Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Нефтегазопроводы, базы и хранилища

Диссертационная работа:

Алероев Бекхан Султанович. Нормирование параметров механической надежности несущих элементов линейной части магистральных трубопроводов, имеющих несколько предельных состояний. Приложения : ил РГБ ОД 61:85-5/5030 2

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

ГЛАВА I. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ НА СОБСТВЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 12.

1.1. Надежность, как свойство инженерных конструкций. Механическая надежность 12.

1.2. Объект исследования и особенности его работы. Классификация предельных состояний магистральных трубопроводов

1.3. Нагрузки, воздействия и несущая способность магистральных трубопроводов как случайные величины (случайные процессы) 16

1.4. Состояние вопроса по теме исследования 2.2.

1.5. Формулирование задачи на собственное исследование %0

Выводы по главе

ГЛАВА II. НАДЕЖНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ С ДВУМЯ И БОЛЕЕ

ПРЕДЕЛЬНЫМИ СОСТОЯНИЯМ $/,

2.1. Надежность конструкции с несколькими предельными состояниями 34

2.2. Надежность конструкции с двумя предельными состояниями. Возможные упрощения в задачах надежности магистральных трубопроводов, имеющих два и более предельных состояний 42.

2.3. Критерии оптимизации в задачах механической надежности ij 9

2.4. Выбор и обоснование ССН линейной части магистрального трубопровода 55

Выводы по главе 54

ГЛАВА III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ СТРУКТУРНОЙ ,СХЕМЫ НАДЕЖНОСТИ 66

3.1. Предварительные замечания. Рассматриваемые ,предельные состояния. Принятые расчетные схемы

3.2. Выбранный метод определения напряженно-деформированного состояния несущих элементов ССН сложных форм т о

3.3. Методы определения критической силы на различных участках трубопровода &9

Выводы по главе 106

ГЛАВА ІV. МЕХАНИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ НАДЕЖНОСТИ И КОЭФФИЦИЕН ТОВ ЗАПАСА ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ССН

4.1. Исследуемая задача, как многопараметрическая. Вводимые ограничения 10

4.2. Описание выбранного объекта исследования 1

4.3. Исходная статистическая информация 1І9

4.3.1. Предварительные замечания 119

4.3.2. Параметры законов распределения величин, полученных на основании заимствованных статистик

4.3.3. Параметры законов распределения величин, полученных на основании собственных статистик 12с

4.4. Трансформация МКЭ применительно к статистическому моделированию

4.5. Пример расчета проектной (начальной) механической надежности. (Описание расчетного участка, используемого в примере, дано в

4.6. Пример оптимизации коэффициентов запаса прочности

Выводы по главе

Заключение

Литература  

Введение к работе:

Сооружение магистральных трубопроводов - одна из важнейших отраслей строительства, обеспечивающих развитие нефтяной и газовой промышленности, и энергетики нашей страны.

За Х-ю пятилетку сооружено 50 тыс.км магистральных трубопроводов, в том числе II тыс.км трубопроводов диаметром 1420 мм. К концу Х1-ой пятилетки общая протяженность магистральных газопроводов в стране составила 132,4 тыс.км, нефтепроводов - 59 тыс.км.

В отчетном докладе ЦК КПСС ХШ съезду указывалось, что: "Добыча нефти и газа в Западной Сибири, их транспортировка в Европейскую часть страны предстоит сделать важнейшими звеньями энергетической программы одиннадцатой, да и всей двенадцатой пятилеток".

• Съездом также поставлена задача: "Поднять эффективность и надежность работы Единой системы газоснабжения страны".

Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года предусмотрено к 1985 году обеспечить 620-640 млн.т.нефти (с газовым конденсатом) и 600-640 млрд.м3 газа.

Рост добычи нефти и газа очень тесно связан с развитием трубопроводного транспорта, ибо большая часть нефти и ее продуктов, как и газа,транспортируется по магистральным трубопроводам.

