Исследование влияния вида выполняемых работ на надежность подъемных установок

Коробка отбора мощности, не менее

580600

55

34

9

3

Межбортовой дифференциал, не менее

Раздаточная коробка

Бортовой редуктор

Колесный редуктор

Картер механизма управления

переключения передач

Рулевой механизм

7

7 (каждая)

1,2 (каждый)

1.0 (каждый)

0,2

1.1

Система гидроусилителя рулевого управления,

не менее

Угловая передача рулевого управления

Опора насоса рулевого управления, не менее

Главный тормозной цилиндр, не более

Система гидропривода сцепления, не менее

Амортизатор

Муфта опережения впрыска топлива

50

0,4

0,12

2,8 (каждый)

1,2

1,15 (каждый)

0,16

Силовая установка:

Модель

Тип

ЯМЗ-238 Н

Четырехтактный восьмицилиндровый дизель с воспламенением от сжатия и турбонадувом

Расположение цилиндров

V-образное под углом развала 90°

Рабочий объем всех цилиндров, л

14,86

Порядок работы цилиндров

1-5-4-2-6-3-7-8

Диаметр цилиндра, мм

130

Степень сжатия

15,2

Номинальная частота вращения, об/мин

2100

Максимальный крутящий момент, Н.м (кгс.м)

1079(110)

Частота вращения при максимальном

крутящем моменте, об/мин, не более

1450-1600

Частота вращения холостого хода, об/мин: минимальная

максимальная, не более

550-650

2275

Способ смесеобразования

Непосредственный впрыск

Камера сгорания

Неразделенного типа в поршне

Система смазки

Смешанная под давлением и разбрызгиванием

Система питания топливом: Количество топливных баков

2

Форсунки

Закрытого типа, с многодырчатыми распылителями

Насос

Высокого давления блочной конструкции, золотниковый

Система охлаждения

Жидкостная, закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости, оборудована термостатическим устройством для поддержания постоянного теплового режима работы двигателя

Трансмиссия:

Сцепление

Количество нажимных пружин

Количество оттяжных рычагов нажимного диска Коробка передач

Передаточные числа:

Верхний диапазон

Первая передача

Вторая передача

Третья передача

Четвертая передача

Задний ход

Фрикционное двухдисковое

28

4

Механическая четырехступенчатая с демультипликатором

2,90

1,52

1,00

0,71

2,99

Нижний диапазон

Первая передача

Вторая передача

Третья передача

Четвертая передача

Задний ход

9,95

5,23

3,44

2,44

10,25

Коробка отбора мощности:

Тип

Механическая двухвальная, с люком для установки коробки отбора мощности, с приводом на дублирующий насос гидросистемы рулевого управления

Межбортовой дифференциал:

Тип

Механический, одноступенчатый, пятивальный редуктор с коническим дифференциалом на входном валу

Раздаточная коробка

Количество

Передаточные числа:

понижающая

Двухступенчатая с принудительным блокируемым коническим симметричным дифференциалом

2

2,14

повышающая

1

Карданные передачи

Количество:

качающихся

прочие

С крестовинами на игольчатых подшипниках

8

12

Бортовые редукторы:

Количество

Передаточное число

Одноступенчатые, конические

8

2,273

Колесные редукторы:

Количество

Передаточное число

Шестеренчатые одноступенчатые

8

12

Ходовая часть:

Подвеска

Суммарный ход подвески, не менее

мм,

Независимая, торсионная на поперечных рычагах

220

Амортизаторы

Телескопические двухстороннего действия на всех

колесах

Колеса и шины:

Количество

Размер обода, мм

Шины

Номинальное давление в шинах всех колсс, кПа (кгс/см2)

Модель

ВИ-3

1300*530-533

392 (4)

Управление шасси:

Рулевое управление

Передаточное число рулевого механизма

23,6

Наибольший угол поворота управляемых колес,град:

первой оси

второй оси

Сходимость колес первой оси, мм

Сходимость колес второй оси, мм

Развал колес, град

33,535

2529

218

218

1

Система гидравлического усиления руля:

количество гидроусилителей

количество насосов

Максимальное рабочее давление в системе, МПа ( кгс/см )

2

2

7,5..-8,0 (7580)

Тормозная система:

Пневмогидравлическая, колесные, колодочные, открытые

Количество компрессоров

Привод колесных тормозов

2 Двухконтурный, гидравлический с пневмо-усилителем

Электрооборудование:

Аккумуляторные батареи:

Количество

Марка

Номинальное напряжение, В

2

6СТ-190ТМН

12

Генератор:

Количество

Модель

Номинальная мощность, кВт

Номинальное напряжение, В

1

1102.3771

1,4

28

Регулятор напряжения:

Количество

Марка

1

2712.3702

Стартер:

Количество

Марка

1

2501.3708-01

Фильтровентиляционная установка:

Марка

ФВУА-100Л-24

Номинальный объемный расход

воздуха , м /ч

Избыточное давление на выходе установки Па (кгс/м ), не менее

Напряжение питания, В

95105

294 (30)

24



3. Работы, выполняемые подъёмной установкой

Подъемные установки используются при капитальном ремонте скважин. В зависимости от вида ремонта скважин в соответствии с классификатором ремонтных работ в скважинах [24], выполняемых на месторождениях ООО "ТрансМагистральХолдинг", эти работы подразделяются на следующие виды:

КР1 - ремонтно-изоляционные работы

КР1-1.0 - Отключения обводненных интервалов цементом

КР1-1.1 - Отключения обводненных интервалов полимерами

КР1-2.0 - Отключения отдельных обводненных пластов цементом

КР1-2.1 - Отключения отдельных обводненных пластов полимерами

КР1-3.0 - Исправления негерметичности цементного кольца цементом

КР1-4.0 - Наращивания цементного кольца

КР2 - Устранение негерметичности эксплуатационной колонны

КР2-1.0 - Устранения негерметичности тампонирования

КР2-2.1 - Установка пластыря

КР2-3.0 - Устранения негерметичности спуском дополнительной обсадной колонны меньшего диаметра

КР2-4.0 - Устранения негерметичности частичной сменной эксплуатационной колонны

КР3 - Устранение аварий, допущенных в процессе эксплуатации или ремонта

КР3-1.1 - Излечение ЭЦН после аварий

КР3-1.2 - Извлечение ШГН после аварий

КР3-1.3 - Извлечение НКТ после аварий

КР3-1.4 - Извлечение ШВН после аварий

КР3-1.5 - Извлечение пакера, прихваченного в колонне

КР3-2.0 - Устранение аварий с эксплуатационной колонной и райбированием

КР3-3.0 - Очистка забоя от посторонних предметов

КР3-4.1 - Извлечение прихваченного ЭЦН при отсутствии циркуляции.

КР3-4.2 - Извлечение прихваченного ШГН при отсутствии циркуляции.

КР3-4.3 - Извлечение прихваченного НКТ при отсутствии циркуляции.

КР3-4.4 - Извлечение прихваченного ШВН при отсутствии циркуляции.

КР3-5.0 - Устранение аварий, допущенных в процессе ремонта скважины.

КР4 - Переход на другие горизонты и приобщение пластов

КР4-1.0 - Переход на нижележащие горизонты тампонированием.

КР4-1.1 - Переход на нижележащий горизонт установки пластыря.

КР4-1.3 - Переход на вышележащий горизонт установки взрывпакера, пакерпробки.

КР4-2.0 - Приобщение пластов

КР5 - Внедрение (извлечение) пакера-отсекателя, установка ОРЭ,ОРЗ

КР6 - Комплекс подземных работ, связанных с бурением

КР6-1.1 - Зарезка нового ствола в целях ликвидации аварий, возникшей в процессе эксплуатации.

КР6-1.2 - Зарезка нового ствола для вскрытия дополнительных продуктивных мощностей из ствола низкопродуктивной и обводненной эксплуатационной скважины.

КР6-1.3 - Зарезка нового ствола в целях вывода скважины из бездействующего фонда (вскрытие участков с остаточными запасами - целики, экранированные зоны и т.д.).

КР6-3.0 - Фрезерование башмака, углубление скважин

КР6-5.0 - Прочие работы

КР7 - Обработка прибойной зоны

КР7-1.0 - СКО (ГКО)

КР7-2.0 - ГРД

КР7-3.0 - ГПП

КР7-4.0 - Виброобработка

КР7-6.0 - Промывка растворителями

КР7-7.0 - ПАВ

КР7-8.0 - ТГХВ

КР7-9.0 - Прочие виды обработок

КР7-11 - Дополнительная перфорация (торпедирование)

КР8 - Исследование скважин

КР8-1.0 - Исследования насыщения и выработки пласта

КР8-2.0 - ОТСЭК, обследование скважины

КР8-3.0 - Проведение геофизических исследований в горизонтальной скважине. КР9 - Перевод скважин на использование по другому назначению

КР9-1.0 - Освоение под нагнетанием

КР9-3.0 - Перевод в наблюдательные (пьезометрические)

КР11 - Консервация (расконсервация)

КР11-1.0 - Консервация скважин

КР11-2.0 - Расконсервация скважин

КР12 - Ликвидация скважин

КР12-1.0 - Возврат из ликвидации

КР13 - Прочие виды работ

КР13-1.1 - Восстановления циркуляции на скважине оборудованной ЭЦН.

КР13-1.2 - Восстановления циркуляции на скважине оборудованной ШГН.

КР13-1.3 - Восстановления циркуляции в НКТ

КР13-1.4 - Восстановления циркуляции на скважине оборудованной ШВН

КР13-2.1 - Ревизия или замена колонной головки

КР13-2.2 - Ревизия или замена фонтанной арматуры

КР13-3.0 - Промывка забоя водозаборных или артезианских скважин

КР13-4.0 - Прочие



4. Методика проведения исследований и обработки результатов

4.1 Методика проведения исследований

Для получения первичной информации об интенсивности эксплуатации подъемников с целью исследования их надежности в качестве базового предприятия было выбрано ООО "ТрансМагистральХолдинг".

Работы по техническому обслуживанию, текущему ремонту, монтажу-демонтажу подъемных агрегатов выполняются централизованно выездными звеньями слесарей-ремонтников участка по техническому обслуживанию подъемных агрегатов предприятий. Состав работ технических обслуживаний подъемных агрегатов определен инструкциями по эксплуатации и выполняется слесарями-ремонтниками в соответствии с паспортами выполненных работ по техническому обслуживанию, разработанными техническими отделами.

Работа участка планируется на основании план-графика технического обслуживания, текущего ремонта, сезонного обслуживания подъемных агрегатов и оперативных заявок с месторождений. На основании заявок, составляется оперативный суточный план работ, и формируется количество и состав звеньев для выезда по заявкам.

