Разработка методов и средств автоматизированного контроля перемещений, деформаций и скорости внутренней коррозии при эксплуатации объектов транспорта и хранения жидких углеводородов

• Автор: Кузяков, Олег Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 302 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

I. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕМЕЩЕНИЯХ, ДЕФОРМАЦИЯХ

И НАПРЯЖЕНИЯХ.

1.1. Системы координат, перемещения и деформации .

1.2. Напряженное состояние в окрестности точки

1.3. Связь между напряжениями и деформациями

1.4. Элементы деталей машин и конструкций сооружений

1.5. Деформации и напряжения в пластинах и оболочках

1.6. Повышение надежности объектов транспорта и хранения жидких углеводородов

Выводы по главе.

2. МУАРОВЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

2.1. Природа муарового эффекта
2.2. Математический анализ муаровых полос.
2.3. Классификация муаровых методов.
2.4. Метод нанесения сетки
2.4.1. Нанесение сеток и растров на образцы деталей.
2.4.2. Точность метода нанесения сетки на деталь
2.5. Теневой муаровый метод.
2.5.1. Точность теневого муарового метода.
2.6. Отражательный муаровый метод.
2.6.1. Точность метода отражающей сетки.
2.7. Проекционный муаровый метод
2.8. Методы, моделирующие муаровый эффект.
2.8.1. Электроннопроекционный муаровый метод.
2.8.2. Метод нанесения сетки с электронным моделированием муаровой картины
2.8.3. Отражательноэлектронный муаровый метод
2.9. Дифференциальный метод.
Выводы по главе.
3. АППАРАТУРА И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ МЕТОДОВ, РЕАЛИЗУЮЩИХ МУАРОВЫЙ ЭФФЕКТ.
3.1. Компоновка и юстировка технической системы
3.1.1. Дифференциальный способ определения топологии поверхности объекта.
3.2. Характеристика технических средств для компоновки системы
3.2.1. Обоснование выбора и разработка устройства контроллера для управления пространственной ориентацией видеосистемы
3.2.2. Характеристика аппаратуры, используемой для реализации метода
3.3. Программа для управления шаговыми двигателями.
3.4. Синтез решеток Френеля и реализация поворота растра.
3.4.1. Синтез решеток Френеля
3.4.2. Поворот синтезированных решеток.
3.4.3. Экспериментальная апробация метода и выявленные особенности
3.5. Разработка программного обеспечения.
3.5.1. Программы синтеза и поворота решеток Френеля.
3.5.2. Программа обработки принятого изображения .
3.6. Исследование чувствительности метода и анализ основных погрешностей.
Выводы по главе.
4. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И
ДЕФОРМАЦИЙ.
4.1. Разработка первичных преобразователей для контроля перемещений
4.1.1. Емкостные преобразователи перемещений.
4.1.2. Индуктивные преобразователи перемещений
4.2 Разработка приборов для контроля относительных перемещений
4.2.1. Прибор ПингвинТР.
4.2.2. Прибор ТС.
4.2.3. Устройство дистанционного контроля перемещений на базе микроконтроллера с использованием оптоэлектронного преобразователя
4.3. Алгоритм сбора телеметрической информации с рассредоточенных
объектов контроля
4.3.1. Устройство сбора данных с рассредоточенных объектов.
Выводы по главе
5. ПРИМЕНЕНИЕ МУАРОВЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ
ДЕФОРМАЦИЙ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ.
5.1. Определение начальных несовершенств геометрической формы цилиндрических малогабаритных изделий.
5.2. Натурные измерения несовершенств геометрической формы цилиндрических резервуаров, деформаций и напряжений.
5.3. Сканирование геометрической формы магистральных трубопроводов, определение изменения деформаций и напряжений в процессе их эксплуатации
5.4. Панорамное сканирование поверхности объекта
5.5. БСЛОАсистема для управления обследованием резервуаров с. использованием муарового метода.
5.6. Контроль деформаций стальных конструкций и несущих частей.
5.7. Контроль качества дорожного покрытия и диагностика мостов методом муаровых полос.
5.8. Диагностика позвоночного столба человека.
Выводы по главе
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВНУТРЕННЕЙ КОРРОЗИИ В
ТРУБОПРОВОДАХ.
6.1. Причины и механизм внутренней коррозии.
6.2. Математическое моделирование и методики расчета скорости коррозии в горизонтальных нефтепроводах .
6.3. Ультразвуковая система идентификации типа смеси
6.4. Математическое моделирование и методики расчета скорости коррозии в горизонтальных нефтепроводах
6.5. Построение математических моделей расчета скорости коррозии 7 ц Выводы по главе
