СТО Газпром 2-2.3-240-2008

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»

Дочернее открытое акционерное общество «Оргэнергогаз»

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

МЕТОДИКА ВИБРОКОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ
АГРЕГАТОВ ГПА-Ц16С В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

СТО Газпром 2-2.3-240-2008

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Дочерним открытым акционерным обществом «Оргэнергогаз»

2 ВНЕСЕН Департаментом по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Распоряжением ОАО «Газпром» от 29 июля 2008 г. № 209 с 10.03.2009

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Настоящий стандарт разработан в рамках Программы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «Газпром» на 2007 год, утвержденной Председателем Правления ОАО «Газпром» А.Б. Миллером 07 февраля 2007 г. № 01-12, и пункта 4.2 Перечня приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2006-2010 годы, утвержденного Председателем Правления ОАО «Газпром» А.Б. Миллером 11 октября 2005 г. № 01 - 106.

В настоящем стандарте приведены алгоритмы, позволяющие определять:

- изменение технического состояния газотурбинного двигателя ДГ-90Л2, устанавливаемого на газоперекачивающих агрегатах типа ГПА-Ц16С, по анализу перепада температур масла смазки на сливах подшипниковых опор и на входе в двигатель;

- тенденции изменения технического состояния газоперекачивающего агрегата по значению приведенных температур;

- тенденции изменения технического состояния газоперекачивающего агрегата по вибрационным параметрам.

Содержание

СТО Газпром 2-2.3-240-2008

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

Дата введения - 2009-03-10

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает методику виброконтроля и диагностики газоперекачивающих агрегатов типа ГПА-Ц16С с конвертируемым судовым газотурбинным двигателем ДГ-90Л2 производства ГП НПКГ «Зоря» - «Машпроект» в качестве привода и центробежным нагнетателем производства ОАО «СМНПО им. М.В. Фрунзе», эксплуатируемых на объектах ОАО «Газпром».

1.2 Настоящий стандарт обязателен для применения дочерними обществами и организациями ОАО «Газпром», осуществляющими эксплуатацию газоперекачивающих агрегатов типа ГПА-Ц 16С с цеховой системой диагностики компрессорного оборудования.

1.3 Настоящий стандарт не распространяется на газоперекачивающие агрегаты типа ГПА-Ц 16С с другими модификациями газотурбинного двигателя ДГ-90.

2 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины в соответствии с ГОСТ 24346-80 «Вибрация. Термины и определения», а также следующие термины с соответствующими определениями:

2.1 тренд: Длительная по времени тенденция изменения показателя или характеристики процесса или системы.

2.2 скачок: Интенсивное (скачкообразное) изменение значения параметра.

2.3 интервал непрерывной работы: Временной интервал непрерывной работы газоперекачивающего агрегата.

2.4 частотная выборка: Часть полной выборки при неизменном техническом состоянии узла (объекта) диагностирования.

3 Сокращения и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применяются следующие сокращения:

ВД - высокое давление;

ГПА - газоперекачивающий агрегат;

ГТД - газотурбинный двигатель;

ЗОН - задняя опора нагнетателя;

ИНР - интервал непрерывной работы;

КВД - компрессор высокого давления;

КНД - компрессор низкого давления;

НД - низкое давление;

ОВ - опорный венец;

ПОН - передняя опора нагнетателя;

СДКО - система диагностики компрессорного оборудования;

СКЗ - среднее квадратическое значение;

СТ - силовая турбина;

ТВД - турбина высокого давления;

ТНД - турбина низкого давления;

ЦБН - центробежный нагнетатель;

ЧВ - частотная выборка.

