87477

Разработка системы логистической поддержки жизненного цикла нефтяного сепаратора

Курсовая

География, геология и геодезия

Поставлена задача расчета и оптимизации жизненного цикла изделия обеспечения надежности и продления срока эксплуатации объекта. На основе анализа материальных ресурсов необходимых для выполнения программ ТоиР выбраны стратегии рациональных программ техобслуживания и предложены варианты...

Русский

2015-04-21

390.5 KB

14 чел.

Курсовая работа

по дисциплине

«Интегрированная логистическая поддержка наукоемкой продукции»

на тему:

«Разработка системы логистической поддержки жизненного цикла нефтяного сепаратора»


Оглавление

Введение

  1.  Общие сведения об изделии…………………………………………………………4
  2.  Общая информация об объекте эксплуатации
  3.  Конструкция сепаратора и принцип работы
  4.  Технические требования
  5.   Описание жизненного цикла объекта сложной техники………………………...13
  6.   Функциональный анализ…………………………………………………………...15
  7.   Анализ видов, последствий и критичности отказов (АВПКО)……………….…18
  8.   Формирование программы технического обслуживания и ремонта (ТОиР)…...28
  9.   Разработка предложений по материально-техническому снабжению (МТС)………………………………………………………………………………...35
  10.   Оценка затрат на эксплуатацию изделия. Оценка плановой стоимости ЖЦ изделия……………………………………………………………………………….39
  11.  Расчет дохода предприятия  от производства и поставки заказчику запасных частей……………………………………………………………..46
  12.   Анализ комплексных показателей надежности и показателя  логистической поддержки. Оценка износа объекта сложной техники…………………………...50

Заключение…………………………………………………………………………..53Список литературы…………………………………………………………………54

Введение

Цель курсового проекта – проведение исследований для разработки системы логистической поддержки такого сложного инженерного комплекса как нефтяная платформа на примере конкретного объекта техники – сепарационной установки для обезвоживания сырой и тяжелой нефти Х20 компании Альфа Лаваль. Поставлена задача расчета и оптимизации жизненного цикла изделия, обеспечения надежности и продления срока эксплуатации объекта.

В ходе выполнения курсового проекта проведено исследование показателей функционального состава и конструкторской структуры изделия, назначенных регламентов технического обслуживания и ремонта (ТОиР), свойств надежности изделия. На основе проведенных исследований проведена процедура АВПКО (анализ вида, последствий и критичности отказов).

На основе анализа материальных ресурсов, необходимых для выполнения программ ТоиР, выбраны стратегии  рациональных программ техобслуживания и предложены варианты организации материально-технического снабжения, позволяющие минимизировать стоимость жизненного цикла объекта и обеспечивающие поддержку надежности изделия и его составляющих на этапе эксплуатации.

  1.  Общие сведения об изделии
  2.  Общая информация об объекте эксплуатации

Нефтяная платформа — сложный инженерный комплекс, предназначенный для бурения скважин и добычи углеводородного сырья, залегающего под дном моряокеана либо иного водного пространства. Сегодня выделяют ряд установок,  которые объединены общими задачами, такими как добыча, фильтрация и транспортировка сырья для дальнейшей переработки. Они отличаются по виду, способу крепления ко дну, расположению тех или иных блоков и элементов.

На морских глубоководных скважинах, добыча нефти ведется не с традиционных четырехопорных нефтепромысловых платформ, а с помощью плавучих систем нефтедобычи, хранения и выгрузки (FPSO).

FPSO - плавучая система нефтедобычи, хранения и выгрузки, которая, кроме возможности хранить и разгружать нефть, включает также оборудование для получения сырой нефти из добывающих скважин и обработки ее для экспорта, разделяя воду и газ.Стоимость FPSO может достигать 800 млн. долларов США и более.

По сути дела, эти системы представляют собой модернизированные заякоренные нефтеналивные танкеры с оборудованием для нефтедобычи, смонтированным на стапелях высотой в три этажа, прикрепленных к корпусу танкера.FPSO являются также экономически эффективным решением для разработки небольших, вспомогательных или незначительных месторождений в мелких водах, так как они могут быть сняты, когда бассейн исчерпан, и использованы повторно.Стандартная система FPSO качает нефть с океанского дна через систему трубопроводов. Рабочая производительность – 180 тыс. баррелей в день.

Корпус должен быть спроектирован как минимум на ожидаемый срок разработки месторождения – как правило, от 15 до 25 лет – и сконструирован согласно стандартам, которые позволят ему находиться в море все это время без доступа к сухому доку. Особенно важно то, как судно может пережить возможное столкновение в море. Используются обычные морские критерии, чтобы удостовериться, что судно будет способно оставаться на плаву с любыми двумя затопленными отсеками корпуса.

Необходимость разработки  такой системы в современных условиях требует колоссальных затрат на НИОКР, чтобы было обеспечено необходимое функционирование всех блоков и элементов, а также непрерывность работы.Стоимость разработки и постройки систем FPSO может превышать 1,5 миллиарда долларов США.

В качестве объекта эксплуатации в данной работе была выбрана сепарационная установка для обезвоживания сырой нефти Х20, которая входит в состав плавучей нефтяной платформы.

Установка X20 компании Альфа Лаваль, модель OFSX 520T-11CEGPX, представляет собой высокоэффективный сепарационный модуль, предназначенный для обезвоживания сырой нефти, в частности тяжелой нефти до 11,5 единиц API (973 кг/м3 при 15 °С). Основу установки составляет надежная в эксплуатации конструкция тарельчатого центробежного сепаратора, оснащенного барабаном с выгружающими соплами, специально разработанная для эксплуатации в тяжелых условиях нефтедобывающей промышленности.

Применение

Сепарационный модуль X20 предназначен для снижения концентрации воды и включений твердой фазы до уровня менее 0,5 % BS&W (основного осадка и воды) в сырой нефти при обводненности исходного продукта до 30 %. Используемый для этих целей центробежный сепаратор идеально подходит для применения в составе технологических установок для обработки тяжелой сырой нефти до 11,5 единиц API ( 973 кг/м3 при 15 °С).

  1.  Конструкция сепаратора и принцип работы

Стандартная конструкция

Рисунок 1. Тарельчатый сепаратор в разрезе

Конструкция тарельчатого сепаратора:

1 – электродвигатель; 2 – тормоз; 3 – червячный редуктор; 4 – вал; 5 – подвижное днище; б –разфузочные щели; 7 – пакет тарелок; 8 – ротор; 9 – кожух; 10 – напорный диск легкой жидкости; 11 – напорный диск тяжелой жидкости.

Потоки: I – исходная жидкость; II- легкая жидкость; III – тяжелая жидкость; IV – осадок

Процесс сепарации происходит в барабане, установленном на вертикальном валу. Привод вала обеспечивается вертикально расположенным электродвигателем через плоскоременную передачу в основании агрегата. Смазка подшипников обеспечивается за счет циркуляции смазочного масла, создаваемой внешним масляным насосом. На центробежном сепараторе установлен электродвигатель с частотно-регулируемым приводом. Все металлические детали, работающие в контакте с технологической жидкостью, выполнены из высококачественной нержавеющей стали, а работающие в контакте с жидкостью уплотнения изготовлены из фторуглеродной резины. В целях дополнительного использования энергии потока на выходе разгрузочного устройства сопла размещены по периферии барабана под малым углом к касательной. Ко всем 18 соплам обеспечивается доступ снаружи через люк в колпаке рамы, что позволяет техническому персоналу легко и быстро производить их замену без демонтажа рамы. Сопла выполнены из карбида вольфрама, что обеспечивает их пригодность для работы в условиях абразивного воздействия твердой фазы. Сборное кольцо для улавливания частиц твердой фазы покрыто эрозионно-устойчивой футеровкой из полиуретана. Впускные и выпускные отверстия оснащены фланцевыми соединениями согласно стандарту ASME B16.5. Вращающееся торцевое уплотнение обеспечивает изоляцию корпуса барабана и подшипников. Комплект креплений крышки делает невозможным запуск сепаратора при неправильной ее установке.