7. СИСТЕМА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВНУТРЕННЕЙ КОРРОЗИИ В ТРУБОПРОВОДЕ.
7.1. Разработка системы для проведения комплекса исследований процесса внутренней коррозии
7.2. Оборудование экспериментальной установки.
7.3. Функциональная структура системы.
7.4. Программирование контроллера.
7.5. Разработка интерфейса оператора
Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Пластиной называется тело призматической или цилиндрической формы, у которого один размер толщина И значительно меньше других а и в, измеренных в плоскости основания. Толщина пластины может быть как постоянной, так и переменной. Оболочкой называется тело, ограниченное двумя криволинейными поверхностями, расстояние между которыми толщина Ь оболочки мало по сравнению с другими размерами тела. Оболочки бывают постоянной и переменной толщины. В зависимости от геометрической формы они могут быть сферическими, коническими, цилиндрическими и др. Тела, у которых все три размера одного порядка, называются массивными. Пластину называют жесткой, если можно без заметной погрешности считать срединный слой нейтральным, т. Гибкой называется пластина, при расчете которой в пределах упругости, наряду с чисто изгибными напряжениями, необходимо учитывать напряжения, равномерно распределенные по толщине пластины и называемые цепными или мембранными напряжениями. Абсолютно гибкой пластиной или мембраной называется пластина, при исследовании упругой деформации которой можно пренебречь изгибными напряжениями по сравнению с напряжениями в срединной поверхности. И и модуле упругости Е I коэффициент Пуассона. Положительные направления внутренних усилий показаны на рис. МхВУ, 1. Крутящий момент определяется по формуле
1. Напряжения 7 х у У у , ху распределены по толщине пластины линейно и связаны с моментами
г 2 1. Касательные напряжения Г2 и Г выражаются через поперечные силы
ггТг2а
1. Т линейные и угловые деформации в срединной поверхности. В силу большого разнообразия геометрических форм оболочки составляют обширный класс. Здесь приводятся формулы для расчта некоторых частных случаев. В случае изгиба цилиндрической тонкой оболочки при симметричном нагружении напряжения определяются по формулам
1
1. IV прогиб оболочки И. Широкое распространение в последние годы получают пологие оболочки различной формы. Пологой называют оболочку, у которой стрела подъма не превышает одной пятой наименьшего линейного размера плана рис. Рис. У2УУ 2км
1. Нормальные усилия определяются по формулам
х 1 2 х
1. Ух. ЛГ 1. Полное напряжение определяется суммой напряжений в срединной поверхности и от изгиба. Таким образом, величина возникающего напряжения оказывает главное влияние на прочность и надежность конструкции, поэтому и объекта в целом. Известно, что надежность технического объекта характеризуется такими свойствами, как безотказностью, ремонтопригодностью и долговечностью , . Надежность объекта можно также рассматривать как недопустимость самопроизвольных и нежелательных изменений его технического состояния, проявляющихся в ухудшении качества функционирования объекта. Поскольку техническое состояние объекта это совокупность свойств объекта, изменяющихся в процессе его эксплуатации, когда он последовательно проходит ряд состояний, причем в качестве крайнего состояния можно рассматривать возникновение аварийной ситуации. Я интенсивность отказов объекта, адополнительный параметр, характеризующий асимметрию и эксцесс распределения. При а 1 опасность отказов будет монотонно возрастать от нуля, а при а 1 опасность отказов монотонно убывает и не ограничена при . При а получим частный случай экспоненциальный закон, с помощью которого хорошо описываются внезапные отказы сооружений, вызванные деформациями. Т и сг соответственно среднее квадратичное отклонение и математическое ожидание случайной переменной. Статистический анализ и систематизация причин аварий на объектах транспорта и хранения нефти, выполненные с учетом работ 5,,,, позволили сделать вывод, что доля аварий, вызванных группой дефектов и связанных с изготовлением и строительномонтажными работами, в среднем составляет 0, доля аварий от коррозионных процессов равна 0, доля аварий, вызванных внешними факторами, равна 0,. На рис. Эксплуатационная надежность и экологическая безопасность объектов нефтяной и газовой промышленности характеризуется следующими наиболее важными показателями количество аварий за определенный период эксплуатации объекта удельная частота порывов для трубопроводов или повреждений.