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:   || 2 | 3 |

Разработка методов оценки технического состояния сложных участков магистральных газопроводов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Харионовский Олег Владимирович

Разработка методов оценки технического состояния сложных участков магистральных газопроводов

Специальность 25.00.19 – «Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ» (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий Газпром ВНИИГАЗ» и ЗАО «Промгазинжиниринг»

Научный руководитель: кандидат технических наук

Городниченко Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Короленок Анатолий Михайлович

кандидат технических наук

Ангалев Александр Михайлович

Ведущее предприятие: ООО «Газпромэнергодиагностика»

Защита состоится «__» ноября 2009 г. в ___ час. ___ мин. На заседании диссертационного совета Д511.001.02 при ООО «Газпром ВНИИГАЗ» по адресу: 142717, Московская область, Ленинский район, поселок Развилка

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Автореферат разослан «___» __________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук И.Н. Курганова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Газотранспортная система (ГТС) представляет собой единый технологический комплекс, в котором благодаря конструктивным особенностям реализуются централизованные режимы транспорта газа в различных направлениях. Повышение надежности эксплуатации ГТС является важнейшей проблемой, учитывая большие протяженности газопроводов – свыше 158 тыс. км, высокие давления газа, значительные сроки службы и неблагоприятные природно-климатические условия эксплуатации. Первоочередное внимание при анализе надежности линейной части магистральных газопроводов (ЛЧ МГ) необходимо уделять элементам МГ, работающим в условиях сложного напряженного состояния и переменных нагрузок. К участкам повышенной опасности относятся перемычки между нитками газопроводов, переходы через автомобильные и железные дороги, крановые узлы, места пересечений газопроводов, а также технологические трубопроводы компрессорных станций. Количество таких участков составляют десятки тысяч и география их расположения в ГТС – от Крайнего Севера, Западной Сибири до южных и западных границ России.

По сравнению с типовыми линейными участками указанные конструкции подвержены не только давлению газа и температурным воздействиям, но и нагрузкам от изгиба и кручения, нагрузкам от транспортной техники (для переходов через автомобильные и железные дороги). На этих участках затруднено применение внутритрубной диагностики, и требуется разрабатывать специальные системы мониторинга и методики технического диагностирования.

Поэтому разработка методик технического диагностирования и аппаратного обеспечения мониторинга технического состояния «узких мест» и- сложных участков магистральных газопроводов (МГ) является актуальной темой исследования.

Цель исследования состоит в разработке методов оценки технического состояния сложных участков МГ на основе комплексного диагностического мониторинга МГ и оценки работоспособности.

Основные задачи исследования:

  1. Оценка текущего технического состояния сложных участков ЛЧ МГ.
  2. Разработка системы комплексного диагностического мониторинга сложных участков МГ.
  3. Изучение методов оценки опасности дефектов применительно к сложным участкам.
  4. Разработка методов оценки технического состояния сложных участков МГ.

Научная новизна. Разработана система автономного комплексного диагностического мониторинга сложных участков МГ, предназначенная для непрерывного контроля технического состояния переходов через автомобильные и железные дороги, крановых узлов, технологических перемычек между газопроводами и пересечений газопроводов. Система позволяет получать информацию о напряженно-деформированном и коррозионном состоянии, образовании и развитии трещиноподобных дефектов, утечках газа, параметрах электрохимической защиты.

На основе результатов комплексного диагностического мониторинга разработаны методы оценки технического состояния сложных участков с учетом специфики их конструкции и сочетания нагрузок, а также прогноза срока безопасной эксплуатации.

Научно обоснованы приоритетность проведения обследования сложных участков и их ранжирование с позиций опасности дефектов и необходимости проведения профилактических и ремонтных работ с целью повышения надежности эксплуатации.

Основные защищаемые положения:

  1. Метод оценки технического состояния сложных участков МГ, основанный на системе автономного комплексного диагностического мониторинга, включающей аппаратные и программные средства, измерение физических величин – параметров электрохимзащиты, тензометрии, акустической эмиссии, блуждающих токов, а также оперативную передачу данных на операторский пункт.
  2. Методика комплексной оценки работоспособности сложных участков на основе результатов системы автономного комплексного диагностического мониторинга.
  3. Метод оценки технического состояния сложных участков МГ и критерии ранжирования сложных участков по очередности проведения технического диагностирования.
  4. Методика технического диагностирования пересечений МГ.

Практическая значимость работы заключается в создании методов оценки технического состояния сложных участков МГ, основанных на комплексном применении автономной системы диагностического мониторинга, методов анализа опасности дефектов и оценки работоспособности, а также критерия по ранжированию сложных участков МГ по очередности их технического диагностирования. Разработанные методики получили практическое применение в ежегодных и перспективных Программах ОАО «Газпром» по диагностическому обслуживанию, продлению ресурса и капитальному ремонту МГ и позволили повысить обоснованность и эффективность мероприятий по повышению надежной эксплуатации ГТС.

