75 лет Геннадию Андреевичу Кулябину (стр. 26 )

За 10 месяцев мониторинга (m=304)

За 11 месяцев мониторинга (m=334)

За 12 месяцев мониторинга (m=365)

Результаты расчета квантильных оценок коэффициента запаса при и отражены на рис.2.

Продолжительность мониторинга (месяцев)

Рис. 2. Квантильные оценки : при (кружки) и (столбики)

Стабилизация результатов расчета квантильных оценок коэффициента запаса в данном случае наступила после использовании информации в течение восьми месяцев мониторинга газопровода (см. рис. 2). При этом, после мониторинга газопровода в течение первого месяца, погрешность в прогнозных оценках квантиля коэффициента запаса прочности, снижающаяся по мере накопления информации, не превышает 8%, что свидетельствует об эффективности используемых в расчетах методов и алгоритмов непараметрической статистики.

Список литературы

1. Харионовский и ресурс конструкций газопроводов – М.: Недра, 2000. – 467 с.

2. , Пермяков безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов. – Новосибирск: Наука, 2005. – 516 с.

3. Надежность и проектирование систем: Пер. с англ. – М.: Мир, 1980. – 604 с.

4. Сызранцев прочностной надежности изделий на основе методов непараметрической статистики / , , . – Новосибирск: Наука, 2008. – 218 с.

5. , Быков эксплуатационной надежностью магистральных газопроводов. – М., 2007. – 400 с.

Сведения об авторах

, д. т. н., профессор, ректор, Тюменский государственный нефтегазовый университет, , е-mail: [e-mail]

, д. т. н., профессор, заведующий кафедрой «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности», Тюменский государственный нефтегазовый университет, ; е-mail: [e-mail]

, д. т. н., профессор кафедры «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности, Тюменский государственный нефтегазовый университет, , е-mail: *****@***ru

Novoselov V. V., Dr. of technical sciences, Prof., Rector, Tyumen State Oil and Gas University, phone: [phone];е-mail: *****@***ru

Syzrantsev V. N., Dr. of technical sciences, Prof., Chief of the Department «Machines and Equipment of oil and gas industry», Tyumen State Oil and Gas University, phone: [phone], е-mail: *****@***ru

Golofast S. L., Dr. of technical sciences, Prof. of the Department «Machines and Equipment of oil and gas industry», Tyumen State Oil and Gas University, phone: [phone], е-mail: *****@***ru

_____________________________________________________________________________________

УДК 622.692.4.053

ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА «ИССЛЕДОВАНИЕ

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ТРОЙНИКОВ»

, ,

(Уфимский государственный нефтяной технический университет)

Ключевые слова: тройник, напряженно-деформированное состояние,

циклические нагрузки, стенд, эксперимент

Key words: t-joint, tense-deformed state, cyclic load, experiment

Трубопроводный транспорт является важнейшей составляющей топливно-энергетического комплекса страны. За последние десятилетия на территории Российской Федерации реализованы и успешно эксплуатируются десятки тысяч километров магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов.

В настоящее время более 40 % трубопроводов превысили расчетный срок эксплуатации (30 лет и более). Они представляют повышенную опасность и являются потенциальными источниками возникновения аварий.

Особое внимание необходимо уделять надежности некоторых элементов трубопроводной обвязки, в частности, тройников и тройниковых соединений.

Тройники и тройниковые соединения являются одними из наиболее распространенных узлов трубопроводной системы. В настоящее время существует большое разнообразие конструкций и современных технологий изготовления тройников, повышающих надежность этих элементов. Несмотря на все эти мероприятия, тройники, подвергающиеся в процессе эксплуатации значительным статическим и динамическим нагрузкам, остаются в тот же момент наиболее напряженными и, как следствие, потенциально опасными узлами трубопроводной системы.

Основными причинами аварий на тройниках являются циклические механические нагрузки, возникающие в результате линейных перемещений элементов трубопроводов, вследствие изменения суточных, погодных и межсезонных температур и перемещений оболочки тройника под действием внутреннего давления перекачиваемого продукта [1].

Также на надежность тройника значительное влияние оказывает воздействие на тройник грунта засыпки, как механическое, вследствие перемещений самого грунта, так и химическое, в случае повреждения изоляционного слоя; воздействие на структуру металла агрессивной среды перекачиваемого продукта. Нельзя не учесть ошибок проектировщиков, браков, допущенных при строительно-монтажных работах, дефектов и неисправностей, накапливаемых за период эксплуатации. Это все накладывается на сложную пространственную конструкцию тройника.

Нами планируется проведение научного эксперимента над наиболее распространенными тройниками на магистральных трубопроводах: тройник штампосварной (ТШС) 720×377 и тройник с усиливающей накладкой (ТСН) 720×377 [2].

Ранее при помощи программного комплекса «APM WinMachine» исследовали напряженные состояния некоторых тройников при определенных условиях нагружения. Одна из задач эксперимента – сравнение полученных теоретических и практических результатов (рис. 1).

Рис. 1. Пример карты напряжений, рассчитанный на программном комплексе

«APM WinMachine»

Давление в тройниках будет создаваться при помощи плунжерного насоса P80/400-140. Напряженное состояние металла планируется отслеживать при помощи тензодатчиков.

Для проведения эксперимента требуется заглушить все открытые концы тройников. Это возможно достичь несколькими способами:

·  приваркой сферических заглушек – «арбузных корок»;

·  использованием стенда завода-изготовителя;

·  применением различных затворных устройств.

В нашем случае предусматривается использование устройства «Затвор», позволяющее быстро, без использования сварки, заглушать открытые концы труб, задвижек, отводов и тройников. При этом резко увеличивается производительность выполняемых работ из-за устранения подготовки кромок тройника под сварку, приварки заглушек, их срезание после опрессовки, повторная подготовка кромок.

Фиксация устройств на концах тройников производится из-за расклинивающихся механизмов по наружной поверхности трубы, а герметизация – при помощи резиновых уплотнений по внутренней поверхности. Для подачи опрессовочной жидкости и стравливания воздуха из полости тройника в устройствах имеются специальные штуцера (рис. 2).

Рис. 2. Схема стенда для эксперимента:

1 – тройник; 2 – устройство «Затвор»; 3 – плунжерный насос;

4 – устройство для создания циклических нагрузок; 5 – ёмкость с водой;

6 – штуцер для стравливания воздуха

Последовательность выполнения эксперимента такова.

1.  На определенных участках тройника предварительно устанавливаются тензодатчики.

2.  Открытые концы тройника заглушаются устройствами «Затвор».

3.  Через штуцер конструкция полностью заполняется водой.

4.  При помощи плунжерного насоса P80/400-140 поднимается внутреннее давление в тройнике.

5.  По истечению времени снимаются показания тензодатчиков.

6.  При помощи специального плунжерного устройства создаются циклические нагрузки с определенной частотой и амплитудой, отражающие различные условия эксплуатации трубопроводов.

7.  После каждой серии нагружений снимаются показания тензодатчиков.

8.  На определенных этапах эксперимента состояние внешней и внутренней поверхностей тройника отслеживается при помощи методов неразрушающего контроля.

Для обеспечения изменения внутреннего давления (создания циклических нагрузок) в тройнике разработано устройство, позволяющее изменять внутренний объем элемента 4 (рис. 2) из-за перемещения плунжера. Плунжер перемещается при помощи кривошипно-шатунного механизма с изменяющимся плечом кривошипа, который, в с вою очередь, приводится в движение шаговым электродвигателем. Данное устройство позволяет менять частоту, амплитуду и интенсивность колебаний по заранее рассчитанной программе (рис. 3).