3.2 В настоящем стандарте применяются следующие обозначения и индексы:

аппрокс - аппроксимированное (значение параметра);

верт - вертикальное (направление измерения);

гор - горизонтальное (направление измерения);

ос - осевое (направление измерения);

прив - приведенное (значение параметра);

факт - фактическое (значение параметра);

1В - вертикальное направление точки измерения вибрации на КНД;

1Г - горизонтальное направление точки измерения вибрации на КНД;

2В - вертикальное направление точки измерения вибрации на КВД;

2Г - горизонтальное направление точки измерения вибрации на КВД;

3В - вертикальное направление точки измерения вибрации на СТ;

3О - осевое направление точки измерения вибрации на СТ;

4В - вертикальное направление точки измерения вибрации на ПОН;

4Г - горизонтальное направление точки измерения вибрации на ПОН;

5В - вертикальное направление точки измерения вибрации на ЗОН;

5Г - горизонтальное направление точки измерения вибрации на ЗОН;

5О - осевое направление точки измерения вибрации на ЗОН;

0,5х, 1х, 2х, 3х - полу-, одно-, двух- и трехкратные гармоники оборотной частоты вращения вала;

F_вд - частота вращения ротора КВД;

F_нд - частота вращения ротора КНД;

F_ст - частота вращения ротора СТ;

DT_пер - величина нагрева масла в переходнике;

DT_{зо квд} - величина нагрева масла в задней опоре КВД;

DT_{ов тнд} - величина нагрева масла в ОВ ТНД;

DT_{ов ст} - величина нагрева масла в OB CT;

(DT_пер)_прив - приведенное значение перепада температуры масла в переходнике;

(DT_{зо квд})_прив - приведенное значение перепада температуры масла в задней опоре КВД;

(DT_{ов тнд})_прив - приведенное значение перепада температуры масла в подшипниковой опоре ОВ ТНД;

(DT_{ов ст})_прив - приведенное значение перепада температуры масла в подшипниковой опоре ОВ СТ;

DT_{прив ср1} - среднее значение по четырем сливам для первого набора приведенных значений перепадов температур масла в узлах ГТД;

DT_{прив ср i} - средний перепад температур масла по всем сливам для i-го набора приведенных значений перепадов температур масла в узлах ГТД;

D(DT_пер)_прив - изменение приведенной температуры масла на сливе из переходника;

D(DT_{зо квд})_прив - изменение приведенной температуры масла на сливе из задней опоры КВД;

D(DT_{ов тнд})_прив - изменение приведенной температуры масла на сливе из ОВ ТНД;

D(DT_{ов ст})_прив - изменение приведенной температуры масла на сливе ОВ СТ;

s - среднее квадратическое отклонение;

s_ср - среднее квадратическое отклонение относительно среднего значения;

s_регр - среднее квадратическое отклонение относительно линии регрессии.

4 Номенклатура входных данных

4.1 Точки измерения вибрации

4.1.1 На рисунке 1 показано размещение точек измерения вибрации на двигателе ДГ-90Л2 и опорах ЦБН агрегата типа ГПА-Ц16С в вертикальном, горизонтальном и осевом направлениях.

Рисунок 1 - Расположение точек измерения вибрации

4.1.2 Перечень точек измерения вибрации на агрегате типа ГПА-Ц16С, направление измерения каждой точки и их обозначение приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Названия, обозначения, единицы измерения и направления измерения вибрации

4.2 Оборотные частоты и частотные полосы

4.2.1 Частотные диапазоны измерения вибрации агрегатов типа ГПА-Ц16С приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Частотные диапазоны изменения вибрации

4.2.2 В приложении А приведены частотные компоненты по точкам измерения вибрации. При этом в процессе анализа могут рассматриваться как вычисленные гармоники соответствующих частот, так и широкополосные компоненты вибросигнала, например СКЗ виброскорости в диапазонах частот от 100 до 120 Гц включительно и от 1100 до 1300 Гц включительно.

4.3 Режимные параметры

4.3.1 Перечень регистрируемых режимных параметров приведен в таблице 3.

Таблица 3 - Регистрируемые параметры агрегатов типа ГПА-Ц 16С

4.3.2 Точки измерения температур на сливах из опор двигателя ДГ-90Л2 показаны на рисунке 2.

Рисунок 2 - Распределение точек измерения температур в системе смазки ГТД ДГ-90Л2

4.3.3 Перечень параметров, используемых для мониторинга и диагностики технического состояния агрегатов типа ГПА-Ц16С, приведен в таблице 4.

