Технические науки/3. Отраслевое машиностроение

Профессор Карелин И.Н.

Российский государственный университет нефти и газа имени И.М.Губкина

Доцент Седых Л.В.

Национальный исследовательский технический университет «Московский институт стали и сплавов»

Факторы конкурентоспособности мелкоразмерных нефтегазовых трубопроводных устройств в России

Если основой конкурентоспособности продукции является качество, то движущей силой – инновации (рус. новаторство, новшества). Наибольшую эффективность эта сила приобретает в творческой среде изобретательства. Подтверждением тому звучит тезис Всемирной организации интеллектуальной собственности: «… даже страны, богатые природными ресурсами и имеющие дешевую рабочую силу, рассматривают творчество и новаторство в качестве более стабильного долгосрочного источника экономического успеха» [1]. Далее кратко рассмотрены эти три взаимосвязанные составляющие конкурентоспособности на примере наиболее массовых изделий газонефтяного машиностроения – мелкоразмерных (DN≤150 мм) нефтегазовых трубопроводных устройств (НГТУ). Актуальным аспектом рассматриваемого вопроса является эксплуатация подобного оборудования в высокоскоростных загрязненных потоках рабочих и технологических сред.

Качество. На современном уровне развития газонефтяного машиностроения наиболее значимыми показателями качества НГТУ являются функциональная пригодность, надежность и безопасность. Последние два показателя для потенциально опасных рабочих сред, каковыми являются нефть, газ и конденсат, связаны между собой непосредственно. На это давно указывали специалисты ЗАО «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (г. С-Петербург) при разработке технических регламентов. Целый ряд видов повреждений НГТУ, являющихся причиной неудовлетворительной долговечности или безотказности, влечет за собой резкое увеличение риска возникновения аварийной ситуации.

Известно, что оборудование газонефтяных промыслов, подземных хранилищ газа, компрессорных станций, сборных и газораспределительных пунктов и нефтегазоперерабатывающих заводов нередко эксплуатируются в рабочих и технологических средах, где присутствие механических примесей в значительно больших по сравнению с допустимыми концентрациях практически неизбежны. И это несмотря на ограничения корпоративными регламентирующими документами (например, СТО Газпрома [2]) содержания в транспортируемой рабочей среде механических примесей или декларирование природного газа чистым отдельными руководящими специалистами отрасли.

Так в указанных требованиях содержание механических примесей в рабочей среде ограничивается 10-тью мг/м^З, а размер отдельных частиц в примеси - до 1 мм. Кто и как это будет в эксплуатации контролировать, не указывается. Предъявленные ограничения носят явно желаемые значения и для названных выше производственных объектов – слишком далекие от реальных. Убедительной иллюстрацией этого являются известные [3] характерные разрушения функциональных деталей НГТУ, за чем следуют нарушения нормального режима функционирования более сложного и дорогостоящего технологического оборудования и, в конце концов, резкое снижение производственных показателей отрасли.

Учитывая, что количество таких НГТУ только в газовой промышленности превышает миллион единиц, экономическая значимость проблемы качества подобного оборудования сомнений не вызывает. При этом вызывает недоумение (мягко выражаясь) тот факт, что некоторые российские заводы-изготовители НГТУ в сопроводительной документации на изделие, причем даже на регулирующие трубопроводные устройства, как наиболее подверженные абразивной эрозии, лишь констатируют допустимость содержания механических примесей в рабочей среде, никак не ограничивая их количественно. Либо это «страусиная» позиция типа упомянутого выше чистого природного газа, либо − существующая сиюминутная экономически мотивированная позиция, о которой пойдет речь ниже.

Специфика нефтегазовой отрасли еще и такова, что присутствие загрязнений преимущественно естественного происхождения не всегда пред-сказуемы. Особенно в добыче, транспорте и подземном хранении природного газа. Поэтому НГТУ применяются, как правило, стандартные с известной и давно отработанной защитой их рабочих поверхностей: наплавка (за рубежом предпочитают стеллит), химико-термическая обработка, твердые коррозионностойкие покрытия и в редких случаях керамика. Однако такая защита при наличии сверхнормативных концентраций механических загрязнений в потоке оказывается, и это давно известно, недостаточно эффективной.

