Разработка методики оценки технического состояния подводных переходов магистральных трубопроводов Беларуси

Один из приоритетов государственной политики Республики Беларусь состоит в обеспечении её национальной безопасности [18]. В число важнейших составляющих национальной безопасности входят как энергетическая, так и экологическая безопасность [19.]. Фундамент энергетики составляет топливно-энергетический комплекс, который обеспечивает жизнедеятельность всех отраслей национальной экономики [42]. Важнейшим элементом топливно-энергетического комплекса Беларуси являются системы энергокоммуникаций, в частности, предназначенные для транспортирования жидких и газообразных углеводородных энергоносителей — магистральные трубопроводы.

Несмотря на то, что трубопроводный транспорт относится к наиболее экологобезопасным видам транспорта [7], он может оказывать серьёзное негативное влияние на окружающую среду. Это влияние различным образом проявляется как на стадии сооружения объектов трубопроводного транспорта, так и на стадии их эксплуатации [26]. При эксплуатации магистральных трубопроводов негативное экологическое воздействие в наибольшей мере связано с опасностью промышленных аварий, которые сопровождаются выходом из аварийного трубопровода транспортируемого вещества. Наиболее опасными являются аварии, происходящие на подводных переходах — в местах, где трасса магистрального трубопровода пересекает водные объекты [22]. Это связано с рядом факторов:

• Затруднённый ремонт ПЛ. Ремонт приходиться производить чаще всего в подводных условиях с использованием кессонов и другого дорогостоящего оборудования [12]. Ремонт трубопровода с подъемом его над поверхностью воды также требует больших затрат материально-технических ресурсов.

• При авариях на нефтеи нефтепродуктопроводах, транспортируемый продукт попадает непосредственно в водоём. Вследствие токсичности нефти и нефтепродуктов, наноситься огромный ущерб обитателям водной среды. Этот вопрос широко освещен в научной и периодической печати [13], [6], [38−41]. Стоит лишь упомянуть, что па пораженных участках даже через 15 лет растительный покров восстанавливается менее, чем наполовину [8], [32].

• Нанесение убытков владельцу трубопровода, которые складываются из затрат на ремонт, стоимости потерянного продукта и ущерба от недопоставки транспортируемого продукта в течение проводимого ремонта [33].

К началу XXI века стало совершенно очевидно, что трубопроводный транспорт нуждается в переходе на новый, более высокий уровень надежности и безопасности эксплуатации. Причем это касается в равной степени как действующих систем, так и вновь проектируемых и строящихся [20].

Снизить количество отказов наподводных переходах магистральных трубопроводов и обеспечить сохранность того уровня качества, который был заложен в проекте, можно лишь повышением надежности подводного перс-хода при их сооружении и эксплуатации. Это, в свою очередь, возможно лишь после оценки величин влияний различных факторов на работу подводных переходов и снижения либо ликвидации тех факторов, которые влияют негативно [21].

Меры по повышению надежности ПП могут быть эффективны в том случае, если качество, заложенное в его проект, сохраняется в течение всего промежутка времени, установленного для эксплуатации нефтепровода. Условия эксплуатации трубы существенно отличаются от тех условий, которые рассматриваются на стадии проектирования, поэтому параметры функционирования нефтепровода оказываются далекими от закладываемых расчетных значений. В связи с этим не всегда обеспечен необходимый уровень надёжности при эксплуатации трубопроводов и, как следствие, возникают отказы на действующих трубопроводах из-за невыполнения требований к их качеству в период строительства [23].

Чрезвычайно важно иметь представление о реальном техническом состоянии эксплуатирующихся трубопроводпых конструкций, хотя бы путем проведения внутритрубной диагностики [20], однако это дает картину лишь наличия либо отсутствия дефектов в металле трубы на момент диагностической проверки, но не комплексную картину надежностного состояния всего трубопровода.

Таким образом, приходим к выводу о необходимости оценить степень положительного влияния проектных, организационно-строительных и эксплуатационных мер, применяемых для повышения надёжности подводных переходов. Одним из способов решения этой задачи является создание некоторой методики, позволяющей определить степень надёжности подводного перехода путем учета влияния внешних и внутренних факторов трубопровода на всех стадиях его жизненного цикла.

