Введение к работе
Актуальность проблемы. Системы трубопроводного транспорта газа составляют основу топливоснабжения страны. Трубопроводы (ТП) относятся к категории энергонапряженных объектов, отказы в которых сопряжены со значительным материальным и экологическим ущербом. Несмотря на существенное снижение количества коррозионных отказов, аварии трубопроводов по этой причине наиболее многочисленны. Материальные и экологические потери, ненадежность оборудования вообще и ТП в* особенности, вьщвигают коррозионный вопрос в ранг наиболее важных современных научных проблем. Идентификация коррозионного состояния ТП, как объекта управления на основе новых информационных технологий является, безусловно, актуальной.
В современных работах в области анализа и прогнозирования отказов трубопроводов выделены наиболее типичные механизмы отказов, составлены физико-механические и математические модели коррозионных процессов на основе локальных параметров. Однако накопленный объем информации, на наш взгляд, достиг насыщения и определил круг задач, неразрешимых традиционными способами. Принципиальный выход из создавшегося положения заключается в разработке новых агрегированных параметров и моделей, дающих более полную информацию о коррозионном состоянии трубопроводов с общей и язвенной коррозией, изменяющей рельефность наружной и внутренней поверхности трубопроводов.
Работа входит в научное направление исследований лаборатории «Надежность» ОГУ и выполнена в соответствии с приоритетным направлением науки и техники № 2728п. п8 от 21.07.96 «Технология обеспечения безопасности продукции, производства и объектов» и постановлением Правительства России от 16.11.96 г. № 1369 по проведению внутритрубной диагностики в 1997-2000 гг. на территориях Уральского региона и Тюменской области.
Цель работы. Повышение эффективности идентификации и прогнозирования коррозионного состояния трубопроводов за счет разработки и использования новых агрегированных параметров и моделей рельефности поверхности.
Задачи исследования:
1 Разработать классификации параметров и моделей кинетики коррозионных процессов трубопроводов на основе характеристик рельефности поверхности;
2Исследовать основные статистические характеристики параметров рельефности натурных образцов (вырезок) трубопроводов;
ЗРазработать методику и провести идентификацию и прогнозирование коррозионного состояния участков трубопроводов на основе агрегированных моделей;
4Разработать программный комплекс для идентификации и прогнозирования коррозионного состояния трубопроводов с помощью современных информационных технологий;
5По основным характеристикам провести сравнительный анализ эффективности идентификации типового участка трубопровода с учетом его коррозионного состояния.
Методы исследования. Решение поставленных в диссертации задач основано на использовании современных теорий и методов: автоматического управления и идентификации динамических систем, надежности и эффективности систем, математической статистики и моделирования, диагностирования, профилометрии и информационных технологий. Научная вовнзна:
Новые агрегированные параметры: степень неравномерности, неровности и максимального отклонения; модели рельефности на их основе для оценки коррозионного состояния трубопроводов.
Методика идентификации, заключающаяся в нахождении оптимального количества участков разбиения трубопровода, определении параметров рельефности и оценке коррозионного состояния каждого участка.
Математические модели прогнозирования кинетики коррозионного состояния трубопроводов на основе обыкновенных дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом. .
Основные положення, выносимые на защиту: 1 Классификация параметров и математических моделей кинетики коррозионного состояния трубопроводов;
2Результаты статистических исследований параметров рельефности вырезок трубопроводов;
ЗСпособ оценки скорости коррозии в зависимости от коррозионного состояния исследуемого участка трубопровода;
' 4Программный комплекс для идентификации и прогнозирования коррозионного состояния трубопроводов.
Практическая ценность. Проведена оценка коррозионного co-v стояния соединительных трубопроводов установок комплексной ПОДГО- V товки газа (УКПГ) - Оренбургского газоперерабатывающего завода (ОГПЗ); разработана структура и реализован программный комплекс идентификации и прогнозирования коррозионного состояния трубопроводов, прошедших внутритрубную инспекцию.
Внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены Управлением по эксплуатации соединительных газопроводов ООО «Оренбурггазпром» при проведении компьютерного анализа данных, полученных при внугритрубной дефектоскопии и идентификации коррозионного состояния поверхности трубопроводов на основе предложенных агрегированных параметров рельефности с годовым экономическим эффектом 272 тыс. руб. Программный комплекс «Автоматизация моделирования и прогнозирования коррозионного состояния трубопроводов» используется в учебном процессе ОГУ при проведении лабораторно-практических и лекционных занятий, а также в курсовом и дипломном проектировании.
Апробация работы. Методика оценки коррозионного состояния поверхности апробирована и использована при статистических исследованиях вырезок соединительных трубопроводов УКПГ-ОГПЗ в лабора- . тории "Надежность" ОГУ. Основные положения и результаты диссертации докладывались на Региональной НТК "Современные технологии в энергетике, электронике и информатике» Оренбург: ОГУ 1998 г., IV Российской НТК «Прогрессивные методы эксплуатации и ремонта транспортных средств» 1999 г., Всероссийской НТК «Электропотребление, энергосбережение, энергооборудование» 1999 г., Всероссийской научной молодежной конференции «Стратегия природопользования и сохранения биоразнообразия в XXI веке» 1999 г.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения.