Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Идентификация коррозионного состояния трубопроводов на основе агрегированных параметров и моделей

Диссертация: Идентификация коррозионного состояния трубопроводов на основе агрегированных параметров и моделей
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Решение задачи прогнозирования путем сопоставления данных о коррозионном состоянии трубопроводов на основе двух инспекций, проведенных через определенный временной интервал, позволило установить, что прогнозная скорость коррозии описывается моделями апериодических звеньев 1 и 2 порядков с запаздыванием. На основе предложенного уравнения энергетического баланса в дифференциальной форме рассчитан… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Состояние вопроса и задачи исследования
    • 1. 1. Значимость и актуальность контроля состояния трубопроводов
    • 1. 2. Современные представления об электрохимической коррозии металлов
    • 1. 3. Техническая диагностика трубопроводов
  • 2. Агрегированные параметры и модели кинетики коррозионных процессов
    • 2. 1. Классификация параметров кинетики коррозионного процесса
    • 2. 2. Классификация моделей кинетики коррозионного процесса
    • 2. 3. Уравнение энергетического баланса кинетики коррозии
  • 3. Статистическое исследование рельефности поверхности вырезок трубопроводов
    • 3. 1. Датчики для измерения рельефности
    • 3. 2. Корреляционный анализ параметров рельефности
    • 3. 3. Спектральный анализ параметров рельефности
  • 4. Идентификация и прогнозирование коррозионного состояния трубопроводов на основе данных внутритрубной инспекции
    • 4. 1. Идентификация коррозионного состояния трубопроводов
    • 4. 2. Прогнозирование коррозионного состояния трубопроводов
      • 4. 2. 1. Методика нахождения параметров моделей прогноза
      • 4. 2. 2. Методика прогнозирования на основе модели второго порядка с запаздыванием
    • 4. 3. Решение задачи прогнозирования на основе уравнения энергетического баланса
    • 4. 4. Разработка программного комплекса для автоматизации моделирования и прогнозирования коррозионного состояния вырезок и участков трубопроводов
    • 4. 5. Результаты идентификации коррозионного состояния трубопроводов, полученные с помощью программного комплекса
    • 4. 6. Автоматизированная система управления надежностью трубопроводов
  • 5. Эффективность идентификации коррозионного состояния типового участка трубопровода
    • 5. 1. Эффективность функционирования сложной технической системы
    • 5. 2. Структурная модель типового участка трубопровода
    • 5. 3. Модели надежности функционирования типового участка
    • 5. 4. Стоимость эксплуатации типового участка и поставка газа
    • 5. 5. Эффективность идентификации коррозионного состояния типового участка трубопровода
  • Основные результаты работы и
  • выводы

Идентификация коррозионного состояния трубопроводов на основе агрегированных параметров и моделей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Системы трубопроводного транспорта газа составляют основу топливоснабжения страны. Трубопроводы (ТП) относятся к категории энергонапряженных объектов, отказы в которых сопряжены со значительным материальным и экологическим ущербом. Оренбургское газоконденсатное месторождение (ОГКМ) является одним из крупнейших промышленных объектов страны и разрабатывается с 1974 г. Несмотря на существенное снижение количества коррозионных отказов, аварии трубопроводов по этой причине наиболее многочисленны. В современных работах в области анализа и прогнозирования отказов трубопроводов выделены наиболее типичные механизмы отказов, составлены физико-механические и математические модели коррозионных процессов на основе локальных параметров и ретроспективных сведений.

С появлением промышленных образцов внутритрубных дефектоскопов-снарядов стало возможным получение обширной информации о дефектах на протяжении многокилометровых участков ТП. Однако объективный анализ результатов внутритрубной инспекции (ВТИ) затруднен из-за локального характера параметров и моделей.

Научная проблема формулируется следующим образом: несмотря на большой объем данных по отдельным дефектам, идентификация и прогнозирование коррозионного состояния (КС) трубопроводов недостаточно эффективны.

Работа входит в научное направление исследований лаборатории «Надежность» ОГУ и выполнена в соответствии с приоритетным направлением науки и техники № 2728п. п8 от 21.07.96 «Технология обеспечения безопасности продукции, производства и объектов» и постановлением Правительства России от 16.11.96 г. № 1369 по проведению внутритрубной диагностики в 1997;2000 гг. на территориях Уральского региона и Тюменской области.

Целью работы является повышение эффективности идентификации и прогнозирования коррозионного состояния трубопроводов за счет разработки и использования новых агрегированных параметров и моделей рельефности поверхности.

