I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1.1. Нормы вибрации предназначены для оценки технического состояния компрессорных установок (КУ) автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС).
1.1.2. Распространяются на КУ c поршневыми электроприводными компрессорами мощностью до 350 кВт, давлением на выходе до 35 МПа и рабочей частотой вращения 5 — 30 с -1 , технологические аппараты и газопроводы АГНКС, блоки запорно-регулирующей арматуры, основания и фундаменты элементов и узлов КУ, системы раскрепления газовой обвязки.
1.1.3. Настоящие нормы распространяются на все проектируемые, вновь изготовляемые, реконструируемые и эксплуатируемые КУ отечественного производства и КУ, закупаемые по импорту. При закупке оборудования по импорту в контрактах на поставку должно быть отдельным пунктом оговорено соответствие вибрационных характеристик поставляемого оборудования и пульсационных характеристик потока в газовой обвязке настоящим нормам.
1.1.4. Поставщик оборудования должен применять средства виброзащиты и стабилизации потока газа в коммуникациях, обеспечивающих его работу в соответствии с настоящими нормами.
1.1.5. В случае превышения допустимых значений уровней вибрации и неравномерности потока газа, установленных нормативными документами изготовителя, над нормами, приведенными в настоящем документе, окончательное решение о нормировании принимается по согласованию между изготовителем и заказчиком. К решению должны прилагаться проведенные изготовителем оборудования расчеты, обосновывающие применение повышенных норм, согласованные заказчиком и органами Главгосгазнадзора.
1.2.1. Контроль вибропараметров, характеризующих техническое состояние оборудования АГНКС, осуществляется при приемочных испытаниях:
на заводе изготовителе
после монтажа при проведении наладочных работ
при выводе из капитального ремонта
после выполнения дополнительных мероприятий по виброзащите в процессе эксплуатации не реже 1 раза в год.
1.2.2. Контроль осуществляется в соответствии с методикой виброизмерений, изложенной в настоящем документе, в объемах и в сроки, определяемые регламентом проведения виброизмерений.
1.2.4. Контроль степени неравномерности давления по п. 1.2.3 осуществляется при минимальных, средних и максимальных значениях давлений на входе и выходе КУ. Протоколы испытаний совместно с акустическими расчетами предоставляются заказчику заводом изготовителем.
1.3. Соответствие международным, государственным и отраслевым стандартам.
1.4. Основные характеристики вибрации оборудования АГНКС.
1.4.1. Вибрация поршневого компрессора и электропривода происходит на вынужденных частотах, кратных основной частоте вращения приводного электродвигателя.
1.4.2. Источником возникновения вибрации системы «трубопроводы газовой обвязки — запорная арматура — технологические аппараты — опорные конструкции» являются динамические усилия, возникающие под воздействием пульсирующего потока газа в сечениях газовой обвязки, являющихся для него сопротивлениями: тройники, глухие отводы, изменения сечения, элементы поворота потока, места подключения запорной арматуры и технологических аппаратов.
1.4.3. Вибрация технологических трубопроводов и аппаратов осуществляется как на вынужденных частотах, кратных основной частоте вращения приводного электродвигателя, так и на собственных частотах механической системы.
1.4.4. Вибрация оснований, фундаментов и систем раскрепления газовой обвязки происходит на вынужденных частотах, кратных основной частоте приводного электродвигателя.
1.4.5. Вибрация компрессора происходит в основном в направлении осей компрессорных цилиндров.
1.4.6. Вибрация трубопроводов и технологических аппаратов совершается в основном в поперечных направлениях к оси потока.
1.4.7. Вибрации оснований фундаментов и систем раскрепления газовой обвязки осуществляется в основном в горизонтальной плоскости.
1.4.8. Значения вибропараметров существенно зависят от режима работы КУ. КУ АГНКС работают на сугубо нестационарных режимах, характеризующихся колебаниями давления газа на входе АГНКС и изменениями давления в аккумуляторах газа, определяемыми переменным количеством заправляемых машин и работающих КУ в процессе эксплуатации.
1.4.9. Наиболее опасными видами колебаний элементов газовой обвязки и опорных конструкций являются изгибные.
2. НОРМИРОВАНИЕ ВИБРАЦИИ
2.1. Основные параметры.