Принцип работы

Исходная обводненная нефть с примесями твердой фазы подается во вращающийся барабан сепаратора сверху через стационарно смонтированный впускной патрубок (1) и разгоняется в распределителе (2) перед входом в пакет тарельчатых дисков (3). Сепарирование происходит в междисковом пространстве. Нефтяная фаза перемещается через пакет дисков к центру барабана и выходит под давлением, создаваемым встроенным напорным диском (4). Частицы твердой фазы собираются на периферии барабана, откуда непрерывно осуществляется их разгрузка через сопла вместе с некоторым количеством воды. Капли воды перемещаются к периферии по границе поверхности раздела нефть/вода, где происходит их слияние с формированием непрерывной водной фазы. Вода, которая не проходит через сопла, собирается в трубах, идущих к центру через основание барабана в камеру. Оттуда вода выходит под давлением, создаваемым встроенным напорным диском. Если приток воды недостаточен, чтобы обеспечить требуемый расход через сопла, то автоматически включается подача воды в барабан в обратном направлении через напорный диск с помощью системы OPTIPHASER™, благодаря которой отсутствуют потери нефти через выгружающие сопла. Заполняемые буферные камеры (5) препятствуют проникновению и оседанию твердой фазы на участках между соплами, и, следовательно, скопление материала твердой фазы не может привести к блокированию сопел и нарушению нормального хода технологического процесса.

Рисунок 2. Принцип работы барабана

  1.  Техническиетребования

Потреблениеэлектроэнергии

макс. 96 кВт

Расходтехнологическойводы

43–55 м3/ч2

Расходинертногогазаоколо/ всистемезащитнойгерметизации

0,4 Нм3/ч

Инертныйгазнапродувку

4 Нм3

Материалы

Корпус барабана, колпаки замковое кольцо

нержавеющая сталь1.4501 UNS 32760

Крышка камеры твердой фазыи колпак рамы

нержавеющая сталь1.4401 UNS 31600

Нижняя часть рамы

серый чугун

Детали впускногои выпускного устройств

нержавеющая сталь1.4401 UNS 31600

Прокладкии уплотнительные кольца

фторуглероднаярезина

Технические характеристики

Производительность

макс. 190 м3/ч

Расход воды

макс.60 м3/ч

Расход нефти

макс.190 м3/ч

Расход через сопла

макс.30 м3/ч

Объем барабана

70 л

Скорость вращения барабана

3750 об/мин

Скорость вращения двигателя

1500/1800 об/мин при 50/60 Гц

Мощность двигателя

152 кВт

Центробежная сила внутри барабана

макс. 6 480 g

Время запуска

5–8 минут

Время остановки без торможения

80 минут

Время остановки с торможением

6–7 минут

Диапазон температур сырья на входе

макс. 110 °C

Необходимое давление сырья на входе,

измеряемое на впускном фланце

мин. 100 кПа

Давление нефти на выходе, измеряемое на выпускном фланце

500 кПа

Давление воды на выходе, измеряемое на выпускном фланце

600 кПа

Уровень звукового давления

82 дБ (A)

Транспортировочные данные (ориентировочные)

Центробежный сепаратор, включая барабан и двигатель

4 580 кг

Барабан

1 050 кг

Двигатель

1 180 кг

Вес брутто

4 900 кг

Объем

8,0 м3

Основные комплексные показатели надежности сепаратора нефти:         

   •    средний ресурс до капитального ремонта – не менее 20 000 ч;

   •    средняя наработка на отказ – не менее 15 000 ч.

   •    наработка подшипника (расчетная) – не менее 16 000 ч.

Рисунок 3. Строение барабана

 Основными узлами сепаратора являются:

- станина, на которой установлен корпус сепаратора;

- вертикальный вал, закрепленный в верхних и нижних опорах;

- барабан сепаратора, расположенный на вертикальном валу;

- крышка сепаратора с расположением в ней напорных дисков и патрубков подвода и отвода жидкости;

- подвод воды для гидравлического затвора;

- электродвигатель;

- фрикционная муфта.


Рисунок 4. Схема узлов и составляющих элементов сепаратора


  1.  Описание жизненного цикла объекта сложной техники

Жизненный цикл изделия (ЖЦИ), — это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта.

Средняя стоимость тарельчатого сепаратора нефти типа Х20  составляет1800000 руб.

Основными стадиями жизненного цикла являются:

  1.  Предпроизводственная стадия:
  2.  Маркетинговые исследования
  3.  Проектирование и разработка технической документации
  4.  Подготовка производства и материально-техническое снабжение

Затраты на данной стадии составят примерно 30% от суммарных затрат.

  1.  Производство изделия

Рыночная цена сепаратора Х20составляет около 1800000 рублей. Принимая во внимание  норму прибыли равной 30%, примерная себестоимость изделия составляет около 1 260 000 рублей. На этапе предварительного анализа можно принять затраты на производство приблизительно равными себестоимости изделия.

  1.  Предэксплуатационная стадия:
  2.  Реализация изделия
  3.  Монтаж и наладка изделия

Затраты на этой стадии ЖЦИ составляют приблизительно 7%.

  1.  Эксплуатация

Целью поддержки эксплуатации является проведение планового осмотра, технического обслуживания и ремонта, а также обеспечение материально-технического снабжения. На данном этапе проводятся такие работы, как:

- изготовление запасных частей и быстроизнашивающихся деталей;

-  обеспечение инструментом, приспособлениями, оснасткой, материалами;

- изготовление приспособлений, оснастки и инструмента для технического обслуживания и ремонта;

- проведение регламентного, планового технического осмотра и ремонта;

- выполнение работ по плановому капитальному ремонту;

- сопровождение эксплуатации, работы по периодическому техническому обслуживанию;

- анализ состояния закрепленного оборудования с выполнением расчетного обоснования остаточного ресурса безопасной эксплуатации и продление гарантий завода-изготовителя.

На основе предварительного анализа затраты на этой стадии без учета энергопотерь составляют около 30% от суммарных затрат.

5. Утилизация

Затраты на утилизацию по предварительным оценкам составляют около 3%  от суммарных затрат.

  1.   Функциональный анализ

В зависимости от характера выполняемых функций разделим элементы сепаратора по уровням. В таблице представлены основные подсистемы в системе сепаратора.

Таблица 1. Поуровневая классификация элементов сепаратора

Уровень 1

Уровень 2

Уровень 3

Уровень 4

Сепаратор

Электродвигатель

Фрикционная муфта

Корпус

Горизонтальный вал

Червячное колесо

Шариковый подшипник

Вертикальный вал

Конический штифт

Амортизаторы

Барабан

Стопорная гайка

Корпус

Кожух (корпус)

Радиальные подшипники

Шариковый подшипник

Горловая опора вала

Промежуточные шайбы

Вал

Сферическая упорная шайба

Нижняя опора вала

Червяк

Корпус барабана

Подвижное дно барабана

Колпак барабана

Пакет тарелок

Входной патрубок

Тарелкодержатель

Шламовая камера

Выходной патрубок

Напорный диск

Шариковые подшипники

Станина

Таблица 2. Функции сепаратора и соответствующих элементов

Функции

Элементы/подсистемы изделия

1

2

3

4

F: сепарация нефти

Сепаратор

F1: (пусковой механизм) передача крутящего момента горизонтальному валу

Электродвигатель

F2: передача вращения от электродвигателя вертикальному валу

Горизонтальный вал

F21: передача вращательного движения

Фрикционная муфта

F22: передача крутящего момента червяку вертикального колеса

Червячное колесо

F23: фиксация стопорной гайки

Конический штифт

F24: закрепление (фиксация) червячного колеса

Стопорная гайка

F25: фиксация горизонтального вала

Радиальные подшипники

F3: передача крутящего момента барабану

Вертикальный вал

F31: фиксация вертикального вала

Горловая опора вала

F311: фиксация вала

Корпус

F312: закрепление (фиксация) горловой опоры вала

Шариковый подшипник

F313: устранение колебаний вращающейся системы сепаратора

Амортизаторы (пружины)

F32: Передача крутящего момента всем составляющим частям вертикального вала

Вал

F33: фиксация вертикального вала

Нижняя опора вала

F331: фиксация вертикального вала

Корпус

F332: закрепление  (фиксация) нижней опоры вала

Шторный подшипник

F333: закрепление (фиксация) нижней опоры вала

Промежуточные шайбы

F334: принятие вертикальных осевых нагрузок

Сферическая упорная шайба

F34: передача вращения вертикальному валу

Червяк

F4: сепарация нефти

Барабан

F41: размещение внутрикорпусных устройств

Корпус барабана

F42: фиксация тарелок в корпусе барабана

Пакет тарелок

F421: размещение внутрикорпусных устройств

Колпак барабана

F43: подача нефти в барабан

Входной патрубок

F44: очистка (сепарация) нефти

Пакет тарелок

F45: разгон нефти

Подвижное дно барабана

F46: размещение шлама и воды

Шламовая камера

F47: отвод чистой нефти из барабана

Выходной патрубок

F471: отвод чистой нефти из барабана

Напорный диск

F5: обеспечение безопасности

Кожух (корпус)

F51: крепление кожуха (корпуса) к станине

Шариковые подшипники

F52: размещение корпуса (кожуха) сепаратора

Станина


  1.    Анализ видов,  последствий и критичности отказов

После выполненного функционального анализа,  выделения наиболее значимых узлов сепаратора, перейдем к анализу видов отказов, их последствий и критичности (табл. 3).

