книги / Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи

ных, полученных по каналам телемеханики, так и на основе кон­ трольных измерений с применением образцовых средств измере­ ний давления, подачи, мощности, частоты вращения ротора насо­ са, плотности и вязкости перекачиваемой жидкости.

Измеряемые параметры и средства измерения:

давление на входе и выходе насосного агрегата измеряется штатными первичными преобразователями давления с точностью 0,6 % при использовании АСУ или образцовыми манометрами класса 0,25 или 0,4;

подача определяется по узлу учета, по объемам резервуаров с помощью переносных ультразвуковых расходомеров или другими способами;

мощность, потребляемая насосом, измеряется при помощи штатных первичных преобразователей мощности с точностью не ниже 0,6 %. При установившихся режимах для грубой оценки допускается определять мощность по счетчику потребляемой электроэнергии или вольтметру и амперметру;

частота вращения ротора замеряется датчиком частоты вра­ щения с точностью 0,5 %;

плотность и вязкость перекачиваемой жидкости определяются по узлам учета или в химлаборатории.

Замер параметров проводится только при установившемся (стационарном) режиме перекачки.

Контроль стационарности режима осуществляется по подаче (при возможности непосредственного измерения) или по давле­ нию на входе или выходе насосного агрегата. Колебания контро­ лируемого параметра не должны превышать ±3% от среднего значения.

Параметры измеряются при бескавитационном режиме работы насосного агрегата (контролируются при измерении вибрации и по давлению на входе в насос).

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРУБОПРОВОДНОЙ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ

Неработоспособность арматуры определяется крите­ риями отказов и предельных состояний.

Критериями отказов являются потеря герметичности по от­ ношению к внешней среде; пропуск среды в затворе сверх допус­ тимого; отсутствие рабочих перемещений запорного органа (за­ клинивание подвижных частей) при открытии и закрытии арма­ туры; увеличение времени срабатывания сверх допустимого; вы­ ход из строя электропривода.

Критериями предельных состояний являются разрушение или потеря плотности основного материала и сварных швов, измене­ ние геометрических размеров сопряженных деталей (из-за износа или коррозионного разрушения).

При достижении назначенного срока службы запорная арма­ тура подвергается переосвидетельствованию с целью определения ее технического состояния и возможности продления сроков экс­ плуатации.

Показатели надежности, критерии отказов и предельных со­ стояний указываются в паспортах на арматуру.

Диагностический контроль задвижки совмещают по срокам с капитальным ремонтом, а также осуществляют при выявлении чрезмерных напряжений на патрубках или возникновении пре­ дельных состояний.

Арматура подвергается испытаниям на прочность и плотность материалов и сварных швов, герметичность по отношению к внешней среде, герметичность затвора и работоспособность в со­ ответствии с требованиями ГОСТ 5762.

Испытание на прочность и плотность материала задвижки в сборе проводится при открытом затворе и заглушенных патруб­ ках давлением рар (р„р + 1,5рн, где рш- номинальное давление). Испытания на прочность и плотность проводятся при постоян­ ном давлении в течение времени, необходимого для осмотра за­ движки. Пропуск среды и потение сквозь металл и сварные швы не допускаются.

Испытание арматуры на герметичность по отношению к внешней среде проводится давлением 1,1 р„ в течение времени, необходимого для осмотра уплотнений и соединений. Проверяет­ ся герметичность верхнего уплотнения крышка-шпиндель при ослабленных креплениях сальникового уплотнения и полностью поднятом шпинделе задвижки. Проверяется герметичность саль­ никового уплотнения и прокладки между крышкой и корпу­ сом. Протечки среды не допускаются. Метод контроля визуаль­ ный.

лючение электродвигателя при достижении электроприводом арматуры предельного значения крутящего момента при заеда­ нии запорного органа или подвижных частей арматуры. При этом контролируются время действия и сила тока электроприво­ да, которые должны находиться в пределах номинальных зна­ чений.