Система сбора и обработки информации о надежности подъемников должна обеспечивать получение объективных достоверных данных, дающих возможность установить эффективную обратную связь между конструкторами, изготовителями и потребителями и разработать:

- организационно-технические мероприятия, направленные на соблюдения правил эксплуатации, повышение эффективности технического обслуживания;

- организационно-технические мероприятия, направленные на повышение качества ремонта и снижение затрат на их проведение.

Исходя из целевого назначения настоящей работы программой исследования предусматривается изучение следующих вопросов:

- исследования интенсивности эксплуатации подъемников;

- исследования существующей периодичности технических обслуживаний подъемных установок;

- исследования показателей безотказности подъемных установок;

- определения причин возникновения отказов и неисправностей;

- выявление узлов и агрегатов, лимитирующих надежность подъемников.

Основным источником первичной информации о надежности являются подконтрольные группы подъемников, эксплуатирующихся в указанных предприятиях.

- годовые наработки подъемников по предприятиям

ООО "ТрансМагистральХолдинг";

- планы-графики проведения технических обслуживаний;

- ведомости оперативных заявок на ремонт агрегатов.

Надежность (безотказность) подъемников исследуется методами теории вероятностей и математической статистики. Достоверность исследований в большей степени будет зависеть от количества взятых под наблюдение подъемников. Однако при проведении экспериментов получить представительный статистический материал часто не удается.

Различие периодов наблюдений за надежность подъемников вызвало необходимость рассматривать полученные выборки как многократно цензурированные. Цензурированием называется событие, приводящее к прекращению испытаний или эксплуатационных наблюдений до наступления отказа (предельного состояния). Среди причин цензурирования указываются разновременность начала и (или) окончания испытаний, а также необходимость оценки надежности до наступления отказов всех испытываемых подъемников. В многократно цензурированной выборке значения наработок до цензурирования не равны между собой.

Сбор информации о надежности подъемников проводился в течение 2014-2017г.г.

Основными документами по сбору первичной информации являются:

- ведомость оперативных заявок на ремонт агрегатов;

- ведомость учета ремонта и обслуживания агрегатов.

Для определения закона распределения случайной величины необходимо располагать достаточно обширным статистическим материалом. Однако при проведении экспериментов получить представительный статистический материал часто не удается. Поэтому возникает вопрос, какой должна быть минимально возможная выборка наблюдений, по которой с доверительной вероятностью можно было бы судить о генеральной выборке.

Соотношение между дисперсиями генеральной и выборочной совокупности выражается формулой:

, (4.1.)

где N - полная выборка.

Поскольку величина при достаточно больших N близка к единице, можно приближенно считать, что выборочная дисперсия равна генеральной

.

4.2 Методика обработки экспериментальных данных

Любое значение параметра закона распределения, вычисленное на основе ограниченного эмпирического материала, всегда содержит элемент случайности. Такое приближенное значение параметра называют его оценкой. Так оценкой математического ожидания может быть среднее арифметическое наблюдаемых значений случайной величины.

При ограниченном числе эмпирических данных необходимо выбрать такие оценки статистических параметров распределения, чтобы оценки были по возможности минимальными.

Обработка данных о распределении исследуемой величины заключается в нахождении основных статистических характеристик данного распределения:

- среднего арифметического

- среднеквадратического отклонения

- коэффициента вариации

Затем исследуемая случайная величина группируется в вариационный ряд с определенной величиной интервала . При этом оптимальное число интервалов при построении гистограммы - это задача оптимальной фильтрации, а оптимальным числом интервалов является такое, когда максимальное возможное сглаживание случайных флюктуаций данных сочетается с минимальным искажением от сглаживания самой кривой искомого распределения.

4.3 Аппроксимация полигона распределения непрерывной аналитической функцией

Случайная величина не имеет более полного описания, чем аналитическая кривая плотности распределения. Поэтому идентификация формы распределения сводится к выбору аналитической модели, которая не противоречит данной конкретной выборке экспериментальных данных.

Для подбора аппроксимирующей пологой кривой должно быть выдвинуто предположение о виде аппроксимирующей ее функции. Предварительное заключение о виде аппроксимирующей функции может быть получено по величине коэффициента вариации и эксцесса распределения Е .

Чтобы соответствие между эмпирическими и теоретическими распределениями было более близким, производится выравнивание эмпирического распределения, т.е. нахождение соответствующей теоретической кривой.

Один из способов выравнивания является метод моментов, согласно которому параметры теоретического распределения выбираются такими, чтобы основные числовые характеристики теоретического распределения были равны соответствующим характеристикам эмпирического распределения.

Параметры теоретического распределения определяют по эмпирическому ряду, при условии подставляются в функцию плотности вместо теоретических значений этих величин, а затем подсчитывают вероятности середин интервалов.

Выравнивание по нормальной кривой распределения производится заменой параметров и найденными значениями. После замены переменной z формула по таблицам для каждого текущего значения хi определяется плотность распределения f(z), которая пересчитывается в выравнивающую частоту:

, (4.2)

где - диапазон наработок при систематизации экспериментальных данных.

Выравнивание по логарифмически нормальному распределению заключается в преобразовании его к нормальному распределению. Если при преобразовании получаются значения, расположенные между 0 и 1, то все вновь полученные значения для удобства расчетов и во избежание получения отрицательных параметров необходимо умножить на 10 в соответствующей степени, чтобы все цифры были больше единицы, то есть выполнить преобразование:

, (4.3)

Для выполнения операций преобразования каждую наработку на отказ вариационного ряда трансформируют с помощью логарифмического преобразования (3.3). Новые данные разбивают на интервалы К, определяют эмпирические частоты и производят выравнивание по нормальной кривой распределения (3.2).