Таблица 3. АВПКО

Сепаратор

Вид функционального отказа

Проявление отказа

F: сепарация нефти

Прекращение выполнения сепарации

Остановкаотделения добываемой нефти от примесей и воды

F1: (пусковой механизм) передача крутящего момента горизонтальному валу

Прекращение передачи крутящего момента гор.валу

Остановкаотделения добываемой нефти от примесей и воды

F2: передача вращения от электродвигателя вертикальному валу

Прекращение передачи передача вращения от электродвигателя вертикальному валу

Остановкаотделения добываемой нефти от примесей и воды

F21: передача вращательного движения

Прекращение передачи вращательного движения

Отсутствие зацепления и передачи крутящего момента

F22: передача крутящего момента червяку вертикального колеса

Прекращение передачи крутящего момента червяку вертикального колеса

Отсутствие зацепления и передачи крутящего момента червяку вертикального колеса

F23: фиксация стопорной гайки

Недостаточная фиксация стопорной гайки

Нет закрепления подшипника на валу

F24: закрепление (фиксация) червячного колеса

Нарушение фиксации, вибрации червячного колеса

Радиальные смещения относительно вертикального вала

F25: фиксация горизонтального вала

Нарушение фиксации, вибрации горизонтального вала

Смещения, возникающие на пути передачи крутящего момента барабану

F3: передача крутящего момента барабану

Прекращение передачи крутящего момента барабану

Остановкаотделения добываемой нефти от примесей и воды

F31: фиксация вертикального вала

Нарушение фиксации вертикального вала,  сильная нагрузка на подшипники

Смещения, возникающие на пути передачи крутящего момента барабану

F311: фиксация вала

Нарушение фиксации  вала,  сильная нагрузка на подшипники

Увеличение нагрузки и появление дисбаланса

F312: закрепление (фиксация) горловой опоры вала

Нарушение работы и крепления амортизационных пружин

Прекращение демпфирования колебаний, разбалансировка

F313: устранение колебаний вращающейся системы сепаратора

Нарушение работы и крепления амортизационных пружин

Прекращение демпфирования колебаний, разбалансировка

F32: Передача крутящего момента всем составляющим частям вертикального вала

Выход из строя подшипников, изменения жесткости пружин

Увеличение характера и амплитуды вибраций

F33: закрепление (фиксация) нижней опоры вала

Выход из строя подшипников, изменения жесткости пружин

Увеличение характера и амплитуды вибраций

F331: принятие вертикальных осевых нагрузок

Неправильно выбранное направление вращения червячного колеса

Увеличение вертикальных осевых нагрузок

F332: закрепление  (фиксация) нижней опоры вала

Выход из строя шторного подшипника

Увеличение характера и амплитуды вибраций

F333: закрепление (фиксация) нижней опоры вала

Выход из строя промежуточных шайб

Увеличение характера и амплитуды вибраций

F334: принятие вертикальных осевых нагрузок

Выход из строя сферической упорной шайбы

Неправильное перераспределение нагрузки, колебания и вибрации

F34: передача вращения вертикальному валу

Неправильная передача крутящего момента червяку

Колебания и сильные вибраци

F4: сепарация нефти

Прекращение выполнения сепарации

Остановкаотделения добываемой нефти от примесей и воды

F41: размещение внутрикорпусных устройств

Нарушение фиксации крепежных элементов, подшипников, пружин

Отсутствие зацепления и передачи крутящего момента

F42: фиксация тарелок в корпусе барабана

Нарушение порядка и фиксации тарелок в корпусе

Не происходит отделения шлама и воды

F421: размещение внутрикорпусных устройств

Нарушение порядка размещения колпака барабана

Колебания и вибрации

F43: подача нефти в барабан

Недостаточное количество подаваемого продукта

Не происходит отделения шлама и воды

Недостаток/избыток давления (напора) подаваемого продукта

Барабан вращается несвободно, увеличение нагрузки и вибраций

F44: разгон нефти

Снижение интенсивности крутящего момента

Не происходит отделения шлама и воды из-за недостатка центробежной силы

F45: очистка (сепарация) нефти

Несоответствующая регулировочная шайба при пурификации

Некачественная очистка топлива

Барабан сепаратора вращается с меньшей частотой вращения

Некачественная очистка топлива

Закупорена шламовая камера и пазы

Некачественная очистка топлива

Несоответствующая температура сепарируемого продукта

Некачественная очистка топлива

F46: размещение шлама и воды

Повреждение кольцевого уплотнения крышки, разгрузочные пазы барабана не закрыты, повреждено уплотнение подвижного поршня

В смотровом окошке на выходе отсутствует вода

Загрязнение барабана сепаратора/тарелок  шламом

Появление брызг топлива на смотровом окошке

F47: отвод чистой нефти из барабана

Большой диаметр регулироввочной шайбы

Нарушение режима сепарирования (даво=ления, температуры) топлива

Большое количество топлива попадает в патрубок отсепарированной воды ( при пурификации)

Вытеснение гидравлического затвора

F471: отвод чистой нефти из барабана

Неправильная работа, отказ напорного диска

Изменение поступающего давления, сильные вибрации, некачественная очистка

F5: обеспечение безопасности

Прекращение обеспечения безопасности

Опасность попадания содержимого в водное пространство и его отравление/загрязнение

F51: крепление кожуха (корпуса) к станине

Нарушение в креплении кожуха (корпуса) к станине

Опасность попадания содержимого в водное пространство и его отравление/загрязнение

F52: размещение корпуса (кожуха) сепаратора

Нарушение в размещении корпуса (кожуха) сепаратора

Опасность попадания содержимого в водное пространство и его отравление/загрязнение

Классификацию уровней вероятности возникновения отказа и классы тяжести отказа приведены соответственно в таблицах 4 и 5. Виды функциональных отказов и уровни вероятности их возникновения представлены в таблице 6. На основе этих данных построена матрица критичности элементов на рис. 5.

Таблица 4. Уровни вероятности возникновения отказа

Уровень вероятности возникновения отказа

Описание

A

Частый отказ. Вероятность возникновения отказа за заданное время работы превышает 0.2.

B

Вероятный отказ. Вероятность возникновения отказа за заданное время составляет от 0.1 до 0.2.

C

Возможный отказ. Вероятность возникновения отказа за заданное время составляет от 0.01 до 0.1.

D

Редкий отказ. Вероятность возникновения отказа за заданное время составляет от 0.001 до 0.01.

E

Маловероятный отказ. Вероятность возникновения отказа за заданное время  ниже 0.001.

Таблица 5. Класс тяжести отказа

Номер класса тяжести отказа

Наименование класса тяжести отказа

Описание последствия отказа для людей или окружающей среды

I

Катастрофический

Вид отказа может привести к прекращению выполнения первичных функций системы и вызывает тяжелые повреждения системы и окружающей среды и/или гибель и тяжелые травмы людей

II

Критический

Вид отказа может привести к прекращению выполнения первичных функций системы и вызывает значительное повреждение системы и окружающей среды, но не представляет собой серьезной угрозы жизни или здоровью людей

III

Минимальный

Вид отказа может ухудшить выполнение функций системы без заметного повреждения системы или угрозы жизни или здоровью людей

IV

Ничтожный

Вид отказа может ухудшить выполнение функций системы, но не вызывает повреждений системы и не создает угрозы жизни и здоровью людей