2.1.1. В качестве основного нормируемого параметра вибрации устанавливается среднее квадратическое значение (СКЗ) виброскорости V e — мм/с в рабочей полосе частот 5 — 100 Гц.
2.1.2. В качестве дополнительного нормируемого параметра вибрации может устанавливаться СКЗ виброперемещения S e — мм в рабочей полосе частот 5 — 100 Гц.
2.1.3. Допускаются измерения эквивалентной амплитуды виброперемещения S A — мм или эквивалентного размаха виброперемещения S r — мм в данной полосе частот. Указанные параметры связаны между собой следующими соотношениями
S r = 2,828 S e S A = 1,414 S e
2.1.4. Дополнительные параметры, характеризующие виброперемещения, должны замеряться после измерения виброскорости, при ее значениях, расположенных в зонах»требует принятия мер» и «недопустимо».
2.2. Оценка уровней вибрации.
2.2.1. Для характеристики технического состояния оборудования АГНКС предлагается использование термина «интенсивность вибрации», под которым в соответствии с ИСО 2372 понимается максимальное измеренное СКЗ виброскорости.
2.2.2. Шкала уровней интенсивности вибрации при оценке технического состояния принята в соответствии с рекомендациями ИСО 2372.
2.2.3. Используются 3 области уровней технического состояния оборудования «допустимо», «требует принятия мер» и «недопустимо».
2.2.4. Область уровней вибрации с оценкой «допустимо» характеризует нормально-режимную эксплуатацию оборудования и технически исправное состояние компрессорной установки, оснований и опорных конструкций при приемных испытаниях после монтажа или ремонта при малой вероятности отказа.
2.2.5. Область уровней вибраций с оценкой «требует принятия мер» означает развитие какого-либо дефекта в механической системе компрессорной установки. В этом случае требуется дополнительное более полное виброобследование АГНКС с проведением спектрального анализа вибрации, вызовом специалистов и разработкой рекомендаций по снижению интенсивности вибраций до допустимого уровня. Вероятность отказа существенно возрастает.
2.2.6. Область уровней вибраций с оценкой «недопустимо» характеризует аварийное состояние элементов и узлов компрессорных установок. Превышение нижней границы области может повлечь за собой разрушение отдельных элементов и узлов. Эксплуатация оборудования в этом случае не допускается. Требуются отключение оборудования до выяснения причин недопустимой работы с помощью специалистов, разработка и реализация рекомендаций по устранению недопустимых вибраций.
2.2.7. Области оценки интенсивности вибрации устанавливаются для трех отдельных типов оборудования АГНКС в диапазоне 5 — 100 Гц:
технологические трубопроводы и аппараты, черт. 1;
компрессоры и электропривод, черт. 2;
основания, фундаменты и опорные конструкции, черт. 3.
2.2.8. Указанные нормативные уровни вибрации оборудования должны учитываться при проектировании АГНКС.
2.2.9. Уровни неравномерности давления во всех элементах газовой обвязки не должны превышать для всасывающих и межступенчатых коммуникаций δp = 0,10, для нагнетательных δp = 0,08 от рабочего давления.
3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ВИБРОИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Общие положения.
3.1.1. Виброконтроль при приемочных испытаниях оборудования и при выводе его из капитального ремонта производится по схемам полного виброобследования, представленным в соответствующих формулярах вибрационного обследования АГНКС, разработанных для каждого из типов применяемых компрессорных установок отечественного и импортного производства.
3.1.2. Виброконтроль после монтажа оборудования при текущем ремонте производится в контрольных точках, прилегающих к данному узлу, в соответствии с представленными в формулярах схемами вибрационного обследования.
Черт. 1. Уровни интенсивности вибрации трубопроводов и технологических аппаратов
Черт. 2. Уровни интенсивности вибрации компрессоров и электропривода
Черт. 3. Уровни интенсивности вибрации оснований, фундаментов и опорных конструкций
3.1.3. Виброконтроль в процессе эксплуатации производится в соответствии с регламентом виброобследования АГНКС.
