Разработка алгоритма на основании применения математических моделей технического состояния ПП магистральных газопроводов
ВВЕДЕНИЕ
Аварийность магистральных газопроводов России признается среди 22 мировых трубопроводных компаний как одна из самых низких - 0,04 аварий на 1 тысячу км в год. Тем не менее, неизбежность аварий пока ещё существует и поэтому необходимо не только поддерживать достигнутый уровень, но и неуклонно его снижать на основе точной технической диагностики и последующих ремонтно-восстановительных мероприятий. Одним из наиболее потенциально опасных элементов линейной части магистрального газопровода (ЛЧ МГ) является подводный переход (ПП). Авария на подводном переходе вызывает не только значительные материальные потери, но и наносит огромный экологический ущерб, поскольку газ сразу попадает в самую ранимую составляющую окружающей среды - воду. На 78 тыс. км линейной части газопроводов приходится 1478 подводных переходов общей протяженностью примерно 3209 км между секущими задвижками. Обеспечение надлежащего технического состояния, отвечающего требованиям нормативной документации, представляе
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ 7
1.1 Магистральный газопровод Чайво – Де-Кастри 7
1.2 Предварительные проектные решения по строительству морского участка – переход через Татарский пролив 8
1.3 Основные климатические характеристики 10
1.4 Инженерно-геологические условия 12
1.5 Гидрогеологические условия 13
2 МОНИТОРИНГ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДВОДНОГО ПЕРЕХОДА МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА 16
2.1 Классификация технического состояния подводных переходов 17
2.2 Методы оценки технического состояния магистрального газопровода 20
2.3 Методы и средства контроля технического состояния подводных переходов 23
2.4 Современные методы мониторинга подводных переходов 25
3 ВЫБОР КРИТЕРИЕВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ И ОБОСНОВАНИЕ СООТВЕТСВУЮЩИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ 28
3.1 Проблемы моделирования технического состояния подводных переходов 29
3.2 Эволюция классификации дефектов 30
3.3 Структура исходных данных для управления надежностью и эффективностью эксплуатации подводных переходов 34
3.3.1 Разработка базы моделирования оценки технического состояния подводного перехода 36
3.3.2 Информационный анализ исходных данных 40
3.3.3 Проектирование базы исходных данных по подводным переходам, как основы создания математических моделей их технического состояния 43
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА 52
4.1 Моделирование коррозионного износа трубопровода 56
4.2 Моделирование малоцикловой усталости трубопровода 63
4.3 Анализ робастности математической модели малоцикловой усталости подводных переходов 70
5 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ 78
5.1 Повышение достоверности математических моделей оценки технического состояния подводных переходов 78
5.2 Суть варианта кластерного анализа при моделировании технического состояния подводных переходов 79
5.2.1 Концепция кластеризации подводных переходов 80
5.2.2 Формирование целевой выборки данных, характеризующих подводные переходы 86
5.2.3 Предварительный анализ целевой выборки данных по подводным переходам 89
5.3 Анализ достоверности результатов оценки технического состояния 91
5.3.1 Анализ изменения технологических параметров 92
5.3.2 Анализ изменения косвенных параметров 93
5.3.3 Тонкая настройка модели 94
5.4 Формирование рекомендаций по техническому обслуживанию и ремонту 94
5.4.1 Концепция планирования сроков мероприятий технического обслуживания и ремонта 95
5.4.2 Оптимизация группировки подводных переходов при планировании технического обслуживания и ремонта 95
5.4.3 Планирование сроков и состава технического обслуживания и ремонта подводных переходов 97
5.4.4 Разработка оптимальных планов по срокам и составу технического обслуживания и ремонта 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 101
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. «Технического отчёта по инженерным изысканиям», выполненных подрядной организацией ЗАО "Тихоокеанская инжиниринговая компания» г. Южно-Сахалинск, 2008 г.