Таблица 6. Виды функциональных отказов и уровни вероятности их возникновения

Функция

Вид функционального отказа

Элемент конструкции

КТПО

Ур-нь вер-сти воз-ния отказа

Доля отказа

F: сепарация нефти

Прекращение выполнения сепарации

Сепаратор

I

E

F1: (пусковой механизм) передача крутящего момента горизонтальному валу

Прекращение передачи крутящего момента горизонтальному валу

Электродвигатель

II

D

F2: передача вращения от электродвигателя вертикальному валу

Прекращение передачи передача вращения от электродвигателя вертикальному валу

Горизонтальный вал

II

D

F21: передача вращательного движения

Прекращение передачи вращательного движения

Фрикционная муфта

III

D

F22: передача крутящего момента червяку вертикального колеса

Прекращение передачи крутящего момента червяку вертикального колеса

Червячное колесо

II

D

F23: фиксация стопорной гайки

Недостаточная фиксация стопорной гайки

Конический штифт

II

C

F24: закрепление (фиксация) червячного колеса

Нарушение фиксации, вибрации червячного колеса

Стопорная гайка

II

C

F25: фиксация горизонтального вала

Нарушение фиксации, вибрации горизонтального вала

Радиальные подшипники

II

D

F3: передача крутящего момента барабану

Прекращение передачи крутящего момента барабану

Вертикальный вал

II

E

F31: фиксация вертикального вала

Нарушение фиксации вертикального вала,  сильная нагрузка на подшипники

Горловая опора вала

III

E

F311: фиксация вала

Нарушение фиксации  вала,  сильная нагрузка на подшипники

Корпус

I

E

F312: закрепление (фиксация) горловой опоры вала

Нарушение работы и крепления амортизационных пружин

Шариковый подшипник

II

D

F313: устранение колебаний вращающейся системы сепаратора

Нарушение работы и крепления амортизационных пружин

Амортизаторы (пружины)

II

C

F32: Передача крутящего момента всем составляющим частям вертикального вала

Выход из строя подшипников, изменения жесткости пружин

Вал

II

D

F33: закрепление (фиксация) нижней опоры вала

Выход из строя подшипников, изменения жесткости пружин

Нижняя опора вала

II

D

F331: принятие вертикальных осевых нагрузок

Неправильно выбранное направление вращения червячного колеса

Корпус

III

D

F332: закрепление  (фиксация) нижней опоры вала

Выход из строя шторного подшипника

Шторный подшипник

II

D

F333: закрепление (фиксация) нижней опоры вала

Выход из строя промежуточных шайб

Промежуточные шайбы

II

E

F334: принятие вертикальных осевых нагрузок

Выход из строя сферической упорной шайбы

Сферическая упорная шайба

II

D

F34: передача вращения вертикальному валу

Неправильная передача крутящего момента червяку

Червяк

III

D

F4: сепарация нефти

Прекращение выполнения сепарации

Барабан

I

E

F41: размещение внутрикорпусных устройств

Нарушение фиксации крепежных элементов, подшипников, пружин

Корпус барабана

II

D

F42: фиксация тарелок в корпусе барабана

Нарушение порядка и фиксации тарелок в корпусе

Пакет тарелок

II

D

F421: размещение внутрикорпусных устройств

Нарушение порядка размещения колпака барабана

Колпак барабана

III

E

F43: подача нефти в барабан

Недостаточное количество подаваемого продукта

Входной патрубок

III

D

0,5

F431: подача нефти в барабан

Недостаток/избыток давления (напора) подаваемого продукта

Система защиты зоны патрубков

III

D

0,5

F44: разгон нефти

Снижение интенсивности крутящего момента

Подвижное дно

II

D

F45: очистка (сепарация) нефти

Несоответствующая регулировочная шайба при пурификации

Регулировочная шайба

III

C

0,2

F451: очистка (сепарация) нефти

Барабан сепаратора вращается с меньшей частотой вращения

Барабан

II

E

0,1

F452: очистка (сепарация) нефти

Закупорена шламовая камера и пазы

Шламовая камера

III

C

0,5

F453: очистка (сепарация) нефти

Несоответствующая температура сепарируемого продукта

Барабан

II

D

0,2

F46: размещение шлама и воды

Повреждение кольцевого уплотнения крышки, разгрузочные пазы барабана не закрыты, повреждено уплотнение подвижного поршня

Шламовая камера

III

C

0,6

F461: размещение шлама и воды

Загрязнение барабана сепаратора/тарелок  шламом

Барабан

III

D

0,4

F47: отвод чистой нефти из барабана

Большой диаметр регулировочной шайбы

Нарушение режима сепарирования (давления, температуры) топлива

Выходной патрубок

II

D

F471: отвод чистой нефти из барабана

Неправильная работа, отказ напорного диска

Напорный диск

III

D

F5: обеспечение безопасности

Прекращение обеспечения безопасности

Корпус (кожух)

I

E

F51: крепление кожуха (корпуса) к станине

Нарушение в креплении кожуха (корпуса) к станине

Шариковые подшипники

I

D

F52: размещение корпуса (кожуха) сепаратора

Нарушение в размещении корпуса (кожуха) сепаратора

Станина

I

E

Уровень вероятности возникновения отказа

A

 

 

 

 

B

 

 

 

C

 

 45, 452, 46, 461

23, 24, 313, 33,

 

D

 

21, 331,34, 43, 431, 453, 471

1, 2, 22, 32, 332, 334, 41, 42, 44, 47, 25, 312

51

E

 

31, 421

3, 333, 451,

311, 4, 5, 52

 

IV

III

II

I

Уровень КТПО

 

Зона высокого приоритета

 

Зона среднего приоритета

 

Зона низкого приоритета

Рисунок 5. Матрица критичности для элементов:


Функции

Функциональный отказ

Элемент конструкции

Наработка на отказ, ч

Интенсивность отказов, час-1

КТПО

Уровень вероятности возникновения отказа

Доля отказа в общем числе отказов

Число критичности элемента

F1: (пусковой механизм) передача крутящего момента горизонтальному валу

Прекращение передачи крутящего момента горизонтальному валу

Электродвигатель

25 000

0,00004

II

D

0,15

0,15

F2: передача вращения от электродвигателя вертикальному валу

Прекращение передачи передача вращения от электродвигателя вертикальному валу

Горизонтальный вал

30 000

0,00003

II

D

0,15

0,15

F3: передача крутящего момента барабану

Прекращение передачи крутящего момента барабану

Вертикальный вал

30 000

0,00003

II

E

0,2

0,2

F4: сепарация нефти

Прекращение выполнения сепарации

Барабан

20 000

0,00005

I

E

0,3

0,3

F5: обеспечение безопасности

Прекращение обеспечения безопасности

Корпус (кожух)

35 000

0,000028

I

E

0,2

0,2

Таблица 7. Наработка на отказ и числа критичности элементов


Числа критичности для основных элементов рассчитаны по формуле

СmjkК = βijК · αij · λi ·(Tработы)i

где:

СmijК – число критичности j-го вида отказа i-го элемента K-й категории тяжести последствий;

– вероятность возникновения последствия K-й категории тяжести  для j-го вида отказа i-го элемента (K = I, II, III, IV –КТПО, назначенная j-му виду отказа). Если для вида отказа описано несколько возможных последствий с разными КТПО, то необходимо определить вероятность возникновения последствия с наихудшим значением КТПО.

αij – доля j-го вида отказа i-го элемента (если это единственный вид отказа элемента, то αij= 1);

λi – интенсивность отказов i-го элемента, 1/ е.и. наработки.

- наработка i-го элемента.

Число критичности:

  1.  для электродвигателя: 0,15*1*0,00004*25000 = 0,15
  2.  для горизонтального вала: 0,15*1*0,00003*30000 = 0,15
  3.  для вертикального вала: 0,2*1*0,00003*30000 = 0,2
  4.  для барабана: 0,3*1*0,00005*20000 = 0,3
  5.  для корпуса: 0,2*1*0,000028*35000 = 0,2

 


  1.  Формирование программы технического обслуживания и ремонта

Техническое обслуживание включает в себя:

  1.  диагностику состояния сепаратора,
  2.  проведение обязательных (плановых) мероприятий
  3.  устранение обнаруженных неисправностей

Плановое техническое обслуживание предусматривает периодическое обслуживание установки в объеме, предусмотренном  руководством, и проводится независимо от его состояния.

Неплановое техническое обслуживание (текущий ремонт) проводится при обнаружении отклонений работы сепаратора,  выявленных при плановом техническом обслуживании или при аварийной остановке всей установки во время эксплуатации.

Правильная эксплуатация, профилактические осмотры, своевременно проводимый ремонт и наладка сепаратора обеспечивает длительную и безотказную работу.

В таблице 8 приведены периоды между ревизиями, осмотрами и смазками деталей сепаратора, заданные производителем.