Для выравнивания по распределению Вейбулла сначала определяются параметры распределения b и х0.

Их определение можно проводить аналитически [15] методом последовательных приближений, или графически с использованием вероятностной сетки.

Для количественной оценки согласованности эмпирического и теоретического распределения использовался критерий согласия Пирсона (1.47) и Мизеса.



5. Исследование нагрузок подъемных установок при различных видах капитальных ремонтов скважин

Эксплутационная надёжность подъёмных установок зависит от многих факторов, в том числе и от нагрузок, которые определяются видом выполняемых работ.

При капитальном ремонте нефтяной скважины в зависимости от глубины последней используются подъёмные установки различной грузоподъемности. На нефтегазовых месторождениях Западной Сибири глубина скважины составляет 2000 - 3000 метров.

При проведении капитального ремонта скважины наиболее трудоемкими являются работы связанные со спуском и подъемом насосно-компрессорных и бурильных труб, штангов, а также работы связанные с ликвидацией аварий и бурением вторых боковых стволов. Подъем оборудования из скважины производится циклически и состоит из подъема колонны труб, установки их на клиньевой захват, развенчивание и укладки на мостки. Интенсивность износа основных узлов и механизмов подъемных установок будет завесить от нагрузок, действующих в талевой системе при выполнении спуско-подъемной операции. Величина этих нагрузок зависит от глубины скважины, массы насосно-компрессорных труб и оборудования, а так же от вида выполняемых работ на скважине.

Виды выполняемых капитальных ремонтов скважин зависят от многих факторов и являются различными для многих месторождений и НГДУ. Так на рисунке 5.1 представлено, относительное количество капитальных ремонтов скважин, выполненных в ООО "ТрансМагистральХолдинг" в 2015 - 2017г.

Рис.5.1 Относительное количество видов капитальных ремонтов скважин

Из приведенных данных видно, что наиболее часто выполняются работы по обработке призабойной зоны (КР7), работы связанные с устранением аварии, допущенной в процессе эксплуатации или ремонта (КР3), работы связанные с восстановлением циркуляции на скважинах (КР12), а также работы по устранению не герметичности эксплуатационной колоны (КР2).

5.1 Исследование загруженности подъемных установок

Подъемные установки, используемые при ремонте скважины, оборудованы электронными индикаторными весами (ИВЭ-50), либо гидравлическими (ГИВ) индикаторами веса. Диаграмма нагрузки в талевой системе подъемной установки оборудованной ИВЭ-50 представляет собой зависимость изменения нагрузки от времени работы установки в прямоугольных координатах. Такие диаграммы записываются ежедневно при работе подъемной установки за весь период проведения капитального ремонта скважины. На рис.5.2 приведена суточная диаграмма нагрузок подъемной установки А50 при проведении капитального ремонта скважины (КР3).

Диаграмма нагрузок подъемных установок представляет зависимость изменения нагрузкок от времени работы установки в полярных координатах. Суточная диаграмма нагрузок подъемной установки КВ 210 используемой при проведении (КР7) приведена на рис.5.3. Спускоподъемные работы при капитальном ремонте скважины характеризуются, как видно, из рис.5.2, значительными изменениями нагрузок в талевой системе. При подъеме оборудования они уменьшаются и увеличиваются при спуске.

Нагруженности верхнего оборудования подъемных установок при проведении капитального ремонта скважины исследовались путем обработки суточных диаграмм нагрузок за весь период ремонта скважины.

Для этого суточные диаграммы нагрузок разбиваются на интервалы времени, на которых определяется средняя величина нагрузки .

(5.1)

где t1 - нагрузка интервала в начале

t2 - нагрузка интервала в конце.

Рис.5. 2 Суточная диаграмма нагрузок подъемной установки АР50

Рис. 5.3 Суточная диаграмма нагрузок подъемной установки КВ 210

Затем определялась средняя нагрузка верхнего оборудования подъемной установки за весь период ремонта скважин.

(5.2)

где - средняя нагрузка талевой системы за небольшой промежуток времени работы подъемной установки.

- количество рассматриваемых интервалов времени работы подъемной установки за период ремонта скважин tp.

Степень нагруженности установки при проведении различных видов капитального ремонта скважин оценивалась коэффициентом нагрузки Кн. Чтобы исключить влияние глубины скважины и массы насосно-компрессорных труб при проведении капитального ремонта скважин этот коэффициент определяется, как отношение средней () к максимальной (tmax) нагрузки за весь период ремонта скважины.

(5.3)

Оценка нагруженности подъемных установок при выполнении капитальных ремонтов скважин осуществлялась средним коэффициентом нагрузки . Для этого обрабатывали несколько диаграмм нагрузок (не менее трех) однотипных видов капитальных ремонтов скважин.

(5.4)

где n - количество обработанных диаграмм однотипных видов капитального ремонта скважин.

В таблице 5.1 приведены полученные значения средних коэффициентов нагрузки для различных видов капитальных ремонтов скважин. Проведенные исследования показали, что по величине действующих нагрузок в талевой системе подъемных установок, при выполнении спуско-подъемных операций все виды капитальных ремонтов скважин можно разделить на две категории. К категории сложных можно отнести виды капитальных ремонтов скважин со средним коэффициентом нагрузки . К ним относятся виды капитальных ремонтов скважин КР1 - КР6.