3.1.5. В связи с нестационарностью режимов работы компрессорных установок АГНКС для определения максимальных значений вибропараметров при проведении первичного виброконтроля необходимо:
— при одном из фиксированных значений входного и выходного давлений определить значения вибропараметров в контрольных точках;
— отобрать в зависимости от типа компрессорной установки от 5 до 10 точек с максимальными значениями вибропараметров;
— провести замеры вибропараметров в данных точках при изменении давлений на входе и выходе компрессорных установок в характерных для данной АГНКС диапазонах;
— на режиме с максимальными зафиксированными значениями вибропараметров провести полное виброобследование АГНКС в соответствии с формуляром.
3.1.6. При проведении периодических измерений в процессе эксплуатации для повышения достоверности оценки технического состояния оборудования вибропараметры в контрольных точках следует измерять при зафиксированных на предыдущих измерениях значениях входных и выходных давлений компрессорных установок и в соответствии с 3.1.4.
3.1.7. Измерения производятся по трем ортогональным осям. Оси компрессорных цилиндров должны совпадать с выбранными осями координат.
3.2. Требования к выбору точек измерения.
3.2.1. На прямолинейных участках трубопроводов и аппаратов интенсивность вибрации замеряется в двух ортогональных, поперечных оси участка направлениях.
3.2.2. В углах поворота трубопроводов интенсивность вибрации измеряется в их средних сечениях в двух ортогональных поперечных оси трубы в данной точке направлениях.
3.2.3. В тройниковых соединениях интенсивность вибрации измеряется по трем ортогональным осям в точках, соответствующих проекциям точки пересечения осей тройника на его наружные поверхности.
3.2.4. На консольно закрепленных элементах интенсивность вибрации измеряется по трем ортогональным направлениям у основания и незакрепленного конца консоли.
3.2.5. На элементах с распределенной массой с двухсторонним закреплением (трубопроводы, холодильники, ресиверы и т.д.) интенсивность вибрации измеряется в средних между опорами сечениях в двух ортогональных оси элемента направлениях.
3.2.6. На элементах сложной конфигурации, закрепленных более чем в двух точках, интенсивность вибрации измеряется в сечении наиболее близком к среднегеометрически равноудаленному от точек закрепления по трем (двум) ортогональным направлениям.
3.2.7. На элементах о сосредоточенной массой (краны, задвижки и т.д.) измерение интенсивности вибрации производится в сечениях, совпадающих с проекцией центра тяжести на наружные его поверхности по трем (двум) ортогональным направлениям.
3.2.8. На фундаментах, основаниях, опорах и фермах интенсивность вибрации измеряется по трем ортогональным осям в сечениях, соответствующих их наивысшим вертикальным отметкам.
3.2.9. На компрессорах и приводных электродвигателях интенсивность вибрации измеряется в точках, рекомендуемых изготовителями оборудования. При отсутствии таковых в верхних сечениях корпусов осевых подшипников и самих агрегатов, а также на наружных сечениях консолей компрессорных цилиндров.
3.2.10. Контрольные точки для оборудования АГНКС с различными типами компрессорных установок приведены в соответствующих формулярах вибрационного обследования.
3.3. Измерительная аппаратура.
3.3.1. Общие требования к измерительной аппаратуре в соответствии с п. 1.3.6. настоящего материала.
3.3.2. Виброизмерительная аппаратура должна обеспечивать измерение среднего квадратичного значения (СКЗ) виброскорости в полосе частот 5 — 100 Гц.
3.3.3. Верхний предел измерения СКЗ виброскорости 50 мм/с при максимальной суммарной погрешности ее измерения ±10 %.
3.3.4. Виброизмерительная аппаратура должна иметь дополнительную возможность измерения СКЗ, амплитуды или размаха виброперемещения в полосе частот 5 — 100 Гц с верхним пределом измерения до 5 мм с максимальной суммарной погрешностью измерения ±10 %.
3.3.6. Применяемая аппаратура должна иметь время успокоения не более 30 с.
3.3.7. Перед началом и после окончания измерений следует проводить калибровку измерительной аппаратуры.
3.3.9. Контакт между датчиком виброизмерительного прибора и поверхностью в точке измерения должен осуществляться магнитом или щупом, обеспечивающими плотное прилегание датчика к поверхности, или резьбовой шпилькой с учетом рекомендаций изготовителя виброаппаратуры.
3.4. Время измерения.
3.4.1. Время наблюдения за результатом измерения в каждом направлении в любой точке не менее 30 с.