Таблица 4 - Параметры, используемые для мониторинга и диагностики технического состояния агрегата ГПА-Ц16С

5 Алгоритм преобразования входных данных для определения изменения технического состояния узлов агрегата

Алгоритм предназначен для использования в модуле мониторинга цеховой СДКО.

5.1 Вычисление перепада температур масла на сливах из подшипниковых опор двигателя

Перепад температур определяется относительно температуры масла в подводящей магистрали T_{м дв}. Величина нагрева масла в каждой опоре определяется по формулам:

DT_пер = T_пер - T_{м дв},                                                                                                       (1)

DT_{зо квд} = T_{зо квд} - T_{м дв},                                                                                                (2)

DT_{ов тнд} = T_{ов тнд} - T_{м дв},                                                                                                (3)

DT_{ов ст} = T_{ов ст} - T_{м дв}.                                                                                                   (4)

5.2 Приведение перепадов температур по оборотам компрессора высокого давления и силовой турбины

5.2.1 Для построения трендов необходима процедура приведения параметра DТ_i по скоростям вращения валов ГТД. В качестве базового значения приведения выбирается среднее значение скоростей вращения ротора КВД, равное 8700 об/мин, и оборотов ротора СТ, равное 5300 об/мин.

5.2.2 Приведение проводится с использованием линейных регрессий по стандартным программам статистической обработки с использованием метода наименьших квадратов. По результатам расчетов принимается, что среднее значение коэффициента линейной регрессии K_i для КВД составляет 0,012 °С/об/мин, для СТ - 0,014 °С/об/мин.

Примечание - Данные значения коэффициентов линейной регрессии рассчитаны для ГПА №№ 1-5, установленных на компрессорной станции «Несвиж».

5.2.3 Формула приведения имеет вид:

DТ_i прив = DT_i + 0,012 (8700 - n_i),                                                                               (5)

где n_i - фактические значения скорости вращения ротора ВД.

5.2.4 Изменения приведенной температуры масла на сливах из опор вычисляются по формулам:

(DT_пер)_прив = DT_пер + 0,012 (8700 - n_квд),                                                                     (6)

(DT_{зо квд})_прив = DT_{зо квд} + 0,012 (8700 - n_квд),                                                               (7)

(DT_{ов тнд})_прив = DT_{ов тнд} + 0,012 (8700 - n_квд),                                                               (8)

(DT_{ов ст})_прив = DT_{ов ст} + 0,014 (5300 - n_ст).                                                                   (9)

Примечание - Параметры (DT_пер)_прив, (DT_{зо квд})_прив и (DT_{ов тнд})_прив вычисляются только при n_квд > 8400 об/мин, а (DT_{ов ст})_прив - при n_ст > 5100 об/мин.

6 Выявление дефектов газоперекачивающего агрегата

6.1 Алгоритм определения скачка параметра

6.1.1 За начало ЧВ принимается начало ИНР агрегата ГПА-Ц16С с момента его последнего пуска.

6.1.2 Если ЧВ содержит не более 6 отсчетов до конца ИНР, то для этой группы с помощью статистической процедуры определяются статистические характеристики и происходит переход к началу следующего ИНР по 6.1.1.

6.1.3 Если ЧВ содержит более 6 отсчетов, то для двух последних отсчетов производится проверка на завершение ЧВ, которая считается выявленной в любом из следующих случаев:

а) обнаружено завершение ИНР (т.е. скачок параметра в выборке не обнаружен);

б) отклонение (по абсолютной величине) двух последних отсчетов выборки от прогнозируемых (среднего по всем предыдущим отсчетам или от линии регрессии) превосходит тройное значение среднего квадратического отклонения s (наименьшего из s_ср и s_рег), найденное для этих же предыдущих отсчетов. В этом случае две последние точки исключаются из выборки и считаются началом следующей ЧВ по 6.1.1.