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследования:

1 Разработать классификации параметров и моделей кинетики коррозионных процессов ТП на основе характеристик рельефности поверхности;

2 Исследовать основные статистические характеристики параметров рельефности натурных образцов (вырезок) ТП;

3 Разработать методику и провести идентификацию и прогнозирование коррозионного состояния участков ТП на основе агрегированных моделей;

4 Разработать программный комплекс для идентификации и прогнозирования коррозионного состояния ТП с помощью современных информационных технологий;

5 По основным характеристикам провести сравнительный анализ эффективности идентификации типового участка ТП с учетом его коррозионного состояния.

Поставленные задачи решались комплексно путем проведения теоретических и экспериментальных исследований с применением современных информационных технологий. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений.

Основные результаты работы и выводы.

1 Предложенные на основе разработанных классификаций агрегированные параметры Ыа, Ыц, N2 и модели, более полно характеризуют коррозионное состояние поверхности трубопроводов по сравнению с известными локальными параметрами. Группировка значений параметров рельефности на 4 группы и 12 классов показала, что для трубопроводов ОГКМ наиболее характерными являются 2 группа по Ыа с диапазоном изменения от 0.25−1 мм и 2−3 группы по № с диапазоном от 0.032−4 мм.

2 Созданная на основе внутритрубной инспекции база данных модифицирована и содержит наряду с локальными характеристиками дефектов (глубиной, длиной и шириной) агрегированные глубинные, плоскостные и объемные параметры рельефности трубопроводов.

3 Разработаны датчики на основе: механического щупа с индикатором часового типа, градуированного стержня с микрометрической шкалой и двухканального электронного блока измерения линейных величин для оценки рельефности вырезок трубопроводов, относящихся к разным группам таблицы распределения. Погрешность измерения приспособлений от 3 до 6.7%.

4 Статистическими исследованиями рельефности поверхности вырезок трубопроводов установлено, что шаг дискретизации для вырезок трубопроводов группы 2−3 должен быть не меньше 2.7 см, полупериод колебаний составляет 2.51−2.72 см, частота среза, определяющая верхнюю границу спектра частот дисперсий, равна 2.10−2.53 см*1, частота, при которой спектральная плотность достигает максимума 0.0−1.0 см" 1.

5 Предложена оценка коррозионного состояния трубопроводов с помощью созданных агрегированных моделей на: основе параметров рельефности Ыа,.

N2 и количества дефектов. Построены зависимости коррозионного состояния по длине трубопроводов, позволяющие выявить потенциально-опасные участки. Найдена зависимость скорости коррозии от коррозионного состояния, описывающаяся моделью обыкновенного дифференциального уравнения первого порядка.

6 Решение задачи прогнозирования путем сопоставления данных о коррозионном состоянии трубопроводов на основе двух инспекций, проведенных через определенный временной интервал, позволило установить, что прогнозная скорость коррозии описывается моделями апериодических звеньев 1 и 2 порядков с запаздыванием. На основе предложенного уравнения энергетического баланса в дифференциальной форме рассчитан коэффициент коррозионной устойчивости металла трубопроводов.

7 Разработан программный комплекс в среде Delphi, позволяющий автоматизировать процесс идентификации и прогнозирования коррозионного состояния трубопроводов и включающий следующие основные модули: идентификацию коррозионного состояния трубопроводов по аддитивной, мультипликативной и комбинированной модели, прогнозирование кинетики коррозионного состояния трубопроводов, моделирование эффективности функционирования трубопроводов.

8 Определена эффективность идентификации типового участка трубопроводов на основе трех наиболее существенных характеристик: надежности функционирования, величины поставки газа и стоимости эксплуатации с учетом стоимостей внутритрубной инспекции и программного комплекса. Результаты расчетов показывают, что эффективность функционирования ТП с учетом их коррозионного состояния на основе агрегированных моделей, возрастает более, чем на 10%.

