авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Оценка частоты аварийной разгерметизации магистральных газопроводов (для вновь вводимых в эксплуатацию)

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.619.4

На правах рукописи

Гостева Анна Владимировна

ОЦЕНКА ЧАСТОТЫ АВАРИЙНОЙ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

(для вновь вводимых в эксплуатацию)

Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность

(нефтегазовый комплекс)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа 2010

Работа выполнена в Российском государственном университете

нефти и газа имени И.М. Губкина

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор
Глебова Елена Витальевна
Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Нугаев Раис Янфурович кандидат технических наук, доцент Гольянов Андрей Иванович
Ведущее предприятие Федеральное государственное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны» (ВНИИПО)

Защита диссертации состоится 2 ноября 2010 г. в 1200 часов
на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР») по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 1 октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.Российская система магистральных газопроводов (МГ) – одна из крупнейших в мире. Так, в 2008 году протяженность линейной части МГ составляла более 166 тыс. км. В настоящее время на территории Российской Федерации реализуется ряд крупных газотранспортных проектов («Северный поток», «Сахалин-I», «Сахалин-II», «Южный поток» и др.), включающих сотни километров новых МГ.

По данным Ростехнадзора, на МГ ежегодно происходят десятки аварий. Аварии на МГ вследствие утечек и воспламенения газа, находящегося под высоким давлением, представляют серьезную опасность для персонала, оборудования и окружающей среды.

Согласно Федеральному закону № 116-ФЗ, МГ относятся к опасным производственным объектам. В отношении любых опасных производственных объектов законодательство Российской Федерации требует обеспечения определенного, приемлемого обществом (допустимого) уровня риска.

Количественная оценка риска позволяет рассчитать риск и оценить эффективность применяемых мер обеспечения безопасности. К сожалению, в настоящее время нормативно-правовое и методическое обеспечение количественной оценки риска в РФ не в полной мере учитывает специфику и особенности современных (вновь вводимых в эксплуатацию и проектируемых) МГ и, как правило, дает завышенные (нереалистичные) значения уровней риска. При проведении количественной оценки риска для вновь вводимых МГ необходимо, чтобы используемая методология соответствовала современным теории и методам анализа риска в российской и зарубежной практике и опиралась на большой объем статистических данных по аварийности на МГ.



Оценка ожидаемой частоты аварий на объекте возможна на основе анализа статистики по аварийности на аналогичных объектах. Статистический анализ должен выявить («почувствовать») существенные закономерности в частоте и спектре аварий и научиться применять эти закономерности на практике для расчета частоты аварий любого объекта. Для получения максимально достоверной оценки частоты инициирующих событий необходимо, чтобы статистические данные по уже произошедшим авариям позволяли выявить влияние существенных факторов (природных, антропогенных, технических), характерных для данного объекта, на частоту возможных аварий, т.е.

были репрезентативными. МГ представляют собой класс объектов, удобный для такого анализа, поскольку в мире накоплен большой массив статистических данных по авариям на МГ, собираемых в базах данных по авариям.

Цель работы – оценка частоты аварийной разгерметизации вновь вводимых в эксплуатацию и проектируемых МГ на основе адаптации имеющихся российских и зарубежных статистических данных по аварийности на МГ.

Основные задачи работы:

  • разработка основных принципов анализа и адаптации доступных российских и зарубежных статистических данных по аварийности на МГ;
  • разработка методики расчета ожидаемой частоты аварийной разгерметизации каждого участка вновь вводимого и проектируемого МГ с учетом реализуемых инженерно-технических мер обеспечения безопасности и разнообразия условий прохождения трассы;
  • выполнение сравнительного анализа частоты аварийной разгерметизации МГ на основе расчетов по известным и разработанной методикам;
  • практическая реализация разработанной методики расчета частоты аварийной разгерметизации МГ.

Методы решения поставленных задач

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследований: теоретико-экспериментальные методы – методы абстрагирования, индукции и дедукции; теоретические методы – методы формализации, идеализации; статистический метод исследования – регрессионный анализ; метод анализа риска – метод «дерево отказов».