По результатам выполненных исследований разработан нормативный документ ОАО «Газпром» - Регламент работ по техническому обследованию участков эксплуатируемых газопроводов в местах пересечений с проектируемым магистральным газопроводом.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены, обсуждены и получили положительную оценку на научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях: Международная научно-техническая конференция «Целостность и прогноз технического состояния газопроводов» (PITSO-2007), Москва, 2007 г.; XVI Международная деловая встреча «Диагностика 2007», Москва, 2007 г.; отраслевое совещание по вопросу применения системы автономного комплексного диагностического мониторинга участков магистральных газопроводов ОАО «Газпром», Москва, 2008 г.; отраслевое совещание по подведению итогов опытных испытаний системы автономного комплексного диагностического мониторинга перемычек газопроводов, Москва, 2008 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять научных работ, в том числе две в журнале, рекомендованном Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, изложенных на 101 странице машинописного текста, содержит 17 таблиц, 35 рисунков. Библиографический список включает 57 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность изучаемой в диссертации проблемы, сформулирована цель исследования, обоснованы методы исследования, показана научная новизна и практическая ценность результатов работы, представлены положения, выносимые на защиту.

Основной составляющей в задаче оценки технического состояния МГ является их диагностика. Работы по диагностике в отрасли имеют несколько этапов развития. В 80-е годы прошлого века были сформулированы основные задачи диагностики, определены методы и средства диагностики и оценки технического состояния подземных газопроводов.

Постановка задач по диагностике газопроводов в отрасли была сформулирована А.И. Гриценко, В.В. Харионовским, А.Д. Седых, П.П. Бородавкиным, О.М. Иванцовым и другими специалистими.

На втором этапе развития диагностика МГ начала проводиться посредством использования внутритрубных дефектоскопов зарубежных фирм «Бритиш Газ», «Пайтроникс», «Лайналог», «Розен инжиниринг», «Ветко пайплайн сервис» и других. Полученный опыт позволил разработать отечественные дефектоскопы силами компаний «Спецнефтегаз», «Оргэнергогаз», «Саратовнефтегазсервис», а также центра диагностики «Диаскан» АК «Транснефть».

Наряду с внутритрубной дефектоскопией, применение которой возможно на 55 % протяженности МГ, получили развитие методы наземной диагностики, основанные на применении акустической эмиссии, ультразвукового и магнитного контроля. Здесь следует отметить разработки организаций МНПО «Спектр» (В.В. Клюев), «Интерюнис» (В.Г. Харебов), «Дефектоскопия» (В.Н. Лозовский) и других.

Сложные участки относятся к тем объектам, на которых внутритрубная дефектоскопия (ВТД) практически невозможна и эффективными являются наземные методы, а точнее, их комплексное применение, разработка которого и была выполнена в диссертации.

Помимо собственно диагностики, которая позволяет определить дефекты, важной составляющей в оценке технического состояния является анализ опасности дефектов, прогноз скорости их развития и расчет прочности участка трубопровода с дефектом.

В первой главе выполнен анализ существующих методов оценки технического состояния ЛЧ МГ, представлены технологические схемы рассматриваемых сложных участков МГ: перемычки между газопроводами, переходы через автомобильные и железные дороги, места пересечений газопроводов, крановые узлы и представлена общая схема определения приоритета очередности технического диагностирования сложных участков МГ.

На основе исследований специалистов ВНИИГАЗа, ВНИИСТа, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Института машиноведения РАН и других организаций выполнен анализ методов расчета дефектных участков газопроводов, оценки их опасности для эксплуатации. Отмечено, что особенностью сложных участков является их дополнительное нагружение и переменные нагрузки в сочетании с рабочим давлением газа и температурными воздействиями, что приводит к изгибу, местной потере устойчивости, усталости в зонах тройников и отводов, и в результате требуется оценивать объемное напряженно-деформированное состояние. При этом кроме прочностного аспекта следует контролировать коррозионное состояние и утечки газа.

Проведенный анализ показал, что техническое состояние сложных участков МГ нужно исследовать на основе новых методов диагностики в сочетании с оценкой опасности дефектов и прогноза их развития, что нашло отражение в методике по определению комплексного критерия ранжирования сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования. Комплексный критерий ранжирования сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования определяют по критерию оценки технического состояния трубопровода с учетом результатов анализа факторов, способствующих образованию и росту дефектов, и наземного диагностического обследования. Для определения комплексного критерия ранжирования сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования необходимо:

  • выполнить анализ факторов, влияющих на образование и развитие дефектов;
  • оценить по результатам геодезического позиционирования напряженно-деформированное состояние (НДС);
  • провести наземное техническое диагностирование;
  • определить факторный критерий ранжирования сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования;
  • определить места шурфовки по наибольшему значению факторного критерия;
  • выполнить шурфовку в местах с наибольшим значением факторного критерия;
  • провести неразрушающий контроль в шурфах;
  • выполнить анализ результатов технического диагностирования;
  • определить по результатам технического диагностирования в шурфах и факторному критерию комплексный критерий ранжирования сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования ;
  • выполнить по комплексному критерию ранжирование сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования.

