Основы управления эффективностью использования производственного оборудования газораспределительных станций

Управление эффективностью использования производственного оборудования газораспределительных станций (ГРС) является ключевым аспектом в современном промышленном производстве, особенно в нефтегазовой отрасли. Газораспределительные станции играют важную роль в транспортировке и распределении природного газа, обеспечивая его надежную поставку потребителям. Эффективное управление оборудованием ГРС имеет прямое влияние на производственные процессы, безопасность, экологическую устойчивость и экономическую эффективность всей системы газоснабжения.

В условиях постоянно меняющейся рыночной конъюнктуры, растущих требований к экологической безопасности и строгих нормативных требований, эффективное использование производственного оборудования ГРС становится необходимостью для компаний, занимающихся добычей, транспортировкой и распределением природного газа. Вместе с тем, такие факторы, как износ оборудования, технические сбои, изменения в производственных процессах и потребительских запросах, представляют собой вызовы для эффективного управления этим оборудованием [1, с. 42-45].

Целью этого исследования является изучение основ управления эффективностью использования производственного оборудования ГРС с целью оптимизации производственных процессов, повышения надежности и безопасности, сокращения издержек и улучшения общей производительности системы газоснабжения. В данном обзоре рассматриваются основные аспекты управления эффективностью использования производственного оборудования ГРС, включая методы мониторинга и диагностики состояния оборудования, планирование технического обслуживания и ремонта, а также применение современных технологий, таких как интернет вещей (IoT) и аналитика данных, для оптимизации процессов управления.

Первый важный аспект – это методы мониторинга и диагностики состояния оборудования. Для обеспечения бесперебойной работы ГРС необходимо постоянное наблюдение за его состоянием. Это включает в себя использование сенсоров и датчиков для контроля параметров, таких как давление, температура, уровень и состав газа. Данные с этих устройств могут быть анализированы в реальном времени или сохранены для последующего анализа, что позволяет оперативно выявлять возможные неисправности или отклонения от нормы [2, с. 451-456].

Второй аспект – планирование технического обслуживания и ремонта. Основываясь на данных мониторинга и диагностики, разрабатываются планы технического обслуживания и ремонта оборудования. Это включает в себя регулярные проверки, профилактические работы и запланированные ремонты для предотвращения аварийных ситуаций и увеличения срока службы оборудования.

Третий аспект – применение современных технологий. С развитием интернета вещей (IoT) и аналитики данных появляются новые возможности для оптимизации процессов управления оборудованием. Данные, собранные с помощью датчиков и сенсоров, могут быть анализированы с использованием алгоритмов машинного обучения для выявления скрытых закономерностей и оптимизации производственных процессов. Это позволяет оперативно реагировать на изменения в работе оборудования и предотвращать возможные простои [3].

Рассмотрим ГРС Самарской области и применим описанные аспекты управления к каждому из них.

1. ГРС 3-я Александровка:

• Проектная мощность: 5,50 тыс. м3/час.
• Загрузка: 1,604 тыс. м3/час.
• Суммарный объем газа по действующим техническим условиям: 3,330 тыс. м3/час.
• Наличие пропускной способности: 60,55% от проектной мощности.

Для этой станции важно регулярно мониторить состояние оборудования, чтобы своевременно выявлять и устранять возможные причины снижения загрузки и недостаточной производительности. Планирование технического обслуживания и ремонта должно быть основано на данных мониторинга, чтобы минимизировать время простоя и обеспечить надежную работу ГРС. Применение современных технологий, таких как IoT, может помочь автоматизировать процессы мониторинга и управления, что повысит эффективность использования оборудования.

2. ГРС 3-я Александровка-2:

• Проектная мощность: 5,50 тыс. м3/час.
• Загрузка: 0,000 тыс. м3/час.
• Суммарный объем газа по действующим техническим условиям: 5,500 тыс. м3/час.
• Наличие пропускной способности: 100,00% от проектной мощности.

В данном случае, несмотря на полную загрузку, необходимо регулярно проводить мониторинг состояния оборудования для предотвращения возможных отказов и аварий. Планы технического обслуживания должны быть ориентированы на сохранение высокой производительности и надежности оборудования. Применение современных технологий может помочь в оптимизации процессов и улучшении прогнозирования возможных проблем.

3. ГРС Красный Кут-2:

• Проектная мощность: 5,00 тыс. м3/час.
• Загрузка: 1,723 тыс. м3/час.
• Суммарный объем газа по действующим техническим условиям: 2,122 тыс. м3/час.
• Наличие пропускной способности: 42,44% от проектной мощности.

Для этой станции необходимо активное управление пропускной способностью, так как она используется менее чем на полную мощность. Планы по увеличению пропускной способности должны быть разработаны с учетом данных мониторинга и ориентированы на повышение загрузки и эффективности использования оборудования.

Согласно нормативной документации ОАО «Газпром», газовая тепловая установка должна обеспечивать температуру газа на выходе из ГРС не ниже минус 10 °C (на пучинистых грунтах – не ниже 0 °C). Для этого на ГРС устанавливаются специальные котлы-подогреватели, работа которых приводит к усложнению технологической схемы ГРС, потреблению части транспортируемого газа в качестве топлива и выбросам продуктов сгорания в атмосферу.