Показать весь текст

Список литературы

  1. С. А., Енюков И. С., Мешалкин JI. Д. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных. -М.: Финансы и статистика, 1983.-471 с.
  2. А. А., Дубинский Ю. А., Копченова Н. В. Вычислительные методы для инженеров. -М.: Высш. шк., 1994. -544 с.
  3. П. А. Коррозия и защита металла теплоэнергетического оборудования. -М.: Энергоиздат, 1982. -304 с.
  4. Атлас дефектов стали. -М.: Металлургия, 1979. -188 с.
  5. Багоцкий В, С. Основы электрохимии. -М.: Химия, 1988. -420 с.
  6. Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание. Математический подход. М.: Радио и связь. 1988. — 392 с.
  7. Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. -М.: Мир, 1989. -540 с.
  8. В. В. Применение методов теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. -М.: Стройиздат, 1971. -245 с.
  9. В. В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. -М.: Машиностроение, 1984.
  10. Э. Вероятность и достоверность. -М.: Наука, 1964. -119 с.
  11. И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. М.: Наука, 1965.-561 с.
  12. Д. Е., Гетманский М. Д., Фаритов А. Т., Рябухина В. Н. Прогнозирование коррозионного разрушения нефтепромысловых трубопроводов. -М.: ВНИИОЭНГ, 1989. -58 с.
  13. В. А. Теория подобия и моделирования. М.: Высш. шк., 1976. -470 с.
  14. Е. С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. — 560 с.
  15. Е. С., Овчаров Л. А. Теория случайных процессов ее инженерные приложения. -М.: Наука, 1991. 375 с.
  16. Е. Этюды о симметрии. -М.: Мир, 1971. -318 с.
  17. Ю. Р. Автоматизированный логико-вероятностный расчет надежности: Лабораторный практикум. -Оренбург: ОГУ, 1999. -42 с.
  18. Ю. Р., Владова А. Ю. Автоматизированный синтез дискретных автоматов //Тезисы докладов Российской НТК «Концепция развития и высокие технологии проектирования и ремонта транспортных средств в условиях постиндустриальной экономики», 1997. -с.
  19. Ю. Р., Владова А. Ю. Моделирование коррозионной поверхности трубопроводов // Тезисы докладов Российской НТК «Прогрессивные методы эксплуатации и ремонта транспортных средств». -Оренбург: ОГУ, 1999. -с. 89−92.
  20. А. Ю. Автоматизированный программный комплекс моделирования и прогнозирования коррозионного состояния трубопроводов. Информ. листок № 50−124−00. -Оренбург: ЦНТИ, 2000. -2 с.
  21. А. Ю. Кушнаренко В. М. Статистический анализ коррозионной поверхности // Тезисы докладов региональной НТК «Современныетехнологии в энергетике, электронике и информатике». -Оренбург: ОГУ, 1999. с.104- 106.
  22. А. Ю. Модель связи системных и локальных параметров // Тезисы докладов всероссийской научной молодежной конференции «Стратегия природопользования и сохранения биоразнообразия в XXI веке». -Оренбург: ОГУ, 1999. с. 28
  23. А. Ю. Обоснование математической модели коррозионного процесса в трубопроводах // Тезисы докладов региональной НТК «Современные технологии в энергетике, электронике и информатике». -Оренбург: ОГУ, 1999. с. 88 89.
  24. А. Ю., Тарасов В. Н. Разработка компьютерной системы моделирования САУ в среде Delphi // Тезисы докладов региональной НТК «Современные технологии в энергетике, электронике и информатике». -Оренбург: ОГУ, 1998. с.
  25. А. Ю., Владов Ю. Р. Модель автоматизированной системы управления надежностью трубопроводов // Тезисы докладов Российской НТК «Прогрессивные методы эксплуатации и ремонта транспортных средств». -Оренбург: ОГУ, 1999. -с. 256−259.
  26. А. Ю., Владов Ю. Р. и др. Моделирование и синтез дискретных систем управления и контроля технологическими потоками //Тезисы докладов Российской НТК-Оренбург: ОГУ, 1996. -с. 121−124.
  27. Н. А., Гончаров А. А., Кушнаренко В. М. Коррозия и защита оборудования сероводородосодержащих нефтегазовых месторождений. Под ред. Кушнаренко В. М. -М.: Недра, 1998.-437 с.
  28. А. И. Математическая статистика. -Минск.: Выш. шк., 1983.279 с.
  29. В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высш. шк., 1999. <�•() с.
  30. А. И., Кадыров М. X. Прогнозирование углекислотной коррозии оборудования на газовых и газоконденсатных месторождениях. Коррозия в нефтедобывающей промышл., № 6 1968, с. 19−24.
