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 |

Методы оценки вероятности выявления дефектов и повреждений при диагностировании оборудования добычи сероводородсодержащих газа и нефти

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи








Вдовин Алексей Александрович


Методы оценки вероятности выявления дефектов и повреждений при диагностировании оборудования добычи сероводородсодержащих газа и нефти




Специальность 05.02.13 Машины, агрегаты и процессы

в нефтяной и газовой промышленности






Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук








Москва 2011

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе "Системы и технологии обеспечения безопасности. Техдиагностика" – специализированном центре по диагностированию оборудования на объектах сероводородсодержащих нефтегазовых месторождений и газоперерабатывающих заводов ОАО «Газпром»

Научный руководитель: доктор технических наук

Митрофанов Александр Валентинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зорин Евгений Евгеньевич

доктор технических наук, профессор

Кушнаренко Владимир Михайлович

Ведущая организация: Общество с ограниченной ответственностью

"ВолгоУралНИПИГаз"

Защита состоится "14" декабря 2011 г. в 13 часов 30 мин.

на заседании диссертационного совета Д 511.001.02, созданного при ООО "Газпром ВНИИГАЗ" по адресу: 142717, Московская обл., Ленинский район, пос. Развилка, ООО "Газпром ВНИИГАЗ".

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

Автореферат разослан "____" ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук Курганова И.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На опасных производственных объектах добычи сероводородсодержащих газа и нефти (ДСГ) более 30 лет эксплуатируются десятки тысяч единиц технологического оборудования. Доля оборудования ДСГ, исчерпавшего установленный проектом срок эксплуатации, приближается к 100%. Законодательными и нормативными документами в области промышленной безопасности возможность продолжения эксплуатации такого оборудования определена условием положительной оценки его технического состояния, безотказности и безопасности на прогнозируемый период эксплуатации. Основу для такой оценки составляют результаты диагностирования. Длительная эксплуатация этого оборудования при воздействии рабочих сред приводит к образованию и развитию дефектов и повреждений, в их числе – сульфидного коррозионного изнашивания и растрескивания металла. Последствиями возникновения и развития этих дефектов и повреждений являются внезапные отказы, разрушения оборудования и аварии с катастрофическими последствиями. Ежегодно на объектах ДСГ выполняется диагностирование технического состояния более 2 000 единиц такого оборудования.





Учитывая, что литературные и экспериментальные данные показывают разброс значений вероятности выявления дефектов оборудования методами диагностирования до 30% и более, возникает неопределённость конечного результата реализации программы диагностирования. То есть при наличии нормированных значений допустимой вероятности отказа оборудования, оценить и обеспечить требуемую вероятность выявления дефектов при реализации программы диагностирования не представляется возможным. В этих условиях исследования и разработка методов обеспечения требуемой вероятности выявления дефектов, безотказности и безопасности эксплуатации оборудования становятся актуальными и значимыми. Актуальность этих исследований повышается по мере накопления оборудованием наработки.

Цель работы.

Разработка методов вероятностной оценки выявления дефектов и повреждений при диагностировании оборудования добычи сероводородсодержащих газа и нефти для обеспечения надёжности эксплуатации.

Основные задачи исследования:

1. Анализ методов диагностирования, результатов выявления дефектов и повреждений, причин снижения безотказности оборудования.

2. Экспериментальные исследования и оценка вероятности выявления дефектов и повреждений оборудования на его образцах, моделях и натурных конструкциях методами диагностирования.

3. Обоснование методов обеспечения требуемых: вероятности выявления дефектов и повреждений; безотказности оборудования при его диагностировании.

4. Разработка методики обоснования выбора состава и методов программы диагностирования оборудования, обеспечивающей требуемую вероятность выявления дефектов, и оценка ее эффективности.

Научная новизна:

Обоснованы параметры, критерии и методы оценки достоверности выявления дефектов и повреждений при диагностировании оборудования. Установлено, что разброс значений вероятностей выявления дефектов и повреждений составляет до 30% и более и приводит к недооценке риска продолжения эксплуатации оборудования из-за наличия невыявленных дефектов и повреждений.