Трубопроводный транспорт нефти и газа превратился из узкоспециализированной технической системы, в крупную отрасль народного хозяйства. В развитие трубопроводного транспорта ежегодно вкладываются десятки миллиардов рублей. Неудивительно, что это обстоятельство требует научно-аргументированного подхода к распределению и расходу столь огромных средств.

Темпы строительства магистральных трубопроводов с каждым годом растут и к настоящему времени протяженность трубопроводной системы страны превышает г. о о тыс.км.

По предварительным расчетам [I] объемы трубопроводного строительства на нефтяных и газовых промыслах возрастут более чем в 2 раза, строительство газопроводов диаметром 1420 мм в 1,7 раза, будет осуществляться переход к строительству, в 1985-1989 гг..газопроводов рассчитанных на давление ЮМПа. Рост строительства трубопроводов больших диаметров и на повышенное давление ужесточает требования к надежности линейной части магистральных трубопроводов.

Считывая, что за последнее время возросло число сооружаемых трубопроводов в вечномерзлых грунтах и так называемых "горячих" трубопроводов для перекачки высоковязких и застывающих нефтей, вопросы надежности трубопроводов приобрели еще большее значение.

Ужесточение условий работы трубопроводфриводит к появлению значительных дополнительных продольных усилий, что в свою очередь могут привести к недопустимому выползанию трубопровода из грунта (в подземных и сооружаемых в насыпях трубопроводах), а в некоторых случаях и к полному его разрушению.

Магистральные газо- и нефтепроводы относятся к взрыво- и пожароопасным сооружениям, отказ в работе которых может привести к очень тяжелым последствиям. Кроме того, загрязнение водоемов и окружающей среды в результате аварии нефте-газо- и нефтепродукто-проводов.; оказывает губительное воздействие на флору и фауну. Поэтому; обеспечению высокой надежности магистральных трубопроводов удел ется особое внимание.

Повышение надежности - основная и глобальная задача дальнейшего развития технического прогресса в области строительства трубопроводного транспорта.

К сожалению, существующие нормативные документы не охватывают всего многообразия факторов, силовых воздействий и требований, которые должны учитываться при проектировании трубопровода.

Основным мероприятием для повышения надежности линейной части магистрального трубопровода (кроме повышения качества строительства на наш взгляд, является проектирование трубопроводов на основе более совершенных прочностных методов, которые учитывали бы наиболее полно условия работы трубопровода. Это конечно, не только выбор наиболее точных прочностных методов и расчетных схем, которые учитывали бы в основном все более или менее основные воздействия и нагрузки на трубопровод, но и выбор оптимальных (т.е. научно обоснованных, а не принятых интуитивно или на основе накопленного опыта) коэффициентов запаса прочности и устойчивости.

Выбор таких оптимальных значений коэффициентов запаса наиболее полно может быть проведен на основе вероятностно-статистических методов, которые рассматривают конструкцию магистрального трубопровода, как некую вероятностную модель, подверженную случайным воздействиям. Действительно, только лишь рассмотрение работы магист рального трубопровода (как и любой инженерной конструкции), как некоей статистической системы является правомерной во всех отношениях.

Ценность статистического подхода, а в некоторых случаях и единственная правильность такого подхода, в вопросах всей строительной механики, достаточно обоснована в работах В.Вейбулла, Я.Н.Френкеля, Т.А.Конторовой, Н.С.Стрелецкого, А.Р.Ржаницына, Б.В.Болотина и др.авторов [2 14-] .

В основе статистического подхода к расчетам конструкции лежит понятие случайного события, состоящего в разрушении конструкции.

Когда мы начинаем говорить о таком понятии, мы невольно приходим к противоречию, ибо целью инженерного расчета является выбор такой конструкции, разрушение которой было-бы весьма маловероятным событием и статистическое истолкование вероятности ее разрушения, таким образом, утрачивает смысл. Но оно вновь приобретает смысл цри сравнении вероятностей разрушения разных конструкций, ибо позволяет оценить степень риска в том или ином случае, или одной и той же конструкции, но в разных условиях работы.