Таблица 8. Периоды между ревизиями, осмотрами и смазками деталей сепаратора

Проверяемый узел, деталь

750ч

1500ч

4000ч

8000ч

16000ч

Первая замена масла

+

Замена минерального масла после 1500 ч работы с мойкой

+

Замена синтетического масла после 1500 ч работы с мойкой

+

Смазка скользящих и направляющих поверхностей

+

Очистка фильтра на магистрали нефтепродукта

По необходимости

Очистка фильтра рабочей воды

По необходимости

Мойка и очистка пакета тарелок

После каждой продолжительной работы сепаратора

Снятие барабана, очитка его корпуса изнутри, очистка всех отверстий сопл гидравлической системы

+

Снятие вертикального вала, разборка и ревизия нижнего подшипника

+

Разборка и ревизия подшипников верхней опоры, ревизия амортизационных пружин

+

Замена уплотнительных колец

+

Разборка и ревизия системы гидравлического управления подвижным поршнем, очистка водяных каналов сопл

+

Разборка и ревизия деталей – винто-червячной передачи

+

Замена колодок фрикционной муфты

+

Замена шарикоподшипников вертикального вала

+

Замена подшипников горизонтального вала и червячного колеса

+


Ежедневно проверяется:

  1.  Уровень масла в картере червячной передачи
  2.  Tтемпература подшипников, продуктов сепарации
  3.  Давление нефтепродукта перед входом и выходом сепаратора
  4.  Протечки
  5.  Наличие вибраций
  6.  Нагрузки электродвигателя
  7.  Время разгона сепаратора

Для максимального увеличения срока службы рекомендуется внимательно следить за техническим состоянием изделия.

Условия, при которых используется сепаратор, должны строго отслеживаться, ввиду того, что установка эксплуатируется в условиях повышенной влажности, что может привести к появлению коррозии. Поэтому в  помещениях должна поддерживаться температура воздуха от +3 до +40°С и относительной влажности воздуха до 80% при температуре +15°С. Резкие перепады температуры и влажности не допускаются, т. к. возможно появление конденсата. Также в помещениях эксплуатирования не должно быть пыли, паров кислот и щелочей, агрессивных газов и других вредных примесей, способных вызвать коррозию. Необходимость технического обслуживания во время простоев выявляется визуально и устраняется по мере необходимости.

С учетом проведенного АВПКО можно составлять график технического обслуживания и ремонта, исходя из интенсивности отказов элементов системы.

Задачей составления графика ТОиР изделия является обеспечение такой периодичности профилактических работ, при которой вероятность безотказной работы не ниже заданного уровня Р0.  Величина Р0 определяется по результатам  КТПО, проведенной в процессе АВПКО.

Примем следующие предположения и допущения: пусть в изделии имеется элемент (система, агрегат, узел), подверженный отказам. Поток отказов – простейший (пуассоновский) с параметром (интенсивностью) . Средняя наработка на отказ:       

Наработка будет исчисляться в часах работы.

При расчете делается предположение, что через некоторое время tпр работоспособность элемента полностью восстанавливается за счет обслуживания, ремонта или замены на новый, так что начинается новый отсчет эксплуатационного ресурса.

Для пуассоновского потока отказов распределение времени между отказами – показательное, т.е. плотность вероятности:

Вероятность отказа к моменту времени tпр составит:

,

Вероятность безотказной работы:

.

На практике можно для выбора величины tпр пользоваться условием:

Р0 0,2 ,

откуда    

Таким образом, периодичность профилактических работ при категории тяжести I и II ,будет рассчитана по следующим формулам:

для электродвигателя (при Р0 = 0,9)   ∙ (-0,105) ≤ tпр≤ 2 ∙ ∙ 0,1 ,

2625 ≤ tпр≤ 5000ч.

для горизонтального вала (при Р0 = 0,75)   ∙ (-0,288) ≤ tпр≤ 2 ∙ ∙ 0,25 ,

9600 ≤ tпр≤ 16667ч.

для барабана (при Р0 = 0,9)        ∙ (-0,105) ≤ tпр≤ 2 ∙ ∙ 0,1 ,

2100 ≤ tпр≤ 4000 ч

для вертикального вала (при Р0 = 0,9) ∙ (-0,105) ≤ tпр≤ 2 ∙ ∙ 0,1 ,

3500 ≤ tпр≤ 6667 ч

для корпуса (при Р0 = 0,9) ∙ (-0,105) ≤ tпр≤ 2 ∙ ∙ 0,1 ,

3750 ≤ tпр≤ 7143 ч

Периодичность проведения планово-профилактических работ для всех главных узлов, кроме вертикального вала, примем 4000ч, как рекомендовано производителем. Для вертикального вала примем 16000ч. Все значения входят в рассчитанные интервалы.

Было предусмотрено проведение следующих видов ремонтных работ:

  1.  Плановый осмотр
  2.  Текущий ремонт основных узлов (электродвигателя, вертикального и горизонтального валов, барабана, корпуса)
  3.  Капитальный ремонт

Представим описание видов технического обслуживания для сепаратора в таблице 9.

Таблица 9. Виды технического обслуживания сепаратора

Вид технического обслуживания

Уровень проведения ремонта

Периодичность проведения, часы

Трудоемкость одного обслуживания, чел/ час

Плановый осмотр

силами персонала

1 000

1

Текущий ремонт 1 -  проверка состояния электродвигателя

силами ремонтной бригады предприятия-эксплуататора

4000

2

Текущий ремонт 2 –проверка состояния вертикального вала

силами ремонтной бригады предприятия-эксплуататора

4000

2

Текущий ремонт 3 – проверка состояния горизонтального вала

силами ремонтной бригады предприятия-эксплуататора

16000

2

Текущий ремонт 4 – проверка состояния корпуса

силами ремонтной бригады предприятия-эксплуататора

4000

2

Текущий ремонт 5– проверка состояния барабана

силами ремонтной бригады предприятия-эксплуататора

4000

2

Капитальный ремонт

силами предприятия- изготовителя

20 000

6

 

Ремонтный цикл сепаратора  представлен на рисунке 6. Для построения графика используем значения из таблицы 9. Длина ремонтного цикла составляет 20 000 часов.

Рисунок 6. Ремонтный цикл на нормативном сроке эксплуатации

20 000 ч

  1.   Разработка предложений  по материально-техническому снабжению (МТС)

Одна из наиболее актуальных задач при организации материально-технического обеспечения (МТО) сложных технических изделий - определение параметров начального и текущего МТО, т.е. номенклатуры и количества запасных частей и расходных материалов, подлежащих заказу и хранению на складах эксплуататора или сервисной службы. Эти параметры определяют отдельно для плановых (регламентных) работ и для  обеспечения технического обслуживания и ремонтов (ТОиР), связанных со случайно возникающими отказами (неплановоеТОиР).

Конфигурация системы исследуемого сепаратора для мобильности и удобства использования состоит из минимального количества компонентов и по большей части они выполнены из износостойких материалов. Это позволяет свести до минимума простои, значительно сократить запас деталей на складах и эксплуатационные расходы.

Для обеспечения непрерывной работы сепаратора и возможности своевременного оперативного проведения ремонтных работ создадим собственный склад запчастей для подшипниковых узлов для использования при ППР. Для организации управления запасами для каждой единицы хранения  требуется определить следующие основные параметры:

  1.  уровень начального запаса – (Amax)непл;
  2.  уровень минимального запаса, обеспечивающий требуемую готовность в течение времени поставки заказанной партии запчастей на склад – (Amin)непл;
  3.  объем партии поставки при пополнении запаса - Qнепл.

На рис. 7 изображен примерный вид процесса движения запасов на складе, связанный с устранением случайно возникающих отказов. Предполагается, что фактическое количество отказов деталей и фактическое время поставки являются случайными величинами. Также предполагается, что за время цикла расходования – пополнения запас может использоваться полностью, т.е. «страховой» запас отсутствует. Кроме того предполагается, что интервал

времени от момента прихода партии поставки в адрес заказчика до момента ее помещения на склад равен нулю.

Рисунок 7. Примерный процесс движения запасов на складе

Amax – уровень начального запаса;

Amin-  уровень минимального запаса;

Aфk - фактический уровень запаса для k-го цикла на момент формирования заказа;

Qфk - фактический объем партии поставки для k-го цикла;

tнач - продолжительность начального МТО;

tз- горизонт планирования заказов;

tпk- фактическое время выполнения поставки для k-го цикла;

tцk - фактическое время k-го цикла;

Aдk- уровень дефицита для k-го цикла;

tдk - время, в течение которого существует дефицит, для k-го цикла, (k= 1, 2, 3, ...).