Для определения комплексного критерия ранжирование сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования используется выражение

, (1)

где: - критерий, характеризующий техническое состояние сложного участка;

- критерий, характеризующий влияние на техническое состояние сложного участка факторов, способствующих образованию и росту дефектов.

Алгоритм определения комплексного критерия ранжирования сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования представлен на рисунке 1.

Сначала выполняется анализ проектно-исполнительной документации и результатов диагностики, времени проведения ремонта. При этом обращается внимание на проведение электрометрических обследований, что, прежде всего, важно для переходов газопроводов через автомобильные и железные дороги.

Далее с учетом геодезического позиционирования проводится оценка НДС сложного участка.

На основе полученной информации проводится расчет критерия, позволяющего оценить влияние основных негативных факторов на техническое состояние сложного участка.

После этого определяются потенциально – опасные места, в которых необходимо выполнить вскрытие сложного участка и провести инструментальное обследование в шурфах.

Рисунок 1 - Алгоритм определения комплексного критерия ранжирования сложных участков МГ по очередности проведения технического диагностирования

По результатам анализа обследований выполняется расчет комплексного критерия ранжирования сложных участков с целью определения очередности вывода в ремонт и формируется перечень очередности ремонта сложных участков.

Во второй главе разработан новый метод комплексного диагностического мониторинга сложных участков МГ. На этих участках применение внутритрубной дефектоскопии затруднено и не является эффективным, поэтому требуется рассмотреть другие решения, основанные на использовании современных технических средств.

С этой целью была разработана система автономного комплексного диагностического мониторинга (АСКДМ), предназначенная для непрерывного контроля технического состояния. Система позволяет в реальном режиме времени получать по спутниковой связи информацию о напряженно-деформированном и коррозионном состоянии контролируемого объекта, об образовании и развитии трещиноподобных дефектов, об утечках газа, работе электрохимической защиты и эксплуатационных параметрах (давление, температура). Структурная схема автономной системы приведена на рисунке 2. АСКДМ представляет собой комплекс аппаратных и программных средств, обеспечивающих автономную работу системы, измерение физических величин, передачу полученных данных на удаленный терминал управления через спутниковую связь в режимах периодических сеансов или срочного вызова (при внезапно возникшей аварийной ситуации) и их обработку.

Рисунок 2 – Структурная схема АСКДМ

АСКДМ состоит из следующих устройств.

Удаленный терминал, обеспечивающий прием, накопление и обработку информации, ее визуализацию, формирование сигналов опасности по значениям и трендам параметров, передачу команд для изменения режимов работы одной или нескольких автономных подсистем. Удаленный терминал представляет собой комплект вычислительной техники с подключенным модемом для приема данных, передачи команд через спутниковую сеть и периферийных устройств для хранения и отображения информации. Конфигурация удаленного терминала определяется количеством обслуживаемых автономных подсистем, количеством собираемых физических параметров и частотой опроса модулей управления, измерения и коммутации.

Датчики - первичные преобразователи физических величин в электрические сигналы.

Центральная вычислительная станция (ЦВС) состоит из системного контроллера, приемо-передающего устройства спутниковой сети связи (модема с антенной), аккумуляторной батареи (АКБ). Конструктивно ЦВС располагается в герметичной оболочке. Системный контроллер содержит вычислительное устройство, энергонезависимую память для хранения полученных данных, реле включения питания спутникового модема и модулей измерения управления и коммутации (МУИК), часы реального времени, обеспечивающие периодические измерения и временную привязку измерений. АКБ обеспечивает автономную работу системы без использования внешних источников энергии. Для подзарядки АКБ может быть применена солнечная батарея. Для установки антенны модема и солнечной батареи над поверхностью земли предусмотрена мачта.

МУИК – герметичные измерительные устройства, предназначенные для преобразования электрических сигналов с датчиков в цифровой код и передачи по соединительным кабелям данных в ЦВС. МУИК имеют различные варианты исполнения для измерения параметров электрохимической защиты, блуждающих токов, параметров акустической эмиссии, тензометрии и т.д.

Соединительные кабели предназначены для подачи питания на МУИК, передачи данных от МУИК к ЦВС и команд управления от ЦВС к МУИК. Соединение МУИК с помощью соединительных кабелей производится по смешанной схеме: последовательно друг за другом и звездой.

Универсальность АСКДМ и возможности различного ее конфигурирования, а также гибкость программного обеспечения позволяют использовать систему для решения задач, связанных с мониторингом удаленных объектов.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 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.