2016_946_SaltanovNV (1225707), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Классификация отказов по последствиям необходима при нормировании надежности, в частности, для обоснования выбора номенклатуры и численных значений нормируемых показателей надежности.

Среди всех отказов выделяют особо опасные - катастрофические отказы, наступление которых создает угрозу для жизни и здоровья людей, а также для окружающей среды, или приводит к тяжелым экономическим потерям. К критическим отказам относятся такие, возникновение которых приводит к невыполнению ответственного задания. Отнесение отказа к той или иной категории является предметом соглашения между заказчиком (потребителем) и разработчиком (изготовителем).

Наработка до отказа характеризует продолжительность эксплуатации объекта от ее начала до возникновения отказа. Наработку между отказами отсчитывают от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа.

Долговечность объекта характеризуют его ресурсом или сроком службы. Техническим ресурсом (или просто - ресурсом) называют суммарную наработку объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода объекта в предельное состояние. Срок службы определяют как календарную продолжительность эксплуатации объекта от ее начала или возобновления после ремонта до перехода объекта в предельное состояние.[4]

1. Надежность магистрального трубопровода на этапах жизненного цикла

Количественные факторы действующие последовательно складывают «картину» надежности магистрального трубопровода. Рассмотрим каждый из этих этапов (рисунок 1.1). [5]

Первым этапом, является проектирование. В нем закладываются все основные технические и современные технологические решения, что в итоге сформирует определенный уровень эксплуатационной надежности трубопровода с учетом конструктивных и технологических особенностей элементов и линейных участках. После работы над проектированием переходим к выбору материала деталей. Качество материалов для изготовления деталей регламентируется стандартами конструкторской документации.

Следующий этап – изготовление оборудования. Проблема надежности напрямую зависит от качества сборки и изготовления оборудования. Если оборудование не будет изготовлено в соответствии с конструкторской документацией, то процесс изготовления изделия не сможет обеспечить запланированный уровень надежности. Так как магистральный трубопровод эксплуатируется в специфических условиях, то к качеству изготовления участков предъявляются жесткие требования:

- высокая квалификация персонала;
- высокий класс точности изготовления;

- высокий уровень безотказности материалов в экстремальных условиях эксплуатации.

Соблюдение этих требований обеспечит высокий уровень надежности магистрального трубопровода.

Этап сооружения зависит от полноты комплектации всей номенклатуры деталей. Сборку деталей должен производить высококвалифицированный и проинструктированный специалист, так как от этого зависит надежность сборки оборудования. Здесь большую роль играет человеческий фактор: субъективное отношение рабочего к выполняемой работе, его способность, квалификация и опыт. Рабочий должен выполнять работу в строгом соответствии с установленными должностными инструкциями и собственной квалификацией. Он не имеет права изменять методы работы по собственному усмотрению. Рабочий может внести предложения для улучшения конструкции детали или усовершенствования процесса сборки изделия, но при этом он не имеет права отклоняться от заданной инструкции.

Следующие этап опираются на условия эксплуатации и текущее обслуживание. Текущее обслуживание зависит от условий эксплуатации и частоты проведения работ по профилактическому обслуживанию. На этапе эксплуатации происходи сбор статистических данных о надежности элементов, об отказах, построение моделей надежности трубопроводных систем.

После всех пройденных этапов решаются следующие задачи:

- определение необходимого уровня надежности трубопроводной системы;

- обеспечение заданного уровня надежности трубопроводной системы;

- оптимизация уровня надежности трубопроводной системы.

Проектирование объектов МТП

Изготовление объектов МТП

Сооружение объектов МТП

Эксплуатация объектов МТП

Рисунок 1.1 Этапы жизненного цикла магистрального трубопровода

1. Специфика определения надежности магистрального трубопровода в процессе эксплуатации

Специфика определения и поддержания необходимого уровня надёжности трубопроводов на различных этапах эксплуатации заключается в выполнении основного требования надёжности – обеспечение безотказной работы и временным фактором.

Определение требуемого уровня надёжности магистральных трубопроводов основано на методах статистической оценки показателей безотказности. Объектом исследования в данном случае выступает линейная часть конкретного магистрального трубопровода. Отличительной чертой линейной части трубопровода является то, что в эксплуатации полностью исключается возможность постановки на испытание серии однотипных объектов, в отличии от секции трубопровода еще не уложенной в грунт. Отсутствует возможность как планирования, так и последующего проведения эксперимента. Это во многом усложняет применение вероятностно-статистических методов оценки текущего уровня надёжности линейной части магистральных трубопроводов. Потому что оценку надежности эксплуатируемых трубопроводов получают на основе статистики уже имеющихся отказов.

Большинство оборудования магистральных трубопроводов при увеличении доли износовых отказов требует проведения дифференцированной оценки уровня надёжности, которая должна базироваться на выявлении и анализе физических причин разрушения.

Необходимо заметить, что данный подход зависит от обстоятельств, затрудняющих описание процесса разрушения магистральных трубопроводов. Во-первых, его математическая модель слишком упрощена, что не может с достаточной степенью адекватности отразить функции процесса разрушения трубопровода. Во-вторых, модель, слишком усложнена. И мы получаем теоретическое, а не практическое значение, так как информацию на которую мы основываемся трудно получить.

Основной отличительной особенностью при анализе уровня надёжности магистральных трубопроводов является недостаток первичных данных. А это не позволяет получать исходную информацию в полном объеме, что влечёт за собой необходимость в разработке моделей для принятия управляющих решений при различной степени информативности о надёжности объектов магистрального трубопроводного транспорта нефти и газа.

