Підвищення ефективності магістральних газопроводів на пізній стадії експлуатації

Abstract

Для підвищення ефективності експлуатації магістральних газопроводів удосконалено методику прогнозування зниження аварійного ризику. Розглянуті сучасний стан, проблеми і перспективи прогнозування залишкового ресурсу магістральних газопроводів на пізній стадії експлуатації. Запропоновано новий підхід до інтегральної оцінки залишкового ресурсу окремої дільниці трубопроводу та обладнання компресорної станції, що грунтується на закономірностях кінетики втомного руйнування. Проведено огляд напрямків створення малотоксичних камер згорання з урахуванням сучасних тенденцій розвитку газотурбінних технологій з орієнтацією на газотурбінні газоперекачуючі агрегати (ГПА). Обґрунтовано і доведено перспективність реалізації під час створення малотоксичних камер згоряння модульного типу на базі використання унікальних конструктивних і аеродинамічних особливостей насадка Борда. Досліджено можливість використання вторинних енергоресурсів шляхом виробництва рідкої вуглекислоти на компресорних станціях магістральних газопроводів. Науково обгрунтовано і впроваджено під час проектування компресорних станцій газопроводів комплекс заходів та обладнання щодо зниження їх рівня шуму. З урахуванням результатів лабораторних досліджень розроблені методики розрахунку акустичної ефективності конструкцій шумоглушників-утилізаторів випускних газів газоперекачувальних агрегатів.

Диссертация посвящена решению проблемы повышения эффективности магистральных газопроводов на поздней стадии эксплуатации. Выполнен анализ состояния отечественных магистральных газопроводов. Установлено, что газопроводы и компрессорные станции эксплуатируются от пятнадцати до пятидесяти лет, что приводит к учащению их отказов. Установлены основные причины и последствия отказов. Для повышения эффективности эксплуатации магистральных газопроводов усовершенствована методика прогнозирования снижения технических и экологических рисков. При исследовании аварийного риска при эксплуатации магистральных газопроводов необходимо проводить ранжировку отдельных участков частотным расчетом. Показано, что анализ риска на газотранспортных системах должен включать четыре взаимосвязанных этапа: на первом этапе определяют основные потенциальные опасности; на втором проводят анализ и количественную оценку возможных последствий от аварий, на третьем - проводят частотный анализ возможных аварий, а на четвертом -рассчитываются ожидаемые убытки и потери от отдельных аварий, а также величина прогнозирования риска. Рассмотрены современное состояние, проблемы и перспективы прогнозирования остаточного ресурса трубопроводов. Предложен новый подход к интегральной оценке остаточного ресурса участка трубопровода, базирующийся на закономерностях накопления усталостного повреждения. Разработана методика оценки остаточного ресурса газотрубопроводов и приведено прогнозирование ресурса газопровода с учетом пульсаций давления. Проведено прогнозирование остаточного ресурса оборудования компрессорных станций. Для этого разработан метод построения функций изменения диагностического параметра и выбран коэффициент полезного действия (КПД). Определен остаточный ресурс отдельного газоперекачивающего агрегата компрессорной станции и оценено критическое значение коэффициента полезного действия. Выполнен обзор направлений создания малотоксичных камер сгорания с учетом современных тенденций развития газотурбинных технологий с ориентацией на газотурбинные газоперекачивающие агрегаты (ГПА). Анализ эмиссионных характеристик N0х і СО выполнен по результатам промышленных испытаний газотурбинных ГПА, начиная с агрегатов первого поколения установок современного типа. Показано, что в практике создания и доводки малотоксичных камер сгорания сложилось три основных направления: разработка малотоксичных горелок с последующей доводкой созданных на их основе камер сгорания (последовательная схема); одновременная доводка рабочего процесса горелочных систем и соответствующих конструкций камер сгорания (параллельная схема); отработка конструкции камеры в целом в соответствии с той или иной концепцией ее реализации (интегральная схема). Обоснована и показана перспективность реализации при создании малотоксичных камер сгорания модульного типа на основе использования уникальных конструктивных и аэродинамических особенностей насадка Борда. Исследована возможность производства жидкой углекислоты на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Приведены существующие технологические схемы получения углекислоты из дымовых газов котельных на углекислотных заводах и на установках различных производств. Даны основные технико-экономические характеристики блочно-комплектной углекислотной установки, создаваемой из импортного оборудования на компрессорных станциях газопроводов. Научно обоснован и внедрен при проектировании компрессорных станций газопроводов комплекс мероприятий и оборудования по снижению их уровня шума. С учетом результатов лабораторных исследований разработаны методики расчета акустической эффективности конструкций шумоглушителей-утилизаторов выхлопных газов газоперекачивающих агрегатов. Приведены основные энергетические и акустические характеристики шумоглушителей-утилизаторов для ГПА.

To increase the efficiency of exploitation of the main gas pipelines the method of prognostication the emergency risk is improved. It has been considered the modem state problems and prospects of prognostication the remaining resource of the main gas pipelines on the late stage of exploitation. The review of directions of creation of low toxic combustion chambers is executed in view of modem tendencies of development of gas turbine know-how basically with orientation to gas turbine and compressor units (GTCU). A complex of measures and equipment for noise reduction has been scientifically grounded and implemented during designing of gas pipeline compressor stations. Taking into account the results of laboratory research, methods of calculation of acoustic efficiency of the muffIers-utilizators of exhaust of gas-compressor units have been elaborated. Possibility of liquid carbonic acid production on compressor stations of gas-main pipelines is studied. Existing process diagrams of liquid carbonic acid production from furnace gases of carbonic acid plants and other production units are given.