д.т.н. Куляшов А.П., д.т.н. Молев Ю.И., к.т.н. Тютьнев
А.М.,
д.т.н.. Шапкин В.А
Нижегородский государственный технический университет,
Россия
Методика выбора рациональных
технологических решений по производству ремонтно-строительных работ
на трубопроводах
Формирование плана
ремонтно-строительных работ. Реальный процесс формирования плана выполнения ремонтно-строительных
работ трубопроводных объектов (в частности, линейных участков магистральных
трубопроводов) проходит последовательно в 3 этапа выполняющихся на
соответствующих уровнях.
Этап 1 - формирование плана ремонтно-строительных
работ на конкретном объекте, то есть анализ технического состояния каждого
объекта по данным текущего контроля (ретроспективным данным его эксплуатации) и
диагностики. В это время осуществляется выбор эффективного метода производства
ремонтно-строительных работ с оценкой требуемых затрат на устранение выявленных
на трубопроводном объекте дефектов.
Этап 2 - формирование плана ремонтно-строительных
работ (отбор) тех объектов, которые следует включить в заявку на очередной
плановый период. Этот этап предполагает обоснование необходимости проведения
ремонтно-строительных работ на трубопроводных объектах, включенных в заявку.
Этап 3 - формирование плана ремонтно-строительных
работ системы трубопроводных объектов, то есть осуществляется отбор среди
объектов, попавших в заявки, тех, выполнение на которых соответствующего вида
работ обеспечит наиболее высокую эффективность использования средств,
выделяемых на всю программу.
На каждом этапе формирования программы
ремонтно-строительных работ трубопроводных объектов (на уровнях объекта,
территориальной подсистемы и всей системы трубопроводов) возникают
специфические задачи оценки и многокритериального выбора решений в условиях
конфликта целей и предъявляемых к ним требований. Главное содержание этого
конфликта составляет противоречие между ограниченностью затрат на программу
ремонтно-строительных работ и опасностью снижения работоспособности объекта.
Последняя выражается в возрастающей интенсивности
потока отказов на трубопроводах, в вынужденном снижении пропускной способности
объекта, а также в экономических потерях, связанных с необходимостью
производства неотложных ремонтно-строительных работ в ближайшем будущем. Специфика
задач формирования программы ремонтно-строительных работ на уровне объекта,
подсистемы и системы, состоит в различиях состава, решений, в учитываемой
информации, в применяемых критериях отбора решений и в ограничениях.
На уровне объекта принимается решение о методе ремонта
конкретных дефектов или групп дефектов. При этом используется наиболее
детализированная (первичная) информация диагностики внутритрубными
инспекционными снарядами и данные мониторинга о техническом состоянии объекта.
Главными критериями выбора являются:
— повышение уровня надежности работы трубопроводного
объекта (снижение риска отказов и потерь производительности трубопровода);
— минимизация затрат на ремонтно-строительные работы
за счет рациональной группировки дефектов и выбора метода выполнения ремонтно-строительных
работ.
Ограничением служит обеспечение заданного рабочего
давления трубопровода.
На уровне территориальной подсистемы трубопроводных
объектов принимается решение о включении объектов в заявку при фиксированных
планах выполнения ремонтно-строительных работ на каждом объекте. Исходной информацией
служат показатели планов выполнения ремонтно-строительных работ на конкретных
объектах (результаты предыдущего уровня) данные предшествующего периода
эксплуатации и экспертные оценки.
Главными критериями отбора являются:
— повышение надежности и безопасности трубопроводных
объектов (улучшение технического состояния линейной части);
— максимизация экономических эффектов реализации
программы ремонтно-строительных работ;
— минимизация затрат, связанных с реализацией программ
выполнения ремонтно-строительных работ.
Ограничениями служат технические возможности
строительной организации по выполнению программы ремонтно-строительных работ (в
частности, связанные с перемещениями строительно-монтажных колонн и их
комплектностью для назначенного объема ремонтных работ), время выполнения
программы и реальные финансовые возможности освоения годовой программы работ
данной строительной организацией.