Таблица 5.1-Значения средних коэффициентов нагрузки

КР	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	0,28	0,29	0,40	0,31	0,22	0,38	0,26	0,24	0,25	0,26	0,26	0,25

Остальные виды капитальных ремонтов скважин таких как КР7, КР8, КР12 по величине среднего коэффициента нагрузки можно отнести к обычным ремонтам. Полученные данные хорошо согласуются с [2] по разделению видов капитальном ремонте скважины на обычные и сложные.

Проведенные исследования показали, что на величину действующих нагрузок в талевой системе подъемных установок, при выполнении спуско-подъемных операций влияют виды выполняемых капитальных ремонтов скважин.



5.2 Исследование влияния вида работ на надежность подъемных установок

Для учета вида выполняемых капитальных ремонтов скважин вводится понятие коэффициента сложности работ , который представляет относительное количество выполненных сложных капитальных ремонтов скважин. эмпирический распределение отбрасывание аппроксимация

(5.5)

где - количество сложных капитальных ремонтов скважин выполненных подъемной установкой за определенный период времени.

- общее количество капитальных ремонтов скважин, выполненных подъемной установкой за этот период времени.

Коэффициент сложности может изменяться от нуля до единицы . Если запланированы обычные виды капитальных ремонтов скважин, то этот коэффициент будет равен нулю. И наоборот, если все запланированные ремонты скважин сложные, то он равен единице. Этот коэффициент был разбит на десять диапазонов (0-0,1; 0,1-0,2; 0,9-1).

Для исследования влияния категории сложности работ по капитальному ремонту скважин на показатели надежности (безотказности) основных узлов и элементов подъемных установок были проанализированы наработки на отказ этих узлов и элементов подъемных установок А50 за период их эксплуатации с 2014 г по 2017 г в ООО "ТрансМагистральХолдинг".

За указанный период наблюдений за работой подъемных установок фиксировались наработки на отказ их основных узлов и виды капитальных ремонтов скважин, выполняемые этими установками. Затем по формуле (5.5) определялся коэффициент сложности работ. Причем, если коэффициенты сложности попадали на границу интервала, то они относились в левый интервал. Для каждого диапазона коэффициентов сложности по всем подъемным установкам, за которыми и велись наблюдения, группировались наработки на отказ по различным видам узлов и механизмов. Оценка влияния сложности выполняемых работ на показатели надежности (безотказности) основных узлов установок, приводилась по величине средней наработки на отказ.

Наиболее представительная информация была получена для каната талевой системы. В таблице 5.2 представлены средние наработки на отказ талевого каната для различных диапазонов коэффициента сложности.

Из таблицы видно влияние коэффициента сложности работ на среднюю наработку на отказ талевого каната подъемных установок.

Причем с увеличением коэффициента сложности эти наработка уменьшается.

Для того чтобы убедиться в объективности этого вывода была проведена оценка однородности ряда средних значений и дисперсий. Дисперсии сравнивались с помощью критерия F - Фишера [2]

Таблица 5.2-Средние наработки на отказ талевого каната подъемной установки А 50М (м·ч)

	0-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1
	773	766	761	756	730	724	711	706	692	629

(5.6)

Если , то делался вывод о не случайности неравенства двух дисперсий, а влиянием сложности выполняемых работ. Здесь - табличное значение критерия Фишера для числа степеней свободы

к = n - 1,

и уровня значимости = 0,01 - 0,05 [2].

Средние значения сравнивались с помощью критерия t - Стьюдента [2]

(5.7)

Если , то делался вывод о не случайности не равенства двух средних выборок. Здесь табличное значение критерия t- Стьюдента для уровня значимости и числа степеней свободы [2]. В табл. 5,3 приведены расчетные значения критерия Фишера (2) и Стьюдента (3), а также их табличные значения. Из таблицы видно, что различие между средними наработками на отказ не случайно, а вызвано влиянием сложности выполняемых работ. При этом дисперсии наработок на отказ талевого каната являются однородными. Как было показано выше использование статистики t - Стьюдента может привести к ошибкам в выводах, поэтому для проверки гипотезы были использованы непараметрические критерии однородности двух выборок: критерий Вилкоксона и критерий серий [3]. Для этого из двух выборок для талевого каната при различных коэффициентах сложности выполняемых работ составляется общий вариационный ряд и отмечаются последовательные порядковые номера (ранги) элементов одной выборки.

В таблице 5.4 приведены средние наработки на отказ остальных основных узлов и механизмов подъемных установок для различных диапазонов коэффициента сложности работ.



Таблица 5.3-Расчетные и табличные значения критериев Стьюдента и Фишера для талевого каната подъемных установок А 50

Ксл 0,9 - 1	Ксл 0 -0,1	Значение критерия t	Значение критерия F
n			n
48	644	268	34	778	333	2.01	1.98	1.54	1.73

Таблица 5.4-Средние наработки на отказ основных узлов подъемной установки А 50 в зависимости от коэффициента сложности работ

Наименование узлов и механизмов	Коэффициент сложности
	0-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1
Тормоз. колодки	1215	1271	1181	1127	1082	1046	1028	1010	965	902
ШПМ500	3248	3016	2969	2830	2737	2548	2552	2505	2436	2320
ШПМ700	2148	2068	2020	1988	1909	1829	1734	1670	1638	1591
Цепь на ШПМ500	5001	4853	4631	4446	4260	4260	4075	4000	3890	3705
Цепь на ШПМ700	3587	3391	3335	3251	3083	3055	2471	2944	2887	2803
Компрессор	3801	3694	3668	3595	3552	3503	3423	3460	-----	3117
2-х ходовой кран	3512	3351	3295	3211	3103	3005	2953	2891	2813	2715
Угловой редуктор	2960	-----	2730	-----	-----	2560	-----	-----	2301	2204

Степень влияния сложности выполняемых работ подъемными установками при капитальном ремонте скважин оценивалась относительной наработкой на отказ характеризуемой коэффициентом . Этот коэффициент представляет собой отношение средних наработок на отказ в i - том интервале коэффициента сложности работ, к средним наработкам в первом интервале .