  31. И. 3. Математическая модель местного коррозионного изнашивания трубопроводов, транспортирующих естественные электролиты. Коррозия и защита металлов. -Сб.научн.тр. — Калининград: Изд-во Калининградского ун-та, 1983.-с. 77−84.
  32. Э. М. Механохимия металлов и защита от коррозии М.: Металлургия, 1981.-271с.
  33. Дж., Мишел Д., Тейлор Дж. Программирование в среде Delphi. -К.: DiaSoft Ltd., 1995. -595 с.
  34. П. Г., Марков Е. П. Delphi среда визуального программирования — СПб.: BfiV, 1996.
  35. Дж. К. Тиен Достижения науки о коррозии и технология защиты от нее. -М.: Металлургия, 1985.
  36. Дж. Холл, Дж. Уатт Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений: Пер. с англ. М.: «Мир», 1979.-312 с.
  37. Дж. К. Методы проектирования. -М.: Мир, 1986. -326 с.
  38. Я. Проектирование и конструирование: Системный подход. -М.: Мир, 1981.-456 с.
  39. Г. В. Надежность автоматизированных производственных систем. -М.: ЭАИ, 1986. -480 с.
  40. Дунин-Барковский И. В., Карташова А. Н. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. М.: Машиностроение. 1978.
  41. Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. -М.: Металлургия. 1976.-472 с.
  42. Ц. И., Колотыркин я. М. Непрерывный контроль коррозии работающего оборудования /Итоги науки и техники. Серия «Коррозия и защита от коррозии"/. -М.: ВИНИТИ, 1981, т. 8, с. 181 -216.
  43. А. В. Эффективность проектируемой техники: основы анализа. -М.: Машиностр., 1991. -336 с.
  44. Р. Создание оригинальных компонент в среде Delphi. К.: «ДиаСофт», 1996.-512 с.
  45. Коррозия: Справ, изд. /Под ред. Шрайера JL Л. -М.: Металлургия, 1981. -632 с.
  46. А. А. Оптимальные алгоритмы в задаче идентификации с адаптивной моделью. АиТ, 1976, № 12.-е. 75−82.
  47. Кузин JL Т. Основы кибернетики. -М.: Энергия, 1979. -584 с.
  48. А. Е., Кожеуров А. В., Чебан Э. А. Методы и средства контроля коррозии нефтегазового оборудования в условиях эксплуатации. Обзорная инф. Сер. ХМ-9. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985.
  49. П. В. Теория автоматического управления. -М.: Высш. шк., 1973.-528 с.
  50. X. Справочник по физике -М.: Мир, 1982. -520 с.
  51. В. М., Владов Ю. Р., Стеклов О. И. Оценка эффективности технических систем, контактирующих с коррозионными средами-М.:1992 г.
  52. В.М., Нургалиев Д. М., Гончаров А. А. Положение об экспертной технической диагностике ТП -Оренбург «Газпром», ОГУ, 1997. -33с.
  53. Н. Е. Прогнозирование углекислотной коррозии металлов в атмосферных условиях. -М.: Коррозия нефтегазовой промышленности, № 6, 1968.
  54. А. Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. -Л.: Колос, 1970.-376 с.
  55. Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул. -М.:Высш. шк., 1988. 239 с.
  56. И. И., Иванцов О. М., Молдаванов О. И. Конструктивная надежность и экологическая безопасность трубопроводов. М.: Недра. 1990.
  57. И. М., Менский Б. М. Линейные автоматические системы. —М.: Машиностроение, 1977.-464 с.
  58. Р. Г. Оценка надежности химического и нефтяного оборудования -М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1988. -35 с.
  59. А. А. Моделирование информационно-вычислительных процессов. -М.: Изд. МГТУ, 1999.-360 с.
  60. М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. -М.: Мир, 1973. -344 с.
  61. Методика прогнозирования остаточного ресурса нефтезаводских трубопроводов, сосудов, аппаратов и технологических блоков установок подготовки нефти, подвергающихся коррозии. -М.:МИНТОПЭНЕРГО, -1993.-88 с.
  62. Моделирование на ЗВМ дефектов в металле. -Л.: Наука, 1990.
  63. Надежность технических систем /Ю. К. Беляев, В. А. Богатырев, В. В. Болотин и др.- под ред. И. А. Ушакова. -М.: Радио и связь, 1985. -608 с.
  64. В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. —М.: Высш. шк., 1975.-496 с.
  65. А. В., Балтрушевич А. В., Бурляев В. В., Кузин Р. Е., Александровский Н. М. Теория автоматического управления: Нелинейные системы управления при случайных воздействиях. -М.: Высш. шк., 1983. -432 с.
