Сухарев М.Г., Карасевич А.М. Технологический расчёт и обеспечение надёжности газо- и нефтепроводов

Подождите немного. Документ загружается.

202

Для двухниточной структуры средние потери за год снижаются примерно на 20%

при увеличении числа перемычек с 1 до 2 и еще на 16% при дальнейшем увеличении с 2 до

3. В абсолютном исчислении потери годовой производительности составят 163

млн.м

при

m=2 и v=1ав./1000км

⋅

год.

Потери газа от стравливания в атмосферу и остановках на капитальный ремонт

уменьшаются на 33% при увеличении числа перемычек с 1 до 2 и еще на 25% при дальней-

шем исчислении с 2 до 3. В абсолютном исчислении потери газа от стравливания в атмосфе-

ру составят 35

тыс.м

в год при m=2 v=1ав./1000км

⋅

год.

С учетом плюсов и минусов от увеличения числа перемычек была сделана рекомен-

дация предусмотреть не менее 2, но не более 3 перемычек по трассе каждого участка. Из-

вестно, что удельная интенсивность отказов по участку убывает от начала (выход КС) к кон-

цу (вход в следующую КС). Обработка статистических данных показывает, что интенсив

ность отказов можно считать пропорциональной квадрату давления. Отсюда ясно, что пере-

мычки следует размещать не на равных расстояниях друг от друга, а смещать в направлении

против хода газа.

В табл. 3.10 приведены относительные координаты перемычек при

m=1,2,3 в случае

равномерного и оптимального расположения. В качестве критерия оптимальности взят ми-

нимум аварийного дефицита поставок газа. Если в качестве критерия выбрать минимум по-

терь стравляемого газа, получим очень близкие результаты.

Таблица 3.10

Равномерное (числитель) и оптимальное (знаменатель) расположение перемычек на двухни-

точном газопроводе (степень сжатия 1,5)

Координаты перемычек

Число перемычек

m=1

0,50/0,42

m=2

0,33/0,27 0,67/0,59

m=3

0,25/0,20 0,50/0,43 0,75/0,70

Фактическое расположение перемычек определяется в соответствии с географиче-

скими условиями местности. Естественно, что при этом нельзя не учитывать перемычки,

которые в соответствии с нормативами устанавливаются на переходах через крупные водные

преграды. На трассе Торжок-Белосток перемычками ограждены переходы через реки Волга,

Березина и Щара.

203

3.10.8. Торжок-Белосток - первый магистральный газопровод в Восточной Европе с

рабочим давлением 8,3

МПа (далее “технология-8,3”). При обсуждении проблем надежности

трудно уйти от сопоставления его с газопроводами на давление 7,4

МПа (далее “технология

7,4”), которые давно и успешно эксплуатируются.

Переходя к технологии-8,3, следует опасаться повышения аварийности газопровода и

предусмотреть меры по его предотвращению. Технология-8,3 опирается на соответствующие

стандарты качества сталей, толщины стенки, сварочных технологий. Положительный опыт

эксплуатации магистральных газопроводов с рабочим давлением 9,8

МПа в Северной Амери-

ке свидетельствует о возможности повышения давления по сравнению с принятыми в России

стандартами.

Поддержание показателей безотказности на уровне, достигнутом ОАО “Газпром” бу-

дет обеспечено

- заблаговременной диагностикой труб,

- рекомендуемой системой обслуживания трассы,

- достаточно высокой квалификацией управленческого и обслуживающего персонала произ-

водственных предприятий, в ведение которых перейдет

проектируемый газопровод,

- накопленным этими предприятиями опытом эксплуатации газопроводов, в том числе Тор-

жок-Долина, и Торжок-Минск-Ивацевичи.

Поддержание показателей ремонтопригодности линейной части будет обеспечено

- рекомендуемой системой обслуживания и оснащенностью ремонтных служб,

- рекомендуемой системой распознавания аварийных ситуаций,

- наличием подъездных путей вдоль трассы,

- квалификацией персонала ремонтных подразделений.

