авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Прогнозирование эксплуатационных параметров и принятие технических решений при проектировании морских газопроводов

-- [ Страница 2 ] --

Коэффициент является одним из нескольких факторов, определяющих расчетный резерв, закладываемый при проектировании газопровода. Его определение для этой цели не требует высокой точности, что обуславливает возможность использования значений его из таблицы в оценочных расчетах.

Существующие подходы к анализу надежности не распространяются на проектирование протяженных морских газопроводов. В практике проектирования, сегодня, не существует оценочных коэффициентов для протяженных морских газопроводов. Также не существует методов и способов обоснования требований к надежности технологического оборудования морских газопроводов. Всё это не позволяет осуществлять управление разработкой и принятие обоснованных технических решений при проектировании морских газопроводов.

Поэтому целью работы является разработка методики прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов.

Вторая глава посвящена анализу отказов оборудования морских газопроводов и определению факторов определяющих надежность морских газопроводов.

В соответствии с ГОСТ 27.004-85 под коэффициентом сохранения производительности сложной технологической системы понимают отношение среднего значения объема выпуска технологической системой годной продукции (средняя производительность) за рассматриваемый интервал времени к его номинальному значению (номинальная производительность), вычисленному при условии, что отказы технологической системы не возникают.

(3)

где - средняя производительность морского газопровода, – номинальная производительность морского газопровода.

Под средней производительностью морского газопровода понимается расчетное её значение. Расчетное значение зависит от факторов, приведенный на рис.1.

При проектировании морского газопровода учитывается прежде всего фактор влияния природно-климатических условий. С этой целью проводятся различные инженерные изыскания.

Фактор внешнего воздействия на морской газопровод оценивается по статистическим данным. В частности, анализ частоты повреждения морских газопроводов длиной до 1200 км за 30 лет эксплуатации (рис.2) оценивается, как ; это говорит о том, что повреждений морского газопровода от внешних воздействий не ожидается.

Рис.1.Факторы, влияющие на среднюю производительность морского газопровода
















Рис.2.Анализ частоты повреждения морских газопроводов длиной до 1200 км за 30 лет эксплуатации

Система технического обслуживания и ремонта – зависимый фактор, и эффективность его связана с принятыми проектными решениями, в частности с теми, что разработаны по результатам анализа видов и последствий отказов технологического оборудования.

Отказы технологического оборудования – наиболее значимый фактор, влияющий на среднюю производительность морского газопровода.

Оценка влияния отказов технологического оборудования должна быть выполнена на основе:

  • анализа видов и последствий отказов отдельных элементов, подсистем и систем морского газопровода;
  • определения вероятностных характеристик отказов технологического оборудования морских газопроводов;
  • определения частоты возникновения и длительности нестационарных режимов работы морского газопровода.

Для решения указанных задач в практике проектирования морских газопроводов предложена принципиально новая концепция принятия технических решений, направленная на существенное повышение их безопасной эксплуатации.

Третья глава посвящена концепции принятия технических решений при проектировании морских газопроводов. Блок-схема концепции принятия технических решений при проектировании морских газопроводов приведена на рис.3.



Рис.3. Блок-схема концепции принятия технических решений при проектировании морских газопроводов

Необходимо отметить, что предложенная концепция соответствует принятым принципам проектирования, а именно разработка проекта системы (морского газопровода) ведется на основании и в соответствии с нормированными показателями надежности и технологического риска утвержденными техническим заданием на проектирование. Нормируются следующие основные показатели:

  • номинальная производительность морского газопровода ;
  • время работы морского газопровода в год .

Принципиально новым шагом в последовательности разработки проекта является анализ видов и последствий отказов разработанного варианта проекта системы. Концепцией предлагается принимать технические решения по результатам проведения анализа видов и последствий отказов комплектующего газопровод оборудования как наиболее значимого фактора, влияющего на среднюю производительность морского газопровода.

В четвертой главе на основе предложенной концепции разработана методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов (рис.4).


Рис.4. Методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов

Подготовка исходных данных для имитационного моделирования функционирования технологических систем проводится на основе проектных и эксплуатационных данных (материалы проекта, в частности описание системы и технологическая схема, основные элементы системы, контроль и управление системой, техническое обслуживание системы, взаимосвязь с другими системами, действия персонала). А также данных о показателях надежности элементов системы. Данные о показателях надежности оборудования могут быть получены на основе накопления эксплуатационной статистики об отказах техники. Указанные данные представлены в СТО РД Газпром 39-1.10-084-2003. Время ремонта оборудования принимается в соответствии со справочником OREDA 2002 и следующими нормативными документами ОАО «Газпром»:

  • Нормы времени на обслуживание и ремонт линейной части магистральных газопроводов;
  • Нормы времени на ремонт вспомогательного оборудования компрессорных станций магистральных газопроводов;
  • Нормы времени на техническое обслуживание газотурбинных газоперекачивающих агрегатов.