В связи с этим нам хотелось остановиться на возражениях, которые выдвигались в прошлом, да и сейчас выдвигаются противниками статистических методов. Эти возражения в основном сводятся к двум.

Первое - сомнение в возможности получения опытных данных в количестве достаточном для последующей обработки их методами теории вероятностей. Такое сомнение, имевшее основание может быть в прошлом, в настоящее время не должно приниматься во внимание. Развитие автоматики и измерительной техники, обеспечивающей автоматическую регистрацию и даже планирование самого эксперимента широкое внедрение ЭВМ, позволяющих весьма быстро статистически обрабатывать большие объемы информации -все это снимает не только принципиальные, но и технические трудности.

Второе соображение, выдвигаемое против статистических методов -следующее.

Утверждают, что выводы вероятностного характера применимы лишь к массовым событиям и конструкциям, которые создаются в большом количестве экземпляров и эксплуатируются в однородных условиях, т.е. когда действует закон больших чисел. Но вероятность - есть некоторая объективная мера наступления события. Она сохраняет свой смысл независимо от того, является ли это событие многократно воспроизводимым или нет. "Вероятность надежной работы конструкции в течение установ - 9 ленного срока эксплуатации остается объективным показателем надежности конструкции и в том случае, когда конструкция выполнена в единственном экземпляре. Эта вероятность может быть использована, например, для сопоставления с некоторым нормативным показателем, полученным из анализа существующей практики проектирования, а также для сопоставления различных вариантов проектируемой конструкции", утверждается в работе [14] .

Нагрузки и воздействия, действующие на конструкцию, многократно воспроизводятся или развертывают свои свойства во времени, механические свойства конструкционных материалов, изготавливаемых в массовом количестве, могут быть статистически исчерпывающе изучены. И таким образом, поведение даже самого уникального сооружения, определяется случайными факторами массового характера, для каждого из которых допускается статистическое толкование вероятности и закона больших чисел.

Против статистических методов иногда выдвигают приемы, использующие понятия "максимального", "минимального" и т.п. нагрузок и сопротивлений. Но такие приемы, по существу статистические методы без применения теории вероятностей, всегда содержат неустранимые логические противоречия. Их реализация ;невозможна без принятия волевых решений, в значительной мере лишающих эти. приемы убедительности и адэкватности.

Приведенные возражения живучи, главным образом, потому что в настоящее время к нашему большому сожалению "... не существует такой всеобъемлющей статистической теории деформирования и разрушения твердых тел, которая позволила бы с единой точки зрения описать процессы пластической деформации, ползучести, хрупкого разрушения и накопления повреждений при циклических нагрузках [ю] . Но для достижения этой цели недостаточно развиты еще даже, предпосылки на коих она бы основывалась.

Возвращаясь вновь к трубопроводам, еще раз заметим, что развитие трубопроводного строительства в настоящее время является одним из актуальных вопросов развития народного хозяйства и поэтому использование статистических методов, а точнее их внедрение в расчеты трубопроводов, является одним из эффективных путей их оптимального npoei тирования.

В существующих нормативных документах при проектировании конструкций (и не только трубопроводов) вводятся различные коэффициенты, такие так: коэффициент запаса; коэффициенты надежности, условий работы, безопасности по материалу и т.д., т.е. так или иначе уже сейчас проектировщики стараются учесть случайный характер возмущающих параметров и параметров несущей способности конструкции. Поэтому, очевидно, что статистическое толкование коэффициентов запаса открывает возможность для более обоснованного и глубокого способа оценки надежности трубопровода. Существующие значения коэффициентов запаса, а также тесно связанные с ними значения нормативных нагрузок и нормативных сопротивлений вырабатывались, исправлялись и уточнялись главным образом путем обобщения многолетнего опыта проектирования и эксплуатации конструкций. Но между тем, как видно из сказанного выше, возможны в принципе и строгие теоретические подходы с широким привлечением аппарата теории вероятностей и теории надежности. Настоящая диссертационная работа и посвящается попытке обоснования и применения такого подхода к задачам нормирования параметров механической надежности несущих элементов линейной части магистрального трубопровода, достигающего нескольких предельных состояний. 