(5.8)

Значения коэффициента для основных узлов подъемных установок А 50М в зависимости от коэффициента сложности работ представлены в табл. 5.5 и на рис. 5.1

Таблица 5.5.-Значение коэффициента для основных узлов подъемной установки А 50М

№ п/п	Наименование узлов	Коэффициенты сложности
		0-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1
1	Талевый канат	1	0,99	0,98	0,98	0,98	0,94	0,92	0,90	0,89	0,81
2	Тормоз. колодки	1	1,04	0,97	0,93	0,89	0,86	0,85	0,83	0,80	0,74
3	ШПМ500	1	0,93	0,91	0,87	0,84	0,80	0,79	0,77	0,75	0,71
4	ШПМ700	1	0,96	0,94	0,93	0,89	0,85	0,81	0,78	0,76	0,74
5	Цепь на ШПМ500	1	0,97	0,93	0,89	0,85	0,85	0,82	0,80	0,78	0,74
6	Цепь на ШПМ700	1	0,95	0,93	0,91	0,86	0,85	0,83	0,82	0,80	0,78
7	Компрессор	1	0,97	0,96	0,95	0,93	0,92	0,90	0,91	----	0,82
8	2-х ходовой кран	1	0,95	0,94	0,91	0,88	0,85	0,84	0,82	0,80	0,77
9	Угловой редуктор	1	----	0,92	----	----	0,86	----	----	0,78	0,74

Из представленных данных видно, что с увеличением количества выполняемых сложных ремонтов скважин относительная средняя наработка на отказ основных узлов подъемных установок А 50М уменьшается, что объясняется в первую очередь, увеличением нагрузок, действующих в узлах и механизмах установок

Рис.5.1. Зависимость коэффициента от коэффициента для подъемных установок А 50М

Учитывая, что при увеличении коэффициента сложности выполняемых работ подъемными установками значения коэффициента уменьшается, поэтому эта зависимость может быть описана линейной математической моделью.

(5.9)

Оценка адекватности этой модели и определение численных значений ее параметров проводилось с использованием программы REGRESS[3]. В результате было установлено, что для данной модели коэффициент корреляции равен 0,97. Средняя ошибка аппроксимации составляет 3,8 %. Уровень адекватности превышает 0,9. Следовательно, для моделирования влияния сложности выполняемых работ подъемными установками при выполнении капитальных ремонтов скважин может использоваться данная зависимость.

5.3 Исследование влияния сложности работ на показатели надежности талевого каната

Обработка статистического материала наработок на отказ талевого каната подъемных установок при различных коэффициентах сложности выполняемых работ показала, что эмпирические распределения хорошо описываются законом распределения Вейбулла. На рисунках 5.2-5.11. представлены гистограммы наработок на отказ талевого каната при различных коэффициентах сложности работ.

Рис. 5.2. Гистограмма наработок на отказ талевого каната при коэффициенте сложности работ 0,0 - 0,1

Рис. 5.3. Гистограмма наработок на отказ талевого каната при коэффициенте сложности работ 0,1 - 0,2

Рис. 5.4. Гистограмма наработок на отказ талевого каната при коэффициенте сложности работ 0,2 - 0,3

Рис. 5.5 Гистограмма наработок на отказ талевого каната при коэффициенте сложности работ 0,3 - 0,4

Рис. 5.6 Гистограмма наработок на отказ талевого каната при коэффициенте сложности работ 0,4 - 0,5

Рис. 5.7. Гистограмма наработок на отказ талевого каната при коэффициенте сложности работ 0,5 - 0,6

Рис. 5.8. Гистограмма наработок на отказ талевого каната при коэффициенте сложности работ 0,6 - 0,7

Рис. 5.9. Гистограмма наработок на отказ талевого каната при коэффициенте сложности работ 0,7 - 0,8

Рис. 5.10. Гистограмма наработок на отказ талевого каната при коэффициенте сложности работ 0,8 - 0,9

Рис. 5.11. Гистограмма наработок на отказ талевого каната при коэффициенте сложности работ 0,9 - 1,0

Для проверки не случайности расхождения средних наработок на отказ основных узлов подъемной установки при различных коэффициентах сложности выполняемых работ были проведены по приведенным методикам расчетные исследования. Эти исследования проводились для талевого каната подъемных установок, так как по ним имелась представительная выборка наработок на отказ. Проверка проводилась по критериям Стьюдента и Вилкоксона. Для проверки непараметрическим методом Вилкоксона использовались два вариационных ряда наработок на отказ. Первый представленный в

табл. 5.6. для талевого каната установок, участвующих в ремонте скважин с коэффициентами сложности изменяемыми в диапазоне 0-0,1.

Таблица 5.6.-Вариационный ряд наработок на отказ талевого каната подъемных установок использованных при ремонте скважин сложностью .