Получение численного значения степени надежности подводного перехода позволит ранжировать ППМТ по уровню технического состояния [22], что (в рамках одной трубопроводной организации) означает возможность рационального планирования годового бюджета и материально-технических средств на ремонтно-восстановительные работы.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Связь работы с крупными научными программами, темами.

Тема диссертационной работы была включена в научные планы УО «Полоцкий государственный университет» в период 2005;2010 гг.

Тема диссертации соответствует п. 7.2. «Обеспечение безопасности и эффективности транспорта углеводородных энергоносителей и продуктов их переработки» приоритетных направлений фундаментальных и прикладных научных исследований Республики Беларусь на 2006;2010 годы (постановление Совета министров Республики Беларусь № 512 от 17.05.2005).

Результаты диссертационной работы использовались при выполнении хоздоговорной темы: Переработка Деклараций безопасности «Гомельтранс-нефть «Дружба» — договор ХД 21−218 по заказу Гомельского республиканского унитарного предприятияпо транспорту нефти «Гомельтранснефть «Дружба», время выполнения 1.03.2009;31.12.2009 (см. Приложение А).

Цель и задачи исследования

.

Цель исследования: создание методики оценки технического состояния ПП магистральных трубопроводов, основанной на комплексной системе мониторинга, моделировании условий эксплуатации и характеристик ПП.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе должны быть решены следующие задачи:

1. Проведение анализа современного состояния ПП, выявление и формирование совокупности факторов, влияющих на их надёжность.

2. Разработка модели ПП магистральных трубопроводов, отображающей влияние конструктивных особенностей перехода, условий и режимов их эксплуатации на техническое состояние 1111.

3. Создание на основе разработанной модели ПП критерия оценки технического состояния 1111 и проведение на его основе оценки технического состояния 1111 Беларуси, находящихся в эксплуатации.

4. Разработка алгоритма определения приоритетов технического обслуживания и ремонта подводных переходов для обеспечения безопасности их эксплуатации.

Объектом исследования является подводный переход магистрального трубопровода.

Выбор объекта исследования обосновывается следующими причинами. При пересечении трассой магистрального трубопровода водного препятствия, основным способом преодоления преграды является сооружение подводного перехода — трубопровода, заглубленного в дно водоема. При разгерметизации подводного трубопровода перекачиваемый продукт попадает непосредственно в водный объект и, вследствие своей токсичности, оказывает сильное негативное воздействие на окружающую среду. Ремонт такого участка затруднен в силу его подводного нахождения.

Для предупреждения аварии подводного перехода, необходимо знать его техническое состояние. Диагностика наружными способами осложнена в силу нахождения трубопровода в среде ил-вода. Внутритрубная диагностика может осуществляться лишь при наличии камер запуска-приема интеллектуальных устройств, которые на резервных нитках отсутствуют, что создало неопределенность их технического состояния. Отсюда суть исследований — поиск способов определения технического состояния подводных переходов.

Положения, выносимые на защиту.

1. Научное обоснование сформированной и упорядоченной совокупности факторов воздействия, имеющих различную природу, на техническое состояние ПП магистрального трубопровода.

2. Модель для оценки технического состояния 1 JUL 1, позволяющая производить учет влияния факторов, влияющих на надежность ПП и её научно-методологическое обоснование.

3. Методика оценки технического состояния ПП магистральных трубопроводов, основанная на математическом анализе экспертных оценок, полученных с помощью комплексной системы мониторинга и моделирования условий эксплуатации и характеристик ПП.

Научная новизна.

Разработана методика оценки технического состояния ПП магистральных трубопроводов, основанная на математическом анализе экспертных оценок, полученных с помощью комплексной системы мониторинга и моделирования условий эксплуатации и характеристик 1111.

Разработан алгоритм выбора решений, направленных на повышение безопасности эксплуатации 1111 основанный на расчете индекса технического состояния каждого ГШ, ранжировании ГШ по индексу технического состояния, выборе ПП с наиболее высокими значениями индекса и направлении превентивных мероприятий для обеспечения безопасности эксплуатации выбранных ГШ.

Практическая ценность.

