Реферат: Підвищення ефективності магістральних газопроводів на пізній стадії експлуатації

У третьому розділі наведені результати експериментальних досліджень з визначення залишкового ресурсу лінійної частини магістральних газопроводів шляхом використання індикаторів навантаження.

Для вирішення проблеми оцінки залишкового ресурсу аварійно небезпечних ділянок МГ доцільно використовувати накладки з індикаторами навантаження. При цьому необхідно мати кінетичні діаграми втоми індикаторів, тобто криві втоми при різних ступенях їх пошкодження.

Провівши серію втомних випробувань індикаторів при різному ступені пошкодження (у нашому випадку, з різною довжиною вирощеної тріщини), отримаємо кінетичні діаграми втоми з імовірнісними характеристиками.

Суть даної методики полягає в наступному. На індикаторах вирощують з допомогою розробленої нами установки тріщини різної довжини і прикріплюють їх за допомогою точкового зварювання до моделей-вирізок. Моделі-вирізки з привареними індикаторами з вирощеними тріщинами групуємо за довжиною початкової тріщини. Потім проводимо серію втомних випробувань на розробленому дослідному стенді з індикаторами кожної групи до повного руйнування індикаторів.

Рівні навантаження визначають за умови охоплення для кожної серії інтервалу багатоциклової втоми (N = 10⁴ -10⁷ циклів до руйнування) з найбільшою рівномірністю, що значно спрощує подальші імовірнісні розрахунки.

На другому етапі усі результати зводяться у генеральну вибірку і за допомогою програми обробки даних визначаються параметри усередненої кривої втоми , і . Для цього розроблено алгоритм обробки експериментальних даних, який призначений для використання у середовищі програмування комп’ютерної математичної системи Maple .

На основі алгоритму створена комп’ютерна програма для розрахунку та графічної побудови імовірнісних кривих втоми.

Приклад побудованих кінетичних кривих втоми індикаторів наведено на рис. 1. Знаючи величину та кількість циклів за визначений період експлуатації , можна прогнозувати залишковий ресурс МГ в імовірнісному аспекті. Але при експлуатації МГ їх визначення є дуже складною задачею. В першу чергу це пояснюється випадковим характером навантаження, змінами режимів експлуатації та іншими випадковими факторами. Постійний контроль навантаження тільки частково знімає цю проблему.

Рис.1 Кінетичні криві втоми індикаторів з довжиною тріщини

1 – 0,5 мм; 2 – 1 мм; 3 – 1,5 мм; 4 – 2,5 мм

Так, навіть при постійному моніторингу за напруженим станом у випадку складного багаточастотного навантаження зробити висновок про еквівалентне напруження та кількість циклів неможливо без значних спрощень гіпотетичного характеру при схематизації процесу. Нами пропонується визначати і з допомогою кінетичних кривих втоми індикаторів навантажування.

Для цього необхідно мати хоча б три зруйновані індикатори з різним початковим пошкодженням і визначеним терміном експлуатації р_і , наприклад, за кількістю років експлуатації накладки до поломки індикатора (р₁ <p₂ <p₃ ).

При достатньо великих термінах експлуатації в одних умовах можна прийняти еквівалентну кількість циклів напружень за однаковий термін експлуатації величиною незмінною.

Тоді , і ми можемо записати систему рівнянь розв’язком якої і будуть шукані величини і .

, (4)

Маючи достатню кількість індикаторів з різною довжиною початкової тріщини, послідовно визначають напруження і кількість циклів за визначений період експлуатації ділянки МГ.

У нашому випадку втомні випробування моделей-вирізок проводяться при коефіцієнті асиметрії r =0, отже, відомими є тільки значення та S₀ . Для окремої ділянки МГ коефіцієнт асиметрії через дію внутрішнього тиску та можливий в ускладнених умовах експлуатації згин (зсув ґрунту, повітряні та підводні переходи тощо) може змінюватися в широких межах -1<r <1. Тому необхідним є приведення результатів втомних випробувань при r =0 до визначеного для конкретної ділянки МГ коефіцієнту асиметрії. Визначення проводимо за рівняннями

при r ≤0; (5)

при r >0; (6)

де y – коефіцієнт чутливості до асиметрії навантаження;

– границя витривалості при симетричному циклі навантаження;

у_в – нижня межа границі міцності матеріалу труби.

Використовуючи параметри рівняння кривих втоми труби з різною імовірністю неруйнування, з допомогою одержаної інформації будують кінетичні криві втоми ділянки МГ і визначають залишковий ресурс в імовірнісному аспекті.

У розділі також приведена методика прогнозування залишкового ресурсу газопроводу з урахуванням пульсацій тиску. Для розв’язання цієї проблеми необхідно визначити відносне накопичення пошкоджень газопроводу під час його роботи у визначених умовах експлуатації. Для проведення експериментальних досліджень були взяті моделі – “вирізки” з газопроводу діаметром 820 мм і товщиною стінки 8 мм (сталь 19Г) без дефектів та з локальними механічними дефектами. За допомогою створеної у середовищі Maple програми розрахунку параметрів та побудови кінетичних кривих втоми з різною імовірністю не руйнування виконані розрахунки середньоквадратичного відхилення границі витривалості газопроводу та його залишкового ресурсу. Відмічено, що за даних параметрів дефектів і навантаженості загрози руйнування немає. Але, якщо врахувати відключення тиску в газопроводі (один раз на рік експлуатації), то залишковий ресурс значно зменшується і становить біля 18 років експлуатації.

У четвертому розділі запропонований метод прогнозування залишкового ресурсу устаткування заснований на спостереженні у процесі експлуатації, а також на узагальненні ряду статистичних параметрів експлуатації, відхилення яких можуть порушити встановлені норми експлуатації компресорної станції.

Результати вимірювань параметрів кожного агрегату використовують для побудови середньої кривої вимірювального параметра групи агрегатів в залежності від напрацювання кожного з них. Отримані ламані криві характеру зміни вимірюваного параметра кожної машини можна виправити збільшенням періодичності вимірювань діагностичного параметра і будувати середню криву для групи досліджуваних агрегатів.

Зміна середньої кривої виміряного параметра в часі буде мати вигляд функції

(7)

де: б₁ , …, б_n – коефіцієнти моделі кожного агрегату; t – напрацювання агрегату.

Критичне значення напрацювання пропонується визначити наступним чином. Для кожного агрегату встановлено критичне значення параметра або заводом-виробником, або досвідом експлуатації. Це означає, що кожний параметр має своє допустиме значення, яке відповідає нормальній роботі.