Для минимизации затрат на транспортировку газа актуальной задачей является разработка новых способов подогрева газа при редуцировании, отвечающих требованиям энергосбережения.

Одним из решений является внедрение альтернативных источников, использующих энергию ветра, воды, солнца и т. д. Эффективность этих методов сильно зависит от природной среды. Однако эффективность этих методов сильно зависит от природно-климатических условий.

Для предотвращения замерзания газового оборудования и газового отопления предлагается внедрить безмашинные установки разделения энергии. Под термином «энергоразделение» или «безмашинное энергоразделение» понимается перераспределение полной энтальпии (температуры торможения) в газовом потоке без совершения внешней работы и при отсутствии теплообмена с окружающей средой. Причины, вызывающие энергетическое разделение потока, могут быть различными. В одних случаях это вихревые потоки, в других - пульсации давления и ударные волны [4, с. 57]. Эти эффекты легли в основу устройств для энергетического разделения газов.

Существует множество разновидностей устройств энергетической сепарации, основанных на различных эффектах. Среди них можно выделить: вихревые трубы Ранка-Хильша, эжекцию с отрицательным коэффициентом эжекции, устройство разделения энергии с фазовым переходом, пульсационные трубы, разделение энергии в газовых потоках при обтекании различных препятствий и в свободно текущей газовой струе.

Электрофильтры многофункциональны в своем применении. При различной конструкции можно получить как сверхнизкие, так и сверхвысокие температуры. Отличительной особенностью этих устройств является их простота, отсутствие движущихся частей, малая инерционность, небольшой вес и надежность конструкции [4, с. 57].

Физическая сложность и недостаточная изученность процессов энергетического разделения газа и в то же время их широкое проявление в тех случаях, когда имеются высокоскоростные газовые потоки, например, при эксплуатации самолетов или при магистральном транспорте газа, являются причинами изучения электрофильтров для их практического энергоэффективного применения. Анализ научно-технической литературы и патентной документации позволяет предположить, что электрофильтры станут альтернативой современным газовым отопительно-холодильным установкам.

Применительно к условиям работы ГРС можно выделить следующие способы разделения энергии:

1. Температурная стратификация в сверхзвуковом потоке;
2. Вихревой эффект Ранка-Хильша;
3. Эффект Хартмана-Шпренгера (G-S).

Эффект Гартмана-Шпренгера заключается в следующем: струйные отрывы высокоскоростного потока газа на входе в закупоренную полость вызывают пульсации давления, волны которых распространяются в сторону тупика, отражаются и движутся в обратном направлении, входя с последующими волнами в резонанс с резким повышением температуры. Внутри закупоренной трубки можно создать температуру до нескольких сотен градусов Цельсия. В этом случае газовый поток теряет энергию и поступает на выход устройства охлажденным [5].

В данном обзоре были рассмотрены основные аспекты управления эффективностью использования производственного оборудования газораспределительных станций (ГРС). Основной акцент был сделан на методах мониторинга и диагностики состояния оборудования, планировании технического обслуживания и ремонта, а также на применении современных технологий, таких как интернет вещей (IoT) и аналитика данных, для оптимизации процессов управления.

Важно отметить, что эффективное управление производственным оборудованием ГРС имеет решающее значение для обеспечения надежной работы системы газоснабжения. Мониторинг состояния оборудования позволяет оперативно выявлять возможные неисправности и предотвращать аварийные ситуации, что сокращает время простоя и увеличивает общую производительность. Планирование технического обслуживания и ремонта на основе данных мониторинга помогает поддерживать оборудование в рабочем состоянии и предотвращать возможные сбои в работе. Применение современных технологий, таких как IoT и аналитика данных, открывает новые возможности для оптимизации процессов управления оборудованием. Автоматизация сбора и анализа данных позволяет оперативно реагировать на изменения в работе оборудования и принимать информированные решения по улучшению его эффективности и надежности.

В заключение эффективное управление производственным оборудованием ГРС требует комплексного подхода, включающего в себя мониторинг состояния оборудования, планирование технического обслуживания и ремонта, а также применение современных технологий для оптимизации процессов управления. Реализация этих мер позволит повысить надежность и безопасность работы ГРС, снизить издержки и обеспечить бесперебойное функционирование системы газоснабжения.

1. Маханова Р.Т., Дубинина Н.А., Мичурина О.Ю. Оценка результативности производственной подсистемы управления ООО «Газпром Трансгаз Ставрополь» // Интернаука. – 2019. – №. 23-3. – С. 42-45.
2. Хизбуллин А.Р. Анализ состояния информационно-измерительных систем управления газораспределительных станций // Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. ВГ Шухова, посвященная 300-летию Российской академии наук. – 2022. – С. 451-456.
3. Клочков А.С. Проектирование системы автоматизированного управления газораспределительной станцией. – 2021.
4. Вагнер К.Э. Повышение эффективности управления имущественным комплексом энергетической компании (на примере газотранспортного предприятия) // Редакционная коллегия: канд. экон. наук, проф. Т.Г. Тумарова. – 2020. – С. 57.
5. Чардынцев Д.В. Автоматизация газораспределительной станции. – 2023.