройств сложных технических систем опасных производственных объектов
Исследования проводились в соответствии с Государственной научно-технической программой «Безопасность Новые методы и критерии обеспечения безопасности рабочих процессов, технологий, конструкций, сложных технических систем, людей и окружающей среды в случае возникновения техногенных аварий и катастроф"
Целью работы является разработка методов повышения безопасности эксплуатации машинных агрегатов нефтегазовых производств, основанных на анализе взаимосвязи параметров генерируемых двигателем электропривода токов и напряжений с их техническим состоянием
Реализация цели диссертационной работы осуществлялась путем постановки и решения следующих основных задач
анализ влияния отказов машинных агрегатов на безопасность технологических процессов предприятий нефтегазовой отрасли,
исследование характерных повреждений и режимов работы машинных агрегатов для выявления диагностических параметров, позволяющих идентифицировать их техническое состояние,
исследование динамики изменения диагностических параметров машинных агрегатов в процессе возникновения и развития повреждений,
разработка методов и алгоритмов идентификации технического состояния и прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации машинных агрегатов с электрическим приводом для снижения риска возникновения аварийных ситуаций на предприятиях нефтегазовой отрасли из-за их внезапного отказа
Научная новизна
-
Установлено, что техническое состояние машинных агрегатов может быть идентифицировано по совокупности параметров генерируемых двигателем электрического привода высших гармонических составляющих токов и напряжений В качесгве диагностического параметра предложен бинарный код Д соответствующий совокупности параметров гармонических составляющих токов и напряжений, генерируемых двигателем электропривода Идентификация технического состояния машинных агрегатов осуществляется с применением метода искусственных нейронных сетей
-
Установлено, что в процессе накопления повреждений элементов машинных агрегатов возрастает интенсивность генерируемых двигателем электрического привода гармонических составляющих токов и напряжений на характерных частотах Разработан метод повышения безопасности эксплуатации машинных агрегатов, основанный на использовании диагностического параметра поврежденности Р^ отражающего динамику изменений технического состояния машинных агрегатов
-
Предложено в качестве интегрального датчика для мониторинга технического состояния машинного агрегата использование двигателя электропривода
Практическая значимость работы. Разработанные методы и алгоритмы приняты к внедрению в ОАО "Салаватнефтеоргсинтез" для мониторинга технического состояния машинных агрегатов с электрическим приюдом, используются при проведении лабораторных занятий в Филиале Уфимского государственного нефтяного технического университета в г Салавате Учебные пособия с грифом УМО «Экономика электропотребления в промышленности» и «Диагностика электрических сетей и электрооборудования промышленных предприятий», написанные в соавторстве с использованием материалов диссертации, являются основными учебными пособиями по соответст-
вующим дисциплинам специальности 140610 65 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений».
Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Модели, алгоритмы, программы процессов и систем управления электрооборудованием и электрохозяйством» (г Армавир, 2004 г), Межвузовской научно-технической конференции «Наука, технология, производство» (г Уфа, 2005 г), Международной научно-практической конференции "Дни науки - 2005" (Украина, 2005 г), VI Международной научно-методической конференции «Высокие технологии в педагогическом процессе» (Нижний Новгород, 2005 г ), Научно-методической конференции по проблемам инженерного образования (г Москва, 2005 г), Международной научно-практической конференции «Электрооборудование и электрохозяйство процессы и системы управления - ЭЭПС - 2005» (г Казань, 2005 г), Второй Межотраслевой научно-практическая конференции "Проблемы совершенствования дополнительного профессионального и социогуманитар-ного образования специалистов топливно-энергетического комплекса" (г Уфа, 2005г), Международных научно-практических конференциях "Нефтегазопереработка и нефтехимия" (г Уфа, 2005,2006,2007,2008 гг)
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 22 работы, в том числе в соавторстве 2 учебных пособия для вузов с грифом УМО, 1 статья в издании, рекомендованном экспертным советом ВАК по специальности
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников из 120 наименований, изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков и 15 таблиц