Исходными данными являются (для подшипников):

  1.  количество деталей, одновременно находящихся в эксплуатации, шт. n = 8
  2.  интенсивность отказов одной детали, 1/ед. времени  λ =0,03 1/мес.;
  3.  продолжительность начального МТО, мес. – tнач = 12 (обычно не превышает двух лет);
  4.  горизонт планирования заказов, мес. – tз = 6 (предполагается, что периодичность размещения заявок на запчасти регламентируется в соответствующих нормативных документах);
  5.  среднее время выполнения поставки, т.е. время от момента подачи заявки до момента прихода партии запчастей в адрес заказчика, мес. – tп  = 3 мес.

Найдем средние значения определяемых параметров МТО: средний уровень начального запаса amax, средний уровень минимального запаса  amin и средний объем партии поставки q по формулам:

amax =  0,03  * 8 шт.  * (12 + 3)мес.   = 4 шт.

amin = 0,03 * 8 * 3 = 1 (шт.)

q = 0,03* 8 * 6 = 2 (шт.),

где  - интенсивность отказов одной детали, приведенная к используемому временному базису = 0,03 1/мес.

Интенсивность спроса на конкретный тип запчастей определяется интенсивностью отказов всех деталей этого типа.

Исходными данными являются (для пружин-амортизаторов):

  1.  количество деталей, одновременно находящихся в эксплуатации, шт. n = 20
  2.  интенсивность отказов одной детали, 1/ед. времени  λ =0,07 1/мес.;
  3.  продолжительность начального МТО, мес. – tнач = 6 (обычно не превышает двух лет);
  4.  горизонт планирования заказов, мес. – tз = 3 (предполагается, что периодичность размещения заявок на запчасти регламентируется в соответствующих нормативных документах);
  5.  среднее время выполнения поставки, т.е. время от момента подачи заявки до момента прихода партии запчастей в адрес заказчика, мес. – tп  = 3 мес.

Найдем средние значения определяемых параметров МТО: средний уровень начального запаса amax, средний уровень минимального запаса  amin и средний объем партии поставки q по формулам:

amax =  0,07  * 20 шт.  * (6 + 3)мес.   = 13 шт.

amin = 0,07 * 20 * 3 = 5 (шт.)

q = 0,07* 20 * 3 = 5 (шт.),

где  - интенсивность отказов одной детали, приведенная к используемому временному базису = 0,07 1/мес.

Интенсивность спроса на конкретный тип запчастей определяется интенсивностью отказов всех деталей этого типа.

Исходными данными являются (для пакета тарелок):

  1.  количество деталей, одновременно находящихся в эксплуатации, шт. n = 1 (94 штуки)
  2.  интенсивность отказов одной детали, 1/ед. времени  λ =0,02 1/мес.;
  3.  продолжительность начального МТО, мес. – tнач = 12 (обычно не превышает двух лет);
  4.  горизонт планирования заказов, мес. – tз = 6 (предполагается, что периодичность размещения заявок на запчасти регламентируется в соответствующих нормативных документах);
  5.  среднее время выполнения поставки, т.е. время от момента подачи заявки до момента прихода партии запчастей в адрес заказчика, мес. – tп  = 3 мес.

Найдем средние значения определяемых параметров МТО: средний уровень начального запаса amax, средний уровень минимального запаса  amin и средний объем партии поставки q по формулам:

amax =  0,02  * 1 шт.  * (12 + 3)мес.   = 1 шт.

amin = 0,02 * 1 * 3 = 1 (шт.)

q = 0,02* 1 * 6 = 1 (шт.),

где  - интенсивность отказов одной детали, приведенная к используемому временному базису = 0,02 1/мес.

Интенсивность спроса на конкретный тип запчастей определяется интенсивностью отказов всех деталей этого типа.

  1.  Оценка затрат на эксплуатацию изделия. Оценка плановой стоимости жизненного цикла (СЖЦ) изделия.

Расчет стоимости жизненного цикла (СЖЦ) изделия включает в себя все затраты, связанные с его приобретением и владением, то есть цену приобретения, сопутствующие единовременные расходы, а также издержки на эксплуатацию за весь срок службы.

Цена приобретения - цена единицы технического средства, заявленная поставщиком (производителем) изделия.

Цена владения - совокупные издержки  на использование (эксплуатацию)  изделия за срок его службы (расчетный период).

Продолжительность расчетного периода (горизонт расчета) измеряется количеством шагов расчета. В качестве шага расчета принят один год.

Плановая стоимость жизненного цикла изделия в общем случае определяется по формуле:  

где:

- (единовременные затраты), цена приобретения технического средства;

 - среднегодовые затраты на эксплуатацию;

 - среднегодовые затраты на техническое обслуживание;

   - затраты на плановые ремонты;

  -  затраты на внеплановые ремонты;

 t - текущий год эксплуатации;

Т - конечный год эксплуатации, который устанавливается в соответствии с техническими требованиями или иной документацией (в том числе и учетной политикой предприятия, на балансе которого числится объект).

Расчетный период (горизонт расчета) принимается в зависимости от срока службы технического средства. Срок службы исследуемого в данном проекте изделия -  сепарационной установки для обезвоживания сырой нефти Х20, составляет 20 лет, соответственно, принят тот же горизонт расчета.

СЖЦ определяется суммированием расходов (индивидуального оттока денежных средств), возникающих на каждом временном этапе (шаге расчета) срока службы техники (расчетного периода).

1) Zприобр. = 1 800 000 руб.

2) Zэкспл. = Zэлектроэн + Zсмаз

Zэлектроэн – затраты на электроэнергию

Zсмаз – затраты на смазку

Рассчитаем затраты на электроэнергию при непрерывном режиме работы (24 ч. в сутки, 8160ч в год, с учетом простоев) = мощность установки * 8160 * тариф на электроэнергию = 96 кВт * 8160ч/год *5 руб./кВт∙ч = 3 916, 8 тыс. руб./год

С учетом того, что смазка основных узловых соединений должна проводиться каждые 750 ч., рассчитаем затраты на смазку, которые составляют около 1 литра в месяц при цене около 1000 руб./л = 12л/год*1000руб/л = 12000 руб./год

Zэкспл. = (3916,8+12)*20 = 78 576 тыс. руб.

3) Для упрощения объединим затраты по ТО и затраты на ремонты в ZТОиР:

где: j - номер вида ТОиР (1 – ПО, 2 – ТР-1, 3- ТР-2, 4- ТР-3, 5- ТР-4, 6- ТР-5, 7-КР (см. табл.);

- количество  j -го вида ТОиР в i-ом году;

- затраты на проведение j -го вида ТОиР;

Ki – количество видов ТОиР, планируемое в i-ом году;

D(i) – коэффициент дисконтирования для i-ого года, вычисляемый по формуле:

В качестве нормы дисконта примем средний уровень инфляции за последние годы = 7%.

Затраты ZТОиРj на проведение j -го вида ТОиР рассчитываются по формуле:

где: - трудоемкость j -го вида ТОиР, нормо-час;

- средняя стоимость нормо-часа при выполнении  j -го вида ТОиР, руб.;

стоимость запасных частей и расходных материалов, необходимых при выполнении  j -го вида ТОиР, руб.

Zпо = 1 н-ч∙2000 руб./н-ч. = 2000 руб. (затраты на проведение планового осмотра). Плановый осмотр проводится в среднем 20 раз за срок эксплуатации двигателя.

ZТР1 = 1,5 н-ч∙1500 руб./н-ч = 2250 руб.  (затраты на проведение ТР-1). Проводится 4 раза за срок эксплуатации.

ZТР2 = 2 н-ч∙2000 руб./н-ч + 680 руб .= 4680 руб. (затраты на проведение ТР-2), где 680 руб.  сумма затрат на запчасти. Проводится в среднем 4 раза за 20 лет.

ZТР3 = 2 н-ч ∙ 3500 руб/н-ч + 500 руб = 7500 руб. (затраты на проведение ТР-3) Проводится 1 раз за 20 лет эксплуатации.

ZТР4 = 2 н-ч ∙ 3500 руб/н-ч + 1000 руб. = 8000 руб. (затраты на проведение ТР-4) Проводится 4 раза за 20 лет эксплуатации.

ZТР5= 1,5 н-ч ∙ 1500 руб/н-ч  = 3000 руб. (затраты на проведение ТР-5). Проводится 4 раза за 20 лет эксплуатации.