При нормальной работе запорно-регулирующего органа кру­ тящий момент Мкр не должен отклоняться от номинального бо­ лее чем на 10 %.

7.3. МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЕФЕКТОСКОПИИ МАТЕРИАЛА ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

Дефектоскопия - это область знаний, охватывающая теорию, методы и технические средства определения дефектов в материале контролируемых объектов, в частности в материале деталей машин и элементов металлоконструкций.

Дефектоскопия является составной частью диагностики тех­ нического состояния оборудования и его составных частей. Рабо­ ты, связанные с выявлением дефектов в материале элементов оборудования, совмещаются с ремонтами и техническим обслу­ живанием или выполняются самостоятельно в период техниче­ ского осмотра. Для выявления скрытых дефектов в конструкци­ онных материалах используются различные методы неразру­ шающего контроля (дефектоскопии).

Известно, что дефекты в металле являются причиной измене­ ния его физических характеристик: плотности, электропроводно­ сти, магнитной проницаемости, упругих и других свойств. Ис­ следование этих характеристик и обнаружение с их помощью дефектов составляет физическую сущность методов неразру­ шающего контроля. Эти методы основаны на использовании проникающих излучений рентгеновских и гамма-лучей, магнит­ ных и электромагнитных полей, колебаний, оптических спектров, явлений капиллярности и других.

Согласно ГОСТ 18353 методы неразрушающего контроля классифицируют по видам: акустические, магнитные, оптические, проникающими веществами, радиационные, радиоволновые, теп­ ловые, электрические, электромагнитные. Каждый вид представ­ ляет собой условную группу методов, объединенных общностью физических характеристик.

Выбор вида дефектоскопии зависит от материала, конструк­ ции и размеров деталей, характера выявляемых дефектов и усло­ вий дефектоскопии (в мастерских или на машине). Основными качественными показателями методов дефектоскопии являются чувствительность, разрешающая способность, достоверность ре­ зультатов. Чувствительность - наименьшие размеры выявляе­ мых дефектов; разрешающая способность - наименьшее расстоя­ ние между двумя соседними минимальными выявляемыми де­

Акустические методы основаны на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в исследуемом объекте. Эти методы широко применяются для контроля толщины деталей, сплошности (трещин, пористости, раковин и т.п.) и физико­ механических свойств (зернистости, межкристаллитной корро­ зии, глубины закаленного слоя и др.) материала. Контроль вы­ полняется на основании анализа характера распространения зву­ ковых волн в материале детали (амплитуды, фазы, скорости, угла преломления, резонансных явлений). Метод пригоден для дета­ лей, материал которых способен упруго сопротивляться дефор­ мациям сдвига (металлы, фарфор, оргстекло, некоторые пласт­ массы).

В зависимости от частоты акустические волны подразделяют на инфракрасные - с частотой до 20 Гц, звуковые (от 20 до 2x104 Гц), ультразвуковые (от 2104 до 109 Гц) и гиперзвуковые (свыше 109 Гц). Ультразвуковые дефектоскопы работают с часто­ той ультразвуковых колебаний (УЗК) от 0,5 до 10 МГц.

Упругие волны характеризуются следующими параметрами: длиной, частотой, скоростью распространения, амплитудой вол­ ны, акустическим давлением, смещением, скоростью и ускорени­ ем частиц среды, энергией волны.

Для обнаружения различных дефектов применяют различные сэсемы прозвучиванИя. В зависимости от назначения, метода ди­ агностирования, объекта и дефектов применяют различные пье­ зоэлектрические Преобразователи (датчики излучения и приема ультразвуковых волн). Пьезоэлектрические датчики различаются формой, направленностью ультразвуковой волны.

Для наглядности и большей информативности результатов звукового анализа Дефектов в материале применяют методы ультразвуковой Интроскопии, основанные на преобразовании полЛ акустических сигналов в оптическое изображение на экране дисплея (интегральные методы получения изображений, скани­ рование фокусирующими преобразователями, стробоскопические

эффекты, методы вычислительной томографии, топографические методы и др.).

