Підвищення ефективності магістральних газопроводів на пізній стадії експлуатації (стр. 3 из 8)
(1)де lijkД - дійсний показник частоти прояву Хіік-го фактору відмов газопроводу в конкретному районі або в країні;
lijkП - потенційний показник частоти;
К ijkД - кількість випадків відмов, що сталися протягом певного періоду внаслідок випадку, який стався при і-тій обставині, за і-ю причиною як наслідок К-ї події;
- загальна кількість відмов;
К ijkП- потенційна кількість відмов газопроводу у межах району, країни на певний період як прояв Хіік-го фактору;
_ загальна потенційна кількість відмов.
Потенційна складова частоти прояву відмов газопроводу у формулі (1) розраховується як добуток дійсної складової на коефіцієнт збільшення відмов МГ (старіння трубопроводів, активізація природних процесів, тощо). Він встановлюється на основі статистичних даних відмов за певний період. Так, за останні 16 років експлуатації вітчизняних МГ частота їх відмов збільшилася з 0,35 рік-1 до 0,42 рік-1 на 1000 км, тобто у 1,2 рази.
Аварії на газопроводах характеризуються наявністю суттєвих розходжень у значеннях питомої частоти аварій lсер у середньому по галузі й значеннях питомої частоти аварій lМГ у цілому по конкретному газопроводу й локальної частоти lп по його окремих ділянках, що розрізняються своїми конструктивно-технологічними характеристиками, особливостями проектування, будівництва й експлуатації за різних зовнішніх умов. Тому при дослідженні аварійного ризику експлуатації МГ неминуче постає питання ранжирування його окремих ділянок таким чином, щоб найнебезпечнішим з огляду технічного стану ділянкам приділялася найбільша увага - і при з'ясуванні прийнятності аварійного ризику, і при плануванні ремонтних робіт та інших превентивних заходах.
Залежно від сукупності конкретних значень різних факторів впливу (ФВ) на аварійність, що мають місце на розглянутій ділянці траси, інтенсивність аварій на ній буде в тому або іншому ступені відрізнятися від середньої по галузі lсер. Ці розходження пропонується враховувати за допомогою інтегрального коефіцієнта впливу (kвпл), що показує, у скільки разів локальна інтенсивність аварій відрізняється від lсері розраховується як добуток 3-х коефіцієнтів впливу: регіонального (kрег.), «діаметрального» (kD) і локального (kлок), тобто локальна інтенсивність аварій на n-ій ділянці траси може бути виражена [Мазур І.І., Іванцов О.М., 2004] як:
ln = lсер (kрег×kD× kлок) (2)
Для розрахунку локального значення інтенсивності аварій на п-ій ділянці траси авторами запропонована формула:
(3)де Bij- бальна оцінка фактора впливу;
pi – частка і-ої групи фактора впливу;
qij– частка j-го фактора впливу в і-ій групі;
Bсер– бальна оцінка середньостатистичної по Україні ділянки МГ.
Bсервиходить на основі визначення середніх по Україні значень fijсеркожногофактора впливу і відповідних їм бальної оцінки Bijсер.
Розрахунок по ній локальних значень інтенсивності аварій для кожної ділянки траси дає можливість одержати розподіл питомої частоти аварій по довжині траси lп(х).
На практиці, при аналізі аварійного ризику на вітчизняних МГ, визначення lпзустрічає значні труднощі через нестачу коректних статистичних даних з аварійності МГ. Якщо ця обставина має місце в конкретній роботі, допускається використати аналогічні статистичні дані по МГ, експлуатованих у подібних умовах і з подібними технічними характеристиками. При відсутності й таких даних, рекомендується дотримуватись логіки максимально консервативного підходу, приймаючи lсер=3×10-4 1/км ×рік, а kрег взагалі не розраховувати.
У загальному аналіз аварійного ризику є складною комплексною процедурою, що включає чотири етапи.
На першому етапі виявляються основні потенційні небезпеки, властиві МГ.
На другому етапі проводиться аналіз і кількісна оцінка можливих наслідків від прогнозованих аварій. Третій етап являє собою частотний аналіз аварійних подій; він полягає у визначенні інтенсивностей (частот) і ймовірностей аварійних подій. На четвертому етапі дані про очікуваний збиток і втрати від окремих аварій комбінуються з даними про можливу інтенсивність і ймовірність аварійних подій, та розраховується величина прогнозованого аварійного ризику.
Після кожного з перерахованих етапів проводиться аналіз отриманих даних, і у випадку їхньої неприйнятності розробляються і реалізуються коригувальні впливи на МГ з метою знизити рівень його небезпеки.
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 рі, 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)