Реферат: Підвищення ефективності магістральних газопроводів на пізній стадії експлуатації
Предмет дослідження: технології, методи, заходи підвищення ефективності експлуатації обладнання і лінійної частини магістральних газопроводів.
Методи досліджень. Аналіз причин відмов газотранспортних систем проводився з використанням методу дерева відмов, який ґрунтується на оберненій (дедуктивній) логіці; прогнозування впливу факторів на відмову газових об'єктів проводилось методами математичного моделювання; для модифікації камер згоряння газоперекачувальних агрегатів застосовувались стендові та натурні випробування. Вірогідність отриманих висновків підтверджено результатами натурних дослідів та статистичними даними із застосуванням алгоритмів обробки даних.
Наукові положення, що виносяться на захист:
1. Закономірності зміни економічної ефективності експлуатації газоперекачувальних агрегатів компресорних станцій з тривалим терміном експлуатації.
2. Результати досліджень критичного напружено-деформованого стану лінійних ділянок газопроводів і методи обґрунтування їх залишкового ресурсу.
3. Заходи зниження рівня аварійних ризиків та шкідливого впливу об’єктів магістрального газопроводу на довкілля.
Наукова новизна отриманих результатів полягає у тому, що вперше:
1. На основі аналізу технічного стану вітчизняних магістральних газопроводів для підвищення ефективності їх експлуатації удосконалено методи прогнозування технічного та екологічного ризиків аварій.
2. Удосконалено розрахунково-експериментальний метод визначення залишкового ресурсу магістральних газопроводів на пізній стадії експлуатації за допомогою індикаторів навантаження на основі закономірностей кінетики втомного руйнування та експериментальних досліджень індикаторів та моделей-“вирізок” труб газопроводу.
3. Удосконалено метод визначення залишкового ресурсу газоперекачувальних агрегатів компресорних станцій шляхом встановлення ефективного ККД конкретного агрегату із врахуванням його критичного стану і зміною його в минулому, а також характеру тренду, побудованого для усієї сукупності ідентичних агрегатів.
4. Обґрунтовано метод підвищення енергетичної ефективності камер згоряння газотурбінних установок компресорних станцій на основі трубчастої технології спалювання газу.
5. Розвинуто концепцію використання вторинних ресурсів компресорних станцій магістральних трубопроводів шляхом розробки технології одержання вуглекислоти з димових газів.
6. Обґрунтовано науково-технічні заходи та засоби щодо підвищення акустичної ефективності компресорних станцій магістральних газопроводів.
Практичне значення одержаних результатів полягає:
1. Удосконалено методи кількісного аналізу аварійного ризику газотранспортних об'єктів підвищеної небезпеки, які схвалені і взяті для використання Управлінням Держпромгірнаглядом МНС України.
2. Розроблено науково-технічні заходи з впровадження трубчастої технології спалювання газу у камерах згоряння газоперекачувальних агрегатів компресорних станцій, що дозволили значно підвищити її енергетичну ефективність (патенти України на корисну модель №8303, №8304, №21118, №22994), впроваджено технологію на Бердичівській компресорній станції УМГ «Київтрансгаз України».
3. Розроблена технологія одержання вуглекислоти з димових газів, що зменшує навантаження на довкілля (патенти України та Росії на корисну модель №5959, №46753).
4. Створено шумоглушники-утилізатори для газотурбінних агрегатів ГПА-Ц-6,3 та ГТК-10-і (патенти України та Росії на корисну модель №2352, №24041, №61814), які взяті для виготовлення Ухтинським експериментальним механічним заводом (Росія).
5. Розроблена методика для визначення залишкового ресурсу магістральних газопроводів (патент України на корисну модель №5396), яка впроваджена на УМГ «Прикарпаттрансгаз».
Особистий внесок здобувача . Особистий внесок здобувача у роботах, опублікованих у співавторстві, полягає у такому: 1) проблеми енергоекологічної безпеки газових об’єктів України, інноваційні пріоритети паливно-енергетичних комплексів країни, сформовано нові підходи до кількісного аналізу аварійного ризику газотранспортних об'єктів, сучасного стану досліджень підвищення ефективності магістральних газопроводів та компресорних станцій [1-7, 13, 15, 16, 21, 41]; 2) визначення залишкового ресурсу лінійної частини магістральних газопроводів та вибір діагностичного параметра агрегатів компресорних станцій [42]; 3) напрямки створення малотоксичних камер згорання [11, 12, 16, 21, 27, 42, 43]; 4) ідея використання вторинних ресурсів компресорних станцій для виробництва вуглекислоти [22, 24, 25, 29, 30, 33, 35-37]; 5) участь у створенні модифікованих шумоглушників-утилізаторів[10, 45, 46].
