Методы неразрушающего контроля технического состояния ГРС

Приняв во внимание требования, сформулированные выше, можно сде­лать вывод о целесообразности использования методов неразрушающего кон­троля в качестве способа получения первичной информации о состоянии обру-дования. Для неразрушающего контроля в настоящее время широко применя­ются самые разнообразные методы:

- магнитный;

- электрический;

- вихретоковый;

- акустический;

- радиационный;

- тепловой;

- радиоволновой;

- оптический;

- проникающими веществами.

Акустический метод неразрушающего контроля включает, в свою оче­редь, следующие методы:

- прошедшего излучения;

- отраженного излучения (эхо-метод);

- резонансный;

- импедансный;

- свободных колебаний;

- акустико-эмиссионный.

Анализ технических средств и технологий применения перечисленных методов дает возможность предварительно отдать предпочтение двум из пере­численных разновидностей акустического метода, а именно - акустико-эмиссионный (АЭ) и свободных колебаний.

Метод акустической эмиссии (АЭ) является чувствительным к любым видам структурных изменений в широком частотном диапазоне работы (обыч­но от 10 до 1000 кГц). Оборудование способно регистрировать не только хруп­кий рост трещин, но также процессы развития локальной пластической дефор­мации, затвердевания, кристаллизации, трения, ударов, течеобразований и фа­зовых переходов. АЭ метод контроля может обеспечить:

- мониторинг (длительный контроль с одновременной обработкой ре­зультатов в режиме реального времени) целостности объекта;

- обнаружение и контроль течей, кавитации и потоков жидкости в объек­тах.

Метод АЭ позволяет получать в реальном времени информацию о состо­янии контролируемого объекта путем регистрации и анализа акустического из­лучения, сопровождающего процессы перестройки структуры твердого тела, истечения жидких и газообразных сред, трения поверхностей.

АЭ метод обеспечивает обнаружение и регистрацию развивающихся или склонных к развитию дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности.

АЭ метод является дистанционным. Это свойство обеспечивает выполне­ние контроля всего объекта с использованием одного или нескольких преобра­зователей акустической эмиссии (ПАЭ), неподвижно установленных на по­верхности объекта.

При начале нестабильного развития дефекта амплитуда и энергия сигна­лов АЭ, а в некоторых случаях и активность акустической эмиссии резко уве­личиваются. Фактор роста АЭ параметров при достижении дефектом критиче­ского размера используют в критериях оценки опасности источников и позво­ляет с большой вероятностью обнаруживать опасные источники АЭ.

АЭ метод может быть использован для оценки технического состояния объекта контроля (диагностирования), а также скорости развития дефекта в це­лях заблаговременного прекращения испытаний или эксплуатации объекта и предотвращения разрушения изделия

В ряде случаев напряженное состояние в объекте контроля создается за счет остаточных напряжений. Данную схему рекомендуется использовать при контроле объектов, находящихся в эксплуатации. При этом сокращается объем традиционных методов НК, поскольку в случае применения традиционных ме­тодов необходимо проведение сканирования по всей поверхности (объему) контролируемого объекта. Кроме того, существенно увеличивается достовер­ность выявления активных (развивающихся или склонных к развитию) дефек­тов.

В случае наличия в объекте дефекта, выявленного одним из методов не-разрушающего контроля, АЭ метод используют для слежения за развитием это­го дефекта. При этом может быть использован экономный вариант системы контроля, с применением одноканальной или малоканальной конфигурации акустико-эмиссионной аппаратуры.

АЭ метод допускается использовать для непрерывного или периодиче­ского мониторинга конструкции. В этом случае происходит регистрация АЭ от дефектов, развивающихся в объекте под воздействием рабочих нагрузок и под влиянием рабочей среды во время эксплуатации объекта.

Выше приведенные сведения подтверждают целесообразность и перспек­тивность использования акустико-эмиссионных методов для диагностики обо­рудования ГРС по следующим причинам.

Во-первых, акустоэмиссионная аппаратура производится серийно рядом отечественных и зарубежных изготовителей и включает в себя широкую но­менклатуру технических и программных средств получения, преобразования, обработки и передачи информации по цифровым каналам. В силу этого дан­ный класс оборудования и систем характеризуется относительно невысокой стоимостью.

Кроме того, датчики акустической эмиссии позволяют контролировать значительные поверхности, что резко сокращает общее количество датчиков на поверхностях обследуемого оборудования и трубопроводов при сохранении до­стоверности информации о состоянии объекта.

В-третьих, применение акустоэмиссионного метода имеет широкое рас­пространение и хорошо проработанную нормативно-методическую базу.

Разновидностью метода свободных колебаний является метод регистра­ции и классификации шумов, предложенный для использования в конструкции ГРС.

Сущность метода состоит в следующем. Осуществляя непрерывную ре­гистрацию спектра шумов, генерируемых при прохождении потока через тех­нологические аппараты и приборы газораспределительной станции (фильтры, теплообменники, регуляторы) в процессе нормальной эксплуатации, возника­ющие в процессе старения и износа материалов и конструктивных элементов нарушения работы этого технологического оборудования можно диагностиро­вать по существенным изменениям спектра шумов. Представляется, что прак­тическая реализация данной модификации метода не окажется дорогостоящей.