3.4.2. Число отсчетов измерения любого из вибропараметров за время наблюдения — три, при времени успокоения прибора до 10 с. При времени успокоения 30 с производится один отсчет.
5.5. Результаты измерений.
3.5.1. Результаты замеров вибрации по каждому направлению по всем определенным формуляром виброобследования АГНКС контрольным точкам схемы заносят в соответствующую таблицу формуляра.
3.5.2. Результаты измерений при времени успокоения прибора 10 с среднегеометрически осредняются. При времени успокоения 30 с в таблицу заносится измеренное значение.
3.5.4. При значении величины измеряемого вибропараметра, превышающем уровень, определенный в 3.5.3 , его регистрация обязательна. В процессе регламентных измерений фиксируется изменение технического состояния узла.
3.5.6. При значениях измеряемых вибропараметров по 3.5.5 в соответствующих точках определяется полный вектор вибрации по его измеренным в направлениях Х, У, Z составляющим и заносится в таблицу.
3.6. Оценка результатов измерений.
3.6.1. По результатам замеров интенсивности вибрации в графе формуляра «краткое заключение» даются оценка вибрационного состояния оборудования АГНКС и предложения по устранению обнаруженных дефектов и недостатков. Оцениваются качество эксплуатации и возможности повышения уровня эксплуатационной надежности.
3.6.2. При допустимых значениях измеренных вибропараметров обязательным является заполнение таблиц и граф формуляра в соответствии с 3.5.3, 3.5.4 , 3.5.7. Акт по результатам проведения виброобследования может не составляться.
3.6.3. При превышении измеренными вибропараметрами допустимых значений (зона «требует принятия мер») наряду с заполнением таблиц и граф формуляра составляется акт с указанием предполагаемых причин повышенных вибраций и мероприятий по их устранению.
3.6.4. При недопустимых значениях измеряемых вибропараметров наряду с заполнением таблиц и граф формуляра в соответствии с 3.5.5, 3.5.6 и 3.5.7 составляется акт, запрещающий дальнейшую эксплуатацию оборудования, подверженного недопустимой вибрации до внедрения средств виброзащиты и повторного виброобследования.
4. ВИБРОЗАЩИТА ОБОРУДОВАНИЯ АГНКС
4.1. Ответственнность за вибрационное состояние оборудования АГНКС.
4.1.1. Ответственность за соответствие вибрационных характеристик поставляемого оборудования настоящим нормам несет его изготовитель.
4.1.2. Ответственность за поставку оборудования с вибрационными характеристиками, не соответствующими настоящим нормам несет руководитель организации, осуществляющей его закупку.
4.1.3. Ответственность за применение технических решений, не обеспечивающих должного уровня виброзащиты оборудования АГНКС, несет главный инженер проекта.
4.1.4. Ответственность за некачественное исполнение технических решений по виброзащите оборудования АГНКС несут генеральный подрядчик и заказчик.
4.1.5. Ответственность за техническое состояние средств виброзащиты оборудования при эксплуатации АГНКС несут ее начальник и главный инженер вышестоящего объединения (управления) .
4.1.6. Ответственность за организацию работ по виброобследованию АГНКС несет Главтрансгаз.
4.1.7. Ответственность за научно-методическое обеспечение работ по виброзащите АГНКС несет НПО Союзгазтехнология.
4.2. Порядок проведения работ по виброзащите оборудования АГНКС.
4.2.1. Контроль вибропараметров оборудования АГНКС в соответствии с разделом 1.2 настоящего документа проводят организации, закрепленные по регионам распоряжением руководства Мингазпрома.
4.2.2. Руководитель производственного объединения по подчиненности АГНКС заключает договор с организацией, проводящей виброобследование в соответствии с прейскурантом на проведение работ.
4.2.3. Руководитель (главный инженер) производственного объединения по подчиненности АГНКС утверждает акты виброобследования АГНКС.
4.2.4. В соответствии с утвержденными актами руководитель (главный инженер) производственного объединения должен определить необходимые для обеспечения виброзащиты оборудования АГНКС организации, оценить с их компетентными представителями предполагаемые объемы и сроки выполнения субподрядных и подрядных работ, утвердить программу и согласованный график работ и обеспечить их выполнение в установленные сроки.
