Эксплуатация и ремонт машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов 

Низкая надежность оборудования, как правило, приводит к увеличению эксплуатационных расходов и времени простоя. Кроме того, при недостаточной надежности внезапные отказы частей и деталей вследствие нарушений установленной технологии могут привести к тяжелым авариям, затраты на ликвидацию которых весьма велики. Однако повышение надежности связано с усложнением оборудования и повышением его стоимости. Поэтому необходимо уставить некоторую оптимальную надежность, исходя из критерия минимальной имости проектирования, изготовления и эксплуатации оборудования. Про-тирование и изготовление высокопадежного оборудования требует дополни-.ных средств. Однако с увеличением надежности уменьшается число отказов, мя вынужденного простоя, необходимое количество запасных частей, что воляет снизить эксплуатационные расходы. Таким образом, с увеличением ежности оборудования растет стоимость проектирования и изготовления, уменьшается стоимость эксплуатации. При этом существует некоторая (опти-льная) надежность, при которой суммарная стоимость проектирования, изготовления и эксплуатации минимальна. Такой оптимальный уровень надежности называется нормой надежности.

В табл. 1.9 приведены классы надежности для бурового оборудования (5 классов) В оптимальные значения уровня безотказности, которые разработаны ВНИИП-Нефтемаш на основании обобщения статистического материала об отказах оборудования буровых установок для бурения глубоких скважин па нефть В газ.

Требования повышения безотказной работы оборудования, связанные ф обеспечением установленной оптимальной надежности, настолько высоки, что удовлетворить зтим требованиям, не прибегая к специальным мерам по повышению его надежности, часто не представляется возможным.

Повышение надежности может быть осуществлено в три этапа — при проектировании, производстве и эксплуатации. Основными методами повышения Надежности оборудования являются: резервирование, уменьшение интенсивности отказов оборудования, сокращение времени непрерывной работы и уменьшение среднего времени восстановления.

Резервирование, как средство повышения надежности, наиболее целесообразно применять для повышения надежности оборудования, предназначенного для непрерывной работы в течение короткого времени. Использование резервирования для повышения надежности оборудования, предназначенного для длительной работы, часто связано с высоким резервированием или с применением специальных способов резервирования. Повышение надежности обору-.вания путем его резервирования приводит к ухудшению таких характеристик, как масса, габаритные размеры, стоимость, условия обслуживания (увеличение частоты проверок, числа запасных деталей и частей) и поэтому ограничивает пользование этого метода при конструировании бурового и нефтегазопромыслового оборудования.

Уменьшение интенсивности отказов связано с осуществлением комплекса мероприятий по повышению качества и в первую очередь долговечности оборудования.

Долговечность бурового и нефтегазопромыслового оборудования зависит прежде всего от долговечности наиболее ответственных деталей и частей. Задача повышения долговечности должна решаться в трех направлениях: 1) конструкторском — на стадии проектирования, 2) технологическом — при изго-'товлении, 3) эксплуатационном — в процессе использования, технического обслуживания и ремонта.

При конструировании оборудования решаются главные задачи создания рациональной конструкции машины — упрощение кинематической схемы. Правильный выбор материалов, обеспечение равнопрочности основных деталей В сборочных единиц, обеспечение экономичности и эффективности машины в целом.  На стадии конструирования необходимо выбрать такие размеры деталей чтобы обеспечить такие условия их работы, при которых интенсивность изнашивания будет минимальной. В этом случае необходимо принять наивыгоднейшие нагрузки и скорости относительного перемещения трущихся поверхностей, предусмотреть наиболее совершенные устройства для смазки, выбрать оптимальные посадки в сопряжениях и т. п.

Для повышения долговечности машины конструктор обязан предусмотреть высокую ремонтопригодность ее основных частей, т. е. обеспечить простоту обслуживания и ремонта машины.

Одна из эффективных мер в этом направлении — максимальная унификация сборочных единиц и деталей, которая дает возможность изготовить машины из типовых сборочных единиц и агрегатов, благодаря чему можно быстро и просто заменить в них изношенные части на местах эксплуатации и ремонтировать в централизованном порядке на хорошо оснащенных специализированных предприятиях. Перспективным направлением в повышении долговечности машин является создание саморегулирующихся и самовосстанавливающихся сборочных единиц и систем. Сущность подобных решений заключается в обеспечении постоянства основных конструктивных параметров сопряжений в процессе работы посредством их автоматической регулировки и подпаладки.

При изготовлении оборудования различные технологические факторы оказывают большое влияние на долговечность деталей и машины в целом. Выбор заготовки, метода обработки и упрочнения рабочих поверхностей деталей, а также качество сборки во многом определяют долговечность сопряжений и надежность частей машины.

Технологические способы повышения долговечности позволяют добиться уменьшения интенсивности изнашивания деталей соответствующей обработкой рабочих поверхностей и их упрочнением.

Эксплуатационные свойства изделий в значительной степени определяются качеством изготовления деталей, характеризующимся в основном геометрическими параметрами, физико-механическими и физико-химическими свойствами рабочих поверхностей.

Исходя из условий эксплуатации, к качеству рабочих поверхностей, точности изготовления деталей и их физико-механическим свойствам предъявляются различные требования.

Перечисленные свойства рабочих поверхностей деталей зависят от применяемого материала и формируются посредством определенных технологических приемов.

Основной задачей технолоиш машиностроения является разработка технологических процессов, обеспечивающих изготовление деталей машин с наилучшими эксплуатационными свойствами.

К технологическим направлениям повышения долговечности оборудования относятся: подбор оптимальных сочетаний химического состава и структуры материала деталей; применение оптимальных способов формообразования заготовок деталей и термической обработки; выбор оптимальных условий механической обработки; улучшение геометрических параметров рабочих поверхностей деталей; применение упрочняющих способов обработки рабочих поверхностей деталей.

Одним из технологических направлений повышения долговечности машин являются мероприятия по улучшению физико-механических характеристик материалов, используемых для изготовления деталей машин. Основные прочностные характеристики будущих деталей формируются уже на стадии изготовления заготовок этих деталей, посредством литья, обработки давлением и др.

Большое влияние на динамическую прочность материала оказывает способ получения заготовки. Так, пределы колебаний ударной вязкости заготовок из стали Ст. 3, полученных отливкой и ковкой, находятся в диапазоне 2,0 — 20 кгс м/см2.

Последующей термической обработкой, например, нормализацией, можно значительно (на 50—100%) повысить некоторые механические характеристики подобных заготовок. Значительное повышение механических свойств заготовок обеспечивается термомеханической обработкой.