Сочетание в составе диагностического комплекса двух принципиально различающихся методов диагностики, а также интеграция системы диагностики со штатной САУ ГРС с целью комплексной обработки информации с учетом динамики технологических режимов, обеспечит повышение достоверности и надежности прогнозирования нарушений работоспособности оборудования ГРС.

Создание и внедрение системы непрерывного мониторинга и диагностики технического состояния ГРС потребует решения следующих основных задач:

- разработка технических требований к аппаратуре и системе диагности­
ки;

- подбор первичных преобразователей (датчиков), программно-
технических средств сбора и передачи диагностической информации в соответ­
ствии с разработанными техническими требованиями;

- отработка методик диагностики технологического оборудования ГРС для использования в системах непрерывного мониторинга;

- разработка программного обеспечения систем сбора, интерпретации, хранения, систематизации и отображения информации, а также поддержки принятия решений по эксплуатируемому оборудованию.

Таким образом, реализация предлагаемого комплексного подхода к опти­мизации организации диагностического обслуживания газораспределительных станций ОАО «Газпром», включающего в себя совокупность информационно-аналитических, приборных и численных методов, с уверенностью позволяет го­ворить о решении задачи по повышению надежной безаварийной эксплуатации ГРС.

Вопросы для контроля (самоконтроля) к лекции 10:

1Кем осуществляется техническое диагностирование ТПО ГРС?

2 В соответствии с каким документом осуществляется КДО ГРС?

3 Из каких этапов состоят работы по КДО ТПО ГРС?

4 Какие элементы ТПО ГРС подлежат визуально-измерительному кон­тролю и наружному осмотру?

5 В каких местах проводится вибрационный контроль?

6 Какие характерные дефекты могут быть выявлены в ходе работ по комплексным диагностическим обследованиям ГРС?

7 Что является итогом проведения работ по диагностированию ГРС?

8 Какие методы используются для анализа неравномерного распределе­ния нагрузки и оценки напряженно-деформированного состояния целостных конструкций технологической обвязки ГРС?

9 Какие современные информационные системы обработки и хранения информации используются для работ по определению технического состояния ГРС?

10 В чем сущность акустоэмиссионного метода?

11 Каковы перспективы развития диагностических обследований ГРС?

Системный подход к планированию капитальных ремонтов и реконструкций ГРС

В настоящее время актуальной является задача определения ГРС, подле­жащих капитальному ремонту, а также установления фактически необходимых объемов капитального ремонта с целью оптимизации затрат на работы и полу­чением наибольшего экономического эффекта. При реализации данного подхо­да к проведению работ капитально-отремонтированные ГРС получают возмож­ность дальнейшей надежной и безопасной эксплуатации, а также приобретают дополнительные функциональные возможности по автоматизации, телемехани­зации, удобству эксплуатации и обслуживания.

Наиболее эффективно решать вопросы планирования капитальных ре­монтов и реконструкций ГРС позволяет системный подход.

На основе эксплуатационных характеристик ГРС, результатов комплекс­ных диагностических обследований (КДО), инспекционных обследований, ана­лиза возрастной структурой парка ГРС и других критериев формируются пред­ложения по внесению ГРС в пообъектные планы капитальных ремонтов. Эта работа позволяет корректно установить объекты, на которых требуется прове­дение капитального ремонта, а также выбрать рациональные технические ре­шения и определить необходимые объемы работ.

Важным аспектом является установление факторов, по которым ГРС бу­дет выводиться в капитальный ремонт. Такими факторами являются:

- сроки эксплуатации ГРС (выработавшие ресурс, более 20 лет);

- степень загрузки ГРС (с учетом развития газификации регионов);

- техническое состояние ГРС по результатам комплексного диагностиче­ского обследования;

- оптимизация форм обслуживания;

- предписания надзорных органов и вышестоящих организаций;

- нарушение проектных режимов работы (по расходу, давлению, темпе­ратуре);

- несоответствие установленного оборудования проектам и требованиям действующих нормативных документов.

Для решения задачи оптимизации определения технического состояния ГРС выполняется оценочный алгоритм, основанный на аналитической обработ­ке сводных данных по ГРС, хранящихся в ССД «Инфотех».

Алгоритм реализует проверку соответствия ГРС требованиям норматив­ной документации, сравнение и оценку эксплуатационных характеристик ГРС и технологического оборудования, фактического технического состояния по ре­зультатам диагностирования.

Алгоритм состоит из Блоков, в каждом из которых к массиву данных применяются соответствующие условия.

1. Ресурс ГРС (Блок 1)

В Блоке 1 формируется перечень ГРС со сроком эксплуатации с момента строительства, удовлетворяющим условию

^х экспл.