На уровне системы трубопроводных объектов в состав
принимаемых решении входит титульный список объектов, включаемых в программу
проведения ремонтно-строительных работ, объем ремонтно-строительных работ по каждому
объекту и размещение работ во времени. Основная исходная информация -
агрегированные данные о техническом состоянии трубопроводных объектов,
включенных в заявки на проведение ремонтно-строительных работ с учетом общего
количества потенциально опасных дефектов, сгруппированных по типам в
укрупненной классификации, а также данные о стоимости выполнения назначенных
объемов работ.
К числу основных критериев (приоритетов) выбора
решений относятся:
1. повышение
надежности функционирования сети транзитных трубопроводов на ближайший отрезок
времени и в долгосрочной перспективе,
2. всемерное
сокращение затрат на реализацию программы проведения ремонтно-строительных
работ;
3. максимизация
протяженности участков, на которых можно провести работы, при выделенных на
реализацию программы средств.
Методология формирования программы выполнения
ремонтно-строительных работ на магистральных трубопроводах преследует при этом
следующие цели:
1)
унифицировать на одном трубопроводном объекте процедуры обработки данных
технического контроля эксплуатационных показателей и диагностики по конкретным
объектам (участкам трубопроводов),
2) выбрать
методы производства ремонтно-строительных работ на дефектных участках и оценить
затраты на производимые работы линейных объектов;
3) регламентировать использование
информационно-вычислительных средств в процессе решения задач формирования и
выбора объектов для программы выполнения ремонтно-строительных работ на уровне
территориальной подсистемы и системы трубопроводных объектов.
Отсюда следует, что для решения задачи выбора методов
производства ремонтно-строительных работ используется информация, получаемая
путем осуществления технического контроля и диагностики.
Для решения задачи формирования программы выполнения
ремонтно-строительных работ на уровне системы трубопроводных объектов применяют
программы, позволяющие осуществлять многокритериальное оценивание приоритетов
трубопроводных объектов с учетом всей информации, имеющейся к началу
планирования, а также суждений экспертов по тем факторам, которые не поддаются
количественному анализу.
Классификация дефектов
трубопроводов. В
результате расчетов на прочность дефекты на трубопроводах подразделяются на
опасные, приводящие к изменениям режимов перекачки углеводородного сырья, и на
потенциально опасные, не требующие ограничений на параметры режимов перекачки
(РД 51-2-97).
На трубопроводных объектах с опасными дефектами
ремонтно-строительные работы выполняются в первую очередь, а работы на объектах
с потенциально опасными дефектами могут производиться в плановом порядке, К
опасным дефектам относятся: дефекты геометрии трубы, примыкающие к сварным швам
или непосредственно на швах, если их измеренная глубина превышает 3% от
номинального наружного диаметра; дефекты, признаваемые опасными по результатам
расчета на статическую прочность (расчетное давление разрушения трубы ниже заводского
испытательного давления); дефекты стенки, связанные с потерей металла, при
достижении остаточной толщиной стенки уровня минимального предела измеренного
снарядом-дефектоскопом.
К потенциально опасным относятся дефекты, для которых
расчетное давление разрушения трубы не ниже уровня давления заводского
испытательного давления.
Градация опасных дефектов по величине относительного
риска аварии позволяет определить приоритетность их устранения без учета
возможных ущербов от аварии. Относительный риск аварии (
) предлагается устанавливать в соответствии с соотношением:
где 
- расчетное допустимое
давление в трубопроводе; 
- нормативное проектное
давление.
Очевидно, в первую очередь ремонтно-строительные
работы необходимо выполнять на трубопроводных объектах с опасными дефектами при
максимальной величине балльной оценки относительного риска . Потенциально опасные дефекты подразделяются на: требующие
дополнительного дефектоскопического контроля и не требующие дефектоскопического
контроля.
На всех трубопроводных объектах с потенциально
опасными дефектами, определяемыми по расчету на прочность, необходимо выполнять
ремонтно-строительные работы в плановом порядке. В настоящее время осуществляют расчет на
прочность конструкции со всеми установленным в результате диагностики дефектами
определять показатели относительного риска, по которым устанавливается
приоритетность включения трубопроводных объектов в план производства
ремонтно-строительных работ или дефектоскопического контроля.