Научная новизна

Впервые представлена методика расчета частоты аварийной разгерметизации МГ, отличающаяся от известных тем, что обладает комплексом свойств:

  • разработана на основе анализа и обработки крупного массива статистических данных;
  • соответствует современному состоянию теории и методов количественной оценки риска МГ;
  • учитывает все существенные статистически значимые факторы, влияющие на показатели риска;
  • позволяет рассчитывать частоту аварийной разгерметизации вновь вводимых в эксплуатацию и проектируемых МГ;
  • отвечает всем нормативным требованиям РФ;
  • не является внутренним корпоративным документом.

На защиту выносятся результаты исследований, имеющие научную и практическую ценность, а именно:

  • основные принципы анализа и адаптации доступных российских и зарубежных статистических данных по аварийности на МГ;
  • методика расчета ожидаемой частоты аварийной разгерметизации каждого участка вновь вводимого и проектируемого МГ с учетом реализуемых инженерно-технических мер обеспечения безопасности и разнообразия условий прохождения трассы.

Практическая значимость результатов работы

Внедрение разработанной методики расчета ожидаемой частоты аварийной разгерметизации вновь вводимых в эксплуатацию и проектируемых МГ позволяет получить точные (не завышенные) результаты количественной оценки риска и обосновать необходимые и достаточные инженерно-технические решения по предотвращению аварий, связанных с негативными последствиями для персонала, населения, окружающей природной среды и имущества предприятий.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: IX Международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф» (24-25 апреля 2009 г.), III заочной международной научно-практической конференции «Система управления экологической безопасностью» (29-30 мая 2009 г.), Восьмой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» (6-9 октября 2009 г.), VIII Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 80-летию Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (1-3 февраля 2010 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 7 научных трудах, в том числе 3 в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 99 наименований, и четырех приложений. Работа изложена на 240 страницах машинописного текста, содержит 51 таблицу, 19 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель и основные задачи, приведены положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая значимость результатов работы.

В первой главе представлены аналитический обзор статистических данных по аварийности МГ и критический анализ известных в России методик расчета частоты аварийной разгерметизации МГ.

Основу исследований в диссертации составили теоретические и практические работы в области количественной оценки риска отечественных и зарубежных ученых, в числе которых: Бурдаков Н.И., Гендель Г.Л., Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Дешевых Ю.И., Елохин А.Н., Кловач Е.В., Королёнок А.М., Кузьмин И.И., Кумамото X. (Kumamoto Hiromitsu), Легасов В.А., Лиз Ф.П. (Frank P. Lees), Лисанов М.В., Мартынюк В.Ф., Маршалл В.С. (Marshall V.C.), Махутов Н.А., Овчаров С.В., Одишария Г.Э., Сафонов В.С., Хуснияров М.Х., Хенли Дж.Э. (Henley J. Ernest), Черноплёков А.Н., Шебеко Ю.Н. и др.

Изучение литературных источников по оценке риска позволило выявить стандартную процедуру анализа риска аварий, которая в общем случае включает в себя следующие этапы: 1 идентификация опасностей; 2 оценка частоты инициирующих событий; 3 построение сценариев развития аварий; 4 расчет и анализ рисков.

Точность расчета величины риска не может быть выше точности используемых исходных данных и точности используемых расчетных моделей, и в первую очередь, не выше точности расчета частоты инициирующих событий, который базируется на статистических данных по аварийности на аналогичных объектах.

Надзорные органы в различных странах и компании, эксплуатирующие МГ, ведут сбор данных по инцидентам на газопроводах и анализируют причины аварий. Структура, объем и требования к составу сведений об инцидентах в собираемых базах данных существенно различаются. Поэтому выбор той или иной статистической базы по аварийности для анализа риска представляет собой принципиальное решение, требующее обоснования такого выбора. В первой главе представлены сравнительные характеристики российских и зарубежных баз данных по авариям (отказам) на МГ и проанализирована возможность их использования при анализе риска.

