Исследование износостойкости подвижных сопряжений запорной арматуры газо-нефтепроводов

• Автор: Мустафин, Салават Юлаевич
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 228 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПО-СОБНОСТИ ПОДВИЖНЫХ СОПРЯЖЕНИЙ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ
1.1. Анализ нормативно-технических решений по обеспечению герметичности запорной арматуры
1.2. Конструктивно-технологическая характеристика работы подвижных сопряжений в контактных уплотнениях арматуры
1.3. Анализ общих закономерностей процессов трения и изнашивания подвижных сопряжений затворов арматуры
2. ИНЖЕНЕРНО - АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА ГЕРМЕТИЗАЦИИ КОНТАКТНЫХ УПЛОТНЕНИЙ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ
2.1. Формирование плотности рабочего контакта запорного органа арматуры
2.2. Влияние износа на длительную плотность контактного уплотнения запорной арматуры
2.3. Расчетно-аналитические предпосылки оценки предельного состояния контактного уплотнения запорной арматуры.
2.4.Рабочая гипотеза механизма дегерметизации контактного уплотнения затвора
3. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ОПЫТНО - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИЯ И ИЗНАШИВАНИЯ УПЛОТНЕНИЙ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ
3.1 Исследование микропроцессов разрушения контактных поверхностей уплотнения затвора арматуры
3.2. Физические аспекты нарушения целостности поверхностей
контакта уплотнения
3.3.Термодинамичекие особенности энерго - массопереноса в структуре контактных уплотнений
3.4. Использование принципа динамического подобия при исследовании износостойкости уплотнений
4. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ ПО КРИТЕРИЯМ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОДВИЖНЫХ СОПРЯЖЕНИЙ
4.1. Методика инженерно - квалиметрического анализа работы контактного уплотнения в затворе арматуры
4.2. Оценка герметичности затворов при статическом и динамическом режимах нагружения запорной арматуры
4.3. Вероятностная оценка работоспособности запорной арматуры
4.4.Рекомендации по организации планово-предупредительного ремонта затворов запорной арматуры с учетом требований эксплуатационной надежности
4.5. Рекомендации по техническому диагностированию работоспособности запорной арматуры трубопроводных систем
Выводы
Литература
Приложение №
Приложение №
Приложение №
Приложение №

ВВЕДЕНИЕ
Запорная арматура в системах добычи, транспорта и хранения газа и нефти играет исключительно важную роль в обеспечении надежности систем на всех режимах функционирования. В процессе эксплуатации трубопроводных систем различного назначения конструктивные элементы находятся под действием широкого спектра нагрузок и воздействий, обуславливающих сложные процессы трения, износа, усталости и старения. Несмотря на систематические совершенствования конструкций запорной арматуры решение проблемы обеспечения их работоспособности все еще не отвечает современным требованиям надежности и безопасности трубопроводных систем. В определенной мере это обстоятельство объясняется тремя причинами:
во-первых, недостаточной плотностью контакта трибосопряжений и герметичностью затворов арматуры;
во-вторых, слабоуправляемой функциональной надежностью системы «трубопроводы - запорная арматура»;
в-третьих, вследствие износа трибосопряжений запорной арматуры.
В настоящее время в России, в технологических системах сбора т подготовки газа, на станциях ПХГ и на магистральных газопроводах эксплуатируются запорная арматура с шаровым затвором отечественного производства и ряда зарубежных фирм: «Saut du Tarn» (Со дю Тарн, Франция), «Kameron» (Камерон, Франция), «Grave» (Грове), «Valvort Alloiko» (Балворт Аллойка, Италия), «Borzig» (Борзиг, Германия), «Kitamura Volve» (Китамура Волву, Япония),
«Hubner und Mauer» (Хюбнер и Мауер, Австрия), «CKD» (ЧКД, Чехия) и др.
В результате этих причин все еще остаются весьма значительными потери продукта, а следовательно, связанный с ними ущерб, наносимый окружающей среде. Так, по газовой промышленности выбросы метана, связанные с запорной арматурой составили в период 1994-1995 г.г. от 1,2 до 1.9 млрд. м3. Причем при проведении предприятиями ОАО «Газпром» контроля герметичности газопро-

2. ИНЖЕНЕРНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ АЛГОРИТМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА ГЕРМЕТИЗАЦИИ КОНТАКТНЫХ УПЛОТНЕНИЙ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ
2.1. Формирование плотности рабочего контакта запорного органа арматуры.
Для описания процессов в трибосопряжениях уплотнений запорной арматуры приходится использовать сложные неоднородные модели, которые в большинстве своем пока не имеют математического описания, выполненного традиционными методами математической физики. Поэтому при описании рационального трибологического решения приходится опираться не только на расчеты, математическое моделирование, но и на трибомониторинг - различные экспериментальные исследования, в частности, испытания на трение, износ и смазку, которые выполняются на различных моделях (образцах), а также в натурных узлах трения и трибосопряжениях [9,46,78,79].
Основой исследования работоспособности сложных систем является математике - физическое моделирование, позволяющее благодаря аналитически полученным масштабным коэффициентам перехода (МКП) от модели к натуре на малогабаритных образцах лабораторных трибометров воспроизводить силовые и тепловые поля, характерные для различных условий трения и изнашивания. Эти поля по модальным значениям тождественны натурным, а процессы могут протекать в сжатом масштабе времени. Это условия для создания и реализации принципа ускоренных испытаний. Однако такой подход имеет ряд ограничений.
Общая модель внешнего трения полностью учитывает две основополагающие триады внешнего трения. Подробное изучение ее системного признака - диссипации энергии - выполняется с учетом требований синергетики - теории диссипативных систем рис. 8.