4.2.5. Координацию работ по виброзащите, виброобследованию и диагностированию оборудования АГНКС и научно-методическое руководство ими осуществляет НПО Союзгазтехнология.
4.2.6. Разработку рекомендаций по снижению уровня вибраций АГНКС осуществляет НПО Союзгазтехнология.
4.2.7. Координацию работ по внедрению рекомендаций по снижению уровня вибраций АГНКС, а также контроль за их выполнением осуществляет Главтрансгаз Мингазпрома совместно с заказчиком.
Вибрации трубопроводов. Причины колебаний трубопроводов. Собственные частоты колебаний трубопроводов. Экспериментальные исследования колебаний трубопроводов нагнетательных установок , страница 2
Вибрации компрессоров, присоединенных к ним трубопроводов и оборудования возникают почти во всех случаях, когда газ пли воздух подвергается компрессии и транспортируется по трубам. Вследствие увеличения внутренних напряжений под действием дополнительной вибрационной нагрузки продолжительность эксплуатации газомоторных компрессоров и присоединенных к ним конструкций и оборудования значительно сокращается.
Вредное действие вибрации сказывается на стенах цехов и других служебных зданий промышленных предприятий — вызывает их неравномерную осадку, а также трещины и разрушения. В связи с тем, что вибрации распространяются через поддерживающие конструкции и грунт, они могут быть также вредны для механизмов и сооружений, расположенных на значительном расстоянии от источника колебаний (иногда до 500 м).
Актуальность задачи эффективного гашения вибраций трубопроводов па коммуникациях компрессорных и насосных станций возрастает в связи с применением мощных быстроходных машин, получивших широкое распространение в промышленности. Отметим известный случай возникновения недопустимых вибраций технологических трубопроводов и компрессоров. Амплитуда колебаний у оснований компрессоров достигла 0,7 мм при норме 0,2 мм, а амплитуда колебаний трубопроводов на этих установках составила 4 мм. В результате рамы компрессоров начали отслаиваться от бетонных фундаментов, под подошвы компрессоров проникло машинное масло и разрушилась термоизоляция (рис. 7.1), нарушились фланцевые соединения, в местах сварки появились трещины, ослабились крепления трубопроводов к опорам и стали разрушаться опоры. Из стен зданий компрессорных станций вываливались патроны, через которые проходили трубы, и даже разрушались капитальные стены. Компрессорные помещения были настолько насыщены газом, что обслуживающий персонал мог работать только в противогазах.
Для снижения вибраций работники завода осуществили ряд мероприятий, в основном направленных на повышение жесткости системы коммуникаций: установили дополнительные бетонные опоры, металлические стоики, подкосы, растяжки и другие виды крепления. Эти мероприятия не дали положительных результатов. Некоторые из них обеспечили только кратковременный положительный эффект.
В результате повышенных вибрации коммуникации почти во всех дополнительных стопках под основными трубопроводами были оборваны нижние анкерные болты, а стойки в связи с этим оказались подвешенными к трубам. Сварные стыки различных креплений трубопроводов в ряде мест часто лопались из-за усталости металла. Все маслоотделители цеха оказались оторванными от бетонного основания. Сцепление анкерных болтов с бетоном было полностью нарушено, а бетонные основания во многих случаях доведены до полного разрушения.
Рис. 7.1. Термоизоляция трубопроводов, разрушенная от вибрации
Из сказанного видно, что эффективные мероприятия по борьбе с вредным воздействием пульсации газа и вибраций технологических трубопроводов имеют исключительно важное значение и должны предусматриваться при конструировании, производстве и эксплуатации нагнетательных установок.
7.2. Пульсирующий поток — основной источник
колебаний трубопроводов
Газовый поток в определенном сечении трубопровода принято считать стационарным, когда его скорость, давление, температура и другие параметры остаются постоянными в любой точке сечения. Поток, у которого периодические изменения этих величин незначительны и не вызывают ощутимой погрешности при его измерении, также следует считать постоянным.
Газовый поток называется периодическим пульсирующим или пульсирующим, если имеются быстрые периодические знакопеременные изменения скорости, давления и других параметров, причем характер таких изменений в каждом месте системы во времени не нарушается. Пульсирующий поток – частный случай непостоянного потока.