Поддержание

показателей безотказности и ремонтопригодности основного техноло-

гического оборудования КС будет обеспечено

- использованием современных средств диагностики (с учетом быстрого прогресса в этой

области),

- квалификацией персонала ремонтных служб и накопленным им опытом ремонтов анало-

гичного оборудования,

- оснащением ремонтных подразделений современным оборудованием,

- предусмотренным в проекте оснащением производства запасными двигателями при доста-

точном

агрегатном резерве,

204

- организацией службы безопасности и подготовкой персонала к поведению в опасных си-

туациях.

Вариант 7,4 отличаясь от технологии-8,3 в лучшую сторону по предсказуемости, име-

ет ряд недостатков. Расчетная производительность 70

млрд.м

/год при фактически предопре-

деленной расстановке КС по трассе не приводит к рациональной структуре линейной части.

Для трехниточной структуры технологии-7,4 повысятся потери газа при авариях и ремонтах

и потери производительности при авариях.

Более сложной окажется технологическая схема узлов подключения КС к газопрово-

ду. Придется обеспечить ремонтный запас труб и арматуры особо

для каждого диаметра.

Трехниточную структуру следует оценить как более опасную для окружающей среды из-за

увеличения по сравнению с технологией-8,3 объемов линейного строительства, выбросов

отработанных газов и потерь газа при авариях и ремонтах.

Реализация технологии-8,3, конечно же, сопряжена с определенным риском. Реаль-

ную угрозу представляют стресс-коррозионные явления. Поскольку процессы

стресс-

коррозии поняты далеко не полностью и не найдены радикальные методы их предотвраще-

ния, не исключено, что их проявления на проектируемом газопроводе будут довольно интен-

сивными.

Риск освоения технологии-8,3 следует оценить как допустимый потому, что в отличие

от ядерной энергетики, авиации и некоторых других областей, рассматриваемая технология

транспорта газа может

быть сведена к проверенным образцам. В случае выявления серьез-

ных недочетов в процессе опытной эксплуатации давление в трубопроводе будет понижено,

что, конечно, приведет к потере эффективности, но не выведет объект из системы. Успешное

освоение технологии-8,3 позволит использовать ее при новом строительстве и, возможно,

реконструкции объектов действующей системы.

3.10.9. При подготовке

проектных решений был проведен анализ взаимодействия га-

зопровода с ЕСГ. Причем, поскольку газопровод строится как часть системы Ямал-Запад,

рассматривались аварийные ситуации как непосредственно после его ввода в эксплуатацию,

так и после завершения всего строительства.

При моделировании каждой ситуации учитывались все возможности маневрирования

потоками, которые дает централизованное управление системой. Оптимальным

считается

поток, который а) минимизирует общий дефицит поставок потребителям, б) распределяет

дефицит между потребителями в соответствии с их приоритетами, в) минимизирует исполь-

205

зование хранилищ, г) минимизирует энергетические затраты в целом по системе. Результаты

моделирования представляются в виде положительных или отрицательных приращений про-

изводительности участков по отношению к базовому потоку в нормальном режиме.

Конечным результатом анализа была картина потокораспределения в каждой из си-

туаций с перечнем объектов (газопроводов и хранилищ), задействованных в регулировании

режимов. Были найдены также итоговые оценки показателей обеспечения спроса (в виде

гистограмм) для каждого из агрегированных потребителей.

Особое значение при аварийном регулировании имеют системные хранилища как уже

существующие, так и планируемые к вводу. Системными названы ПХГ, расположенные на

значительном расстоянии от основных потребителей и обладающие большими возможно-

стями по приему

и отбору газа. В качестве системных рассматривались хранилища в вырабо-

танных месторождениях на Урале, в республике Коми, а также Новинское ПХГ в Тверской

области. Расчетами показано например, что использование Пунгинского ПХГ на Урале мо-

жет почти полностью компенсировать потери из-за аварий в головной части системы, от

промысла до Урала. Использование

ПХГ для покрытия аварийных дефицитов предопределя-

ет их высокодебитность и слабую зависимость максимально возможного отбора от кален-

дарного времени. Страховой запас далеко не всегда отбирается к концу отопительного пе-

риода.