Акустические методы подразделяют на активные, основанные на излучении и приеме волн (теневой, резонансный, эхо­ импульсный, велосимметрический методы), и пассивные, осно­ ванные на приеме колебаний волн исследуемого объекта (аку­ стической эмиссии, виброшумодиагностические методы).

На ремонтных предприятиях нефтегазовой отрасли широко применяют ультразвуковую дефектоскопию. Сущность ее заклю­ чается в способности ультразвуковых колебаний приникать вглубь материала контролируемого изделия и отражаться от де­ фектов, являющихся нарушением сплошности материала.

Ультразвуковыми колебаниями принято называть упругие механические колебания с частотой более 20 кГц. Для излучения

иприема ультразвуковых колебаний обычно используют пьезо­ электрические преобразователи-пластинки, изготовленные из мо­ нокристаллов кварца, сульфата лития и других материалов.

При внесении пьезоэлемента в электрическое поле в нем воз­ никают упругие деформации, величина и направление которых зависят от параметров электрического поля. Указанный процесс является строго обратимым, т.е. если на пьезоэлемент действует переменное напряжение, изменяющееся по определенному зако­ ну, то и возникающее электрическое напряжение подчиняется этому же закону. Подобное явление называется пьезоэлектри­ ческим эффектом.

Ультразвуковые колебания распространяются в виде узких направленных пучков. Они могут отражаться, преломляться и фокусироваться. При падении на границу раздела двух фаз, об­ ладающих различным акустическим сопротивлением, в том числе нарушенной сплошности материала (трещин, раковин, расслое­ ний и др.), часть ультразвуковых колебаний отражается, причем угол падения равен углу отражения, а остальная часть УЗК Про­ ходит во вторую среду, преломляясь в ней. Направленность УЗК

испособность их отражаться от границы раздела двух сред ис­ пользуются для выявления в материалах трещин, расслоений, пор, газовых и шлаковых включений и измерения толщины де­ талей.

Ультразвуковая дефектоскопия осуществляется тремя основ­ ными методами: теневым, резонансным и эхо-методом.

Теневой метод основан на появлении за дефектом «звуковой тени» при прохождении ультразвука через деталь, помещенную между излучателем колебаний и приемным устройством. На рис. 7.8 изображена схема дефектоскопа, работающего по прин­ ципу теневого метода. Высокочастотные электрические колоба-

Рис. 7.8. Схема ультразвукового дефектоскопа, работающего по теневому ме­ тоду:

а ~ без дефекта; б - с дефектом; 1 - генератор; 2 - преобразователь пьезоэлек­ трический; 3 ~ контролируемая деталь; 4 - ультразвуковые колебания; 5 ~ пре­ образователь приемный пьезоэлектрический; 6 ~ дефект; 7 - прибор регистри­

рующий

ния, вырабатываемые генератором 1, подаются на пьезоэлектри­ ческий преобразователь 2, в котором преобразуются в механиче­ ские колебания ультразвуковой частоты. При плотном соприкос­ новении преобразователя 2 с поверхностью контролируемой де­ тали 3 колебания (волны) 4 распространяются вглубь материала детали, достигают при отсутствии дефекта приемного пьезоэлек­ трического преобразователя 5 и регистрируются прибором 7. Ес­ ли на пути ультразвуковых колебаний встречается дефект б, то они отражаются от него и не попадают на приемный преобразо­ ватель 5, т.е. за дефектом образуется «звуковая тень». При этом на регистрирующем приборе 7 отсутствуют показания, что сви­ детельствует о наличии дефекта.

Применяются также временной теневой и зеркально-теневой методы.

Временной теневой метод основан на запаздывании импульса, вызванного огибанием дефекта.

Зеркально-теневой метод основан на ослаблении сигнала, от­ раженного от противоположной поверхности изделия (донный эффект).

Резонансный метод основан на возникновении стоячих волн в материале контролируемой детали при совпадении частоты коле­