Апробація результатів роботи. Основні результати дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на конгресах та науково-технічних конференціях: 7-ї міжнародної науково-практичної конференції «Нафта і газ України-2002 (Київ, 2002р.), шостої міжнародної конференції «Енергетична безпека Європи ХХІ сторіччя» (Київ, 2003р.), сьомої міжнародної конференції «Енергетична безпека Європи ХХІ століття, «Інноваційні пріоритети» (Київ,2004р.), ІV міжнародному енергоекологічному конгресі «Енергетика. Екологія. Людина.» (Київ, 2004р.); 8-ї міжнародної науково-практичної конференції «Нафта та газ України-2004» (Судак, 2004), першої в Україні міжнародної конференції «Когенерация в промишленности и коммунальной энергетике» (Київ, 2005р.),науково-практичної конференції «Екологічні проблеми нафтогазового комплексу» (м. Яремча Івано-Франківської обл., 2004р.), 5-й міжнародний енергетичний конгрес «Енергетика. Екологія.. Людина» (Київ, 2005р.), 8-ї міжнародної конференції «Енергетична безпека Європи ХНІ століття, «Євразійські енергетичні коридори (Київ, 2005р.), VІ міжнародному енергоекологічному конгресі «Енергетика. Екологія. Людина»(Київ, 2006р.), 9-ї міжнародної конференції «Енергетична безпека Європи ХНІ століття», «Євроазійські енергетичні коридори» (Київ, 2006р.), науково-практичної конференції «Нафтогазовий комплекс України, стратегія розвитку» (Київ, 2006р.), ХІІ міжнародної конференції «Ресурсоенергозбереження в ринкових відносинах» (м.Ялта, 2006р.), міжнародної науково-технічної конференції «Новітні ресурсозберігаючі технології в нафтогазовій енергетиці (ІФНТУНГ-40» (м.Івано-Франківськ, 2007р.), 3-ї міжнародної науково-практичної конференції «Екологічні проблеми нафтогазового комплексу» (санаторій Синяк, Закарпатська обл., 2007), VІІ міжнародному енергетичному конгресі «Енергетика. Екологія. Людина.» (2007р), 10-ї міжнародної конференції «Енергетична безпека Європи ХХІ століття» (Київ, 2007р.), на семінарах кафедри безпеки життєдіяльності і міжкафедральному науковому семінарі факультету нафтогазопроводів Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу (2004, 2005, 2006, 2007р.р.)
Публікації . Результати дисертації опубліковані у 4-ох монографіях, 33 статтях у фахових наукових журналах, збірниках, 9 міжнародних конференцях і семінарах, 11 деклараційних патентах України та Росії.
Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з в вступу, 6 розділів, висновків, списку використаних джерел з 233 найменувань, 6 додатків на 58 сторінках. Повний обсяг – 350 сторінок, з них основний текст – 267 сторінок. Робота містить 62 рисунки та 37 таблиць.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтована актуальність проблеми, сформульовані мета, завдання досліджень, наведена наукова новизна і значимість, а також результати апробації та реалізації основних положень роботи.
У першому розділі проведені аналіз сучасного стану досліджень ефективності магістральних газопроводів, що експлуатуються у складних і досить різноманітних природних умовах, а тому спектр навантажень та впливів на них дуже широкий. Окрім цього, система трубопроводів має різне конструктивне рішення по всій її протяжності та різні терміни експлуатації. Все це призводить і буде призводити до їх відмов. Як показують статистичні дані, найбільша кількість аварій спостерігається на газопроводах, які експлуатуються понад 20 років і досягає майже 80% загальної аварійності. У загальному, структура лінійної частини газопроводів за терміном експлуатації має такий вигляд: 10 і менше років – 9%, від 11 до 15 років – 10%, від 16 до 20 років – 17%, від 21 до 32 років – 31%; 33 і більше років – 33%.
Вищенаведене вимагає безпечних умов експлуатації газотранспортних систем, які вирішуються оцінкою ризику їх експлуатації. Оцінка технічного та екологічного ризику запрограмована в нормативних актах, документах та наукових працях.
Одним з напрямків перспективного розвитку газового комплексу України є впровадження науково-технічних розробок і певного досвіду забезпечення ефективності газотранспортних систем. Проблему забезпечення ефективності експлуатації газотранспортної системи неможливо розглянути окремо від процесів реформування суспільства загалом, а також від змін соціально-економічних умов країни.
Відмітимо, що до теперішнього часу в Україні, в основному, вже розроблена достатня кількість ефективних екологічних, енерго-ресурсозберігаючих технологій і обладнання для магістральних газопроводів. Вони дозволяють вже зараз значно збільшити ефективність використання природного газу на компресорних станціях і в перспективі перетворити їх у відносно екологічно чисті енерготехнологічні комплекси комбінованого виробництва різних видів енергії (механічної, електротехнічної, теплової).
Великий внесок у розвиток теорії та практики з розробки енерго-ресурсозберігаючих технологій, обладнання і засобів та заходів з підвищення ефективності експлуатації лінійної частини магістральних газопроводів внесли такі вітчизняні і зарубіжні вчені, як: Бородавкін П.П., Грудз В.Я., Іванцов О.М., Івасів В.М., Карпаш О.М., Котляревський В.А., Крижанівський Є.І., Мазур М.М., Овчаров С.В., Сафонов В.С. і Одішарія Г.Є., Семчук Я.М., Середюк М.Д., Телегін Л.Г., Харіоновський В.В., Шаталов А.А., Шлапак Л.С. та інші.