1. 103№3 • март 2010
HYDROCARBON PROCESSING: СЛУЧАЙ ИЗ ПРАКТИКИ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
ПРИЧИНА
ПОВРЕЖДЕНИЯ ВАЛА
И ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ
T. Sofronas, инженер-консультант, Хьюстон, Техас
Приведена модель, используема для выявления неполадок во вращающихся механизмах
Когда случаются перебои в электроэнергии, такие
как отключение от электросети или короткое замыка-
ние, электродвигатель или генератор могут внезапно
изменить скорость вследствие разгрузки или нагруз-
ки [1].
Такая ситуация вызовет в системе механизмов
«эффект инерционного торможения», что может
стать причиной поломки направляющего вала, со-
единительных болтов или зубьев зубчатой переда-
чи. В результате это приведет к усталостному раз-
рушению даже при нормальной нагрузке. Модель,
приведенная в данной статье, используется в целях
быстрого выявления неполадок в простых систе-
мах при условии, когда цепь размыкается, и тут же
повторно включается. В этой модели не рассмат-
ривается электрический момент крутильных коле-
баний.
Эта аналитическая модель обычно достаточна для
систем «редукторный электродвигатель – компрес-
сор» и «генератор – турбина». Зная величину уве-
личения вращающего момента, можно вычислить на-
грузку в системе.
На рис. 1 представлена двухмассовая крутящая
система с электродвигателем J1 с колебанием ско-
ростей на протяжении времени t и компрессора J2.
C – устойчивость вала между массами электродви-
гателя и компрессора. Это является упрощенной
системой передачи, представленной на рис. 2. В
примере срезаны соединительные болты, а для это-
го требуется вращающий момент в пять раз более
среднего. Приведенная модель объясняет влияние
сверхнормативного вращающего момента.
В аналитическую модель величина J1 не включена,
поскольку независимо от этой величины происходит
фиксированное изменение скорости при заданном
времени. Все, что необходимо сделать, это использо-
вать кручение на конце вала при J1 и тогда с примене-
нием уравнения кинетического момента определить
кручение при J2.
В результате можно составить уравнение:
Tshaft = (πΔrpmt C/60)[1 – C/(C + 2J2/t2
)].
На рис. 1 изменение скорости электродвигателя,
составляющее Δrpmt = 60, происходило за 0,05 с.
Скорректированная устойчивость вала составляет
C = 9,4 х 106
дюйм-фунт/рад и J2 = 755 фунт-дюйм-c2
.
Определим увеличение вращающего момента оси
в сравнении с вычисленным средним вращающим-
ся моментом Tmean = 14 850 дюйм-фунт:
Tshaft = 89 200 фунт-дюйм,
Tshaft/Tmean = 89 200/14 850 = 6.
Этим объясняется то, что при вращающем мо-
менте вала, увеличенном в 6 раз, были срезаны
Рис. 1. Анализ двухмассовой системы Рис. 2. Зубчатая передача на основе системы рис. 1
Электродвигатель Компрессор
Система для J1 rpm
Случаи, когда C2>>C1
Система для J1 rpm
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

2. 104 №3 март • 2010
HYDROCARBON PROCESSING: СЛУЧАЙ ИЗ ПРАКТИКИ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
соединительные болты. Причиной этого оказалось
неправильно соединенное инерционное реле, и
электродвигатель значительно ускорил вращение
после сброса нагрузки. При исследовании неко-
торых механизмов автор статьи проанализировал
величины вращающего момента более чем в шесть
раз превосходящие средний, что приводило к пов-
реждению оси или зубчатой передачи. Возможно,
в дальнейшем проблема вибрации во вращающих-
ся механизмах будет рассмотрена на страницах
журнала.
Перевел А. Степанов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Nailen, R.L., «Avoiding Switching Transient Damage in Motor
Circuits», Consulting-Specifying Engineer, March 1987, Cahners
Publishing Company.
2. Sofronas, A., Analytical Troubleshooting of Process Machinery
and Pressure Vessels: Including Real-World Case Studies, (p. 44, 128 ),
ISBN: 0-471-73211-7, John Wiley & Sons.
Dr. Tony Sofronas (Д-р Т. Софронас), широ-
ко известен специалистам во многих стра-
нах как опытный ведущий инженер-механик
компании ExxonMobil. В настоящее время д-р
Софронас находится на пенсии, о днако он
продолжает консультировать. Информацию
по его книгам, материалы семинаров и иссле-
дований можно получить на сайте: http://www.
mechanicalengineeringhelp.com.