6.1.4 Среднее значение по четырем сливам для первого после пуска ГПА набора данных рассчитывается по формуле:

DT_{прив ср 1} = 0,25 [(DT_пер)_прив1 + (DT_{зо квд}) _прив1 + (DT_{ов тнд}) _прив1 + (DT_{ов ст}) _прив1].           (10)

6.1.5 Средний перепад температур масла по всем сливам для i-го набора данных рассчитывается по формуле:

DT_{прив ср i} = 0,25 [(DT_пер)_прив i + (DT_{зо квд}) _прив i + (DT_{ов тнд}) _прив i + (DT_{ов ст}) _прив i].          (11)

6.1.6 Если поступил дискретный сигнал «Пуск» (П), n_квд > 8400 об/мин или n_ст > 5100 об/мин, |DT_{прив ср i} - DT_{прив ср (i+1)}| > 2 °С, то считается, что произошел скачок параметра, после чего необходимо:

6.1.7 Определить изменение приведенных температур масла по всем сливам:

D(DT_пep)_прив = (DT_пep)_прив2 - (DT_пep)_прив1,                                                                       (12)

D(DT_{зо квд})_прив = (DT_{зо квд})_прив2 - (DT_{зо квд}) _прив1,                                                             (13)

D(DT_{ов тнд})_прив = (DT_{ов тнд}) _прив2 - (DT_{ов тнд}) _прив1,                                                            (14)

D(DT_{ов ст})_прив = (DT_{ов ст})_прив2 - (DT_{ов ст})_прив1.                                                                  (15)

6.1.8 Определить максимальное по модулю значение D(DТ)_прив.

6.1.9 Индексами «1» и «2» в 6.1.7 обозначены соответственно последнее значение приведенной температуры масла до и после момента скачка параметра при n_квд > 8400 об/мин и n_ст > 5100 об/мин.

Примечание - Событие пуска ГПА при отсутствии условия |DT_{прив ср i} - DT_{прив ср(i +1)}| > 2 °С не является скачком параметра.

6.2 Приведение температур по их среднему перепаду на сливах из подшипниковых опор двигателя

6.2.1 Приведение температур по их среднему перепаду по всем сливам в узлах ГТД производится к первому набору данных после выявления скачка параметра (см. 6.1.3).

6.2.2 Рассчитывается среднее значение для i-гo набора данных после наступления скачка параметра по формуле:

DT_{прив ср i} = 0,25 [(DT_пер)_прив i + (DT_{зо квд})_прив i + (DT_{ов тнд})_прив i + (DT_{ов ст}) _прив i + (DT_{ов ст})_прив i].  (16)

6.2.3 Производится определение поправок по формуле:

D[DT_прив i] = DT_{прив ср 1} - DT_{прив cр i}.                                                                              (17)

6.2.4 Величины поправок нормируются для каждого из четырех сливов (пропорционально величинам (DT_пер)_прив i, (DT_{зо квд})_прив i и алгебраически вычитаются из соответствующих значений (DT_пер)_прив I, (DT_{зо квд})_прив iдля получения вторично приведенного значения (с индексом «*»):

(DT_пер)_прив i* = (DT_пер)_{прив 1} - D(DT_прив i) ´ ((DT_пер)_прив i /DT_{прив cр i}),                               (18)

(DT_{зо квд})_прив i* = (DT_{зо квд})_{прив 1} - D(DT_прив i) ´ ((DT_{зо квд})_прив i /DT_{прив cр i}),                     (19)

(DT_{ов тнд})_прив i* = (DT_{ов тнд})_{прив 1} - D(DT_прив i) ´ ((DT_{ов тнд})_прив i /DT_{прив cр i}),                     (20)

(DT_{ов ст})_прив i* = (DT_{ов ст})_{прив 1} - D(DT_прив i) ´ ((DT_{ов ст})_прив i /DT_{прив cр i}),                          (21)

Примечание - Параметры (DT_пер)_прив i*, (DT_{зо квд})_прив i*, (DT_{ов тнд})_прив i* вычисляются только при n_квд > 8400 об/мин, а (DT_{ов ст})_прив i* - при n_ст > 5100 об/мин.

7 Алгоритмы определения тенденций изменения технического состояния узлов агрегата

7.1 Построение трендов приведенных температур на сливах из подшипниковых опор двигателя

7.1.1 Построение трендов производится функциями 2-го порядка в наборах между двумя скачками параметра. Для начальной и конечной точек каждого тренда в базе данных СДКО хранятся даты событий и аппроксимированные значения.