Анализ статистических данных по аварийности на МГ России показал, что МГ имеют свои особенности, к которым можно отнести и значительную общую протяженность трассы МГ, и различные природно-климатические особенности прохождения трассы МГ, а также отличные от зарубежных уровень производства труб и комплектующих, уровень производства строительно-монтажных работ, требования к эксплуатации и др. Все эти факторы в целом оказали очень сильное влияние на состояние современных МГ в России и, соответственно, на уровень их аварийности. В 2008 году наряду со снижением показателей аварийности на МГ в целом отмечается рост аварий на МГ (2007 г. – 16 аварий, 2008 г. – 21 авария). По данным Ростехнадзора, рост аварийности на МГ обусловлен, в первую очередь, старением основных фондов (главные системы газопроводов были построены в 1960-1980 гг., в настоящее время свыше 40 % МГ эксплуатируются более 30 лет). Это позволило сделать вывод о невозможности применения в полном объеме российских статистических данных при расчете частоты аварийной разгерметизации для вновь вводимых в эксплуатацию МГ, поскольку они включают в себя аварии весьма изношенного парка трубопроводов. Поэтому в рассмотрение были включены следующие зарубежные базы данных:

  • база данных по инцидентам на трубопроводах под контролем Международной ассоциации нефтяных и газовых производителей (OGP);
  • база данных по инцидентам на магистральных и промысловых трубопроводах под контролем Министерства транспорта (DOT) – США;
  • база данных по инцидентам на трубопроводах под контролем Бюро статистики труда Министерства труда (BLS) – США;
  • статистика об инцидентах на трубопроводах под контролем Национального энергетического управления (NEB) – Канада;
  • база данных департамента трудовых ресурсов и развития (HRSDC) – Канада;
  • база данных по инцидентам на трубопроводах в Британской Колумбии (OGC) – Канада;
  • статистика об инцидентах на трубопроводах под контролем Ассоциации подрядчиков магистральных трубопроводов (PLCAC) – Канада;
  • база данных по инцидентам на газопроводах под управлением Европейской группы по данным об инцидентах на газопроводах (EGIG);
  • база данных по отказам на трубопроводах, которой управляет Британская ассоциация операторов береговых трубопроводов (UKOPA) – Великобритания;
  • базы данных Ростехнадзора – Россия (для сравнения);
  • экспериментальная база данных по отказам на трубопроводах (APIA) – Австралия.

Представленный в работе сравнительный анализ статистических баз данных по аварийности на МГ показал, что база данных и отчеты EGIG могут служить статистической основой для разработки методики расчета частоты аварийной разгерметизации МГ, поскольку имеющиеся в этих базах сведения и форма их представления позволяют учесть как особенности трассы, так и меры обеспечения промышленной безопасности.





В работе представлен обзор существующих российских методик по анализу риска в части расчета частоты аварийной разгерметизации МГ. Долгое время основной методикой по анализу риска МГ оставался СТО Газпром «Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО «Газпром» для действующих магистральных трубопроводов» 2003 года, куда вошли основные положения методики по расчету частоты аварийной разгерметизации МГ, разработанные в 1997 году и обновленные в 2001 году специалистами ВНИИГАЗ (методика 1997 г.). В 2007 году метод оценки ожидаемой частоты аварий на газопроводах был обновлен (методика 2007 г.). Методика 2007 г. была включена в новый СТО Газпром РД 2-2.3-351-2009 «Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО "Газпром"».