СЕВЕРНАЯ АМЕРИКА
CB&I заключила контракт стоимостью свыше
100 млн долл. с компанией UGI LNG, Inc на инженер-
ную разработку, материально-техническое обеспече-
ние и строительство установки ограничения пиковой
нагрузки СПГ в г. Ридинга, (шт. Пенсильвания, США).
Работы CB&I в рамках договора включают строительс-
тво нового резервуара- хранилища СПГ на 50,000 мі и
сопутствующих технологических установок, предна-
значенных для обеспечения 150 млн фут3
/сут, природ-
ногогазавовремяпериодовпиковогоспроса.Установка
СПГ будет соединена напрямую с Восточным трубоп-
роводом Техаса для обеспечения поставок газа на сред-
неатлантический и северо-восточный рынки.
Air Products подписала долгосрочный контракт с
компанией Monsanto Co на строительство одного из
крупнейших в мире заводов по получению водорода,
который будет расположен на территории промыш-
ленного комплекса компании Monsanto Co в г. Лалинг,
штат Луизиана (США). Новый завод будет введен в
эксплуатацию в январе 2012 г. Air Products построит ус-
тановку получения водорода по методу реформинга с
паро-каталитической конверсией метана, с расчетной
мощностью 100 млн фут3
/сут. Эта установка будет свя-
зана с Восточной сетью трубопроводов Мексиканского
залива, которые поставляют водород на нефтепере-
рабатывающие заводы для производства полностью
сгорающего транспортного топлива, удовлетворяя
потребности в водороде, местной нефтехимической
промышленности. Этот комплекс будет производить
дополнительное количество водорода посредством из-
влечения из сырья, богатых водородом отходящих га-
зов, технологического комплекса Monsanto Co. Также
Monsanto будет использовать пар из технологической
установки компании Air Products для повышения рен-
табельности своих промышленных предприятий.
Завод по производству водорода в г. Лалинге бу-
дет построен путем полного объединения Air Products
с компаний Technip. Technip выполнит экспертную
оценку проектирования и строительства установки ре-
форминга с паро-каталитической конверсией метана,
в то время как Air Products будет внедрять технологию
дегазирования.
РЕГИОНАЛЬНЫЕ НОВОСТИ О КОМПАНИЯХ
Port Dolphin недавно получила право на стро-
ительство глубоководного порта расположенного
в 28 милях (1 миля = 1,609 км) от залива Тампа (шт.
Флорида). Этот проект обеспечит возможность пос-
тавок природного газа через подводный трубопровод
в государственную трубопроводную систему общей
протяженностью 4 мили. СПГ будет подвергаться ре-
газификации на борту судов, и нагнетаться в трубоп-
ровод для обслуживания заказчиков по всей Флориде.
Максимальная пропускная способность терминала
Port Dolphin будет составлять до 1,2 млрд мі/сут при-
родного газа. Этот объем достаточен для обеспече-
ния электроэнергией более одного млн домов. При
полной загрузке, терминал будет способен обеспе-
чить 15 % потребностей Флориды в природном газе.
Строительство предполагается начать в 2012 г., закон-
чить – в 2013 г.
Jacobs Engineering Group Inc. получила контракт от
Suncor Energy для обеспечения планирования, пред-
варительной разработки, материально-техническое
снабжения и эксплуатационного обслуживания для
выполнения части цикла оборота нефтехранилища
2010 г. на установке 2, компании Suncor, расположен-
ной в 30 км к северу от форта Мак-Мюрей, Альберта,
Канада. Работа будет осуществляться в два этапа. Этап
разработки технологии и подготовки находится в ста-
дии реализации с последующей фазой выполнения.
Плановый ремонт запланирован в начале второго квар-
тала 2010 г.
INEOS Bio недавно объявил новый этап в реализа-
ции своей технологии производства биоэтанола тре-
тьего поколения, для мирового рынка возобновляемо-
го транспортного топлива и рынка возобновляемых
источников энергии. Компания KBR была выбрана
INEOS Bio в качестве главного подрядчика для раз-
работки FEED (предпроектные изыскания) первого
из своих заводов по производству биотоплива, кото-
рый, как ожидается, будет построен к концу 2011 г., в
Иллинойсе. Работа над коммерческим проектом нача-
лась в третьем квартале 2008 г. и близка к завершению.
Работа по FEED должна завершиться в первом кварта-
ле 2010 г., с началом промышленного производства к
концу 2011 г.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»