Радикальным решением была бы очистка рабочих сред, что достаточно широко применяется (например, перед подачей нефти или газа в насосный или газоперекачивающий агрегат и т.п.). Однако при добыче и подземном хранении добиться эффективной и экономичной очистки извлекаемых нефти и газа пока не удалось. Поэтому оборудование, прежде всего добычи и других технологических этапов нефтегазового производства, где прогнозируется наибольшая вероятность механических загрязнений потоков, целесообразно и экономически эффективно комплектовать износостойкими НГТУ. И это должно найти отражение в корпоративных или государственных нормативных документах и реализовываться уже специализированными проектными организациями с соответствующим обеспечением матчасти заводами. Так что охарактеризованное выше качество НГТУ для загрязненных рабочих сред требует постоянного внимания, на что неоднократно указывалось специалистами [4].

Инновации. Как ни странно, объективная реальность российских трубопроводных систем газонефтяной отрасли промышленности представляются ближе зарубежному газонефтяному машиностроению, которое уже достаточно широко рекламирует в России разработки НГТУ, как обычно, уникальные и, конечно же, удовлетворяющие потребителя в плане эксплуатации в загрязненных мехпримесями средах. Та же объективная реальность такого представления свидетельствует, прежде всего, о привлекательности размеров российского рынка данной продукции и известной заинтересованности покупающих российских компаний.

Достаточно указать современные разработки фонтанных шиберных задвижек, шаровых кранов, клеточных регулирующих клапанов, шаровых регулирующих клапанов, регулирующих клапанов с керамическими плунжерными парами и др. целого ряда зарубежных фирм. При этом перечисленные конструкции НГТУ, воспроизводимые на территории России, уже квалифицируются как инновации. Хотя нового в этих конструкциях, кроме давно известных материалов (стеллит, керамика), не наблюдается. Об этом можно судить по «уникальной» конструкции зарубежного осесимметричного клапана, скопированной и производимой в настоящее время в России под названием «клапан РУСТ серии 900» (рис.1)[5]. «Уважение» к подобной конструкции нашло свое отражение даже в вышеупомянутом корпоративном стандарте [2, п.7.4.7], где в требованиях к регулирующим клапанам черным по белому прописана предпочтительность плунжерного затвора.

Рис.1. Схема конструкции клапана РУСТ® серии 900.

«Инновации» типа разгруженности плунжерной пары в клапане РУСТ, а также клеточной конструкции и профилированных отверстий его плунжерной втулки известны в России с советских времен. Причем самое интересное в этих «инновациях» заключается в известности такой схемы, как хорошо забытой старой советской схемы (рис.2) под названием «кольцевая задвижка» [6].

Рис.2. Конструктивная схема кольцевой задвижки

Особенно под флагом импортозамещения производство в России скопированных образцов зарубежных НГТУ на зарубежном же оборудовании легко объявляется инновационным. По определению термин новаторство (перевод: innovation) означает созидательную деятельность людей, вносящих и осуществляющих новые, прогрессивные принципы, идеи, приемы [7]. На связь с территорией появления и осуществления идей не указывается. Реализация чужих идей является проявлением отсталости, а не инновационности.

В настоящее время известен еще один прием придания инновационности: российской фирмой за рубежом закупаются прогрессивные НГТУ, системы управления которых оснащаются собственным программным обеспечением (ПО) [8]. Правда, в таком случае возникает законный вопрос либо о невозможности разработки этого ПО зарубежными специалистами, во что трудно поверить, либо о постулировании нецелесообразности импортного ПО, либо о более экономических соображениях.

Привлечение к разработке новых конструкций НГТУ специалистов вновь организованных ООО или ЗАО на базе крупнейших российских конверсионных предприятий атомной (например, «Приборостроительный завод» Челябинская обл.) или космической (например, ОАО «РКК Энергия им.С.П.Королева» г. Королев Московской обл.; ОАО «Воткинский завод» Удмуртия) отраслей, несомненно, импонирует специалистам нефтегазового оборудования. Однако технические решения специалистов пусть высокого уровня квалификации, но далеких от специфики нефтегазового оборудования, не всегда оказывались удачными.

Декларированная приоритетность информационных технологий, а также появившаяся возможность участия в перспективных разработках в арматуростроении специалистов конверсионных предприятий страны явились побудительной причиной «семимильных шагов» в технической диагностике трубопроводной арматуры [9]. Конечно, объявить дорогостоящими существующие системы планово-предупредительных ремонтов (ППР) можно и на этом фоне перейти на компьютерную диагностику. Но для убедительности всё-таки следует приводить сравнительные затраты.