  66. Д. М., Ахметов В. Н., Кушнаренко В. М., Щепинов Д. Н. Контроль коррозионного состояния соединительных трубопроводов. -Газовая промышленность № 6,1998. -с. 25−28.
  67. И. Г., Сабитов X. А. Моделирование и прогнозирование коррозионных процессов. -Деп. ВИНИТИ, 1982, № 1342−82.
  68. Основы автоматического управления. /Под ред. Пугачева В. С. -М.: Наука, 1974.-720 с.
  69. Д., Гробман С., Батсон С. Delphi 2. Освой самостоятельно. -М.: Восточная книжная компания, 1997. -624 с.
  70. Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении. РД 26.10−87, Метод указания. -М.: 1987.
  71. .Р. Экспертиза по проблеме ресурса соединений ТП, транспортирующего влажный сероводородосодержащий газ. -М.: ВНИИНЕФТЕМАШ, 1994. 39с.
  72. В. М. Математическое моделирование физических процессов нефтехимии-М: 1972.
  73. Э. Я. Оптимизация процессов индукционного нагрева металла. -М.:Металлургия, 1993. -279 с.
  74. Рей У. Методы управления технологическими процессами. -М.: Мир, 1983. -368 с.
  75. Руководство по анализу результатов внутритрубной инспекции и оценке опасности дефектов ВРД 39−1.10−001−99-М. :ОАО «Газпром», ВНИИГАЗ, ИРЦ Газпром 1999.-? 7с.
  76. Э. И., Мелса Дж. JI. Идентификация систем управления. -М.:Наука, 1974.
  77. Н. В., Дунин-Барковский И. В. Курс теории вероятностей и математической статистики. -М.: Наука, 1965. -512 с.
  78. Д. М. Математическое и цифровое моделирование для инженеров и исследователей-М.: Машиностроение, 1980.-271 с.
  79. . С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислягельной техники. М.: Высшая школа. 1970. — 270 с.
  80. Справочник по теории автоматического управления /Под ред. А. А. Красовского. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. -712 с.
  81. А. Г., Семченко Д. П. Физическая химия. -М.: Высш. шк., 1988. -496 с.
  82. П. Оценка точности результатов измерений. -М.: Энергоатомиздат, 1988. -88 с.
  83. Н. Д., Жук Н. П., Титов В. А., Веденеева М. А. Лабораторные работы по коррозии и защите металла. -М.: Металлургия, 1971, 280 с.
  84. Н. Д., Чернова Г. П. Теория коррозии и коррозионно-стойкие сплавы.-М.: Металлургия, 1986.
  85. П., Брент Г., Багдазиан Р., Тендон С. Супербиблия Delphi 3. К: «ДиаСофт», 1997. — 848 с.
  86. Д. Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, сплавов и чистых металлов. -М.: Металлургия, 1990. -320 с.
  87. Ю. Н., Макаров А. А. Статистический анализ данных на компьютере /Под ред. В. Э. Фигурнова -М.: ИНФРА -М, 1998. -528 с.90Улиг Г. Г., Реви Р. У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику. -JL: Химия, 1989. -456 с.
  88. Э., Харшбаргер С. Microsoft Exel 97. Библиотека разработчика. -М.: Русская Ред., 1998. 536с.
  89. А. Г. Delphi 2.0 для всех М.: ТОО фирма «КомпьютерПресс», 1997. — 464 с.
  90. А. П., Витенберг ГО. Р., Пальмов В. А. Шероховатость поверхностей (теоретико-вероятностный подход). -М.: Наука, 1975. -344 с.
  91. JI. я. Диагностика коррозии трубопроводов с применением ЭВМ. М.: Недра. 1977.
  92. Цикерман JL Я. Долгосрочный прогноз опасности грунтовой коррозии металлов М: Недра, 1965. -175 с.112
  93. П. Развитие и приложения понятия энтропии. -М.: Наука, 1967. -278 с.
  94. Д. Н. Автоматизация диагностирования трубопроводов, транспортирующих сероводородосодержащие среды. Автореферат канд., диссерт.-Оренбург: ОГУ, 1998.
  95. П. Основы идентификации систем управления. -М.: Мир, 1975.
  96. Энциклопедия кибернетики. -К.: Главная редакция УСЭ, 1974. т.1 -607 е., т.2−619 с.
  97. ANSI/ASME В 31G-1984. Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines. -ASME. New York.
  98. Material and geometry factors controlling the failure of corrosion defects in piping. «Asme publ. PVP», том 350 the USA, 1997.
  99. Marvin С/ W/ Determining the strength of Corroded Pipe. //Materials protection and Performance. -1972. -V. 11 .-P. 34−40.
  100. Nakasugi H., Matsudn IT. Development of new dine-Pipe Steels for Sour Gas Servis //Nippon Steel Techn. rep. -1979 @14.- P.66−78.
  101. TM-01−77 NASE Stan dart. Test Method. Testing of Metals for Resistance to sulfide Stress Cracking at Ambient Temperatures Appraved. -1977. -July.-P.l-8.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?