Выбор критериев развития СПК

Для ранжирования, т.е. определения значимости параметров СПК, необходимо выбрать критерии развития СПК. Поскольку любой СПК, как правило, имеет несколько критериев развития, то принцип прогрессивного развития для каждого нового поколения СПК заключается в улучшении одних и не ухудшении других критериев.

Единый набор критериев развития различных классов технических объектов [73], определяющих развитие техники, включает следующие группы критериев:

- функциональные критерии, характеризующие важнейшие показатели реализации функций технических объектов;

- технологические критерии, связанные только с возможностью и простотой изготовления технических объектов;

- экономические критерии, определяющие экономическую целесообразность реализации функций с помощью новых технических объектов;

- антропологические критерии, связанные с вопросами человеческого фактора, они определяют воздействие нового объекта на человека.

За критерии развития СПК взяты параметры СПК, которые в первую очередь характеризуют его эффективность и оказывают определяющее влияние на его развитие. Вся совокупность критериев развития должна содержать только такие, которые не могут быть логически выведены из других критериев или не могут быть их прямым следствием.

Функциональные критерии развития СПК представляют собой количественную характеристику основных показателей реализации функций СПК, т.е. эти критерии выявляются на основе анализа описания функций СПК. Функции СПК характеризуются различными показателями. Наиболее часто действующие функциональные критерии можно подразделить на три основные группы: критерии производительности, точности и надежности.

Критерием производительности является показатель выполнения СПО – время выполнения СПО (T_спо). Он всегда может быть измерен или вычислен. Критерий производительности представляет собой интегральный показатель уровня развития техники, который непосредственно зависит от ряда параметров, определяющим образом влияющими на производительность труда. Эти параметры представляют собой частные функциональные критерии:

- степень механизации труда;

- степень автоматизации труда;

- непрерывность процесса СПО.

Критерий механизации определяет долю механизированных операций во всем времени СПО, критерий автоматизации – долю управляемых операций, выполняемых только СПК, а критерий непрерывности – долю операций, выполняемых непрерывно, во всем количестве СПО. Следует отметить, что в основе критерия непрерывности лежит один из главных способов повышения производительности труда.

Критерий точности включает следующие частные критерии:

- точность позиционирования движущихся механизмов;

- точность или постоянство скорости подъема свечи (трубы);

- точность позиционирования установки при монтаже;

- качество выполнения работ.

Критериями надежности являются критерии: безотказности, долговечности, ремонтопригодности. Критерий надежности возрастает с увеличением времени и вероятности безотказной работы.

Критерии производительности, надежности и точности представляют собой монотонно возрастающие функции. Актуальность и вес этих критериев всегда выше по сравнению с другими группами критериев и со временем продолжают возрастать.

К специальным критериям можно отнести критерий универсальности, который характеризует собой расширение функциональных возможностей проектируемого оборудования для выполнения других попутных операций при СПО.

Технологические критерии главным образом обеспечивают всестороннюю экономию живого труда при изготовлении комплекса и подготовке его к эксплуатации. Кроме того эти критерии направлены на экономию материалов при изготовлении. Можно выделить четыре основных технологических критерия: трудоемкость изготовления, расчленение СПК на элементы, технологические возможности, использование материалов.

Технологические возможности определяют эффект при изготовлении принципиально новой конструкции СПК или же модернизации конструкции элементов, при этом в составе СПК будут использованы элементы базовой установки. Например, изменяя лебедку, оставляем мачту прежней конструкции.

Спуско-подъемный комплекс, как и установка в целом, выполняется из элементов (блоков, узлов, деталей), поэтому критерий расчленения СПК на элементы определяет эффективность при большем или меньшем расчленении СПК на составляющие. Так объединение простых узлов и изготовление механизма, как одно целое, дает с одной стороны снижение общей массы изделия, повышает его жесткость и надежность, уменьшает трудоемкость механической обработки и сборки и т.п. С другой стороны, большее расчленение конструкции сокращает время и трудоемкость разборки и доводки изделия в целом. В процессе разработки и доводки нового изделия экономичнее и проще устранять недостатки отдельных более простых узлов, чем сложных узлов или изделия в целом. Кроме того, большее расчленение СПК на узлы и блоки облегчает и расширяет унификацию и стандартизацию с присущими им преимуществами, позволяет чрезмерно сложные по конструкции элементы собирать из простых однотипных элементов. Следует учитывать, что чрезмерно мелкое дробление СПК на элементы снижает технологические и эксплуатационные качества комплекса.

Таким образом, всегда существует оптимальное расчленение комплекса на блоки, узлы и детали, которое значительно упрощает технологию разработки, доводки, изготовления, ремонта и модернизации изделий и является основой для унификации и стандартизации.

К экономическим критериям развития СПК относятся критерии:

- расхода материалов;

- расхода энергии;

- габаритных размеров СПК.

Всесторонняя экономия материалов при разработке и изготовлении комплекса вызвана рядом факторов. К основным факторам относятся:

- снижение стоимости комплекса, поскольку стоимость материалов, идущих на изготовление оборудования составляет 25 – 65% его себестоимости;

- снижение транспортных и погрузочно-разгрузочных расходов при транспортировании СПК к месту использования (на ремонтируемую скважину).

Критерий расхода материала k_м - это отношение массы технической системы M к ее главному показателю эффективности Q, т.е. удельная масса материалов на единицу получаемой эффективности.

Показателем эффективности Q СПКустановок для ремонта скважин принимаем производительность СПК или грузоподъемность агрегата Q_гр.