Кроме того, на ответственных запорных трубопроводных устройствах типа атомной энергетики это, несомненно, целесообразно. ООО «Газпромэнергодиагностика» (г. Москва) серьезно занимается разработкой методов компьютерного мониторинга герметичности шаровых кранов магистральных газопроводов. И это понятно, такие объекты заслуживают внимания. Но распространять эту инновацию на все (хотя бы) задвижки, наверное, рано.

Например, на подземных хранилищах природного газа дефекты мелкоразмерных запорных устройств обвязочных трубопроводов производственных объектов обнаруживаются визуально по «шубе» инея даже при плюсовой окружающей температуре. И действующая система ППР проста и эффективна. Ведь большинство задвижек всё-таки не являются настолько ответственными изделиями, да еще при реализации принципа резервирования, чтобы оснащать их датчиками. Это же не космический аппарат и даже не газоперекачивающий агрегат. Необходим лишь порядок и контроль, каковые функции и возложены на службы эксплуатации производственных предприятий нефтяной и газовой промышленности.

В целом, выходить на мировой рынок с такой «инновационной» продукцией крайне затруднительно. И тут количество в качество точно не перейдет. Необходима творческая среда заинтересованных людей для создания и воплощения собственных оригинальных технических решений. И чем их больше, тем вероятнее переход количества в качество. Неоспоримый закон философии!

Изобретательство. Россия – страна исторически богатая изобретателями. Достаточно их и в области проектирования и производства НГТУ. Вместе с тем в настоящее время основная проблема отечественных изобретателей (помимо ожидаемого вознаграждения и отсутствия творческой среды) заключается в доказательстве эффективности своих изобретений [10]. Опыт показывает, что это доказательство выстраивается в следующую цепочку:

1. Официальное проектирование и изготовление опытных образцов изделия по патенту;

2. Определение места, разработка программы и организация проведения сравнительных, желательно эксплуатационных, испытаний;

3. Обработка и анализ результатов испытаний;

4. Корректировка конструкторско-технологической документации на изделие по патенту;

5. Заключение лицензионного соглашения с производителем.

Несмотря на то, что указанные звенья цепочки по большей части совпадают с положениями государственного и отраслевого стандартов [11, 12], проблемы изобретателей зачастую неразрешимы. На этапе вышеупомянутого доказательства ситуация подчас оказывается поразительно схожей с описанной в художественной литературе почти сто лет назад в Англии: «…Ремонтный трест скупает и кладет под сукно все новые изобретения. Ведь любая поломка, любая авария, любые перебои или неполадки служат для него источником новых доходов….Я могу назвать вам десятка два изобретений, которые во много раз сократили бы число поломок и аварий; но Ремонтный трест готов заплатить за любое изобретение гораздо больше, чем автор получил бы от его реализации; а покупает он только для того, чтобы похоронить навсегда. Если изобретатель беден и не умеет отстоять себя, с ним поступают еще проще. Устраивают инсценировку испытания, а потом заявляют, что идея не оправдала себя на практике»[13]. Отличие состоит только в том, что вместо «Ремонтный трест» следует читать «Завод-изготовитель».

На практике действуют и другие схемы взаимоотношений завода с изобретателем:

- утеря опытных образцов изделий по патенту, переданных на эксплуатационные испытания;

- объявление изобретателю по окончании освоения на заводе продукции по патенту об отсутствии коммерческой ценности данной продукции;

- объявление изобретателю после передачи им заводу научно-технической информации (вплоть до передачи конструкторской документации) об отсутствии должной технической документации и необходимого оборудования;

- привлечение юристов из заводского отдела нематериальных активов для доказательства изобретателю после освоения и выпуска продукции по патенту факта неиспользования патента.

Российские изобретатели работники заводов-изготовителей НГТУ (например, ОАО «Волгограднефтемаш»; ООО Финансово-промышленная компания «Космос-Нефть-Газ», г. Воронеж; ООО Научно-производственный центр «Анод», г. Н. Новгород и др.) имеют преимущество в плане изготовления опытных образцов изделий по патенту. Однако, для завода сейчас главное – это продать продукцию. Да еще на фоне существующей «системы откатов». А повышение цены в связи с повышением качества далеко не всегда приветствуется покупателем. При этом зарубежные фирмы–производители аналогичного оборудования могут позволить себе демпинговые цены. Особенно нежелательным представляется повышение изобретателем качества продукции завода, если собственником этого завода является действующий или бывший руководящий работник покупающей организации.