385	407	409	423	453	496	527	554	564	570
583	584	598	607	648	655	718	724	733	761
779	811	860	865	880	884	907	908	933	938
1077	1089	1226	1327	1449	1531

Второй вариационный ряд был представлен наработками на отказ талевого каната табл. 5.7. подъемных установок используемых при ремонте скважин сложностью

Таблица 5.7.-Вариационный ряд наработок на отказ талевого каната подъемных установок использованных при ремонте скважин сложностью.

332	340	354	367	374	375	382	389	408	425
430	443	449	459	462	480	490	505	528	537
538	540	551	554	582	588	600	606	642	643
644	648	704	778	780	796	798	802	823	841
843	897	906	940	976	1042	1298	1324	1497



Из этих двух вариационных рядов составляется объединенный вариационный ряд, который представлен в табл. 5.9.

Статистика Вилкоксона для данного объединенного ряда определенная по формуле (1.62) равна . Критические значения критерия Вилкоксона определенные по формулам (1.64) и (1.65) составили соответственно

и

.

Так как 1328 < 1383 то полученные данные подтверждают не случайность расхождения средних наработок на отказ, а влиянием вида выполняемых работ.

Полученные результаты подтверждают необходимость учета при планировании периодичностей обслуживания подъемных установок не только глубину скважин, которая определяет нагрузку верхнего оборудования, но и вид выполняемых работ. Вид выполняемых работ может быть учтен коэффициентом нагрузки Кн, который изменяется в зависимости от сложности выполняемых работ. Связь между коэффициентом нагрузок и коэффициентом сложности работ приведена в табл.5.8.Тогда периодичность обслуживания подъемных установок с учетом выполняемых работ можно определять по следующей зависимости

(5.10)

Таблица.5.8.Связь между коэффициентом нагрузок и коэффициентом сложности работ

КН	1	0,98	0,96	0,94	0,92	0,9	0,88	0,86	0,84	0,82
КСЛ	0-0,1	0,1- 0,2	0,2- 0,3	0,3- 0,4	0,4- 0,5	0,5- 0,6	0,6- 0,7	0,7- 0,8	0,8- 0,9	0,9-1



Таблица 5.9.-Объединенный вариационный ряд наработок на отказ талевого каната подъемных установок



Список использованной литературы

1. Авдонькин Ф.Н Изменение технического состояния автомобиля в процессе эксплуатации. Издательство Саратовского Ф. университета., 1973 - 186 с.

2. Авдонькин Ф.Н. Теоретические основы технической эксплуатации автомобилей. М. Транспорт, 1985 - 214 с.

3. Вентцель. Е.С. Теория вероятностей. М.: Наук, 1969 - 572 с.

4. Гурвич, И.Б. П.Э. Сыркин, В.И. Чумак

Эксплуатационная надежность автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1944 - 144 с.

5. Гольд Б.В., Е.П. Оборенский, Ю.Г. Стефанович и др.

Прочность и долговечность автомобиля. М.: Машиностроение, 1974 - 328 с.

6. Гост 27.202 - 83 Надежность в технике. Технологические системы. Методы оценки надежности по параметрам качества изготовляемой продукции.

7. Гост 27.203 - 83 Надежность в технике. Технологические системы. Общие требования к методам оценки надежности.

8. Костенко Н.А. Прогнозирование надежности транспортных машин. М.: Машиностроение, 1989 - 240 с.

9. Кузнецов . Е.С. Управление технической эксплуатацией автомобилей. М.: Транспорт, 1990 - 272 с.

10 Кузнецов Е.С. Управление техническими системами. М.: Издательство МАДИ, 2000 - 198 с.

11 Крамер . Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975 - 646 с.

12 Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1982 - 224 с.

13. Новицкий П.Ф., И.А. Зограф

Оценка погрешностей результатов измерений. 2-е издание., Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1991 - 304 с.

14. Неелов. Ю.В. Управление техническими системами. Тюмень, Вектор Бук,

15. РД 50 - 690 - 89 Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным. М.: Издательство стандартов, 1990 - 123 с.

16. Теория статистики: Учебник. Под ред. Р.А. Шмойловой - 3-е издание. М.: Финансы и статистика, 2001 - 560 с.

17. Шитков. Н.А. Надежность и безотказность грузоподъемных машин, М.: Недра, 1990 - 252 с.

18. Захаров Н.С., Аникеев В.В.

Модель формирования ресурса автомобильных двигателей с учетом сезонных вариаций интенсивности и условий эксплуатации. Транспортный комплекс-2002. Материалы научно-практического семинара. Тюмень, ТюмГНГУ 2002 - 227с.

19. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для Вузов. Под ред. Е.С. Кузнецова - 3-е издан. перер. и дополн., М.: Транспорт, 1991 - 413 с.

20. Степнов М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний. М., "Машиностроение", 1972.

21. Захаров Н.С. Регресс -г. Тюмень., ТюмГНГУ - 1999-39 с.

22.Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента.

М.: Наука, 1971. - 192 с.

23. Данилов О.Ф. Система транспортного обслуживания процессов

бурения, нефтедобычи и ремонта скважин.

Диссертация на соискание ученой степени д.т.н.

Тюмень 1997г.

24. СТП 188-2004 ОАО "СНГ" Организация технического обслуживания и

ремонта тракторной, дорожно-строительной и

специальной нефтепромысловой техники,

работающей в отрыве от основной базы.

25. ВНИИОЭНГ. Специальная автомобильная и тракторная техника в нефтяной промышленности. Часть2 М, ВНИИОЭНГ, 1990-275с.