При этом относительный риск указывает условные оценки
опасности аварии, вычисляемые для диапазонов относительного снижения несущей
способности трубы по следующим данным:
где 
расчетное разрушающее
давление трубы с дефектом; 
. - нормативное разрушающее давление при отсутствии дефектов;
- оценка относительного
риска.
Выбор методов
ремонтно-строительных работ по типам и размерам дефектов. Предварительный выбор методов
проведения ремонтно-строительных работ осуществляется с учетом обработки данных
диагностики в зависимости от типа и размеров дефекта. При этом можно выделить
следующие основные методы производства ремонтно-строительных работ на трубопроводах:
шлифовка (
); заварка (
); установка муфты (
); врезка катушки (
); замена участка трубопровода (
) (рис. 5).
Выполнение ремонтно-строительных работ с
использованием методов шлифовки, заварки и остановки муфт для нефтепроводов
производится без остановки эксплуатации трубопроводной сети, с одновременным
снижением рабочего давления до 2,5 МПа, а газопроводов до нулевого значения. Иерархия
методов производства ремонтно-строительных работ на трубопроводах заключается в
следующем. Производство ремонтно-строительных работ с заменой дефектного
участка бездефектной трубой осуществляется, применительно ко всем дефектам.
Установку муфт применять вместо заварки или шлифовки, при этом вместо шлифовки
можно применять заварку. Эта иерархия должна учитываться при выборе конкретных
видов производства ремонтно-строительных работ при наличии на трубопроводном
объекте нескольких близлежащих дефектов. При этом имеется возможность
назначения конкретного вида ремонтно-строительных работ на линейной части
трубопровода, то есть планируется раскладка выполнения работ по всему
трубопроводному объекту. Таким образом, каждому дефекту, выявленному в результате
обработки данных диагностики, предварительно присваивается индекс метода выполнения
ремонтно-строительных работ (от до ).
Рис. 1.
Методы производства ремонтно-строительных работ на магистральных трубопроводах
Кроме того, из перечня дефектов последовательно по
длине трубопровода отбираются те дефекты (так называемые «основные дефекты»),
которым по нормативу соответствует метод выполнения ремонтно-строительных работ
путем установки муфт ().
Далее по перечню устанавливается наличие тех дефектов,
которые находятся на расстоянии, не превышающем ), то всем близлежащим дефектам (включая «основной»)
присваивается метод выполнения работ врезкой (). Если дефектам, соседним с «основным», не приписано выполнение
ремонтно-строительных работ врезкой катушки (), то для основного дефекта определяется расчетная длина
муфты по формуле:
где 
- соответственно,
расстояние от начала участка трубопровода до последнего и первого дефекта, м; 
- длина последнего
дефекта, м; 
- размерный коэффициент,
зависящий от диаметра трубопровода (
Если расчетная длина муфты не превышает трех диаметров
трубопровода (
), то она считается приемлемой.
Если расчетная длина муфты больше трех диаметров
трубопровода (
) то проверяется возможность установки одной более короткой
или нескольких муфт, считая, что расстояние между соседними дефектами не может
быть менее
При расчетной длине муфты более 
м) метод выполнения ремонтно-строительных работ (установка муфты)
заменяется на (врезка катушки). Всем
дефектам, которые устраняются в ходе выполнения ремонтно-строительных работ одновременно
с основным, присваивается один и тот же индекс вида работ.
После назначения конкретного вида выполнения
ремонтно-строительных работ для данного дефекта из перечня дефектов берется
следующий основной дефект и повторяется процедура определения расчетной длины
муфты или врезки. После просмотра всех дефектов и определения расчетных длин
муфт и вырезок формируется перечень дефектов, подлежащих устранению в ходе проведения
ремонтных работ с указанием индексов видов работ.
Эта методика выбора способов ремонтных работ на
участке трубопровода приведена на
рисунке 2.
|
|
Рис.
2 Методика выбора
способов ремонтных работ
на участке трубопровода |