В 1923 году в работе /33/ впервые была сделана реальная попытка изучить причины возникновения пульсаций газа в трубопроводах и найти способы их устранения. Выводы этой работы до настоящего времени считаются правильными. Дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования были основаны на идеях, высказанных в указанной работе, и сводились главным образом к доказательству выдвинутых там следующих положений.
О нормировании вибрации технологических трубопроводов поршневых компрессоров компрессорных станций ПАО «Газпром» Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»
ВИБРАЦИЯ / VIBRATION / ПУЛЬСАЦИЯ ГАЗА / ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЕ / ВИБРОСКОРОСТЬ / ЧАСТОТА / FREQUENCY / АМПЛИТУДА / AMPLITUDE / СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ / AVERAGE SQUARE VALUE / ЦИКЛИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ / CYCLIC STRENGTH / GAS PULSATION / VIBRATION DISPLACEMENT / VIBRATION VELOCITY
Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Соколинский Л.И., Зарецкий А.С., Юдин В.Г.
В статье рассмотрены вопросы нормирования вибрации трубопроводных обвязок поршневых компрессоров компрессорных станций ПАО «Газпром». Дана оценка существующей нормативной базе по вибрации этих объектов. Показано, что применение существующих отраслевых норм вибрации трубопроводных обвязок поршневых компрессоров может приводить к ложным выводам о наличии дефектов и необходимости конструктивных изменений трубопроводов. В статье указаны возможные направления решения отмеченной проблемы. Представлены уровни норм вибрации трубопроводов с поршневыми компрессорами, соответствующие проекту, эксплуатации и аварийным ситуациям. Дан анализ норм вибрации технологических трубопроводов, сформулирована задача нормирования вибрации трубопроводов с поршневыми компрессорами, состоящая в косвенной оценке накопления повреждаемости труб под действием динамических нагрузок. Возможность применения различных норм была оценена на примере виброобследований трубопроводной обвязки компрессорного цеха с четырьмя поршневыми компрессорами одного из подземных хранилищ газа. Измерены виброскорости и виброперемещения , с использованием двух нормативных документов проведены расчеты оценки снижения ресурса участка трубопровода с максимальной вибрацией . Показано, что нормы ГОСТ 32388-2013 более точно отражают техническое состояние трубопроводов, в связи с чем предложено разработать на его основе отраслевой нормативный документ по вибрации трубопроводов с поршневыми компрессорами.
Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Соколинский Л.И., Зарецкий А.С., Юдин В.Г.
Модели и алгоритмы расчета резонансных частот колебаний давления газовой среды в поршневых компрессорных агрегатах
Применение акустического анализа для исследования возбудимости тупиковых ответвлений в обвязках компрессорных станций
Norming of vibration of process pipelines of the reciprocating compressors of compressor stations of Gazprom PJSC
The article considers the issues of normalizing the vibration of piping of reciprocating compressors of compressor stations of Gazprom PJSC. The estimation of existing regulatory framework for the vibration of these objects is given. It is shown that the application of existing industry norms for vibration of piping of reciprocating compressors can lead to false conclusions about the presence of defects and the need for changes in pipeline constructions. The possible directions of the solution of the mentioned problem are indicated in the article. The levels of vibration norms for pipelines with reciprocating compressors are presented, corresponding to the design, operation and emergency situations. The analysis of the vibration norms of process pipelines is given, the task of normalizing the vibration of pipelines with reciprocating compressors is formulated, that is based on the indirect estimation of the pipe damage gathering under the influence of dynamic loads. The possibility of applying of different norms was assessed using the example of vibration diagnostics of the piping of a compressor shop with four reciprocating compressors of one of the underground gas storages. The vibration velocity and vibration displacement were measured; the reduction in the life of the pipeline section with maximum vibration is estimated using two normative documents. It is shown that the norms of State Standard GOST 32388-2013 are more indicative of technical condition of the pipelines. In this connection, it is proposed to develop the industry normative document on the vibration of pipelines with reciprocating compressors on the basis of this State Standard.