Приложение

Таблица 1-Наработки на отказ талевого каната

Коэффициенты сложнос-ти	0-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1,0
наработки на отказ (м*час)	385	358	298	342	399	270	363	300	322	332
	407	429	323	348	400	356	364	309	380	340
	408	430	351	349	403	380	423	338	418	354
	409	433	379	375	413	409	438	390	445	367
	423	438	383	385	421	411	452	397	447	374
	433	450	475	407	444	485	461	449	501	375
	438	466	494	439	479	469	478	510	644	382
	453	468	537	449	488	481	482	529	659	389
	496	500	542	473	498	491	519	543	660	408
	527	501	565	498	503	495	531	574	813	425
	554	502	650	504	508	515	533	583	837	430
	564	561	696	589	510	522	641	606	861	443
	570	564	751	589	522	533	673	664	993	449
	583	568	789	589	533	676	714	679	1201	459
	584	583	860	590	534	708	721	721	1212	462
	598	588	903	592	535	719	761	732		480
	607	602	970	596	538	725	767	747		490
	648	610	1070	616	544	775	780	765		505
	650	614	1103	640	563	778	787	785		528
	655	647	1160	665	593	900	1108	839		537
	674	657	1169	676	594	927		926		538
	708	679	1245	676	620	930		961		540
	733	688	1270	687	621	1010		985		551
	754	694	1296	690	626	1033		1081		554
	761	752	1328	702	643	1046				582
	779	783		828	645	1059				588
	811	785		845	647	1090				600
	860	898		866	654	1164				606
	865	957		879	660	1172				642
	907	976		879	663	1211				643
	1077	1007		880	666					644
	1089	1023		897	688					648
	1226	1078		941	699					704
	1449	1078		949	706					778
	1527	1103		955	734					780
аработки на отказ (м*час)	1531	1164		1011	747					796
		1263		1123	787					798
		1300		1255	786					802
		1316		1262	794					823
		1395		1300	895					841
		1518		1624	901					843
				1814	917					897
					971					906
					1013					940
					1100					976
					1108					1042
					1110					1298
					1190					1324
					1214					1497
					1246
					1312
					1401
					1491
					1730
средние значения	773	766	761	756	730	724	711	706	692	629

Таблица 2-Наработки на отказ цепь на ШПМ 700

коэффициенты сложности	0-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1,0
наработки на отказ (м*час)	1749	661	1623	1405	2449	1285	642	1206	922	508
	1879	1329	2321	1648	2911	2496	1399	1270	2671	2913
	2911	5249	3029	4579	3211	3055	3301	2293	3008	4988
	4164	6325	3167	3996	3461	4584	3571	2902
	7300		4545	6996			5942	4105
			8131					5888
средние значения	3600	3391	3802	3724	3008	2855	2971	2944	2200	2803



Таблица 3-Наработки на отказ ШПМ 700

коэффициенты сложности	0-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1,0
наработки на отказ (м*час)	1120	661	875	1213	792	1346	1320	1000	1042	688
	1800	974	1724	1329	2362	1631	1510	1954	1725	1675
	3524	4569	3461	3422	2573	2510	2363	2056	2148	2410
средние значения	2148	2068	2020	1988	1909	1829	1731	1670	1638	1591

Таблица 4-Наработки на отказ цепь на ШПМ 500

коэффициенты сложности	0-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1,0
наработки на отказ (м*час)	4179	3011	4039	2159	4030	2737	3198	1628	2333	2487
	5825	4179	4779	5354	4340	4695	3475	4000	2762	4953
		5935	4835	5825	4410	5348	5552	6372	6575
		6287	4871
средние значения	5002	4853	4631	4446	4260	4260	4075	4000	3890	3720

Таблица 5-Наработки на отказ ШПМ 500

коэффициенты сложности	0-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1,0
наработки на отказ (м*час)	2334	1557	1464	490	1102	705	805	673	813	874
	5126	3561	1557	3101	1786	3528	1725	1309	2470	2140
		3930	2334	4899	2334	3561	5126	5533	4025	3946
			3431		2706
			4422		3006
			4606		5538
средние значения	3730	3016	2969	2830	2745	2598	2552	2505	2436	2320

Таблица 6-Наработки на отказ углового редуктора

коэффициенты сложности	0-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1,0
наработки на отказ (м*час)		1502		821		1276			740	1277
		5016		4397		3824			3862	3132
средние значения		3259		2609		2550			2301	2204



Таблица 8-Наработки на отказ компрессора

коэффициенты сложности	0-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1,0
наработки на отказ (м*час)	1240	2567	2153	1490	2288	686	1855	3043		1065
	3953	2590	3027	3149	2590	1999	2015	3460		3700
	6213	3309	4136	4270	3476	2203	2084	3877		4586
		3902	4487	4342	4656	6229	5059
		6102	4537	4724	4750	6398	6092
средние значения	3802	3078	3056	2995	2960	2919	2850	3460		3117

Таблица 9-Наработки на отказ 2-х крана

коэффициенты сложности	0-0,1	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1,0
наработки на отказ (м*час)	793	1475	1106	557	1786	1058	1066	710	1475	1067
	2056	2111	2371	1092	3236	1840	3301	1179	4151	2057
	3301	2278	3812	2665	3277	3618	492	6783		5023
	7898	7540	4382	8530	4113	5504
			4804
средние значения	3512	3351	3295	3211	3103	3005	1619	2890	2813	2715

Размещено на Allbest.ru