(2.1)

Критерий расхода энергии k_э актуален при эксплуатации установок для ремонта скважин и представляет собой удельное количество общей израсходованной СПК энергии W_п за время его эксплуатации T, отнесенное к главному показателю эффективности СПК Q_гр:

; (2.2)

Критерий расхода энергии, как правило, представляет собой монотонно убывающую во времени функцию при условии, что сравнение различных поколений СПК ведется по одному и тому же сопоставимому показателю эффективности Q.

Важность критерия габаритных размеров СПК k_гр определяется тем, что снижение габаритных размеров СПК и их элементов связано с выполнением следующих условий эксплуатации:

- - уменьшение занимаемой установкой (и непосредственно СПК) площади около скважины;

- - увеличение полезного рабочего пространства на агрегате для установки на него дополнительного рабочего или вспомогательного оборудования;

- сокращение расходов по защите и уходу за СПК (расходы на материал корпуса, кожухи, лакокрасочные покрытия и т.п.), особенно для условий Севера и Западной Сибири;

- сокращение расходов на транспортирование.

Критерий габаритных размеров СПК k_гр представляет собой отношение основных габаритных размеров СПК V к его эффективности Q_эф:

(2.3)

Если наиболее важным является снижение высоты агрегата в транспортном положении H _т, то V=H _т; если наиболее важным показателем является снижение занимаемой площади, то V=L*B; если наиболее важным показателем является уменьшение некоторого линейного размера, то V=L (где L, B, H _т– соответственно длина, ширина, высота СПК). За эффективность принимаем те же показатели, что и в критерии использования материалов. Критерий габаритных размеров СПК, как правило, представляет собой монотонно убывающую во времени функцию при условии сравнения различных поколений СПК по одному и тому же сопоставимому показателю эффективности Q_эф. Актуальность этого критерия все время монотонно возрастает. Влияние критерия габаритных размеров СПК на развитие подавляющего большинства СПК отражается в постоянном увеличении высоты мачты, относительному снижению массы и т.д.

Группа антропологических критериев обеспечивает по возможности наибольшее соответствие и приспособление СПК к человеку. Снижение дискомфорта и повышение положительных эмоций, снижение или исключение вредных и опасных воздействий СПК на человека. К этой группе относятся критерий эргономичности и критерий экологичности.

Эффективность многих технических средств в значительной степени зависит от того, насколько они приспособлены к психофизиологическим качествам человека-оператора. Оценка эффективности СПК по критерию эргономичности выражается через функциональные критерии развития СПК, такие как производительность, надежность, качество и т.п. Критерий эргономичности для конкретного СПК выражается отношением реализуемой эффективности системы “человек - машина” Q_{эф. реал} к максимально возможной эффективности этой системы Q_{эф. max}:

(2.4)

При замене СПК с большой долей ручного труда на СПК, в котором СПО выполняются в полуавтоматическом режиме, эргономичность СПК повышается. Поэтому критерий эргономичности представляет собой зависящую от времени монотонно возрастающую функцию, стремящуюся к своему пределу, k_эрг ®1.

Критерий экологичности СПК k_эк, или критерий сохранения окружающей среды, регулирует взаимоотношения между естественной природой и комплексом с точки зрения комфортности и возможности жизни людей. К факторам загрязнения и изменения среды при ремонтах скважин относятся: случайные выбросы в атмосферу нефти и газа; различные сопутствующие вещества, выделяемые вместе с нефтью; загрязнение вспомогательными материалами (промывочная жидкость); изменение ландшафта или внешнего вида участка вокруг скважины; шумовое воздействие на окружающую среду.

Следует отметить, что жесткое влияние k_эк не подразумевает абсолютного прекращения нежелательных загрязнений или изменений природы. Этот критерий в первую очередь должен влиять на выбор средств минимального воздействия на природу. Процесс СПО, сопровождающий ремонт скважин, не оказывает серьезного воздействия на окружающую среду, значимость критерия экологичности возрастает при проведении буровых работ.

Учитывая условия работы СПК установок для ремонта нефтяных скважин, выбираем следующие критерии развития СПК:

1 – производительность (затраты времени на СПО), как важный и перспективный для улучшения показатель работы СПК;

2 – энергоемкость (энергозатраты при работе СПК), как важный показатель характеристики технологического процесса СПО и эффективности ремонта скважины;

3 - металлоемкость, обоснованная использованием большинства установок для ремонта скважин в труднопроходимой местности и проектированием нового оборудования, когда его стоимость определяется по его массе;

4 – надежность, как универсальный критерий при разработке новых моделей СПК;

5 – монтажеспособность, как наиболее важный в общем объеме ремонтных работ и включает такие характеристики, как: время монтажа; легкость и надежность сборки и разборки при монтаже-демонтаже; требования к монтажу и монтажной площадке; количество операций, выполняемых при монтаже вручную. Критерий может оказаться обратным к производительности, если, например, при использовании автоматизированного оборудования, предназначенного для сокращения времени на СПО, затрачивается значительное время на его установки при монтаже-демонтаже;

6 – точность (качество ремонтных работ), является и экономическим критерием, в то время, как оборудование с одинаковыми техническими характеристиками (грузоподъемность, мощность, масса) различается по качеству выполняемых работ;

7 - универсальность, связанная с особенностью капитального ремонта скважин;

8 – экологичность, обоснованная увеличением доли буровых работ при ремонте скважин и предъявляемыми в последние годы жесткими требованиями к ремонтной технике.

Дата добавления: 2015-10-16