1. Проблема безопасности трубопровода

В процессе эксплуатации трубопроводов возникают проблемы, связанные с обес­печением надежной и безопасной работы. Образуются различные дефекты, в том числе коррозионно-эрозионный износ, несмотря на наличие электрохимической защиты (ЭХЗ). Основное правило из ГОСТ 51164-98 по защите подземных сооружений от коррозии, определяющее обеспечение защиты трубопроводов от коррозии при наличии изоляции и 100%-й защищенно­сти участка средствами ЭХЗ, как правило, не срабатывает. Неправильно выбранный защитный потенциал приводит к повре­ждениям и разрушению изоляционного покрытия на больших площадях. Большую опасность представляют слу­чаи, когда имеют место два и более источ­ника разрушения, например существен­ные механические напряжения, коррозия и концентраторы напряжений (царапины, вмятины). Концентраторы напряжений активизируют коррозионный процесс. При существенной коррозии происходит изменение не только геометрических, но и механических характеристик материа­ла. Все это существенно снижает ресурс трубопроводов.[16]

Проблема защиты от коррозионного раз­рушения трубопроводов, работающих при интенсивных механических воздействиях, является важной задачей. Безаварийная работа трубопроводов зависит от состояния поставляемых элементов и узлов системы, от условий их эксплуатации и от качества выполнения монтажных и ремонтных работ. Нарушение режима эксплуатации трубопро­водов ведет к дополнительным напряжениям в металле.[11]

Разрушение трубопроводов нефти и газа приводит к сокращению добычи ресурсов, что приводит к большому ущербу, ухудшению экологической ситуации и за­тратам больших финансовых ресурсов для ликвидации аварий. Поэтому вопросам безопасности трубопроводов уделяется большое внимание как у нас в стране, так и за рубежом. Возникает необходимость проведения научно-исследовательских работ, направленных на изучение процесса износа и старения существующих систем газопроводов, особенностей работы ста­рых и новых трубных сталей, покрытий в экстремальных условиях и ремонтных воздействий.

1. Аварий на магистральных трубопроводах

В среднем число инцидентов и аварий на период 2005-2015 гг., приходящихся на 1000км российских магистральных трубопроводов, составляет 0,06 отказов в год. Основными отказами являются заводские дефекты и брак строительно-монтажных и ремонтных работ. Основными же причинами аварий на трассе трубопроводов стали: внешние воздействия - 35%, брак монтажно-строительных и ремонтных работ - 24.2%, стресс коррозия - 22.7%, брак металла и дефекты труб при их изготовлении - 14%, ошибочные действия персонала - 3%.

Согласно статистике аварий на российских трубопроводах, стресс коррозия металла стенок труб в основном происходит на трубопроводах большого диаметра 700-1420 мм.

Основной же причиной коррозионно-механического растрескивания металла стенок труб является комплексное воздействие факторов:

1. Крайне низкое сталеплавительное качество металла и заводские дефекты труб – остаточные напряжения, гофры, риски, раскатные пригары, несплавление сварного шва, микротрещины и т.д.;

2. Доступ коррозионно-активной среды к поверхности металла;

3. Усталость и разрушение металла от пульсаций внутритрубных рабочих давлений и гидроударов.

Из-за стресс коррозии и усталостного разрушения от циклических перепадов внутритрубных давлений по Россий ежегодно из нефтепроводов вытекает около 10-15 млн т нефти из добываемых 305 млн т (~4-5%). Число аварий на газопроводах страны по причине стресс коррозий было 23% от общего числа аварий.

Только от прямых потерь нефти и утечек газа, экономический ущерб оценивается в 450 млн долл. в год.[10]

1. Основные показатели надежности

Показателями надёжности являются количественные характеристики одного или нескольких свойств, составляющих надёжность всего объекта в целом. Численное значение показателей надёжности может быть выражено размерными или безразмерными величинами, оно может быть различным в зависимости от этапов существования объекта.

Определение на практике количественных показателей надёжности позволяют решить в процессе эксплуатации следующие задачи:

1) производить расчёт надёжности объекта, находящегося в эксплуатации;

2) сформулировать требования, предъявляемые к вновь создаваемым объектам;

3) заранее рассчитать сроки службы объекта и необходимое количество запасных частей, составить плановое задание на ремонт и т.д.

Количественные показатели, характеризующие надёжность объекта подразделяются на единичные и комплексные.

Единичный показатель надёжности характеризует одно из свойств, составляющих надёжность объекта. Комплексный показатель надёжности характеризует несколько свойств, составляющих надёжность объекта.

Показатели надёжности объекта не могут измеряться непосредственно, они определяются по априорной (статистической) информации о повреждениях и отказах элементов оборудования статистическими методами по математическим выражениям.

1. Показатель безотказности

Вероятность того, что во время эксплуатации, в пределах заданной наработки, не произойдет ни одного отказа называется вероятностью безотказной работы.

Вероятность безотказной работы можно получить по формуле

где - число элементов в начале испытания; – число отказов элементов к моменту наработки .

Отметим так же, что чем больше элементов в начале испытаний тем точней можно рассчитать вероятность безотказной работы.

Функция вероятности безотказности работы является монотонно убывающей функцией во времени: при , . Если в момент начала работ объект исправен, , то вероятность безотказной работы в интервале примет вид:

Характеристики

Список файлов ВКР