Впервые выполнена экспериментальная оценка значений, факторов и закономерностей изменения вероятности выявления по видам/типам дефектов, наиболее часто встречающихся в узлах и элементах оборудования добычи сероводородсодержащих газа и нефти.

Впервые обоснованы значения и разработаны методы и алгоритмы оценки требуемой вероятности выявления дефектов и повреждений по критериям допустимых вероятности и риска отказа оборудования; методы, показатели, критерии и алгоритмы контроля качества диагностических работ на образцах, моделях и натурных конструкциях оборудования.

Разработаны новые нормативно-методические принципы оценки и обеспечения требуемой вероятности выявления дефектов и повреждений при диагностировании оборудования и качества проведения диагностических работ.

Защищаемые положения:

– теоретическое и экспериментальное обоснование параметров, критериев и методов оценки достоверности выявления дефектов и повреждений при диагностировании оборудования;

– расчетно-экспериментальное обоснование: методов оценки, значений и факторов изменения вероятности выявления дефектов и повреждений оборудования на образцах и моделях его конструкции; критериальных значений требуемой вероятности выявления дефектов и повреждений для обеспечения допустимых вероятности и риска отказа оборудования; параметров и методов контроля качества диагностических работ;

– нормативно-методические принципы оценки и обеспечения: требуемой вероятности выявления дефектов и повреждений при диагностировании оборудования; требуемого качества диагностических работ; обоснования выбора состава и методов программы диагностирования оборудования.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Методы оценки, повышения и обеспечения на требуемом уровне значений вероятности выявления дефектов в узлах и элементах оборудования внедрены в ОАО «Техдиагностика» и применяются при диагностировании оборудования ООО «Газпром добыча Оренбург». По результатам внедрения оценены и откорректированы программы диагностирования по видам/типам оборудования, не отвечавших критериям требуемой вероятности выявления дефектов. По откорректированным программам продиагностировано 499 единиц оборудования установок комплексной подготовки газа, выявлено 43 дефекта браковочного уровня. Контроль качества диагностических работ выполняется по обоснованным в работе критериям. Ведётся учёт индивидуальных показателей надёжности специалистов неразрушающего контроля, эти показатели учитываются при распределении работ различной сложности и ответственности. Разработанные и апробированные методы реализованы в СТО-ЭПБ.И-177 «Методика обоснования выбора состава и методов программы диагностирования оборудования добычи сероводородсодержащих газа и нефти по критерию требуемой вероятности выявления дефектов» и используются в учебных процессах подготовки специалистов неразрушающего контроля.

Исследования выполнены в соответствии с п. 3.2 Перечня приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2006 – 2010 годы – «Создание методов и технологий для повышения эффективности разработки и безопасной эксплуатации месторождений», отраслевой программой ОАО «Газпром» «Диагностическое обслуживание объектов добычи газа» и «Перечнем научно-технических работ ООО «Газпром добыча Оренбург»».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-технических конференциях, включая:

– V Международную научно-техническую конференцию «Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред», г. Оренбург, 22-25 ноября 2004 г.;

– VI Международную научно-техническую конференцию «Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред», г. Оренбург, 20-23 ноября 2006 г.;

– V Международную научную конференцию «Прочность и разрушение материалов и конструкций», г. Оренбург, 12-14 марта 2008 г.;

– VII Международную научно-техническую конференцию «Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред», г. Оренбург, 26-29 ноября 2008 г.;

– III Научно-техническую конференцию с международным участием «Основные проблемы освоения и обустройства нефтегазовых месторождений и пути их решения», г. Оренбург, 21-22 мая 2009 г.;

– II Научно-практическую конференцию «Безопасность регионов – основа устойчивого развития», г. Иркутск, 19-21 сентября 2009 г.;

– VIII Международную научно-техническую конференцию «Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред», г. Оренбург, 23-26 ноября 2010 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 30 печатных работ из них 6 в изданиях, входящих в "Перечень…" ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения; изложена на 180 страницах; содержит 55 рисунков, 54 таблицы и список использованных источников из 141 наименования.