Текст научной работы на тему «О нормировании вибрации технологических трубопроводов поршневых компрессоров компрессорных станций ПАО «Газпром»»
О НОРМИРОВАНИИ ВИБРАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ ПАО «ГАЗПРОМ»
Л.И. Соколинский, к.т.н., АО «Газпром оргэнергогаз», ФГБОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина» (Москва, РФ), sokoiinskiy@oeg.gazprom.ru
A.С. ЗареЦКИЙ, АО «Газпром оргэнергогаз», Zaretsky@oeg.gazprom.ru
B.Г. Юдин, ООО «Газпром ПХГ» (Москва, РФ), V.Yudin@phg.gazprom.ru
В статье рассмотрены вопросы нормирования вибрации трубопроводных обвязок поршневых компрессоров компрессорных станций ПАО «Газпром». Дана оценка существующей нормативной базе по вибрации этих объектов. Показано, что применение существующих отраслевых норм вибрации трубопроводных обвязок поршневых компрессоров может приводить к ложным выводам о наличии дефектов и необходимости конструктивных изменений трубопроводов. В статье указаны возможные направления решения отмеченной проблемы. Представлены уровни норм вибрации трубопроводов с поршневыми компрессорами, соответствующие проекту, эксплуатации и аварийным ситуациям. Дан анализ норм вибрации технологических трубопроводов, сформулирована задача нормирования вибрации трубопроводов с поршневыми компрессорами, состоящая в косвенной оценке накопления повреждаемости труб под действием динамических нагрузок.
Возможность применения различных норм была оценена на примере виброобследований трубопроводной обвязки компрессорного цеха с четырьмя поршневыми компрессорами одного из подземных хранилищ газа. Измерены виброскорости и виброперемещения, с использованием двух нормативных документов проведены расчеты оценки снижения ресурса участка трубопровода с максимальной вибрацией. Показано, что нормы ГОСТ 32388-2013 более точно отражают техническое состояние трубопроводов, в связи с чем предложено разработать на его основе отраслевой нормативный документ по вибрации трубопроводов с поршневыми компрессорами.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ВИБРАЦИЯ, ПУЛЬСАЦИЯ ГАЗА, ВИБРОПЕРЕМЕЩЕНИЕ, ВИБРОСКОРОСТЬ, ЧАСТОТА, АМПЛИТУДА, СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ, ЦИКЛИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ.
Для оценки вибрации технологических трубопроводов поршневых компрессоров (ПК) подземных хранилищ газа (ПХГ) в настоящее время должны использоваться нормы СТО Газпром 2-2.3-084-2006 [1]. Норм на вибрацию трубопроводной обвязки (ТПО) ПК других типов компрессорных станций (КС) (линейных, дожимных) в отрасли нет, поэтому специалисты, как правило, применяют нормы для низкочастотной вибрации по СТО Газпром 2-2.3-324-2009 [2]. Вместе с тем такое применение неправомерно, так как [2] распространяется только на трубопроводы центробежных компрессоров.
В [1] нормируется средне-квадратическое значение (СКЗ)
виброскорости V¡! в частотном диапазоне 4-1500 Гц с оценками вибросостояния: 18,0 мм/с — недопустимо.
Действие этого стандарта «распространяется на все надземные технологические трубопроводы ПХГ» без разделения КС ПХГ с центробежными или поршневыми газоперекачивающими агрегатами (ГПА), без выделения трубопроводов блоков очистки газа, систем закачки газа в пласт и отбора газа и т. п. Первоисточником норм вибрации раздела 6.9 СТО [1] можно считать «Нормы вибрации трубопроводов технологического
газа компрессорных станций с центробежными нагнетателями» [3]. По крайней мере, нормативные уровни и измеряемые величины вибрации обоих документов совпадают. Но в [3] отмечено, что эти нормы не распространяются на трубопроводы поршневых компрессоров. Кроме того, в [3] указано, что рассматриваются только изгибные колебания трубопроводов, поэтому измерения выполняются в частотном диапазоне 1-40 Гц.
