Аннотация. В статье описываются характеристики газотурбинного привода (ГТП), входящего в состав газоперекачивающего агрегата (ГПА) в настоящий момент времени. ГТП установлен на магистральном газопроводе компрессорной станции. Оценка технического состояния проводится с помощью оригинального метода параметрической диагностики, представленного в данной работе. В ходе этого метода, применяя комплексные показатели, учитывающие относительные отклонения фактических характеристик ГТП от исходных параметров (при нулевой наработке), мы получили табличные и графические результаты. Отдельно было оценено влияние различных видов дефектов на общее техническое состояние ГТП. В краткой форме мы описали методику исключения точек на тренде измеряемых параметров, которые относятся к неустановившимся режимам. Удаление таких значений позволяет повысить достоверность оценок, используемых в нашей методике. Новый алгоритм обработки данных и вычисления показателей позволит не менять существующую технологию проведения периодических испытаний ГТД и теплотехнических испытаний газотурбинной установки (ГТУ). Эти показатели позволяют нам контролировать накопление отдельных видов дефектов, прогнозировать изменения состояния ГТД и ГТУ с увеличением наработки и, исходя из этого, планировать (индивидуально для каждого изделия) остановки для проведения регламентных работ, профилактики, ремонта и вывода из эксплуатации.

Ключевые слова: газотурбинный привод, газоперекачивающий агрегат, техническое состояние, диагностика, трендовый анализ, оценка состояния, комплексный показатель, характеристики газотурбинного привода, наработка, тренды.

Введение

В газотранспортной отрасли, как и в авиации, сейчас происходит отказ от эксплуатации по назначенному ресурсу в пользу эксплуатации по техническому состоянию. Это связано с необходимостью снижения затрат на работу ГТП газоперекачивающих аппаратов (рис. 1). Оценка фактического состояния в процессе эксплуатации позволяет сделать проведение регламентных работ, ремонт или снятие с эксплуатации объектов более рациональным, а также увеличить их срок службы. Из-за того, что в реальности сложно оценить выработку ресурсов у разных агрегатов, работающих в различных условиях, так как географическое положение, сезон года, условия запылённости могут оказывать на них влияние [1–13]. Но в то же время могут повышаться затраты, требуемые для оплаты работы высококвалифицированного персонала, покупку контрольной аппаратуры и других средств. Таких как датчики давления и температуры, частоты вращение и вибраций, и других показателей, а также применение SCADA-системы сбора, обработки и хранения данных в узлах агрегата. Применение такого метода сможет, вместе с ростом наработок ГПТ, пользоваться базой данных логистического анализа, содержащей сведения о ремонтах, состоянии установок, расположении приборов для каждого конкретного агрегата.

Рисунок 1. Газотурбинный привод ГТУ-10П, используемый в составе «ГПА-10 Урал»  производства ОАО НПО «Искра»,  на дожимных компрессорных станциях (ДКС) газоконденсатных промыслов

Особенности предложенного метода

В работе описано обобщённое обоснование предложенного авторами метода параметрической диагностики [14]. В качестве критерия для оценки работоспособности агрегата было предложено использование критерия Ф. В его состав входят относительные отклонения  некоторых показателей газотурбинного привода от начальных, соответствующих нулевой наработке. ПЗР – это параметр, задающий режим, как, например, частота вращения ротора НД  при САУ (стандартных атмосферных условиях).  Так исходных характеристики нормализуют (приводят к началу координат). В нормировании применяются предельные относительные отклонения . У каждого возможного вида дефекта имеется собственное значение . Вносится предложение для использования основного критерия Ф для оценки общего состояния и утверждающего, комплексного критерия Фупр. Причём критерий Ф оценивает, по результатам контроля относительного отклонения характеристик от начальных, степень выработки ресурса.  А критерий Фупр отвечает за возможность раннего обнаружения возникновения дефекта. Достигнуть критерия Фупр, равного 1, возможно даже при наличии придельного относительного отклонения по одному из контролируемых параметров. Но в качестве признака исчерпания ресурса является именно достижение парметра Ф, равного 1. Вычисление текущего значения этих критериев возможно по следующим выражениям:

В выражениях учитывается получение исходных характеристик  при приёмо-сдаточных испытаниях (ПСИ) на заводе, при этом наработка равна ½. В то время как установка ГТП в составе ГПА на ДКС с той же наработкой даёт результат равный 0, из-за чего возникает начальное относительное отклонение , вызванное проведением ПСИ с использованием технологического сопла и стендового воздухозаборника, хотя в ГПА на КС устанавливается силовая турбина (СТ) вместе с выхлопной системой ГПА. Также влияние оказывает комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ), являющееся входным трактом ГПА.

У каждого возможного дефекта номенклатура характеристик, его вызывающих, является уникальной. Из чего следует, что различными для всех дефектов являются и номенклатуры компонентов , учитываемых при расчёте показателя Ф конкретных дефектов. Такой подход приводит к устранению необходимости приведения параметров к базовому режиму, как в уже существующих методах. Физический смысл показателя Ф определяет его как долю выработанного ресурса, таким образом 1-Ф является долей оставшегося ресурса. В начале эксплуатации при нулевой наработке  = 0 показатель Ф равен нулю, а в конце эксплуатации, при полной выработке ресурса, равен 1. В процессе эксплуатации показатель Ф претерпевает изменения, монотонно увеличиваясь от нуля до одного. Чаще всего зависимость Ф является экспоненциальной и простейший вариант портрета выражается линейно . Проведение профилактик и ремонта приводит к ступенчатому уменьшению Ф от текущего состояния к некоторому значению Ф < Ф’. Таким образом общее изменения показателя Ф в процессе эксплуатации изделия на графике может выглядеть пилообразно.