Надежность трубопроводной конструкции при воздействии случайных эксплуатационных нагрузок

• Автор: Муравьева, Людмила Викторовна
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 191 с.

Оглавление
Введение
ГЛАВА I
Состояние вопроса обеспечения продольной устойчивости магистральных трубопроводов.
1.1 Исследование решений задачи обеспечения эксплуатационной
надежности
магистральных газопроводов
1.2 Оценка остаточного ресурса эксплуатируемой трубопроводной конструкции
1.3 Методы решения линейных и нелинейных стохастической задач
1.4 Вертикальные и горизонтальные составляющие нагрузки, действующие на трубопровод
Выводы
ГЛАВА II
Детерминированный расчет линейного участка трубопроводной конструкции получившего повреждение.
2.1 Пространственная модель участка трубопроводной конструкции
2.2 Определение формы деформации подземного участка трубопроводной конструкции
2.3 Расчет пространственной трубопроводной конструкции на детерминированную внешнюю нагрузку
Пример расчета
Выводы
ГЛАВА III
Вероятностный расчет линейного участка трубопроводной конструкции.
3.1 Деформации продольно-поперечного изгиба участка трубопроводной конструкции
3.2 Расчет участка трубопроводной конструкции на случайные весовые
нагрузки от давления грунта
3.3 Определение вероятностных характеристик деформированного участка трубопроводной конструкции со случайной технологической
нагрузкой
Выводы
ГЛАВА IV
Оценка эксплуатационной надежности всплывшего участка трубопроводной конструкции с повреждением (потерей продольной устойчивости).
4.1 Статистические показатели надежности
4.2 Определение резерва прочности, характеристики безопасности участка трубопроводной конструкции на основе вероятностных методов анализа надежности конструкции
4.3 Нормативная модель оценки равновесного состояния линейного участка трубопроводной конструкции
Пример расчета
4.4Статистическое моделирование при проверке результатов определения
критического усилия
Выводы
ГЛАВА V
Исследование области безотказной работы эксплуатируемого участка трубопроводной конструкции.
5.1 Исходные предпосылки
5.2 Исследование характеристик трубопроводной системы при проведении имитационного моделирования
в соответствии с построенным планом
Пример расчета
Выводы
Выводы по диссертации
Литература
Введение
Актуальность работы. Газопроводные системы России уникальны по мощности, протяженности и сложности. В России природный газ фактически стал монотопливом, превысив критический уровень энергетической безопасности страны. Так, в структуре топливного баланса тепловых электростанций европейской части России удельный вес газа достигает 82%. Все это свидетельствует о важности и ответственности надежного и безопасного функционирования трубопроводных систем природного газа.
С позиций общей оценки выполнения своих функций магистральные трубопроводы работают устойчиво и справляются с обязательствами по поставке газа потребителям. Однако основные фонды трубопроводного транспорта, как и вся техносфера, стареют, магистрали деградируют со все возрастающей скоростью, что неизбежно приближает кризисные явления. В данных условиях возникает острая необходимость ориентированной стратегии ремонта линейной части магистральных газопроводов, как в части приоритетности вывода тех или иных участков газопровода в капитальный ремонт, так и в части ремонта действующих газопроводов без прекращения перекачки продукта.
Необходимость формирования концепции ремонта ЛЧМГ на основании вероятностной оценки состояния участка газопровода обуславливается также и их техническим состоянием , детальный анализ которого (по данным ОАО «Газпром») показывает следующие:
С Протяженность газопроводов ОАО «Газпром» составляет около 150 тыс. км, в том числе газопроводов больших диаметров (1020 - 1420 мм) -61%;
'S Газопроводы со сроком службы от 10 до 30 лет составляют 85% всех газопроводов, а на долю газопроводов, находящихся в эксплуатации более 30 лет, приходится 14%, при этом средний возраст газопроводов составляет 22 года;
V Около 20 тыс. км трубопроводов нуждается в переизоляции и ремонте; при этом 50% газопроводов отработали от 15 до 40 лет -срок, при котором пленочное изоляционное покрытие практически потеряло свои защитные свойства, что приводит к активным коррозионным процессам;
V Из-за потенциальной опасности более 21 тыс. км газопроводов ОАО «Газпром» эксплуатируется при пониженных давлениях, что приводит к уменьшению объемов поставок газа потребителям;
'С Ежегодный прирост газопроводов, эксплуатируемых в обводненных и заболоченных районах Севера и Западной Сибири и потерявших устойчивое положение из-за низкого качества балластировочных работ в процессе строительства, составляет 40-60 км; в

Параметрическая надежность конструкции - основной объект теории и практики надежности.
Выход параметров конструкции за допустимые пределы означает необходимость ремонта, часто с остановкой эксплуатации в целом магистрального газопровода. Поэтому при оценке надежности газопровода рассматриваются следующие задачи:
•/ Оценка изменения начальных параметров в процессе эксплуатации конструкции.
^ Прогнозирование поведения объекта с точки зрения сохранения показателей качества его выходных параметров.
1.3 Методы решения линейных и нелинейных стохастической задач.
Деформации изгиба трубопровода при действии технологической нагрузки со случайными параметрами р (внутреннего давления), температурного режима ДЇ, распределения давления грунтов засыпки д(х) представляет собой стохастически нелинейную задачу, описываемую следующим дифференциальным уравнением:
<1зо)
где коэффициент
N = Р. . 4.1/

Ргр1 - тД;
РМси=«Д?^+0,2^^ (1.31)

и заданными начальными условиями. Входные случайные характеристики системы: р,^г - случайные величины, д(х) - стационарная случайная функция координат.
Выходные случайные характеристики заданной системы: перемещение /(х), продольные усилия в сечениях трубопровода
АС (х, Д7, р), напряжения и усилия &эт, сг,, а2, Мх, Му, М , ■
Исследование нелинейных стохастических задач связано со значительными трудностями по сравнению с исследованием линейных систем. В общем случае для нелинейной системы не удается определить выходные случайные характеристики процесса через моменты случайной функции на входе. Закон распределения выходной случайной функции уже не является нормальным даже в том случае, когда входные величины и функции подчиняются нормальному закону. Следовательно, для нелинейных систем недостаточно знать только первые два момента выходной случайной функции (математическое ожидание и