Удава первая посвящена описанию объекта исследования и особенностям его работы. Здесь же излагается подход к надежности, как основному свойству всех инженерных конструкций.

Рассматривается стохастическая природа нагрузок, воздействий и параметров несущей способности магистральных трубопроводов. Приведен обзор по исследуемой тематике и сформулирована задача на собственное исследование.

В начале второй главы освещаются общие вопросы теории надежности для систем,і которых могут достигать два и более предельных состояний и осуществляются возможные упрощения в задачах надежности трубопроводов. Приведены некоторые основные критерии оптимизации, используемые в задачах механической надежности. Здесь же выбирается и обосновывается критерий, на основе которого проведена оптимизация коэффициентов запаса линейной части магистрального трубопровода.

Во второй части главы второй, на базе классификации участков линейной части магистрального трубопровода по условиям нагружения выбрана и обоснована структурная схема надежности (ССН), включающая в себя суперэлементы различных категорий.

Материал третьей главы посвящен определению напряженно-деформируемого состояния несущих элементов структурной схемы надежности. Произведена трансформация методов расчета на прочность и устойчивост в интересах статистического моделирования. Приведены алгоритмы и программы задач прочности и устойчивости.

В четвертой главе, на базе исходной статистической информации, определяются параметры законов распределения и проводится нормирование коэффициентов запаса прочности и устойчивости элементов ССН.

Рекомендации и выводы по работе,так же как и методики в ней разработанные, нашли свою реализацию: в темах 133/30-81,82,83 -"Развитие теории прочности магистральных трубопроводов в Северном исполнении" (отчет МИНХ и ГП им.Губкина И.М.); 122/30-84 -"Разработка систем технической диагностики линейных частей магистральных труб проводов и компрессорных станций" (отчет МИНХ и ГП им.Губкина Й.М.) и в регламенте "Измерений, необходимых для диагностики механической надежности.линейных частей магистральных трубопроводов", утвержденном Министерством газовой промышленности СССР. 

Подобные работы
Николаева Надежда Александровна
Определение параметров конструктивной надежности несущих участков магистральных трубопроводов, эксплуатируемых в экстремальных условиях
Кошелева Жанна Владимировна
Оценка несущей способности, надежности и остаточного ресурса элементов железобетонных конструкций при ограниченной информации о контролируемых параметрах
Луценко Владимир Трофимович
Разработка конструкторско-технологических решений обеспечения надежности элементов подводной части морских судов
Луценко Владимир Трофимович
Разработка конструкторско-технологических решений обеспечения надежности элементов подводной части морских судов
Жученко Лариса Александровна
Разработка, апробация и реализация методов повышения надежности и восстановления ресурса элементов проточной части паровых теплофикационных турбин
Гриппа Генри Леонидович
Автоматизация тестирования программных приложений методом ключевых состояний
Кокин Сергей Евгеньевич
Оценка опасных состояний энергосистем и выбор мест приложения управляющих воздействий на основе теории распознавания образов
Вторый Сергей Валерьевич
Повышение эффективности выращивания молодняка КРС путем оптимизации параметров и режимов работы установки индивидуального нормирования концентратов
Бодапати Прасад
Прогнозирование и оптимизация по критерию надежности параметров выемочно-транспортных и закладочных работ при разработке мощных угольных пластов на шахтах Индии
Сергеева Светлана Анатольевна
Прогнозирование затрат на реконструкцию систем теплоснабжения при изменении параметров надежности тепловой сети

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net