WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

УДК 621.6.036

На правах рукописи

Шурайц АлександрЛазаревич

ПОВЫШЕНИЕЭФФЕКТИВНОСТИ ИБЕЗОПАСНОСТИ

ЭКСПЛУАТАЦИИРЕЗЕРВУАРОВ И ТРУБОПРОВОДОВ

СЖИЖЕННОГОУГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА

Специальности: 25.00.19–Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз ихранилищ;

05.26.03 – Пожарная ипромышленная безопасность

(нефтегазовыйкомплекс)

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соисканиеученой степени

доктора техническихнаук

Уфа 2008

Работа выполнена вГосударственном образовательномучреждении

«Саратовскийгосударственный техническийуниверситет»

Научныйконсультант

доктор технических наук, профессор

Усачев Александр Прокофьевич

Официальныеоппоненты:

доктор технических наук, профессор

ХаллыевНазар Халлыевич

доктор технических наук

Сущев СергейПетрович

доктор технических наук, профессор

ХалимовАндались Гарифович

Ведущеепредприятие

Открытое акционерное общество«Газ-сервис»

Защита диссертациисостоится 19 декабря 2008 г. в 1000 часов
на заседании диссертационногосовета Д 222.002. 01 при Государственном
унитарном предприятии«Институт проблем транспортаэнергоресурсов»
(ГУП«ИПТЭР») по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября,144/3.

С диссертацией можноознакомиться в библиотеке ГУП«ИПТЭР».

Автореферат разослан18 ноября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационногосовета

кандидаттехническихнаукЛ.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальность проблемы.Относительно невысокаястоимость сжиженного углеводородного газа(СУГ) по сравнению с жидкими видами топливаобуславливает свойственную рыночнымотношениям тенденцию к развитию паркалегковых и грузовых автомобилей,маршрутных такси, энергетических ипромышленных установок, использующих СУГ вкачестве основного или резервного топлива,а также сопутствующих им автомобильныхгазовых заправочных станций (АГЗС),многотопливных автомобильных заправочныхстанций (МТАЗС), газонаполнительныхстанций, резервуарных парковпромпотребителей и МИНИ-ТЭС, удалённых отмагистральных трубопроводов природногогаза жилых поселений.

Возросшие объемыстроительства указанных объектов,оснащённых широко применяемыми донастоящего времени надземнымирезервуарами и трубопроводами (РТ),увеличение их вместимости вызвалисерьёзный рост числа инцидентов иаварий.

Высокая по сравнению своздухом плотность паровой фазы СУГ, еёзатруднённое рассеивание в низких местахтерритории, быстрое возникновение ираспространение парового облака прииспарении жидкой фазы приводят к цепномухарактеру развития аварий, раскрытиюстенок надземных резервуаров, взрывупарожидкостной смеси и образованию«огненного шара», характеризующимсявысоким материальным, социальным иэкологическим ущербами. Повышеннаяопасность надземных резервуаровобусловила введение в действие новых нормпромышленной и пожарной безопасности,запрещающих надземную установку РТ на АГЗСи МТАЗС в черте населённых пунктов и резкоограничивающих их применение путёмувеличения противопожарных разрывов всоставе АГЗС за пределами жилыхмассивов.

Нормативныедокументы НПБ111-98*, ГОСТ Р 12.3.047-98, ряд руководящих материалов, составленных наоснове трудов ВНИИПО, Гипрониигаза,результатовисследований Шебеко Ю.Н., МалкинаВ.Л., Усачева А.П., Болодьяна И.А., Гордиенко Д.М.,Смолина И.М., Колосова В.А., Смирнова Е.В.,другихученых, рекомендуют подземную прокладку РТСУГ на территории АГЗС, МТАЗС и другиханалогичных объектов, требуют оснащения их системами локализации утечек СУГ, устройствами пассивнойи активной защиты с постоянным автоматическимконтролем герметичности и устанавливаютснижение вероятности утечек и уровня индивидуальногориска до величины не более год.

В существующих системахзащиты подземных РТ отсутствуетпостоянный автоматический контрольгерметичности их основных элементов:стенок сосудов, трубопроводов,антикоррозионных покрытий, первыхотключающих устройств, запирающих выходСУГ из РТ, не разработаны системылокализации утечек СУГ. Установки активнойкоррозионной защиты на основе катоднойполяризации, получившие широкоеприменение, предотвращают толькоэлектрохимическую коррозию и не защищаютот других её видов.