Были исследованы также возможности использования относительно небольших ме-

сторождений в республике Коми для компенсации аварийных дефицитов.

3.10.10. Главный принцип повышения

надежности крупной человеко-машинной сис-

темы состоит в использовании всех доступных средств и способов достижения этой цели. В

проекте надо предусмотреть не только технические и технологические способы повышения

надежности, но и подготовку персонала, четкую регламентацию должностных обязанностей

в штатных и нештатных ситуациях. Мероприятия по повышению бдительности и мобилиза-

ционной готовности

персонала традиционно относят к области безопасности. Мероприятия,

способствующие повышению безопасности, оказывают также положительное влияние на

безотказность, ремонтопригодность, долговечность и другие единичные свойства надежно-

сти. От четкого выполнения персоналом должностных обязанностей зависит во многом свое-

временное обнаружение неисправностей, оперативная локализация и ликвидация аварий.

Относительно высокая для России плотность населения, техногенная насыщенность

районов, по которым проходит трасса, заставляет уделить повышенное внимание комплексу

206

мероприятий по предотвращению антропогенных воздействий. С этой целью в проекте ре-

комендовано оборудование трассы хорошо заметными предупреждающими знаками и мар-

керами для облегчения контроля с вертолетов. Рекомендуемая периодичность облетов не

реже 1 раза в неделю, высота полета не более 100

м, скорость не выше 80км/ч.

Установлена жесткая ответственность за своевременное предупреждение о всех работах

вблизи трассы.

Средством для сокращения аварийных простоев является повышение мобильности

ремонтных служб. Особенно важно обеспечить высокие темпы ремонта на концевых участ-

ках проектируемого газопровода от КС-8 до Белостока. Недопоставки из-за аварий на этих

участках не могут быть восполнены за счет

существующего газопровода Торжок-Минск-

Ивацевичи. Ремонтные службы рекомендовано оснастить аварийными автопоездами с подъ-

емным краном, грейдером, эсковатором, аппаратурой для тушения пожаров, инструментами

для текущего ремонта и средствами оказания экстренной помощи пострадавшим.

Службам охраны труда дана рекомендация подготовить планы поведения админист-

рации и персонала в опасных ситуациях, уделив особое внимание персонификации

ответст-

венности каждого должностного лица во время локализации и ликвидации аварии.

207

Л И Т Е Р А Т У Р А

[1] Седов Л.И. Механика сплошной cреды. Т.1. -М.: Наука,1970. -492 с.

[2] Широков М.Ф. Физические основы гидродинамики. -М.: Физматгиз, 1958. -340с.

[3] Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах (2-ое изда-

ние). -М.: Недра, 1975. -296 с.

[4] Неизотермическое течение газа в

трубах. /Под ред. Васильева О.Ф./ -Ново-

сибирск: Наука, 1978. -127 с.

[5] Рид Р., Праустинц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. -Л.: Химия, 1982. -

591 с.

[6] Общесоюзные нормы технологического проектирования. Магистральные трубо-

проводы. Ч. 1. Газопроводы. ОНТП 51-1-85. Мингазпром. -М.: 1985. -220 c.

[7] Hall K.R., Yarborough L. How to solve equation of state for Z-factors. Oil and gas J.,

Feb. 18, 1974, pp. 86-88.

[8] Takacs G. Comparisons made for computer Z-factor calculations. Oil and gas J., Dec.

20, 1976, pp. 64-66.

[9] Миркин А.З., Усиньш В.В. Трубопроводные системы. Справ. изд. -М

.: Химия,

1991. - 256 с.

[10] Chen N.H. An explicit equation for friction factor in pipe. Ind. Eng. Chem. Fund.,

1979, 18,p. 296.

[11] Lee A.L., Gonzalez M.H., Eakin B.E. The viscosity of natural gases. J. Petr. Technol.,

1966, №8, pp. 997-1000.

[12] Агапкин В.М., Борисов С.Н., Кривошеин Б.Л. Справочное руководство по расче-

там трубопроводов. -М.: Недра, 1987. -191с.

[13] Рябинин В.А., Остроумов М.А., Свит Т.Ф. Термодинамические свойства веществ.

-М.: Химия, 1977. - 392 с.

[14] Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.08.-87. Газоснабжение/ Минстрой

России. -М

: ГП ЦПП, 1996. -68 с.

[15] Нормы технологического проектирования магистральных нефтепроводов

(ВНТПГ-86) /Миннефтепром. -М.: 1986, -109 с.

[16] Неизотермическое течение газа в трубах. /Васильев О.Ф., Бондарев Э.А., Воево-

дин А.Ф. Каниболотский М.А./ Новосибирск: Наука, 1978ю -128 с.

[17] Губин В.Е., Губин В.В. Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. М.:

208

Недра, 1982. -296 с.

[18] Мукук К.В. Элементы гидравлики релаксирующих аномальных систем. Ташкент:

из-во “Фан”, 1980. -115 с.

[19] Кендэл М. Временные ряды. М.: “Финансы и статистика”, 1981. -199с.

[20] Кендалл М., Стюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды.

М.: “Наука”, 1976. -736 с. (М. Kendall, A.Stuart. The advanced theory of statistics. V. 3. Design

and analysis and time-series. London. Charles Griffin & Co. Ltd.

[21] Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: “

Наука”,

1965. -464 с.

[22] Pearson E.S., Marley H. Biometrica tables for statisticians, 1, Cambridge Univ. Press,

Cambridge, 1966. -263 p.

[23] Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р. Оптимизация систем транспорта газа. -М.: Недра,

1975. -277с.

[24] Dynamic modelling of large-scale networks with application to gas distribution / Kr

lik

J., Stiegler P., Vostr

Z., Z

vorka J. Academia Prague: 1988, 360p.

[25] Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. -М.: Наука, 1985. -

278с.

[26] Сухарев М.Г., Ставровский Е.Р. Расчеты систем транспорта газа с помощью вы-

числительных машин. -М.: Недра, 1971. -208с.

[27] Кендалл М., Стюарт А. Статистические выводы и связи. -М.: Наука, 1973. 899с.

(M.Kendall, A.Stuart. Inference andrelation ship. Charles Griffin Ltd.)

[28] Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи

динамического программирования.

М.: Наука, 1965. -460с. (R.Bellman, S.Dreyfus. Applied dynamic programming. Princeton Univ.

Press, 1962.)

[29] Моисеев Н.Н. Численные методы в теории оптимальных систем. -М..: Наука,

1971ю -424с.

[30] ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения. М.: Изд-во

стандартов, 1983. 30с.

[31] Надежность систем энергетики и их оборудования. Терминология. Под ред.

Ю.Н.Руденко. Вып.95. М.: Наука, 1980. -43с.

[32] Надежность систем

энергетики и их оборудования. Том 1. Общие модели анализа

и синтеза надежности. Под ред. Ю.Н.Руденко. М.: Энергоатомиздат, 1994. 480с.

[33] Методика экспертной оценки относительного риска эксплуатации линейной час-

209

ти магистральных газопроводов. / Аргасов Ю.Н., Эристов В.Н., Шапиро В.Д. и др. М.: ИРЦ

Газпром. 1995. -99с.

[34] Козлов Б.А., Ушаков И.А. Справочник по расчету надежности аппаратуры радио-

техники и автоматики. М.: Сов. радио, 1975. 470с.

[35] Надежность технических систем. Справочник. Под.ред. И.А.Ушакова. М.: Радио

и связь

, 1985. 606с.

[36] Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. / Ишмухаметов И.Т., Исаев

С.Л., Лурье М.В., Макаров С.П. -М.: Нефть и газ, 1999. -300с.