7.1.2 Пользователь задает температурную уставку D изменения между начальной и конечной точками тренда. При превышении температурной уставки D (см. рисунок 3) должно формироваться сообщение: «Недопустимое повышение приведенного перепада температур по сливу ______ в период _________ ».

Рисунок 3 - Изменение параметра DT_пpив во времени (3 тренда)

7.2 Построение трендов вторично приведенных температур на сливах из подшипниковых опор двигателя

7.2.1 Параметры (DT_пep)_прив i*, (DT_{зо квд}) _прив i*, (DT_{ов тнд}) _прив i*, (DT_{ов ст}) _прив i* подвергаются линейной аппроксимации в пределах между двумя скачками параметра.

7.2.2 Построение тренда начинается после получения десяти наборов данных.

7.2.3 При поступлении очередного значения (DT_пpив*)_факт определяется по формуле:

DT = (DT_{пpив*)факт} - (DT_пpив*)_{аппрокс}.                                                                               (22)

7.2.4 Если условие DT > 1 °С повторяется два раза подряд, то должно формироваться сообщение: «Рост перепада температур масла на сливе из подшипниковой опоры____ двигателя». Далее проводится комплексный анализ совместно с вибропараметрами.

7.2.5 Если условие DТ > 2 °С выявляется один раз, то должно формироваться сообщение: «Опасный рост температуры масла на сливе из подшипниковой опоры двигателя». Далее проводится анализ совместно с вибрационными параметрами (см. 7.3.9).

7.2.6 Если условие DT < -1 °С повторяется последовательно два раза или условие DТ < -2 °С выявляется один раз, то также проводится комплексный анализ совместно с вибропараметрами.

7.3 Построение трендов вибрационных параметров

7.3.1 Производится построение трендов следующих вибрационных параметров:

- СКЗ виброскорости в диапазоне частот от 100 до 120 Гц включительно и точке измерения КНД-верт;

- СКЗ виброскорости в диапазоне частот от 100 до 120 Гц включительно и точке измерения КНД-гор;

- СКЗ виброскорости в диапазоне частот от 130 до 150 Гц включительно и точке измерения КВД-верт;

- СКЗ виброскорости в диапазоне частот от 130 до 150 Гц включительно и точке измерения КВД-гор;

- максимальная амплитуда вибросигнала в диапазоне частот от 1100 до 1300 Гц включительно и точке измерения СТ-ос.

7.3.2 При построении трендов используются линейные аппроксимации в пределах между двумя скачками параметра.

7.3.3 Построение тренда начинается после получения 10 наборов данных.

7.3.4 Исключаются наборы данных, для которых n_квд < 8400 об/мин и n_ст < 5100 об/мин.

7.3.5 Для каждого тренда определяются зоны среднеквадратических отклонений.

7.3.6 Определяется зона 1: ± 2s от среднего значения параметра. При выходе параметра из этой зоны должен формироваться сигнал: «Выход из зоны 1».

7.3.7 Определяется зона 2: ± 3s от среднего значения параметра. При выходе параметра из этой зоны должен формироваться сигнал: «Выход из зоны 2».

7.3.8 При поступлении очередного набора данных производится проверка по каждому из параметров, указанных в 7.3.1.

7.3.9 При двукратном последовательном появлении условия «Выход из зоны 1» или однократном появлении условия «Выход из зоны 2» хотя бы по одному из параметров, указанных в 7.3.1, производится совместный анализ вибрационных и температурных параметров.

7.3.10 Если выполняется одно из условий, указанных в 7.2.4 или 7.2.6, совместно с условием, указанным в 7.3.6, то должно формироваться сообщение: «Изменение технического состояния подшипников в опоре двигателя или соосности опор. Необходим особый контроль двигателя в течение 12 часов».

7.3.11 Если одновременно выполняются условия, указанные в 7.2.5 и 7.3.7, то должно формироваться сообщение: «Опасное ухудшение технического состояния подшипников в опоре двигателя или соосности опор. Необходим особый контроль двигателя в течение 24 часов».

Приложение А
(рекомендуемое)

Частотные компоненты по точкам измерения вибрации