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 | 4 |

Разработка методов предупреждения чрезвычайных ситуаций при эксплуатации технологического оборудования объектов добычи и переработки сероводородсодержащего га

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи



МИТРОФАНОВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕНТИНОВИЧ


разработка методов предупреждения чрезвычайных ситуаций при эксплуатации технологического оборудования объектов добычи и переработки СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА




Специальность 05.26.02 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

в нефтяной и газовой промышленности





Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2006

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе "Системы и технологии обеспечения безопасности. Техдиагностика" (г. Оренбург)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Лозовский Владислав Николаевич

доктор технических наук

Хажинский Григорий Моисеевич

доктор технических наук, профессор

Чернявский Олег Федорович

Ведущая организация: Общество с ограниченной ответственностью
"Оренбурггазпром"

Защита состоится "      "   апреля   2006 г. в   13   часов   30   мин.

на заседании диссертационного совета Д 511.001.02 при ООО "ВНИИГАЗ" по адресу: 142717, Московская обл., Ленинский район, пос. Развилка, ООО "ВНИИГАЗ", 2 этаж, конференц-зал ОНТЦ.

С содержанием диссертации можно ознакомиться в библиотеке ООО "ВНИИГАЗ".

Автореферат разослан "___"   марта   2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук Курганова И.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Статистика аварий и чрезвычайных ситуаций (ЧС) и данные о тяжести их последствий свидетельствуют о существовании народнохозяйственной проблемы предупреждения ЧС при эксплуатации технологического оборудования (оборудования) опасных производственных объектов (ОПО) газохимических комплексов (ГХК) по добыче и переработке природного газа, содержащего сероводород и другие коррозионные и токсичные компоненты.

Государственной политикой, выраженной Федеральными законами: "О промышленной безопасности опасных производственных объектов"; "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера"; "О техническом регулировании" и др., заданы новые, более высокие, уровни требований по безопасности и приоритетность мер, направленных на предупреждение ЧС при эксплуатации ОПО.

Фактическая частота и тяжесть последствий ЧС, имевших место при эксплуатации оборудования ГХК, превышают допустимые значения и показывают актуальность исследования закономерностей возникновения причин ЧС и методов их предупреждения. Эта ситуация характерна для многих крупных ГХК и, в их числе, для Оренбургского (ОГХК) и Астраханского (АГХК).



По данной проблеме в настоящее время накоплен отечественный и зарубежный опыт эксплуатации оборудования ГХК с учетом результатов диагностирования его состояния, и разработан ряд методических материалов по анализу риска эксплуатации ОПО (РД 03418 и др).

Работа выполнена в соответствии с приоритетными направлениями развития науки и техники, решения научно-технических проблем ОАО “Газпром” и программами научно-технических разработок ООО "Оренбурггазпром" и ООО "Астраханьгазпром".

Цель диссертационной работы. Разработка и внедрение методов предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК.

Основные задачи исследования:

  1. Исследование проблемы предупреждения отказов и ЧС при длительной эксплуатации оборудования ГХК.
  2. Разработка теоретических основ концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК по критериям риска и вероятности отказа.
  3. Обоснование выбора, достоверности методов контроля и качества программ обследования оборудования.
  4. Исследование достоверности выявления и идентификации методами неразрушающего контроля (НК) сероводородных повреждений и деградации свойств металла оборудования.
  5. Исследование достоверности расчетных методов оценки прочности и ресурса элементов оборудования ГХК и обоснование параметров и критериев оценки их безопасности по уровням риска и вероятности отказа.
  6. Разработка основных технических решений базы данных о состоянии и риске отказа оборудования.
  7. Обоснование и разработка состава комплекта и основных положений нормативных документов (НД) по управлению безопасностью и предупреждению ЧС при эксплуатации оборудования ГХК.
  8. Создание и развитие специализированной базы по обеспечению научно-технического уровня разработок, качества и оперативности работ.
  9. Внедрение концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования на производственных объектах ГХК.

Научная новизна

Разработаны концепция и методы управления безопасностью, предупреждения ЧС и поддержания на допустимом уровне вероятности отказа конструктивных элементов и оборудования в целом, учитывающие специфику повреждающего воздействия сероводородсодержащих сред.

Результатами исследования зависимости прогнозируемых значений остаточного ресурса и вероятности достижения предельного состояния V элементов оборудования установлены и обоснованы: тесная корреляционная связь с коэффициентом до –0,9 между lgV и ; области уровней риска отказа Ra1Ra5 относительно допустимой вероятности отказа, уровней вероятности Va1Va5 и тяжести последствий С1С5 отказа элементов оборудования; границы значений и соответствующие им области значений вероятности отказа поврежденных элементов оборудования, определяющие уровни вероятности отказа элементов оборудования Va1 Va5 в качестве критерия распределения элементов оборудования по уровням риска отказа Rа1 Rа5 для различных уровней тяжести последствий возможного их отказа С1 С5.

Теоретически обоснованы и подтверждены экспериментально: принцип оценки и модель выбора и обоснования поэлементного качества программы обследования оборудования и критерии допустимой вероятности необнаружения заданных параметров дефектов; новые значения параметров, условия и зависимости, повышающие достоверность НК и оценки несплошностей основного металла, сварных швов и механических свойств металла элементов оборудования сероводородстойкого исполнения.

На основе метода оценки уровней риска и критериев вероятности отказа элементов оборудования впервые разработаны: структурно-аналитическая модель анализа состояния и риска отказа, прогнозирования ресурса и планирования обследований элементов оборудования; схема замкнутого цикла информационного потока базы данных по результатам обследования, принятия и исполнения технических решений профилактики отказов и условий безопасности для подконтрольной эксплуатации поврежденных элементов оборудования; схема оптимизации сроков и программы обследования оборудования, позволяющая обеспечить уровень вероятности отказа его элементов в допустимой области значений на прогнозируемый период.

На защиту выносятся следующие положения:

– концепция и методы управления безопасностью, предупреждения ЧС и поддержания на допустимом уровне вероятности отказа элементов при эксплуатации оборудования ГХК, учитывающие специфику повреждающего воздействия сероводородсодержащих сред;

– результаты исследования и экспериментально-теоретического обоснования: обобщенного показателя состояния элементов оборудования – уровня вероятности отказа как критерия оценки области значений вероятности отказа по результатам обследования и определения остаточного ресурса работы; принципа оценки качества, модели выбора и обоснования программы обследования элементов оборудования и критериев вероятности необнаружения дефектов; новых значений параметров, условий и зависимостей, повышающих достоверность НК и оценки несплошностей основного металла, сварных швов и механических свойств металла элементов оборудования сероводородстойкого исполнения;

– результаты разработки и внедрения: структурно-аналитической модели анализа состояния и планирования обследований элементов оборудования по критериям риска и вероятности отказа; схемы замкнутого цикла информационного потока базы данных для подконтрольной эксплуатации поврежденных элементов оборудования; схемы оптимизации сроков и программ обследования оборудования, позволяющей обеспечить уровень вероятности отказа его элементов в допустимой области значений на прогнозируемый период.

Основные методы исследований

Для решения поставленных задач в работе использованы методы: модельных и натурных исследований достоверности НК и идентификации специфических сероводородных коррозионных повреждений металла оборудования; статистические и расчетно-экспериментальные методы исследования повреждаемости, напряженно-деформированного состояния (НДС), прочности и долговечности элементов оборудования.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Концепция и методы управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования внедрены на ОГХК и АГХК. По результатам внедрения выявлено и отремонтировано более 3000 элементов оборудования, имевших недопустимые дефекты, более 10 000 единиц оборудования и трубопроводов, выработавших проектный ресурс работы, находятся в подконтрольной эксплуатации, сроки безопасной эксплуатации большинства из них прогнозируются до 2030 года при заданных параметрах и мерах предупреждения отказов.

Разработанные и апробированные научно-технические решения реализованы в ряде НД, основными из которых являются:

– Положение об организации технического обслуживания, ремонта и замены арендованных и собственных основных средств ООО "Оренбурггазпром" по фактическому техническому состоянию (утв. ОАО "Газпром" 27.01.2003 г., согл. Госгортехнадзором России 15.11.2002 г.);

– Положение о диагностировании технологического оборудования и трубопроводов газонефтедобывающих и перерабатывающих предприятий ОАО "Газпром" (утв. ОАО "Газпром" 16.12.2000 г., согл. Госгортехнадзором России 05.12.2000 г.);

– Положение об организации ремонта основных производственных средств газонефтедобывающих и перерабатывающих предприятий ОАО "Газпром" (утв. ОАО "Газпром" 16.12.2000 г., согл. Госгортехнадзором России 05.12.2000 г.);

– Методика диагностирования технического состояния фонтанных арматур скважин, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред, на объектах газодобывающих предприятий ОАО “Газпром” (утв. ОАО “Газпром” 23.12.2000 г., согл. Госгортехнадзором России 20.12.2000 г.);

– Положение о диагностировании технологического оборудования и трубопроводов предприятия "Оренбурггазпром", подверженных воздействию сероводородсодержащих сред (утв. ОАО "Газпром" 30.05.1998 г., согл. Госгортехнадзором России 27.05.1998 г.);

– Положение о диагностировании технологического оборудования и трубопроводов Астраханского газоперерабатывающего завода (утв. РАО “Газпром” 01.06.1996 г., согл. Госгортехнадзором России 30.05.1996 г.);

– Стандарты предприятия, инструкции и положения, определяющие специальные требования по видам НК, обучению и аттестации специалистов НК, поверочным расчетам прочности и качеству работ.

По результатам внедрения концепции и методов управления безопасностью и предупреждения ЧС при эксплуатации оборудования ГХК постановлением Правления ОАО “Газпром” №47 от 21.08.2003 г. работа отмечена премией и дипломом ОАО “Газпром” в конкурсе 2003 г. “За создание, освоение и внедрение новой техники, прогрессивных технологий, высокоэффективной продукции и материалов, имеющих первостепенное значение для решения важнейших проблем развития газовой промышленности, направленных на повышение надежности и эффективности функционирования объектов”.





Разработанные и представленные в диссертации технические решения и НД по управлению безопасностью и предупреждению ЧС при эксплуатации оборудования ГХК используются в процессе подготовки специалистов, занимающихся безопасностью оборудования.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены на научно-технических конференциях и семинарах, включая:

– Международные научно-технические конференции “Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред”, г. Оренбург, 20-22 октября 1997 г., 23-27 февраля 1999 г., 20-24 ноября 2000 г., 18-22 ноября 2002 г., 22-25 ноября 2004 г.;

– Международный тематический семинар “Диагностика оборудования и трубопроводов КС”, г. Калининград, сентябрь 1999 г.;

– 3-ю Международную конференцию “Энергодиагностика и Condition Monitoring”, г. Нижний Новгород, сентябрь 2000 г.;

– 3-ю Международную конференцию “Диагностика трубопроводов”, г. Москва, 21-26 мая 2001 г.;

– 4-ю Международную научную конференцию “Прочность и разрушение материалов и конструкций”, г. Оренбург, 15-17 февраля 2005 г.;

– Международные деловые встречи по диагностике магистральных трубопроводов и энергомеханического оборудования ОАО “Газпром”: “Диагностика – 932005”, всего 11 деловых встреч.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано более 100 печатных работ, в том числе одна монография, шесть НД отраслевого уровня и 10 работ входящих в "Перечень…" ВАК РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения; изложена на 378 страницах; содержит 180 рисунков, 69 таблиц и список использованных источников из 194 наименований.

Условные обозначения

Q – обобщенная характеристика нагруженности элементов оборудования; Траб – рабочая температура; L – обобщенная характеристика конструктивного исполнения элементов оборудования; pH, PH2S – характеристики рабочей среды; N, f – обобщенные характеристики режимов нагружения (наработка, частота и т.д.); l – обобщенная характеристика дефектов элементов оборудования; R – обобщенная характеристика несущей способности материалов элементов оборудования; t – время эксплуатации элементов оборудования; Qk, [Rk], lk, [lk], Nk, [Nk], и др. – текущие значения параметров технического состояния (ПТС), изменение которых приводит элемент оборудования в k-е предельное состояние (ПС), и их допустимые значения (критерии ПС) соответственно; а = dlk/dt, dlk/dN, dQk/dt, dRk/dt и др. – скорость изменения ПТС и критериев ПС; - расчетная величина остаточного ресурса работы элементов оборудования; А – разность между фактическим значением ПТСk и критерием ПСk, значение, достижение которого приводит элемент оборудования в k-е предельное состояние по ведущему механизму повреждения; Vai – показатель уровня вероятности отказа; KIi – показатель уровня качества обследования; Сi – показатель уровня тяжести последствий отказа, как возможной аварии; Rаi – показатель уровня риска отказа; V – прогнозируемое значение вероятности возникновения отказа; pS(S) – распределение плотности вероятности резерва прочности, т.е. плотность распределения случайной величины как разности законов распределения несущей способности и нагрузки; [V] – максимальное допустимое (предельное) значение вероятности отказа, учитывающее повреждающее воздействие рабочих сред, технические, экономические и другие факторы, удовлетворяющее требованиям государственных и отраслевых норм и правил; TV - время достижения значением V элементов оборудования величины [V]; TN – период эксплуатации оборудования ГХК между экспертными обследованиями, установленный нормативной документацией; n = 210 – коэффициент запаса по и по времени достижения значений V элементов оборудования величины [V], учитывающий потенциальную опасность оборудования и объекта; Т – назначенный ресурс (время) эксплуатации оборудования до очередного обследования, ремонта, замены; VНО – вероятность необнаружения заданных значений дефектов–отклонений ПТС элемента оборудования при обследовании; В – предел прочности; 0,2 – предел текучести; HB– твердость по шкале Бринелля; HL – твердость по шкале Лейба; HV – твердость по шкале Виккерса; Ra – шероховатость поверхности; – относительная деформация; P – внутреннее давление; ф – физический ресурс; ПО – предыдущее обследование; ТО – текущее обследование; ДК – дополнительный контроль; ПК – промежуточный контроль; ОО – очередное обследование; TТО, Р - время до технического обслуживания или ремонта оборудования; НОЭ – потенциально не опасные элементы оборудования; ПОЭ – потенциально опасные элементы оборудования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы цель и задачи исследования, положения, выносимые на защиту, научная новизна, практическая значимость и реализация результатов исследования.

В первой главе представлены результаты исследования проблемы предупреждения отказов и ЧС при длительной эксплуатации оборудования ГХК. Рассмотрены: литературные данные и первоисточники по негативным событиям, характеризующим проблему аварийности при создании и развитии зарубежных и отечественных ГХК; специфика коррозионной повреждаемости металла оборудования, эксплуатируемого на этих объектах, проявляющаяся в виде сульфидного коррозионного растрескивания под напряжением (СКРН), водородиндуцированного растрескивания (ВИР) и сульфидного износа металлических поверхностей. Выполнен анализ опыта применения известных методов предупреждения дефектов оборудования на этапах его проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.

Результаты исследования причин имевших место отказов и ЧС при эксплуатации оборудования ОГХК за 25-летний период от начала эксплуатации (около 2000 случаев) показали: основной причиной ЧС являются отказы элементов оборудования; причины отказов имеют системный, многофакторный характер – 70% из них обусловлены двумя и 29% - тремя факторами; частота и тяжесть последствий отказов значительно превышают допустимые. Практически во всех случаях проявилась коррозионная специфика рабочей среды, а также дефекты изготовления и монтажа, ошибки в выборе материалов и конструкций, недостатки антикоррозионных мер и системы обеспечения безопасности.

Основываясь на результатах исследования опыта применения и литературных данных о методах предупреждения отказов, сделано предположение, что предупредить ЧС при эксплуатации оборудования ГХК возможно путем разработки и внедрения методов управления безопасностью его элементов на заданном уровне по критериям риска и вероятности отказа.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

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.