В этой связи разработкатеоретических и прикладных основбезопасного и оптимальногофункционирования систем комплекснойзащиты (СКЗ) РТ СУГ путем заключения взащитный футляр, заполненныйгазообразным азотом с автоматическимконтролем верхней и нижней границ давленияявляется актуальной научно-техническойпроблемой.

Диссертационная работавыполнена в ОАО «Гипрониигаз» и на кафедре«Теплогазоснабжение и вентиляция»Саратовского государственноготехнического университета в рамкахкомплексных программ и планов ОАО«Росгазификация» и ОАО «Регионгазхолдинг»на 1988-2008 годы.

Цель работы – повышениеэффективности и безопасности эксплуатациирезервуаров и трубопроводов СУГ путемразработки теоретических основ и техническихрешений их комплексной защиты.

Основные задачиисследований

  1. Системный анализтребований, предъявляемых к СКЗподземных резервуаров и трубопроводов,режимов и особенностей еефункционирования, внешних условий ипостроение на его основе модели СКЗ сзаданным уровнем требований.
  2. Разработка на базеполученной модели новых техническихрешений СКЗ подземных резервуаров итрубопроводов СУГ.
  3. Получениезависимостей для определения параметровСКЗ подземных РТ СУГ, их проверка вусловиях натурных экспериментов.
  4. Разработкаматематической модели оптимизации СКЗ иобоснование на ее основе типа иконструкции системы.
  5. Оптимизациягеометрических параметров полимерногофутляра с заключенным в негорезервуаром СУГ.
  6. Разработкаматематической модели и алгоритмаопределения оптимального диаметра футлярав зависимости от оптимального диаметрапарожидкостного трубопровода и потерьдавления при течении СУГ.
  7. Определениегидравлических сопротивлений притечении парожидкостной смеси СУГ вгоризонтальном трубопроводе в условияхтеплообмена с окружающей средой.

Методыисследований:системный подход приразработке СКЗ; системный анализ, математическоемоделирование, численные методы, методыдекомпозиции инаправленного поиска при решении задачоптимизации и гидродинамических расчетов СКЗ иее основных элементов; методыматематической статистики при обработкерезультатов физических измерений,натурный эксперимент.

Научная новизнарезультатов работы

1. Предложен системный методразработки СКЗ резервуаров итрубопроводов СУГ, позволяющийна основе выявления целевыхфункций и задания им минимальныхнормативных значений получить модельустройства СКЗ, уменьшающей вероятность разгерметизации с 10-3год-1 для существующих аналогов до
10-8 год-1. Предложенный методзащищен свидетельством авторского права № 13356.

2. На основе предложенноймодели разработаны новые техническиерешения комплексной защиты резервуаров итрубопроводов путем заключения их взащитные футляры, заполненныегазообразным азотом с автоматическимконтролем верхней и нижней границдавления, защищенные патентом № 18564.

3. Полученыаналитические зависимости, позволяющиеопределять эксплуатационные параметрыпредлагаемой СКЗ, при которыхпредотвращается коррозия наружныхповерхностей подземных резервуарови трубопроводов СУГ. Экспериментальнаяпроверка подтверждает достоверностьпредложенных аналитических зависимостей спогрешностью 13,4 %.

4. Предложенаматематическая модель оптимизации системыкомплексной защиты РТ СУГ, заключенных вполимерный футляр, позволяющая на базесистемного подхода приводить всеконкурирующие варианты СКЗ к единойструктуре, учитывающая динамику развитияСКЗ и иерархию ее функционирования вусловиях неопределенности экономическойинформации.

5. Разработаналгоритм обоснования типа СКЗрезервуаров и трубопроводов СУГ в условияхнеопределенности конвертирования ценовыхфакторов.

6. Предложены методическиерекомендации по определениюоптимальныхформы и геометрических параметровполимерных футляров для резервуаров.

7. Разработанаматематическая модель определенияоптимальных диаметра и толщины тепловойизоляции футляра, диаметразаключенного в футляр парожидкостноготрубопровода и потерь давления притечении СУГ.

8. Полученыаналитические зависимости и инженерныйалгоритм для определения гидравлическихсопротивлений при течении парожидкостнойсмеси СУГ в горизонтальномтрубопроводе в условиях теплообмена сокружающей средой. Экспериментальныеисследования подтверждают достоверностьпредложенной математической модели спогрешностью 15,2 %.

Основные защищаемыеположения

1. Системный метод разработки и новыетехнические решения комплексной защитырезервуаров и трубопроводовСУГ.