Затраты на КР, который проводится 1 раз после 2,5 лет эксплуатации двигателя (при непрерывном режиме работы это составляет 20000 ч), составляют примерно сумму, равную 5-ой части себестоимости сепаратора:

Zкр=  24 н-ч ∙ 4000 руб./н-ч + 250000 = 298000 руб. (затраты на проведение КР).  В эту сумму входит  стоимость замены основных  узлов. Она составляет в среднем по 50 000 руб.  для  горизонтального и вертикального валов,  около 70 000 руб. для барабана, 30 000 руб. для корпуса.

Таким образом, суммарные затраты на ТОиР за 20 лет эксплуатации составят величину затрат на плановые осмотры и текущие ремонты и затрат на проведение капитальных ремонтов.

Рассчитаем ZТОиР (i) – затраты на техобслуживание за 20 лет через каждые 20000 часов (≈ 2,3 года):


ZТОиР (1) = (2000*15+2250*+4680*4+7500+4*8000+3000*4+298000) = =30000+9000+18720+7500+32000+12000+298000*0,8 = 407220*0,8 = 325 776 руб.

ZТОиР (2) = (2000*15+2250*+4680*4+7500+4*8000+3000*4+298000) = =264693 руб.

ZТОиР (3) = (2000*15+2250*+4680*4+7500+4*8000+3000*4+298000) = =211754 руб.

ZТОиР (4) = (2000*15+2250*+4680*4+7500+4*8000+3000*4+298000) =     =169 677 руб.

ZТОиР (5) = (2000*15+2250*+4680*4+7500+4*8000+3000*4+298000) = =136194 руб.

ZТОиР (6) =(2000*15+2250*+4680*4+7500+4*8000+3000*4+298000) = 109467= руб.

ZТОиР (7) = (2000*15+2250*+4680*4+7500+4*8000+3000*4+298000) = =88526 руб.

ZТОиР (8) (2000*15+2250*+4680*4+7500+4*8000+3000*4+298000)  =        70 575руб.

ZТОиР (9) = (2000*15+2250*+4680*4+7500+4*8000+3000*4+298000) = 60330руб.

Итого за 20 000 часов (2,3 года): ∑ ZТОиР (i) = 325 776 руб.

Итого за 20 лет: ∑ ZТОиР (20) = 264693+211754+ 169 677 +136194 +109467+88526+70575+60330 = 1 111 216 руб.

4)  Zвнеплан. рем.

Расчет вероятности наступления аварии на интервале назначенного срока службы проводится исходя из следующих допущений: аварийные события представляют простейший стационарный поток без последействия (потоки отказов многих объектов техники в период стабильной эксплуатации близки к стационарному потоку). Аварии являются событиями случайными и независимыми, что позволяет суммировать интенсивности событий и использовать распределение Пуассона с постоянным параметром распределения λ.

,

где  t – назначенный срок службы изделия (20 лет)

λ = 0,05 (в среднем одно аварийное событие за 20 лет)

Zвнеплан. рем. = P(t)*Zавар

- стоимость устранения последствий аварии. Для сепаратора составляют приблизительно двукратную стоимость капитального ремонта = 600 тыс. руб.

Вероятность наступления одной аварии на всем сроке эксплуатации составит:

P1(20) =  = 37%.

Вероятность наступления двух аварий на всем сроке эксплуатации составит:

P1(20) =  = 18%.

Вероятность наступления трех аварий на всем сроке эксплуатации составит:

P1(20) =  = 6%.

Вероятность наступления четырех аварий на всем сроке эксплуатации составит:

P1(20) =  = 1,5%.

Взвешенный по 1…4 авариям за 20 лет ущерб составит:

Zвнеплан. рем. = 0,37∙600 + 0,18∙600 + 0,06∙600 + 0,015∙600 = 375 тыс. руб.

Таким образом, суммарная плановая стоимость жизненного цикла с учетом вероятности возникновения аварий составляет:

СЖЦ  = 1800 тыс. руб. + 78576 тыс. руб. + 1111 тыс. руб. + 375 тыс. руб. =     =81 862  тыс. руб.

  1.  Расчет дохода предприятия  от производства и поставки заказчику запасных частей

Для приближенного расчета дохода предприятия  от производства и поставки заказчику подшипников необходимы следующие исходные данные:

Тэкс= 20 – календарная продолжительность эксплуатации конечного изделия до списания (год);

τэкс i= 3 – календарная продолжительность эксплуатации (назначенный ресурс) i-ого компонента до замены (год);

ki = 8 – количество i-ых компонентов (подшипников) в составе конечного изделия (шт);

сi = 500 – средняя отпускная цена i-ого компонента (без учета дисконта) (руб);

I  = 1 – общее число видов заменяемых компонентов (шт);

Твып= 5 – календарный период выпуска сепараторов (год);

n = 20 – средний годовой выпуск конечного изделия (шт/год).

Число замен i-ого компонента за период Тэкс (потребность в запасных компонентах):

Выручка от реализации потребного количества заменяемых компонентов для одного конечного изделия за весь период эксплуатации:

Если конечное изделие выпускается в количестве  n шт/год в течение времени Твып  и каждое изделие выводится из эксплуатации по достижении установленного срока Тэкс (периоды, связанные с выходом на проектный объем выпуска и с постепенным сворачиванием производства для простоты не рассматриваются), общий срок службы всех выпущенных изделий:

Тсл  = Твып + Тэкс = 5+20 = 25 лет

Среднее количество изделий, ежегодно находящееся в эксплуатации в период Тсл, в этих условиях составит:

шт.

Рассчитаем приближенное значение дохода компании от поставки пружин:

Тэкс= 20 – календарная продолжительность эксплуатации конечного изделия до списания (год);

τэкс i= 1– календарная продолжительность эксплуатации (назначенный ресурс) i-ого компонента до замены (год);

ki = 20 – количество i-ых компонентов (подшипников) в составе конечного изделия (шт);

сi = 850 – средняя отпускная цена i-ого компонента (без учета дисконта) (руб);

I  = 1 – общее число видов заменяемых компонентов (шт);

Твып= 5 – календарный период выпуска сепараторов (год);

n = 20 – средний годовой выпуск конечного изделия (шт/год).

Число замен i-ого компонента за период Тэкс (потребность в запасных компонентах):

Выручка от реализации потребного количества заменяемых компонентов для одного конечного изделия за весь период эксплуатации:

Тсл  = Твып + Тэкс = 5+20 = 25 лет

Среднее количество изделий, ежегодно находящееся в эксплуатации в период Тсл, в этих условиях составит:

шт.

Тогда общая годовая выручка от изготовления и реализации компонентов, подлежащих замене, составит (в среднем):

Рассчитаем приближенное значение дохода компании от поставки тарелок:

Тэкс= 20 – календарная продолжительность эксплуатации конечного изделия до списания (год);

τэкс i= 1– календарная продолжительность эксплуатации (назначенный ресурс) i-ого компонента до замены (год);

ki = 1 – количество i-ых компонентов (подшипников) в составе конечного изделия (шт);

сi = 3500 – средняя отпускная цена i-ого компонента (без учета дисконта) (руб);

I  = 1 – общее число видов заменяемых компонентов (шт);

Твып= 5 – календарный период выпуска сепараторов (год);

n = 20 – средний годовой выпуск конечного изделия (шт/год).

Число замен i-ого компонента за период Тэкс (потребность в запасных компонентах):

Выручка от реализации потребного количества заменяемых компонентов для одного конечного изделия за весь период эксплуатации:

Тсл  = Твып + Тэкс = 5+20 = 25 лет

Среднее количество изделий, ежегодно находящееся в эксплуатации в период Тсл, в этих условиях составит:

шт.

Тогда общая годовая выручка от изготовления и реализации компонентов, подлежащих замене, составит (в среднем):

Итого общая годовая выручка от изготовления и реализации запасных изделий, составит (в среднем):

95 000 + 1 360 000 + 280 000 = 1 735 000 руб.

  1.  Анализ комплексных показателей надежности и показателя логистической поддержки. Оценка износа объекта техники.

Поддерживаемость – понятие, определяющее степень (меру), в которой конструктивные свойства изделия, структура и свойства системы поддержки его технической эксплуатации, а также планируемые или реально используемые логистические ресурсы удовлетворяют требованиям в отношении его готовности в мирное и военное время при определенных ограничениях на затраты.