Что касается служебных изобретений, то здесь многое зависит от позиции руководителей или собственников заводов и проектных организаций относительно реальных эффективности и финансовых рисков повышения качества своей продукции или проектов. Инерция на таких предприятиях страны еще достаточно велика, да еще на фоне известной изношенности основных фондов и оборудования производства [14].

Индивидуальные же изобретатели какой-либо специализации должны иметь творческую среду на отраслевом или хотя бы корпоративном уровне, стимулирующую всеми доступными средствами (моральными и материальными) генерирование инноваций. Из мировой практики известен путь достижения указанных целей – создание венчурных фирм, ориентированных на определенную сферу деятельности. Подобная практика появилась и в России. Показательным примером, касающимся российского нефтегазового машиностроения, служит создание в Москве венчурной фирмы ООО «Передовые газовые технологии». В поле их организационной деятельности с финансовой перспективой попали российские оригинальные технические решения НГТУ, интерес к которым отмечен у германского издательства [15]. Среди них следует отметить принципиально новое техническое решение запорно-регулирующего трубопроводного устройства (рис.3) отнюдь не тарельчатого и даже не пресловутого плунжерного типа. При этом регулятор устройства имеет мини-

Рис.3. Схема конструкции бифункционального клапан «ИГР».

мальное гидросопротивление, а функции регулирования и герметичного перекрытия потока среды разделены.

Не останавливаясь на других перспективных технических решениях, созданных индивидуальными российскими изобретателями, важно в заключение отметить главное преимущество венчурной формы организации инновационной деятельность. Оно заключается в возможности реального доведения научно-технической идеи в стране до материального воплощения, что ранее было характерно только для промышленно развитых стран Европы и Америки.

Литература:

1. Руководство по разработке стратегии в области интеллектуальной собственности в странах с переходной экономикой. Представлено Всемирной организацией интеллектуальной собственности на Третьем международном форуме по интеллектуальной собственности EXPOPRIORITY'2011.- М., ЦВК «Экспоцентр», 22 с.

2. Общие технические требования к трубопроводной арматуре, поставляемой на объекты ОАО «Газпром». Стандарт организации СТО Газпром 2-4.1-212-2008 // ОАО «Газпром», Ассоциация «Высоконадежный трубопроводный транспорт». - М.: 2008. 59 с.

3. Карелин И.Н., Карелина О.И. Перспективные направления повышения эффективности работы запорной арматуры в абразивных средах. - Трубопроводная арматура и оборудование, 2004, №2, с.69-71.

4. Иванюк В.А., Костенко Д.А. Запорная и регулирующая арматура для газовой промышленности. – Трубопроводная арматура и оборудование, 2003, №3,с. 27.

5. http://roost.ru/

6. Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры.– Л., «Машиностроение», 1968, 888 с.

7. Словарь иностранных слов.- М., Рус.яз., 1990, 624 с.

8. http://www.imsholding.ru/

9. Андреев А.П. и др. Применение диагностического паспорта трубопроводной арматуры для оценки ее технического состояния. – Химическая техника, 2008, №11, с.8-11.

10. Тетеревятников Л.Н. Решена техническая проблема, что дальше? – Арматуростроение, 2005, №5, с.46.

11. ГОСТ 15.001-88. Продукция производственно-технического назначения. – М., Издательство стандартов, 1989.

12. ОСТ 153-00.0-002-98. Порядок разработки и постановки на производство продукции производственно-технического назначения для топливно-энергетического комплекса. - М., Минтопэнерго, 1999.

13. Бернард Шоу. Пьесы. – Библиотека всемирной литературы. Серия третья. Том 200.- М., «Художественная литература», 1968, 704 с. («Тележка с яблоками», с. 605)

14. Гаврилова Ж.Л. Факторы, препятствующие инновационному развитию России. – Ремонт, восстановление, модернизация, 2012, №3, с.4-7.

15. Карелин И. Техническая керамика в нефтегазовых трубопроводных устройствах. Опыт применения в России. – Germany, Saarbrűcken: Palmarium Academic Publishing, 2012. – 284 с.