Суть методик 1997 г. и 2007 г. состоит в том, что на каждом участке трассы определяется значение интегрального коэффициента влияния (КВ) kвл, показывающего во сколько раз локальная интенсивность аварий отличается от ср средней по отрасли интенсивности аварий на 1000 км в год. По методике 1997 г. kвл рассчитывался как произведение 3-х коэффициентов влияния: регионального kрег, «диаметрального» kD и локального kлок. Т.е. локальная интенсивность аварий на n-ом участке трассы выражается как:

. (1)

В методике 2007 г. было предложено рассчитывать kвл по следующей формуле:

. (2)

Был изменен подход к расчету kрег. Также в формулу 2 был включен новый так называемый «возрастной» КВ kвозр, который отражает влияние продолжительности эксплуатации (возраста) рассматриваемого участка МГ на частоту аварий, и «категорийный» КВ kкат, который отражает влияние категорийности участка МГ на частоту аварий (по СНиП 2.05.06-85*). В методике 1997 г. в формуле 1 присутствовал «диаметральный» коэффициент. Известно, что существуют трубопроводы одинакового диаметра, но с различной толщиной стенки, причем следует отметить, что чем больше толщина стенки, тем ниже вероятность аварии такого МГ. Поэтому правильным является учет влияния именно толщины стенки трубопровода, а не его диаметра, что и было сделано авторами методики 2007 г.

Значительные изменения касаются расчета так называемого локального КВ kлок, который учитывает совокупное влияние всех конкретных местных факторов влияния (ФВ), действующих на анализируемом участке МГ, на интенсивность аварий. kлок определяется с помощью принципа балльных оценок (БО) риска и технического состояния линейной части МГ, который основан на количественной оценке значимости ФВ, влияющих на риск аварий.

При рассмотрении конкретного участка МГ определяются значение каждого ФВ и соответствующее ему число баллов, взвешиваемое затем с помощью коэффициентов pi и qij. Сумма всех взвешенных балльных оценок факторов дает суммарную фактическую БО участка, а ее отношение к БО некоего среднестатистического участка Вср дает значение kлок:

, (3)

где Bij – БО фактора Fij; pi – доля i-ой группы ФВ; qij – доля j-ого ФВ в i-ой группе; Вср – БО среднестатистического по Единой системе газопроводов РФ участка МГ.

В методике 2007 г. формула 3 расчета kлок не изменилась. Однако авторами было уменьшено число групп ФВ с 12 до 7: FG1 – возможные механические воздействия третьих лиц; FG2 – наружная коррозия (без учета коррозии под напряжением); FG3 – коррозия под напряжением; FG4 – качество производства труб и оборудования; FG5 – качество строительно-монтажных работ; FG6 – природные воздействия; FG7 – уровень технической эксплуатации.

Принципиальным отличием является то, что обновленный подход позволяет рассчитать отдельно частоту ожидаемой аварийной разгерметизации сухопутных участков и подводных переходов МГ, при этом имеется возможность учитывать результаты внутритрубной диагностики (ВТД) (если таковые имеются).

Проведенный анализ существующей российской методики (в части расчета частоты аварийной разгерметизации) с учетом ее обновления показал, что данная методика специально разработана и адаптирована для расчета частоты аварийной разгерметизации российских МГ, находящихся в эксплуатации длительное время.

Вторая глава содержит методику расчета частоты аварийной разгерметизации вновь вводимых в эксплуатацию и проектируемых МГ.

Любая причина аварии может быть однозначным образом идентифицирована и отнесена к одному из больших классов возможных причин (в том числе, возможно, как «неизвестная» или «прочая»). Число таких классов может быть произвольным. Важно, что любая фактическая причина аварии обязательно попадает в один, и только один, класс причин, тогда классы причин не будут пересекаться. Основываясь на опыте классификации причин аварий на российских и европейских газопроводах, число таких классов в настоящей работе выбрано равным шести: 1 – внешнее (антропогенное) воздействие;
2 – брак строительства, дефекты материалов; 3 – коррозия разного вида;
4 – движение грунта, вызванное природными явлениями (например, оползневыми процессами или размывом грунта на переходах через водотоки);
5 – ошибки оператора; 6 – прочие и неизвестные причины.

Расчетная частота аварий F на любом участке МГ определяется как сумма частот разгерметизации по каждому из классов причин:

где fi – функция частоты разгерметизации по i-ой причине (i-ого класса причин); S – число классов причин разгерметизации (в данном случае S = 6).



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.