Справочник OREDA 2002 содержит данные и показатели надежности технологического оборудования, используемого для добычи и транспортировки нефти и газа на морском континентальном шельфе. Справочник создан на основе данных 10 компаний. Сбор данных осуществлялся по 7629 видам оборудования в течение 22 лет и содержит сведения по 11 154 отказам.

Построение математической модели функционирования технологических систем выполняется с применением информационной технологии логико-вероятностного метода «деревьев отказов».

В работе выполнено обоснование выбора метода и информационной технологии математического моделирования, а также оценки показателей надежности морского газопровода.

К рассмотрению приняты, получившие наибольшее распространение, две информационные технологии логико-вероятностного моделирования систем:

  • информационная технология «деревьев событий – деревьев отказов»;
  • информационная технология автоматизированного структурно-логического моделирования на базе логико-вероятностного метода.

Информационная технология «деревьев отказов» основана на использовании метода с таким же названием. Данный метод является одной из разновидностей логико-вероятностных методов. Применение метода, в общем случае, предусматривает неоднократное последовательное построение дерева (деревьев) отказов, являющихся графическим отображением причинно-следственных связей случайных событий, сопровождающих процесс развития аварии (нештатной ситуации).

Дерево отказов представляет собой логическую диаграмму, построенную для одного конечного состояния, интересующего исследователя. При построении дерева отказов используется обратная (дедуктивная) логика.

Производится анализ всех событий и их совокупностей, которые могли привести к данному конечному состоянию системы.

На основе деревьев отказов производится определение минимальных сечений отказов исследуемой системы.

После определения множества минимальных сечений рассчитывается вероятность невыполнения функции системы по выражению:

(4)

где, - множество минимальных сечений системы; - вероятность реализации l-го минимального сечения.

Информационная технология деревьев отказов реализована в виде значительного количества программных комплексов. Представляется целесообразным использование программного комплекса как инструмента для построения математической модели функционирования технологической системы морского газопровода. Выполненный в работе анализ существующих программных комплексов, применительно к поставленным задачам, показал возможность использования программного комплекса RELEX. Программный комплекс разработан американской компанией Relex Software Corporation и используется многими известными фирмами США, Англии, Франции и Германии и России.

Моделирование и расчет вероятностно-временных характеристик функционирования проводится с определением следующих параметров:

  • частот возникновения нестационарного режима;
  • длительности функционирования морского газопровода в нестационарном режиме;
  • относительной длительности функционирования газопровода при сниженной производительности или простое;
  • относительного вклада отказов различных видов оборудования в частоту возникновения различных нестационарных режимов.

На основе полученных данных проводится имитационное моделирование нестационарных процессов морского газопровода. К нестационарным процессам относятся:

  • пуск и остановка морского газопровода;
  • снижение производительности морского газопровода из-за отказов технологического оборудования;
  • утечки газа на различных участках морского газопровода;
  • режим пропуска очистных устройств через морской газопровод;
  • режим, связанный с изменением состава газа, подаваемого на вход в газопровод.

По результатам моделирования нестационарных режимов транспорта газа разработчик проектной документации получает возможность прогнозирования эксплуатационных параметров и исходные данные для разработки:

  • технических решений по резервированию комплектующих газопровод оборудования;
  • технических решения для технологических объектов и систем ликвидации аварий;
  • рекомендаций для разработки автоматической системы управления технологическим процессом;
  • технических требований для системы технического обслуживания и ремонта морского газопровода.

В пятой главе приводится описание объекта экспериментальных работ, в качестве которого выбран морской участок Северо-Европейского газопровода. Приведены результаты практической реализации разработанной методики прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов. В частности, применительно к объекту экспериментальных работ, на первой стадии применения методики определены главные целевые функции (технологические объекты) отказ или частичная потеря производительности которых приводит к возникновению нестационарности в режиме транспорта газа по морскому участку газопровода. Установка подготовки газа к транспорту морского участка Северо-Европейского газопровода является основным технологическим объектом отказ которого приводит к изменению режимов течения и как следствие к нестационарности транспорта газа. На основании анализа технологической схемы установки и описания ее функционирования в режиме нормальной эксплуатации выполнен анализ видов и последствий отказов. По результатам построена математическая модель отказа установки подготовки газа к транспорту (рис.5)

Результаты расчета вероятности отказа установки подготовки газа к транспорту за рассматриваемый период времени показывают следующее:

  • из 100 установок подготовки газа к транспорту одна линия осушки откажет у 95 установок;
  • из 100 установок подготовки газа к транспорту две линии осушки откажет у 75 установок;
  • из 100 установок подготовки газа к транспорту три линии осушки откажет у 39 установок;
  • из 100 установок подготовки газа к транспорту четыре линии осушки откажет у 9 установок.

