Рассмотрены вопросы организации ремонтных работ на промысловых трубопроводных системах при добыче жидких углеводородов. Определено влияние качества мойки за-грязненных деталей на ремонтные операции. Предложены меры по повышению эффек-тивности работы струйных моющих машин. Для расширения функциональных возмож-ностей предлагается ввести в конструкцию регулируемый электропривод вращения мо-ющей корзины. Это позволит оптимизировать частоту вращения применительно к спе-цифике детали и уровню загрязнения
трубопроводная арматура, струйные моющие машины, ремонт оборудования, регулиру-емый электропривод, асинхронный двигатель, частотный преобразователь
Трубопроводные системы нашли широкое применение в нефтегазовой промышленности. Одной разновидностью таких систем является промысловый трубопровод – система технологических трубопроводов для транспортирования нефти, газового конденсата, газа, воды на нефтяных, нефтегазовых, газоконденсатных и газовых месторождениях.
Техническое обслуживание трубопроводов является важной и ответственной работой, от результатов которой зависит надежность и долговечность работы транспортной системы, в том числе, для организации внутри промысловой перекачки жидких углеводородов. Большой объем работ при обслуживании трубопроводов связан с частичным или полным демонтажем запорной аппаратуры, насосов, контрольного и измерительного оборудования. При этом обязательной технологической операцией является очистка демонтируемых элементов от масляных загрязнений, которые неминуемо образуются в процессе эксплуатации.
Объем очистных работ составляет 5…7% в общей трудоёмкости ремонта какого-либо агрегата или узла. Крупный агрегат (узел), поступающий в ремонт, несет на своих поверхностях до 100 кг загрязнений. Полная очистка от них определяет культуру производства, объективность сортировки и контроля деталей, высокое качество восстановления и нормативную послеремонтную наработку. Хорошо очищенные объекты ремонта легче разбираются и меньше повреждаются. Некачественная очистка деталей снижает послеремонтную наработку агрегатов на 20…30% [1].
Детали после разборки (а также перед сборкой) промывают в струйных, погружных или комбинированных моечных машинах, а также моечных установках специального назначения.
Все детали и узлы разбиваются на группы в зависимости от вида удаляемых загрязнений и конструктивных особенностей. Каждая группа проходит свой маршрут мойки и очистки.
Требованиям очистки деталей при ремонте трубопроводной арматуры полнее соответствуют струйные моечные машины, которые на рынке оборудования нашей страны предлагаются следующими производителями: Georg Render (Германия), SME, Magido, Cemastir Lavametalli CEEVER, (Италия), Guyson (Англия), Szakal FEM (Венгрия) и другими.
Компания Magido является мировым лидером в производстве автоматических моечных машин струйного типа и производит целую гамму высококлассных машин для мойки деталей, в том числе с масляными загрязнениями. Моечная установка Magido L190 (производительность 1200 кг) [2] содержит в своей конструкции четыре электродвигателя:
- первый электродвигатель мощностью 7,5 кВт приводит во вращение водяной насос, питающий гидранты подачи моющей жидкости в процессе мойки;
- второй электродвигатель мощностью 0,55 кВт приводит во вращение лопасти воздушного насоса при осуществлении цикла вытяжки паров в конце мойки деталей;
- третий электродвигатель мощностью 0,55 кВт во вращение водяной насос, который осуществляет слив отработанной моющей жидкости;
- четвертый мотор-редуктор мощностью 0,35 кВт приводит во вращение моечную корзину.
Первые три электродвигатели трёхфазные с питанием переменным номинальным напряжением 400 В и частотой 50 Гц.
Мотор-редуктор привода вращения моечной корзины однофазный с питанием переменным номинальным напряжением 230 В и частотой 50 Гц. Мотор-редуктор для привода вращения корзины небольшой мощности и несет не столь существенные энергозатраты, однако его применение реализовано в рассматриваемой машине как движитель, задающий постоянный темп, а в данном случае частоту вращения корзины.
Таком образом, имея одинаковое давление струи моющего раствора и одинаковую и постоянную частоту вращения корзины, на выходе получаем ожидаемый результат мойки. Однако, загружаемые в корзину машины детали и агрегаты имеют не только разную форму своих поверхностей, но и разную степень загрязнения. Как следствие, для обеспечения максимального качества мойки необходимо разное воздействие моющего раствора на по-разному загрязненные поверхности.
Если давление струи моющего раствора желательно оставить неизменным, то необходимо варьировать частоту вращения корзины с загрязненными деталями и агрегатами.