2. Асадуллин М.З., Усманов P.P., Аскаров P.M. Коррозионное растрескивание труб магистральных газопроводов // Газовая промышленность. - 2000. - № 2. - С. 38-39.
3. Березин В.Л., Бородавкин П.П., Захаров И.Я., Ясин Э.М. Вопросы проектирования, монтажа и укладки подводных трубопроводов. ТНТО. - М.: ВНИИОЭНГ, 1974. – 72 с.
4. Березин Л.В. Методология оценки технического состояния и обеспечения работоспособности подводных трубопроводов. Дис. на соискание уч. степени д-ра техн. наук. Москва, 2004. – 210 с
5. Бородавкин П.П. Подводные трубопроводы / П.П. Бородавкин, В.Л. Березин, О.Б. Шадрин. – М.: Недра, 1979. 415 с.
6. Бородавкин П.П., Шадрин О.Б. Вопросы проектирования и капитального ремонта подводных переходов трубопроводов. М.: ВНИИОЭНГ, 1971. – 84 с.
7. Борцов А.Р. Технология строительства и методы расчета напряженного состояния подводных трубопроводов "труба в трубе": дис. канд. технических наук, Москва, 1984.
8. Буренин Д.В. Оценка качества исходной информации в расчетно-аналитических комплексах. – Уфа: Фонд содействия развитию научных исследований, 1997.
9. Бусленко Н.П. и др. Метод статистических испытаний (метод МонтеКарло).
10. В.Е. Селезнев, В.В. Алешин, С.Н. Прялов. Основы Численного моделирования магистральных трубопроводов. Второе издание, переработанное и дополнительное. г. Москва, 2009 г.
11. Васильев Г.Г. Практические аспекты повышения надежности подводных переходов магистральных трубопроводов / Г.Г. Васильев, Ю.А. Горяинов, В.К. Иванец, И.Л. Садова // Промышленный сервис. – 2012. - №2. – С. 21-23.
12. Варламов, Д.П. Прогнозирование рисков безопасной эксплуатации линейной части магистральных газопроводов, склонных к коррозионному растрескиванию под напряжением: автореф. дис. док. тех. наук: – М.,2014. – 36 с.
13. Вероятностные методы в вычислительной технике. Учеб. Пособие для вузов по спец. ЭВМ. /А.В. Крайников, Б.А. Кудриков, А.Н. Лебедев и др.; Под ред. А.Н Лебедева и Е.А. Чернявского. –М.: Высш.шк., 1986. – 326 с.
14. Глаголев, М.В. Анализ чувствительности модели / М.В. Глаголев // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. – 2012. –№3. – С. 31-53.
15. ГОСТ 17102-71. Качество продукции. Классификация продукции по качеству и виды дефектов. Термины и определения.
16. ГОСТ Р52330-2005. Контроль неразрушающий. Контроль напряженно-деформированного состояния объектов промышленности и транспорта. Общие требования.
17. Гумеров А.Г., Азметов Х.А., Гумеров Р.С. Техническая эксплуатация подводных трубопроводов. - М.: НЕДРА, 2003. – 300 с.
18. Гусенков А.П. Прочность при изотермическом
Информационный анализ предметной области - анализ, структурирование и выбор способов хранения исходной информации о ПП, необходимой для достижения вышеуказанной цели.
При исследовании процесса коррозионного износа в качестве исходной информации для его прогноза необходимы паспортные данные ПП и замеры толщины стенки трубы на регламентируемом множестве контрольных точек, начиная с первого обследования (проводимого после поставки трубы, перед ее монтажом). Выбор множества контрольных точек регламентируется нормативным документом [56].
При исследовании процесса малоцикловой усталости ПП, в качестве исходной информации используются паспортные данные ПП. Информация обо всех обнаруженных дефектах, на всех этапах жизненного цикла, поскольку согласно принятой концепции технического обслуживания и ремонта (ТОР), при анализе учитывается уровень напряженно- деформированного состояния и в дефектной, и в бездефектной з