 Математическая модель отказа установки подготовки газа к транспорту В-24

Рис.5. Математическая модель отказа установки подготовки газа к транспорту

В соответствии с положением о системе технического обслуживания и планово-предупредительных ремонтов промышленного оборудования для газодобывающих предприятий максимальное время ремонта оборудования установки подготовки газа к транспорту составляет 7 суток. Нормативное время ремонта оборудования является критерием который принят в качестве необходимого и достаточного граничного условия моделирования процесса транспорта газа.

На втором этапе выполнено моделирование нестационарного режима транспорта газа и расчет вероятностно-временных характеристик работы морского газопровода в условиях отказа установки подготовки газа к транспорту. Процесс моделирования нестационарного режима работы морского газопровода при отказе установки подготовки газа к транспорту показан на рис.6.

Результаты моделирования режима работы морского газопровода при отказе установки подготовки газа к транспорту приведены на рис.7.

Анализ результатов моделирования отказа установки подготовки газа показывает следующее:

  • при проектном расходе 80.65 млн. м3/сут. за 7 дней в морском участке газопровода накапливается 950 куб. м. конденсата 25 куб. м. воды. Такое количество жидкости приводит к временному снижению расхода на 16.3 %.
  • для удаления жидкости из газопровода после восстановления работы УПГТ потребуется 96 часов. Проектный расход газа по морскому участку газопровода восстановиться за 264 часа.

 Процесс моделирования нестационарного режима работы морского газопровода при-25

Рис.6. Процесс моделирования нестационарного режима работы морского газопровода при отказе установки подготовки газа к транспорту

 Результаты моделирования режима работы морского газопровода при отказе-26

Рис.7. Результаты моделирования режима работы морского газопровода при отказе установки подготовки газа к транспорту

Результаты проведенных расчетов показывают целесообразность внесения изменений в проект Северо-Европейского газопровода для обеспечения его надежной работы путем принятия технических решений по улавливанию жидкости на выходе морского газопровода на время ремонта установки подготовки газа.

Заключение

Основные выводы и рекомендации, заключаются в следующем:

  1. Разработана новая методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов, учитывающая влияние нештатных ситуаций (аварий и отказов технологического оборудования);
  2. Определены вероятностные характеристики отказов технологического оборудования морских газопроводов. Для объекта исследования вероятность отказа одной линии осушки в интервале один год составит 0,95, а для четырех линий осушки этот показатель составит 0,09.
  3. Разработана модель имитации работы морского газопровода на стационарных и нестационарных режимах.
  4. Определены частоты возникновения и длительность нестационарных режимов работы морского газопровода.
  5. Разработанная методика прогнозирования эксплуатационных параметров и принятия технических решений при проектировании морских газопроводов использована в следующих проектах:
    • Северо-Европейский газопровод;
    • Южный поток;
    • освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Чернов А.Н. Транспортировка газа по газопроводу на основе каскадного компримирования/ А.Н. Чернов, А.В. Сергиенко, Т.М. Прокофьева, С.Г. Голубева, А.М. Пароменко// Газовая промышленность - 2003 - №6.-С.37-39.
  2. Чернов А.Н. Анализ стабильности работы подводных трубопроводов с двухфазным потоком/ А.Н. Чернов, Ю.И. Козлов, А.М. Пароменко, А.Б. Баркан, М.С. Кирин, М.Е. Чурбанов// Международная конференция "Безопасность морских объектов" 30-31 октября 2007г.-С.152-155. Московская обл., ООО «ВНИИГАЗ».
  3. Чернов А.Н. Управление надежностью при проектировании/ А.Н Чернов, А.М. Пароменко // Газовая промышленность - 2008 - №5.-С.32-33.
  4. Соловьев Е.А. Новые технологии проектирования/ Е.А. Соловьев, А.Н. Чернов, А.М. Пароменко, Ю.И. Козлов, М.Е. Чурбанов // Газовая промышленность - 2008 - №5.-С.34-39.
  5. Пароменко А.М. Обеспечение надежности при проектировании подводных магистральных газопроводов/А.М. Пароменко, А.Н. Чернов//Транспорт и подземное хранение газа - 2008 - №3.-С.45-48.
  6. Пароменко А.М. Методика управления надежностью при проектировании морских газопроводов//Инновационный потенциал молодых ученых и специалистов ОАО «Газпром». Материалы научно-практических конференций молодых ученых и специалистов ОАО «Газпром» - призеров 2008года, ООО ИРЦ Газпром- 2009- С.102-107.
  7. Громов А.Л. Вопросы проектирования платформ для арктического шельфа России/ Громов А.Л., Пароменко А.М., Кирик М.С., Баркан А.Б.//Инновационный потенциал молодых ученых и специалистов ОАО «Газпром». Материалы научно-практических конференций молодых ученых и специалистов ОАО «Газпром» - призеров 2008года, ООО ИРЦ Газпром- 2009- С.143-150.


Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.