sbornik_FTT_2015_1__1

161

УДК 620.193

ВЛИЯНИЕ КАТОДНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ И ИНТЕНСИВНОСТИ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА ТРУБЫ

В.Л. Онацкий, УГТУ, г. Ухта

Магистральные трубопроводы относятся к объектам повышенного риска техногенных аварий. Среди причин возникновения аварий превалирует коррозионное растрескивание стали под напряжением.

Предрасположенность металла трубы, его напряженно-деформированное состояние и агрессивная около трубная среда, включая катодную поляризацию, относятся к основным причинам образования и развития стресскоррозии.

Исследование выполняли с применением образцов из конструкционной низколегированной стали 17Г1С. Сталь 17Г1С наиболее широко применялась для изготовления труб подземных трубопроводов высокого давления в 1970-80 гг. Образцы, изготавливали из фрагмента металла труб магистрального газопровода, находившегося в эксплуатации порядка 30 лет. Образец представлял собой параллелепипед, закрепленный в упругом изогнутом состоянии болтами на жестком неметаллическом основании. Ширина и толщина образца составляет 4 мм, длина 105 мм, нормативный условный предел текучести о0,2 - не менее 360 МПа, предел прочности ов - не менее 520 МПа. Образец помещался в измерительную ячейку, подключался к источнику постоянного тока, водородному датчику ДН-1 и хлоридсеребряному электроду сравнения (рис. 2). Ячейка наполнялась агрессивной средой с известным уровнем рН. Таким образом, имитировалось эксплуатационные условия работы металла трубопровода: имитировалась среда, напряжения, катодная поляризация. В процессе экспозиции контролировали величину защитного потенциала и интенсивность выделения водорода.

Исследования проводились в диапазоне защитного потенциала минус 0,8-1,4 В (без учета омической составляющей). В качестве агрессивной среды использовались растворы гидрокарбоната натрия с концентрацией ионов во-

162

дорода рН 5.8, рН 6.5, рН 7.2. Периодическое тестирование твердости в количестве 100 раз и величины тока, идущего на ионизацию атомов водорода, диффундирующих через мембрану датчика ДН-1, осуществлялось через 3, 6, 24, 72, 168 часов.

Установлено, что при значениях потенциала минус 0,8-0,9 изменение дисперсии ТМН не превышает 500 единиц (по модулю) и не зависит от времени экспонирования и значения рН среды.

В результате исследования обнаружены следующие закономерности первичного изменения дисперсии ТМН (рис. 4):

-при 5HB2 в начальный момент нагружения менее 550 единиц прирост положителен при всех значениях защитного потенциала и во всех агрессивных средах;

-при 5HB2 в начальный момент нагружения более 700 единиц прирост отрицателен при всех значениях защитного потенциала и во всех агрессивных средах.

Для данных условий установлено, что дисперсия ТМН не зависит от скорости проникновения водорода в сталь и характеризуется коэффициентом корреляции не выше 0,13^0,17.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. В.Э. Игнатенко, А.И. Маршаков, В.А. Маричев и др. // Защита метал-

лов. 2000. Т.36. С.132.

2. Агиней Р.В., Михалев А.Ю. Исследование вязкопластичных свойств металла газопроводов по статистическим характеристикам измерений твердости с малой нагрузкой. // Контроль. Диагностика. 2013. № 1. С. 21-23.

163

УДК 620.97:622.276

ВОЗМОЖНОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА УДАЛЕНИЯ АСПО В ТРУБОПРОВОДАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ

М.В. Павлов, Б.Н. Мастобаев, УГНТУ, г. Уфа, Хофштаттер Х., Леобенский горный университет, г. Леобен, Австрия

Отложения смол, парафинов и асфальтенов являются большой проблемой в процессе добычи, транспортировки и хранении нефти. Явление выпадения АСПО широко известно по всему миру. Но, не смотря на это, однозначного решения этой проблемы не найдено. Существуют различные методы предотвращения выпадения отложений и методы по очистке уже образовавшихся. Основные принципы работы применяемых сегодня методов хорошо изучены, но они не гарантируют полную очистку или являются дорогостоящими.

Вданной работе авторы сфокусировались на идее применения ультразвука для очистки нефтяных трубопроводов от АСПО. В предыдущих работах было показано, что ультразвуковое воздействие может разрушать АСПО в лабораторных условиях. После анализа полученных данных в УГНТУ, Горном Университете г. Леобен и фирме «Rexonics», было принято решение о создании экспериментальной установки, в которой можно моделировать не только процессы течения различных жидкостей, но и визуально наблюдать за ультразвуковым воздействием на АСПО.

Вработе представлены основные положения по проектированию и эксплуатации экспериментальной установки.