Модернизацию моечной машины предлагается провести комплексно, с заменого двигателя однофазного на двигатель трехфазный той же мощности и разработке системы управления на базе частотно-регулируемого электропривода. При этом необходимо учитывать габаритные и присоединительные размеры трехфазного двигателя для минимальных изменений в существующей конструкции моечного комплекса. Переход на трехфазное напряжение привода вращения корзины целесообразен, т.к. дает возможность упростить систему электроснабжения машины, исключив напряжение 230 В. В свою очередь, применение в системе управления работой электродвигателя преобразователя частоты позволит расширить спектр программ мойки агрегатов и деталей, и, как следствие, повысить качество мойки, увеличить энергоэффективность моечной установки и оптимизировать расход моющих средств.
В соответствии с необходимой мощностью и частотой вращения двигателя для привода вращения корзины выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором современной серии АИР71А4. Его основные характеристики приведены в таблице 1.
Таблица 1. Основные характеристики двигателя
|
№ |
величина |
Единица измерения |
Значение |
|
1 |
Мощность |
кВт |
0,55 |
|
2 |
Скольжение |
% |
9,5 |
|
3 |
КПД |
% |
70,5 |
|
4 |
Коэффициент мощности |
о.е. |
0,7 |
|
5 |
Кратность пускового момента |
о.е. |
2,3 |
|
6 |
Кратность пускового тока |
о.е. |
5 |
|
7 |
Кратность максимального момента |
о.е. |
2,4 |
|
8 |
Синхронная частота вращения |
об/мин |
1500 |
|
9 |
Номинальное напряжение |
В |
220/380 |
Исполнение двигателя IM3081 – фланцевое соединение, присоединительные размеры по отверстиям – 165 мм, высота оси вращения – 71 мм, масса 8,9 кг.
Для определения пусковых характеристик двигателя рассчитаем его номинальный ток
,, 
Соответственно пусковой ток 
.
Значение пускового тока позволяет проверить правильное сочетание электрических соединений в существующей конструкции моечной машины. Подходящие к двигателю провода имеют сечение 2,5 мм2 , и этого достаточно для надежного электроснабжения предлагаемого двигателя. Проверка двигателя по условиям прямого пуска является обязательным требованием при выполнении проектных и монтажных работ.
Для реализации следующей части модернизации привода вращения корзины моющей машины, необходимо выбрать частотный преобразователь, который может и должен реализовать весь комплекс задач по обеспечению пуска-регулировочных характеристик привода. Правильность выбора частотного преобразователя определяется по мощности (следует принимать мощность немного выше, на 1 габарит, чем мощность управляемого двигателя), напряжению, номинальному выходному току.
Предлагается использовать преобразователь частоты NVF5-0.75/TS4-B 0.75кВт, 380В 3Ф, перегрузка 150%, выпускаемых компанией «Чинт Электрик». Универсальные преобразователи частоты серии NVF5 имеют бездатчиковый векторный способ управления двигателем. Устройства отличаются малыми габаритами и весом, легкостью эксплуатации и превосходными рабочими характеристиками. Они широко используются в различных видах оборудования малых и средних размеров, например системах кондиционирования воздуха, системах охлаждения, системах водоснабжения.
Оновные характеристики преобразователя частоты:
- мощность 1,5 кВА;
- номинальный потребляемый ток 3,4 А;
- номинальный выходной ток 2,7 А;
- максимально допустимая мощность двигателя 0,75 кВт;
- стандартный встроенный модуль торможения;
- частота регулирования 0–400 Гц;
- векторное управление без внешнего датчика скорости, управление U/f, управление крутящим моментом.
Предложенная модель частотного преобразователя обеспечивает необходимый режим работы электропривода корзины моющей машины. В зависимости от требуемой точности регулирования частоты вращения применяется скалярный (точность не высокая) или векторный (точность высокая) закон управления.
В результате комплексной модернизации электропривода корзины расширяются функциональные возможности струйной моющей машины, повышается эффективность при очистке трубопроводной арматуры на нефтегазовых комплексах. Реализуется возможность учесть геометрию и степень загрязнения детали для получения оптимального режима моющей машины, минимизировать расход моющих средств, повысить производительность и качество ремонтных работ.
1. Крутоус, Е.Б. Техника мойки из-делий в машиностроении / Е.Б. Крутоус, М.И. Некрич. - М.: Машиностроение, 1987. - 239 с.
2. Мотортехнология - станки, инструменты и технологии для ремонта двигателей [Электронный ресурс]: Публикация «Clea-ning технологии Magido для автосервиса». - Электрон.дан. - Москва, 2019. - Режим доступа: https://motortehn.com/cleaning-texnologii-dlya-avtoservisa/ , свободный. - Загл. с экрана.