Другим заслуживающим внимания документом по нормированию вибрации труб является ГОСТ 32388-2013 [4]. Здесь вибрация нормируется по амплитудам гармонических составляющих
Sokolinsky L.I., Candidate of Sciences (Engineering), Gazprom orgenergogaz JSC, Federal State Budgetary
Educational Institution of Higher Education «Gubkin Russian State University of Oil and Gas» (Moscow,
Russian Federation), sokolinskiy@oeg.gazprom.ru
Zaretsky A.S., Gazprom orgenergogaz JSC, Zaretsky@oeg.gazprom.ru
Yudin V.G., Gazprom PHG LLC (Moscow, Russia), V.Yudin@phg.gazprom.ru
Norming of vibration of process pipelines of the reciprocating compressors of compressor stations of Gazprom PJSC
The article considers the issues of normalizing the vibration of piping of reciprocating compressors of compressor stations of Gazprom PJSC. The estimation of existing regulatory framework for the vibration of these objects is given. It is shown that the application of existing industry norms for vibration of piping of reciprocating compressors can lead to false conclusions about the presence of defects and the need for changes in pipeline constructions. The possible directions of the solution of the mentioned problem are indicated in the article.
The levels of vibration norms for pipelines with reciprocating compressors are presented, corresponding to the design, operation and emergency situations. The analysis of the vibration norms of process pipelines is given, the task of normalizing the vibration of pipelines with reciprocating compressors is formulated, that is based on the indirect estimation of the pipe damage gathering under the influence of dynamic loads.
The possibility of applying of different norms was assessed using the example of vibration diagnostics of the piping of a compressor shop with four reciprocating compressors of one of the underground gas storages. The vibration velocity and vibration displacement were measured; the reduction in the life of the pipeline section with maximum vibration is estimated using two normative documents. It is shown that the norms of State Standard GOST 32388-2013 are more indicative of technical condition of the pipelines. In this connection, it is proposed to develop the industry normative document on the vibration of pipelines with reciprocating compressors on the basis of this State Standard.
Таблица 1. Допустимые значения амплитуд вибрации трубопровода Table 1. Allowable values of pipeline vibration amplitudes
Амплитуда вибрации трубопровода, Sa, мкм Pipeline vibration amplitudes Sa, ^m
Уровень Level Частота f Гц Frequency f, Hz
2 4 6 8 10 20 30 40 50 60
1 120 115 100 90 85 60 50 45 40 35
2 250 230 200 180 165 120 95 85 75 70
3 500 450 400 360 330 230 180 145 135 130
4 1250 1100 950 800 750 500 420 350 320 300
виброперемещения 5а. В табл. 1 приведены указанные в [4] нормативные значения вибрации на различных частотах.
Опорные уровни вибрации, приведенные в табл. 1, следующие: 1 — расчетный при проектировании «Удовлетворительное состояние трубопроводов»; 2 -допускаемый при эксплуатации «Необходим контроль»; 3 — требу -ющий исправления «Необходим повышенный контроль, возможны отказы,необходимо исправление, реконструкция системы»; 4 — уровень появления аварийных
ситуаций «Требуется экстренное исправление».
В [4] так же, как и в [1], нет указания на принадлежность рассматриваемых трубопроводов к тому или иному виду оборудования. Но нормы вибрации в [4] перенесены без изменений,через ряд промежуточных документов, из РТМ 26-12-11-76 [5], поэтому их естественно считать нормами вибрации трубопроводов поршневых машин.
Различие в нормах [1] и [4] заключается не только в применимости этих документов к трубо-
проводным обвязкам различных видов компрессоров (центробежных и поршневых), но и в задачах, решавшихся при разработке исходных норм [6].
Результаты обширных натурных и экспериментально-аналитических исследований колебаний ТПО центробежных компрессоров (ЦБК) [7-9] показали, что при бездефектном состоянии ЦБК и их ТПО, включая конфигурацию трубопроводов и техническое состояние опор, низкочастотная пульсация газа и, следовательно, вибрация труб малы, так как мала энергия низкочастотных колебаний, генерируемых компрессором и возбуждаемых потоком газа в неоднородностях труб. На рис. 1 показан характерный спектр низкочастотной вибрации трубы ЦБК при бездефектном состоянии.
На рис. 1 выделяется область низкочастотной случайной по амплитуде и частоте вибрации (до 30-40 Гц), вызванной естественными турбулентными пульсаци-
Источник https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293808/4293808922.htm
Источник https://vunivere.ru/work31868/page2
Источник https://cyberleninka.ru/article/n/o-normirovanii-vibratsii-tehnologicheskih-truboprovodov-porshnevyh-kompressorov-kompressornyh-stantsiy-pao-gazprom