УДК 622.24 + 621.694.2

МОДЕЛИРОВАНИЕ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ТРУБОПРОВОДА И СТРУЙНОГО НАСОСА-ДОЗАТОРА

А.В. Паневник, Д.А. Паневник, ИФНТУНГ, г. Ивано-Франковск, Украина

Недостатком использования струйных дозировочных насосов, служащих для предотвращения коррозии трубопроводов [1], [2], образования гидратов [3] и смолопарафиноотложений является существенное уменьшение диаметра

164

проходного отверстия основного гидравлического канала. Данное обстоятельство усложняет обслуживание трубопровода и, в частности, использование для депарафинизации его внутренней поверхности шаров-депарафинизаторов. Использование параллельной схемы включения струйного насоса позволяет предотвратить уменьшение проходного диаметра технологического трубопровода.

Сравнение гидравлических сопротивлений проточной части струйного насоса и параллельного участка трубопровода показывает, что необходимое регулирование распределения потоков может быть получено путем установки в основном потоке пластовой жидкости дополнительных местных сопротивлений. Структура уравнения характеристики гидравлической системы содержит элементы, учитывающие значения гидродинамических параметров в характерных сечениях проточной части струйного насоса. Используя формулы для определения давлений смешанного Рз, рабочего Рр и эжектируемого Pi потоков, а также понятия относительного давления h и расхода i [4] получим уравнение характеристики струйного насоса-дозатора для условий его параллельного включения в систему промыслового трубопровода

где Кз, Кр, Ki - обобщенные гидравлические сопротивления соответственно нагнетательной линии струйного насоса, рабочей насадки и всасывающей линии;

Q3, QP, Qi - расходы пластовой жидкости соответственно смешанного, рабочего и эжектируемого потоков.

Pam - атмосферное давление.

В процессе анализа характера распределения потоков в гидравлической системе насосной установки учитываем метод электроаналогий [5], а именно баланс расходов для узловых точек и потерь давления в параллельных звеньях. Расход рабочего потока в проточной части эжекционной системы определяет-

165

ся соотношением диаметров насадок, расположенных в трубопроводе dm и проточной части струйного насоса dр

(2)

где бн - общий расход пластовой жидкости.

Совместное решение уравнений (1), (2) и уравнения собственной характеристики струйного насоса позволяет определить режим работы насосной установки и получить заданную концентрацию реагента в потоке пластовой жидкости.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1.Сазонов Ю.А. Разработка методологических основ конструирования насосно-эжекционных установок для условий нефтегазовой промышленности: Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.02.13 / РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. - М., 2010.-43с.

2.Сазонов Ю.А., Заякин В.И., Кошторев С.Н. Разработка герметичного оборудования на базе элементов струйной техники // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 1998. -№1. -С. 15-16.

3.Поляков А.В. Исследование и разработка устройств для подачи реагента в трубопровод при давлении реагента ниже давления в трубопроводе: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.13 - Краснодар, 2012. -148 с.

4.Константинов Ю.М. Гидравлика. - Киев: Вища школа, 1981. -360 с.

5.Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. - М.: Энергоатомиздат, 1989. -352 с.

УДК 338.45:662.69

СИСТЕМА КОМПЛЕКТОВАНИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИМИ РЕСУРСАМИ АЗС

А.В. Пашковская, Ю.А. Фролов, УГНТУ, г. Уфа

Автозаправочные станции (АЗС) как замыкающие объекты системы нефтепродуктообеспечения (НПО), характеризуются значительной эксплуатационной нагрузкой на основное техническое и технологическое оборудование,

166

которое требует обеспечения материально-техническими ресурсами (МТР) всех стадий жизненного цикла.

Впроцессе эксплуатации для надежного и безопасного функционирования как отдельно взятой, так и всей сети АЗС одного предприятия (компании), вопрос создания системы комплектования МТР является достаточно важным.

Заправочная станция, как сложная техническая система (ТС), является предприятием со значительным количеством разнотипных элементов и оборудования, срок службы которых намного меньше, чем срок службы АЗС в целом. Кроме того, на срок службы влияет и качество устанавливаемого оборудования и его элементов. Для обеспечения АЗС требуемым оборудованием необходимо четко знать структуру и состав используемого на ней оборудования с учетом значимости каждого элемента для штатного функционирования станции.

Вдокладе дана классификация оборудования АЗС, из которой видно, что АЗС (АЗК) является достаточно много-ресурсным предприятием, поэтому обеспечение ее работы требует своевременного решения задач поставки определенного оборудования и комплектующих для надежной и безопасной эксплуатации.

Нарушение функционирования любого элемента технологического комплекса приводит в той или иной степени в неработоспособное состояние АЗС

вцелом, что в итоге способствует простоям, т.е. убыткам и даже потере клиентской базы.

Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации АЗС необходимо,

вслучае поломки оборудования, обеспечивать своевременную поставку требуемых запасных частей и комплектующих. Решение этой задачи диктует необходимость разработки методологического подхода и комплекса научных рекомендаций по совершенствованию системы обеспечения АЗС необходимыми МТР.

167

При решении указанной выше задачи приобретают особую актуальность вопросы развития теории и практики МТО, а также анализа обращения ресурсов, применительно к системе НПО.

Для реализации этой цели необходимо проработать как теоретические аспекты данного вопроса, так и практическую его сторону, а именно рекомендации по управлению запасами МТР и созданию эффективной экономикоматематической модели функционирования системы АЗС предприятий (компаний).

Получение положительного результата возможно при решении следующих задач:

1) анализ теоретических предпосылок организационных основ структуры управления запасами;

2)исследование принципов построения системы комплектования АЗС;

3)анализ действующих на крупных сетевых предприятиях по розничной торговле нефтепродуктами через сеть АЗС, систем комплектования МТР;

4)анализ статистических данных по выходу из строя отдельных элементов и оборудования АЗС в процессе эксплуатации.

Вдокладе авторами доказывается, что с практической точки зрения достаточно ценной является разработка и внедрение в практику системы комплектования, которая выполняет одновременно следующие функции:

- непрерывного учета, распределения и перераспределения МТР по сети

АЗС;

- сокращения размеров запасов неустановленного оборудования; - повышения эксплуатационной надежности сети АЗС.

168

УДК 007.681.5

АКТУАЛЬНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ В УПРАВЛЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ НА НЕФТЕБАЗАХ

Д.С. Пекарчук, К.И. Шкорова, М.Н. Назарова, Горный университет, г. Санкт-Петербург

Трубопроводный транспорт и хранение нефти и газа представляют собой комплекс по решению множества достаточно сложных задач, таких как: снижение экономических издержек, обеспечение промышленной безопасности на объектах, снижение потерь продуктов в трубопроводах, нефтебазах и газохранилищах, повышение эффективности управления объектами и так далее. Решение данных задач в общем повысит эффективность самого производства, а так же эффективность и самого управления им.

Современная российская нефтегазовая отрасль представляет из себя, на данный момент, динамично развивающуюся отрасль с масштабными работами по освоению новых месторождений (например - Арктика), крупными нефте- и газопроводными системами (около 250 тысяч километров, из них 175 тысяч километров газопроводов, 55 тысяч километров нефтепроводов и 20 тысяч нефтепродуктопроводов [1]), большим количеством нефтебаз (около 200). Но ввиду масштабов России и неравномерным распределением плотности населения возникают проблемы в управлении объектами на отдаленных участках, а так же проблемы, связанные с вышеперечисленными вопросами.

При решении данных проблем необходимо учитывать мировые открытия в области кибернетики и искусственного интеллекта. К таким открытиям можно отнести искусственные нейронные сети (ИНС) [2]. Искусственные нейронные сети представляют из себя математические модели, строящиеся по принципу организации и функционирования их биологических аналогов, они применяются для решения задач распознавания образов и классификации, прогнозирования, оптимизации, сжатия данных, аппроксимации, принятия решений и управления и т.д.

169

Основными их преимуществами является то, что они имеют способность к обучению, то есть процессу настройки архитектурной сети и весов синаптических связей для эффективного решения поставленных задач. Так же нейронные сети группируются в слои, что уже позволяет представлять ИНС как однослойную, так и многослойную структуры. Сами по себе они состоят из трех элементов: синапсов, сумматора и нелинейного преобразователя:

где n - число входов нейрона; wt - вес синапса; компонент вектора входного сигнала; b - значение смещения; f(s) - функция активации; y - выходной сигнал нейрона.

Применяемость ИНС в транспорте и хранении нефти и газа можно показать на двух примерах - указание о начале откачки продукта из резервуара нефтебазы в танкеры на основе поступившего по внутренней сети указания в виде письма, и включение орошения резервуара в случае устоявшейся знойной погоды.

В первом случае задача сводится к распознанию образов, а в данном конкретном случае - букв, а во втором случае задача относится к классу принятия решений и управления.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК:

1. Протяженность путей сообщения // Росстат. URL: http://www.gks.ru/ bgd/regl/b13 13/IssWWW.exe/Stg/d3/17-23.htm

2.Бураков, М.В. Нейронные сети и нейроконтроллеры: учебное пособие

/М. В. Бураков. - СПб.: ГУАП, 2013. - 284 с.

УДК 622.692.4

ОЦЕНКА УЗКИХ МЕСТ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ ГРУЗООБОРОТА ПРИ ПОМОЩИ HYSYS

А.В. Пенигин, М.Н. Назарова, Горный университет, г. Санкт-Петербург

Согласно прогнозу BP 87% увеличения рынка природного газа до 2035г. будет покрываться за счет сжиженного природного газа, тогда как на трубо-