Показатель поддерживаемости – численная оценка поддерживаемости как функции параметров надежности (безотказности), ремонтопригодности, эксплуатационной технологичности, а также затрат, связанных с использованием изделия по его служебному назначению. Показатель поддерживаемости  можно оценивать как отношение одного из комплексных показателей надежности изделия к среднегодовым затратам на поддержку эксплуатации:

где: К– комплексный показатель надежности изделия,

Т – длительность планируемого периода использования изделия,

Zэкспл /T– среднегодовые затраты на поддержку эксплуатации.

В качестве комплексного показателя надежности выберем коэффициент готовности изделия - вероятность нахождения объекта в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме тех планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается:

где    - среднее время восстановления (в качестве можно брать общее время простоя изделия);

- средняя наработка на отказ (время пребывания изделия в работоспособном состоянии).

Таким образом, коэффициент готовности — отношение среднего времени безотказной работы к сумме времени безотказной работы и времени восстановления работоспособности. Низкая надежность устройства может быть скомпенсирована уменьшением времени восстановления работоспособности.

Общее время простоя изделия за нормативный срок эксплуатации (20000 часов) составит около 500 часов.

Коэффициент готовности:

Кг =  = 0,97

Показатель поддерживаемости:

S =  ∙ 20 000 = 0,002

где    Zэкспл равняются затратам на эксплуатацию изделия за 20000 часов работы.

Как показывает расчет, сепарационная установка обладает довольно высокими показателями надежности и поддерживаемости.

В качестве рекомендаций по решению проблемы снижения длительности Твосст., следует предложить эксплуатирующей компании установить дополнительные автоматизированные системы контроля за работой установки, что поможет сократить время реагирования и избежать отказов серьезных узлов и соединений. Также особенно важен человеческий фактор, квалификация и опыт персонала осуществляющего все виды ТОиР, не стоит пренебрегать, в случае необходимости, повышением квалификации и организацией специальных аттестаций, позволяющих контролировать уровень знаний  и навыков специалистов.

За последние десятилетия, благодаря своим технологиям, квалифицированному персоналу и огромному опыту разработок в данной отрасли, компания Альфа Лаваль достигла высоких результатов в выпуске высококачественного оборудования. Ввиду того, что исследуемая модель выполнена специально для эксплуатации в нестабильных условиях окружающего пространства, а также с применением особо прочных сплавов для основных узлов и элементов, внимательность при проведении ТОиР поможет максимально увеличить срок службы установки. В связи с этим можно предложить эксплуатанту для снижения затрат на ремонты, снижения вероятности возникновения аварийных ситуаций и достижения большего срока службы обратить пристальное внимание на человеческий фактор при эксплуатации такого сложного объекта техники.

Что касается крупных, передовых в этой отрасли компаний, которые использую инновационное оборудование для добычи и сепарации нефтепродуктов, то проведение капитального ремонта после 15 лет службы объекта для них (т.е. это приблизительно  6-ой по счету КР), по мнению экспертов нецелесообразен, т.к.  он обойдется нарастающим итогом в стоимость нового изделия. На этом этапе предыдущие технологии обязательно модернизируются, что позволит добывать и сепарировать продукт с более высокой скоростью и мощностью.

Подводя итог приведенным в работе расчетам, можно сказать, что для сепарационной установки наибольшей статьей затрат на жизненном цикле являются затраты на потребляемую электроэнергию (см. глава 7). Они составляют около 92% всей стоимости жизненного цикла объекта.


Заключение

В ходе выполнения курсового проекта была разработана система логистической поддержки этапа эксплуатации сепарационной установки для обезвоживания сырой и тяжелой нефти Х20 фирмы Альфа Лаваль.

  1.  Общий срок эксплуатации изделия составляет 20 лет, средняя цена изделия – 1800000 руб., средний ресурс до капитального ремонта – не менее 20 000ч;
  2.  В ходе анализа возможных видов отказов и их критичности выявлены элементы конструкции, наиболее подверженные отказам, для которых предусмотрены конкретные стратегии эксплуатации;
  3.  Приведено описание основных видов ТОиР для электродвигателя согласно регламенту технического обслуживания, а также составлен график ТОиР на всем сроке эксплуатации изделия;
  4.  Определены основные параметры МТС для обеспечения сепарационной установки подшипниками, амортизационными пружинами и пакетами тарелок (максимальный и минимальный запас комплектующих изделий на складе, объем партии поставки при пополнении запаса и пр.);
  5.  Определены плановые затраты на ЖЦ установки, причем выявлено, что наибольшую долю затрат составляют затраты на электроэнергию – около 92% СЖЦ, вторую по значимости долю затрат составляют затраты на проведение ТОиР  – около 3% СЖЦ;
  6.  Рассчитаны комплексные показатели надежности (коэффициент готовности изделия к работе) и показатель логистической поддержки изделия.

После проведения и анализа итоговых расчетов были предложены рекомендации по эксплуатации и проведению ТОиР сепарационной установки, при соблюдении которых эксплуатирующая организация (в зависимости от масштабов) сможет максимально эффективно использовать объект, значительно продлив  при этом срок эксплуатации.


Список литературы

  1.  Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Интегрированная логистическая поддержка жизненного цикла наукоемкой продукции». – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011
  2.  Курс лекций по дисциплине «Интегрированная логистическая поддержка наукоемкой продукции», Бром А. Е.
  3.  Э. В. Корнилов, П. В. Бойко. Судовые сепараторы фирмы «Лаваль», «Мицубиси», «Вестфалия»: Основы теории, эксплуатации, конструкции, ремонт —  Издательство: Негоциант, 2009г. – 230 с.
  4.  Сайт  с информацией о компании Альфа Лаваль. – Режим доступа: http://local.alfalaval.com/ru-ru/Pages/default.aspx
  5.  Сайт ЗАО Концерна «ЕвразЭнергоПром». Тарельчатые сепараторы фирмы Альфа Лаваль.– Режим доступа: http://evenprom.ru/tarelchatie_separatori.htm










 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37645. Стабилизатор напряжения СТН 695.5 KB
  Лабораторная работа №01 Стабилизатор напряжения СТН Цель работы: определить неисправность в стабилизаторе напряжения СТН.1 Стабилизатор напряжения СТН 1.1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ СТН: 1.
37646. Прохождение импульсов через реостатно – емкостные цепи 270.5 KB
  Цель работы: ознакомление с электрическими процессами в простейших реостатно – емкостных цепях при воздействии на них импульсных сигналов прямоугольной формы.
37647. Стабилизатор тока СТТ 655 KB
  Цель работы: определить неисправность в стабилизаторе тока СТТ. Оборудование: осциллограф С1 – 101, тренажер Т – 97, вольтметр В7 – 20.
37648. Генератор пилообразного напряжения 277.5 KB
  Цель работы: ознакомление с принципом действия генераторов пилообразных напряжений (ГПН). Оборудование: лабораторный стенд Е91А 2636, осциллограф С1 – 143, генератор сигналов – низкочастотный Г3 – 120.
37649. МІЖНАРОДНО-ПРАВОВА ОХОРОНА СЕРЕДОВИЩА СВІТОВОГО ОКЕАНУ, ТВАРИННОГО ТА РОСЛИННОГО СВІТУ 709.5 KB
  Мета курсової роботи залежить від пошуку ефективних шляхів, вкладених у гарантоване забезпечення сприятливого середовища Світового океану, тваринного та рослинного світу, екологічну безпеку із застосуванням міжнародно-правових екологічних принципів, і норм.
37650. Транзисторный ключ с нагрузкой индуктивного характера 326.5 KB
  Цель работы: ознакомление с особенностями переходных процессов в схемах транзисторных ключей с нагрузкой индуктивного характера. Оборудование: лабораторный стенд Е91А 2636, осциллограф С1 – 143, генератор сигналов – низкочастотный Г3 – 120.
37651. Усилитель высокой частоты УВЧ 998 KB
  Цель работы: определить неисправность в усилителе высокой частоты УВЧ. Оборудование: осциллограф С1 – 101, тренажер Т – 97, вольтметр В7 – 20.
37652. Блокинг – генератор 247.5 KB
  Для запуска блокинг – генератора в цепь эмиттера подается положительный импульс напряжения. Под действием этого импульса в цепи эмиттера возникает ток открывающий транзистор и вызывающий появление тока в цепи коллектора. Потенциал коллектора повышается, а на обмотке трансформатора, включенной в его цепь, появляется напряжение
37653. Усилитель импульсного напряжения УИН 839.5 KB
  Цель работы: определить неисправность в усилителе импульсного напряжения УИН. Оборудование: осциллограф С1 – 101, тренажер Т – 97, вольтметр В7 – 20.