2. Результатыисследований эксплуатационныхпараметров предлагаемой СКЗрезервуаров и трубопроводов СУГ.

3. Математическая модельоптимизации системы комплексной защитырезервуаров и трубопроводов СУГ,заключенных в полимерный футляр.

4. Алгоритмобоснования типа СКЗ резервуаров итрубопроводов СУГ в условияхнеопределенности конвертирования ценовыхфакторов.

5. Результатыоптимизации формы и геометрическихпараметров защитных полимерных футляровдля резервуаров СУГ.

6. Математическая модельоптимизации диаметра и толщины тепловойизоляции футляра, диаметразаключенного в футляр парожидкостноготрубопровода и потерь давления при теченииСУГ.

7. Результатыопытно-промышленных испытаний и внедренияСКЗ резервуаров и трубопроводов СУГ,новая нормативная техническаядокументация.

Практическая ценность иреализация результатов работы

1. Предложенныйсистемный метод разработки СКЗрезервуаров и трубопроводов СУГ,защищенный свидетельством авторскогоправа № 13356, отличаетсяуниверсальностью и позволяет на основевыявления целевых функцийи задания имминимальных нормативных значенийполучать модели сложных техническихсистем в различных областях прикладнойнауки и техники. Применение методапозволяет свести к минимуму уровеньриска при реализации новых разработок вусловиях их венчурного финансирования.Метод апробирован при разработке трехтехнических систем и реализован врамках программы «Старт 2008».

2. Разработанныеспособы и технические решения по повышениюэффективности и безопасности эксплуатациирезервуаров и трубопроводов обеспечиваюткомплексную защиту путем заключения их вфутляр, заполненный азотом сконтролируемыми параметрами давления,защищены патентами и реализованы вследующей нормативной и техническойдокументации:

- Техническиепредложения по повышению безопасностии снижению стоимости многотопливных игазовых автозаправочных станций,одобренные письмом ФГУ ВНИИПО МВД России №43/3.5/1198 от 23.04.2001 г.;

- СТО 17446935-1-2008«Технические решения по обеспечениюгерметичности установок хранения ираспределения сжиженных углеводородныхгазов путем заключения их в футляр сазотом», утвержденный ОАО«Росгазификация» 12.03.2008 г. и согласованныйписьмом № 11-10/1521 от 24.04.2008 г.Ростехнадзора России.

3. Разработанныеметодики и рекомендации позволяютобосновывать тип СКЗ, осуществлять выборгеометрических параметров полимерногофутляра для резервуара СУГ, диаметрафутляра парожидкостного трубопровода(ПЖТ), определять потери давления притечении СУГ. Они реализованы в следующихруководящих документах:

- СТО 03321549-001-2008«Рекомендации по обоснованию типа системы
комплексной защиты иоптимизации полимерного футляра длярезервуара СУГ» / ОАО«Гипрониигаз». Саратов, 2008;

- СТО 03321549-002-2008«Рекомендации по обоснованию вариантасистемы комплексной защитыпарожидкостных трубопроводов СУГ иоптимизации ее параметров» / ОАО«Гипрониигаз». Саратов, 2008;

- Методикагидравлического расчета системы снабженияпотребителей сжиженным газом с подачей жидкойфазы. Введенав действие приказом № 130 от 30.12.1985 г. по ГлавгазуМинжилкомхоза РСФСР. Саратов: Гипрониигаз, 1986.

4. Предложенныетехнические решения СКЗ РТ внедреныв комплекте технико-эксплуатационнойдокументации на технологическуюсистему АГЗС с двустеннымирезервуарами ТС «КЗПМ-С», согласованнуюписьмом ВНИИПО и ГУГПС МЧС России № 43/3.5/1049от 3.06.2004 г., по которой ЗАО «Джи ТиСевон» (г. Кузнецк Пензенской обл.)осуществляется серийное производстворезервуаров и трубопроводов СУГ для базхранения АГЗС и МТАЗС.

5. Предложенные научно-техническиерешения нашли практическое применение приподготовке спецкурса по системамхранения и распределения СУГ для студентови магистрантов специальности ТГССГТУ; курса лекций ипрактическихзанятий по эксплуатации и обслуживанию объектовСУГ для специалистов АГЗС, проводимыхОАО «Гипрониигаз»; Пособия попроектированию, строительству и эксплуатации АГЗС(Саратов: Сателлит, 2004. 200 с).

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»