Условные обозначения и сокращения.

НД – нормативные документы в области промышленной безопасности; ДСГ – объекты добычи сероводородсодержащих газа и нефти; НК – неразрушающий контроль; УК – ультразвуковой контроль; КЭИ – коррозионно-эрозионный износ; ВИР – водородиндуцированное расслоение; СКРН – сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением; НСШ – несплошности сварных швов; Р11 – вероятность выявления (выявляемость) дефектов; [Р11] – требуемый уровень вероятности выявления дефектов; Р10 – вероятность пропуска дефектов; [Р10] – допустимый уровень вероятности пропуска дефектов; ХСИСТ – систематическая погрешность; r – предел повторяемости; R – предел воспроизводимости; U – расширенная неопределённость; ККДР – контроль качества диагностических работ; d – количество производственных заданий, выполненных дефектоскопистом; D – общая периодичность ККДР; W – степень сложности производственного задания; КН – коэффициент надежности специалиста НК; NВ – число дефектов, выявленных при переконтроле; NП – число пропущенных дефектов; NК – число контролей; К – весовой коэффициент допущенного отклонения (нарушения); fП.С. – частота достижения предельных состояний дефектными элементами; fВ.Д. – частота выявления дефектов; Х – размер дефекта; H – плотность распределения вероятности существования дефекта; ХПР – предельный размер дефекта; ХМИН –минимальный размер дефекта, подлежащего выявлению; S – площадь отражающей поверхности модели дефекта; h – глубина залегания отражающей поверхности модели дефекта; l – протяженность отражающей поверхности модели дефекта; P10 ср. – средняя вероятность пропуска дефектов; P11 ср. – средняя выявляемость дефектов; Р (P11) – коэффициент вариации значений выявляемости дефектов.

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 выполнен анализ причин снижения безотказности, выявляемости дефектов при диагностировании технического состояния оборудования ДСГ. Рассмотрен опыт эксплуатации; результаты исследований статистики, причин и тяжести последствий имевших место отказов и аварий; требования, условия и методы обеспечения промышленной безопасности при эксплуатации оборудования. Показано, что частота с учётом тяжести последствий имевших место отказов и аварий превышает допустимый уровень. Причиной аварий служат отказы, а основной причиной отказов оборудования служат дефекты его элементов. Виды дефектов, приведшие к отказам оборудования, имеют следующее распределение: коррозионные повреждения поверхности стенки – 44%, несплошности основного металла – 36%, несплошности сварных швов – 18%, отклонения структурно-механических свойств – 2%. По результатам диагностирования 661 единицы оборудования за последние 10 лет выявлено: коррозионных повреждений поверхности стенки 1043 ед., несплошностей основного металла – 68 ед., несплошностей сварных швов 592 ед. Входной контроль (диагностирование) нового оборудования показывает наличие так называемых исходных дефектов в его узлах и элементах – из 36 проконтролированных новых сепараторов в 16 были выявлены недопустимые дефекты сварных швов.

Литературные и экспериментальные данные о выявляемости наиболее применяемыми ультразвуковыми методами контроля характерных для оборудования ДСГ дефектов сплошности основного металла и сварных швов показывают разброс значений вероятности их выявления от 30% и выше, что свидетельствует о недостаточной выявляемости дефектов применяемыми методами и эффективности диагностирования оборудования.