> 20 лет, (11)

а также со сроком эксплуатации после проведения реконструкции (если применимо), удовлетворяющим условию

^х экспл.

> 30 лет, (12)

где Т_экспл. - срок эксплуатации.

Такие станции подлежат включению в план капитального ремонта по ре­зультатам проведенного комплексного диагностического обследования ГРС.

2. Режимы работы ГРС (Блок 2)

В Блоке 2 проводится оценка эффективности работы объекта путем опре­деления фактических режимов работы ГРС и сравнения значений по произво­дительности, входному и выходному давлению, температуре газа на выходе ГРС с проектными значениями этих параметров и требованиями нормативной документации.

Необходимо произвести выборку ГРС с эксплуатационными режимами, удовлетворяющими хотя бы одному из условий

Ч: зима ^ V max проект. ? (1J)

V факт. ^ V min проект. > (14)

* max факт. вх. ^ " max проект, вх. "•" 1 vJ /О, (1J J

* max факт. вых. ■> " max проект, вых. '-^ '°? (,10 J

t_min<-10°C, (17)

где Q зима. (тыс. м³/час) - среднее значение производительности ГРС в зимний период;

Q max проект, (тыс. м /час) - установленная проектом максимальная произво­дительность ГРС;

Q min проект, (тыс. м /час) - установленная проектом минимальная произво­дительность ГРС;

Р max факт. вх. (МПа) - максимальное достигнутое за год давление газа на входе ГРС;

Р max факт. вых. (МПа) - максимальное достигнутое за год давление газа на выходе ГРС для каждого выхода ГРС;

Р max проект, вх. (МПа) - установленное проектом давление газа на входе ГРС;

Р max проект, вых. (МПа) - установленное проектом давление газа на выходах ГРС;

tmin (°С) - температура газа на выходе ГРС.

3. Соответствие установленного на ГРС технологического оборудова­ния требованиям нормативной документации (Блок 3)

В Блоке 3 проводится анализ содержащихся в базе данных сведений о технологическом оборудовании ГРС, а также его соответствии требованиям нормативной документации.

Необходимо произвести выборку ГРС, не имеющих в наличии хотя бы одного из пунктов перечня:

-узлы:

а) очистки газа (пылеуловители, фильтры-сепараторы и др.), также ГРС
необходимо включить в выборку при установке менее 2-х аппаратов очистки
газа;

б) предотвращения гидратообразования (подогреватель газа);

в) редуцирования (отсутствует резервная линия в узле редуцирования га­
за);

г) коммерческого учета расход газа и учета расхода газа на собственные
нужды (системы автоматического учета расхода газа);

д) одоризации газа, за исключением ГРС, на которых осуществляется ку­
стовая одоризация, необходимо также предусмотреть возможность определения
типа одоризационной установки (автоматическая или ручная);

- системы:

а) автоматической защиты от превышения или уменьшения давления
(предохранительные клапаны, контрольные регуляторы давления);

б) телемеханики;

в) дистанционного управления входными и выходными кранами;

г) защиты от коррозии;

д) контроля загазованности;

е) заземления;

ж) молниезащиты;

и) охранной и пожарной сигнализации.

Необходимо определить наличие или отсутствие на ГРС резервного отбо­ра газа от многониточных систем. При подключении газопровода-отвода ГРС к многониточной системе магистрального газопровода необходима организация резервного отбора газа с целью обеспечения бесперебойной подачи потребите­лю. Необходимо определить тип магистрального газопровода, к которому осу­ществляется подключение ГРС, далее если магистральный газопровод состоит из нескольких ниток, определить, осуществляется ли резервирование отбора га­за на ГРС. Если газопровод многониточный и резервирования отбора газа на ГРС нет, то данная станция добавляется к выборке Блока 3.

При вступлении в силу новых нормативных документов (внесении изме­нений в действующие нормативные документы) Блоки оценочного алгоритма корректируются с целью определения работ, необходимых для приведения ГРС в соответствие новым требованиям.

4. Результаты комплексного диагностического обследования ТПО ГРС (Блок 4)

В данном блоке формируется список ГРС, на которых проводилось ком­плексное диагностическое обследование. Технические данные о состоянии тру­бопроводов и обвязок технологического оборудования ГРС, полученные в ходе комплексного диагностического обследования, используются в расчетах оста­точного ресурса элементов трубопроводной обвязки ГРС.

В результате проводимых расчетов остаточного ресурса элементов ТПО ГРС устанавливают ГРС с остаточным ресурсом элементов трубопроводов ме­нее 5 лет.

Таким образом, формируется перечень ГРС, не отвечающих требованиям по надежности и безопасности, и подлежащих включению в планы капитально­го ремонта.

Своевременное включение ГРС в Программы капитального ремонта поз­волит проводить комплекс работ по замене ГРС, выработавших безопасный срок эксплуатации, установленный при проектировании, отдельных блоков и узлов, а также морально и технически устаревшего технологического оборудо­вания, систем и устройств, предотвратить возникновение инцидентов и, как следствие, повысит уровень безопасности действующих объектов.