Результаты диссертационной работы использовались при выполнении хоздоговорной темы: Переработка Деклараций безопасности «Гомельтранс-нефть «Дружба» (договор ХД 21−218 по заказу Гомельского республиканского унитарного предприятия по транспорту нефти «Гомельтранснефть «Дружба», время выполнения 1.03.2009;31.12.2009).

Разработанная методика позволяет предприятиям, эксплуатирующим 1111, производить планирование финансирования технического обслуживания и ремонта 1111 на следующий расчетный период.

Апробация результатов диссертации.

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях:

1. III Научно-технической конференции «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта» (г.Минск, 18−21 сентября 2000 г.);

2. VII Республиканской научной конференции студентов и аспирантов Беларуси НИРС-2002 (г.Витебск, 10−11 ноября 2002 г.);

3. II Международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация» (г.Минск, 23−25 июля 2003 г.);

4. ГУ Научно-технической конференции"Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта" (г.Новополоцк, 4−7 ноября 2003 г.);

5. III Международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация» (г.Минск, 5−8 июня 2005 г.);

6. II Международном экологическом симпозиуме в городе Полоцке «Региональные проблемы экологии: пути решения» (г.Полоцк, 1 сентября 2005 г.);

7. Учебно-научно-практической конференции (г.Уфа, 5−8 мая 2007 г.);

8. V Научно-технической конференции «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта» (г.Новополоцк, 7−9 июня 2006 г.);

9. III Международном экологическом симпозиуме в городе Полоцке «Региональные проблемы экологии: пути решения» (г.Полоцк, 3 сентября 2006 г.);

10. IV Международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация» (г.Минск, 5−7 мая 2007 г.);

11. ГУ Международном экологическом симпозиуме в городе Полоцке «Региональные проблемы экологии: пути решения» (г.Полоцк, 21−23 ноября 2007 г.);

12. Международной научно-практической конференции «Техника и технологии: инновации и качество» (г.Барановичи, 23−24 ноября 2007 г.);

13. VI Научно-технической конференции «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта» (г.Новополоцк, 11−14 декабря 2007 г.);

14. Международной научно-технической конференции «Прочность и надежность магистральных трубопроводов» МТ-2008 (г.Киев, Украина, 5−7 июня 2008 г.).

Автор выражает благодарность и признательность научному руководителю, заведующему кафедрой «Сооружение и ремонт газонефтепроводов и хранилищ», Российский государственный университет нефти и газа им. И. М. Губкина, д.т.н., профессору Геннадию Германовичу Васильеву за всестороннюю помощь и поддержку, оказанную при подготовке диссертации.

Автор выражает благодарность всем сотрудникам кафедры трубопроводного транспорта и гидравлики Полоцкого государственного университета за поддержку в ходе выполнения работы.

Отдельно автор выражает благодарность за помощь в проведении теоретических исследований заведующему кафедрой трубопроводного рапс-порта и гидравлики Полоцкого государственного университета, к.т.н., доценту Владимиру Константиновичу Липскому.

Опубликованность результатов.

По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 5 статей в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации.

Структура и объем диссертации

.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, основных выводов. Работа изложена на 140 страницах, включает 24 иллюстрации, 14 таблиц. Библиография включает 61 литературный источник.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. На основе изучения и анализа современного состояния подводных переходов магистральных трубопроводов на территории Республики Беларусь выявлена упорядоченная совокупность факторов, влияющих на надежность эксплуатации 1111, определены критерий оценки их технического состояния и создана многофакторная модель оценки индекса технического состояния 1111, которая отображает влияние конструктивных особенностей ПП, продолжительности, условий и режимов эксплуатации.

2. Разработан алгоритм выбора решений, направленных на повышение безопасности эксплуатации ПП, основанный на расчете индекса технического состояния каждого ПП, ранжировании 1111 по индексу технического состояния, выборе ПП с наиболее высокими значениями индекса и направлении превентивных мероприятий для обеспечения безопасности эксплуатации выбранных ПП.

3. Разработана компьютерная программа РИТС, позволяющая ранжировать подводные переходы по приоритету обеспечения их безопасности.

4. По результатам сравнительной оценки состояния ПП, проведенной на основании разработанной методики, для 1111, эксплуатируемых на территории Беларуси, установлены приоритеты в проведении мероприятий по повышению надежности их эксплуатации.