Решению задачи повышения выявляемости дефектов при диагностировании оборудования опасных производственных объектов посвящены исследования многих известных учёных и специалистов. В их числе В.В. Болотин, В.Н. Волченко, А.Ф. Гетман, Е.Е. Зорин, Ю.Н. Козин, Н.Н. Коновалов, А.С. Коробцов, В.М. Кушнаренко, В.Н. Лозовский, В.Ф. Лукьянов, Н.А. Махутов, А.В. Митрофанов, В.В. Харионовский, А.М. Шелихов и многие другие. Для повышения выявляемости дефектов предложены и применяются: комплекс методов диагностирования – применение для выявления определённого вида дефектов и повреждений двух и более методов контроля с различными физическими основами; дублирование контроля несколькими независимыми операторами – дефектоскопистами; совершенствование методик контроля, приборов и принадлежностей и некоторые другие.

По результатам выполненного анализа установлены причины и следствия недостаточной выявляемости дефектов при диагностировании оборудования. Причинами недостаточной выявляемости дефектов служат: отрицательное влияние человеческого фактора; недостатки методик; недостатки (ограниченные возможности) приборов; ограничения применимости методов; разброс значений характеристик дефектов. Причинами накопления дефектов и, как следствие, повышение вероятности отказа служат: ошибки проектирования, изготовления, монтажа, эксплуатации; кинетика повреждаемости и длительность эксплуатации. Следствием накопления и недостаточной выявляемости дефектов является снижение эффективности диагностирования, переоценка несущей способности, запасов прочности, срока (ресурса) безопасной эксплуатации, уровня безотказности и безопасности и недооценка вероятности отказа, что для эксплуатирующих такое оборудование организаций, окружающей среды, персонала и населения представляет повышенную опасность в виде отказов и аварий и ущерба от их последствий. В этих условиях для обеспечения: уровня безопасности, т.е. риска менее допустимого; безотказности более требуемой; вероятности (частоты) отказа менее допустимой необходимо заблаговременно выявлять дефекты оборудования с вероятностью выявления не ниже требуемой.

Выполнен обзор методов диагностирования и оценки выявляемости дефектов натурных конструкций, образцов и моделей оборудования ДСГ. Сделано предположение, что обеспечение требуемой выявляемости дефектов, точности оценки поврежденности, безотказности и безопасности оборудования на прогнозируемый период эксплуатации становится возможным за счёт применения комплексных экспериментальных моделей оборудования в виде совокупности экспериментальных образцов – моделей узлов и элементов оборудования с заложенными в них моделями дефектов. Проведения экспериментальных исследований закономерностей, причин и факторов недостаточной выявляемости дефектов и эффективности применяемых программ диагностирования. Обоснования критериев, разработки и внедрения технических решений и методики выбора методов и разработки программ диагностирования, повышения и обеспечения требуемого уровня выявляемости дефектов при диагностировании. Установлено, что образцовый метод может служить основой для постановки и решения научной задачи исследования зависимости вероятности выявления дефектов в узлах и элементах оборудования от основных, определяющих её значения, причин и факторов, и разработки технических решений её повышения.

Во второй главе представлены результаты решения задачи экспериментальных исследований и оценки выявляемости методами диагностирования наиболее характерных для оборудования ДСГ дефектов. На основе анализа требований и условий НД в области НК оборудования ДСГ, результатов исследований других авторов разработана математическая модель зависимости вероятности выявления дефектов – P11 от параметров контроля, характеристик дефектов и свойств контролепригодности объекта контроля:

, (1)

где n – число параметров контроля; m – число характеристик дефекта; k – число свойств объекта контроля, характеризующих его контролепригодность; a1 … an – параметры контроля; b1 … bm – характеристики дефекта; c1 … ck – свойства объекта контроля; Ai (ai), Bj (bj), Cy (cy) – функции выявляемости дефекта, зависящие от параметров контроля, характеристик дефекта и свойств объекта контроля соответственно. Для обеспечения возможности экспериментальной оценки P11 выполнено:

Разделение функции вероятности выявления дефектов по элементам оборудования:

, (2)

где D – тип элемента.

Разделение функции вероятности (2) для каждого сочетания метод, методика, средство и параметры контроля:

, (3)

Основываясь на (3) в рамках настоящего исследования была поставлена и решена задача экспериментального определения зависимости:

, (4)



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.