Технологические процессы испытания магистральных газопроводов при их сооружении и капитальном ремонте

Предложены технологические схемы эффективной реализации процесса предварительного гидравлического испытания трубопроводов малых диаметров (57 530 мм) в условиях отрицательных температур окружающей среды путем использования водных растворов гликолей (метанол, этиленгликоль, диэтиленгликоль). В работе приведены особенности применения испытательной среды в виде антифриза, которые заключаются в создании водного раствора гликоля с необходимой при отрицательной температуре концентрацией данного вещества внутри трубопровода, а также в технологии заполнения испытываемого объекта. Разработанная методика расчета необходимой концентрации водного раствора гликоля с определенной температурой замерзания позволяет реализовать процесс предварительного испытания по двум принципиальным схемам подключения наполнительных (НА) и опрессовочных агрегатов (ОА) (рис. 12 - рис. 13).

Рис. 12. Схема подключения агрегатов: 1 - емкость для антифриза; 2-5 - краны; 6 - испытываемый объект

Рис. 13. Схема подключения агрегатов: 1 - емкость для метанола или гликолей; 2-11 - краны; 12 - испытываемый объект

Первая схема используется при испытании трубопроводов диаметром от 57 мм до 219 мм с использованием одного опрессовочного агрегата и емкости, предназначенной для создания испытательной среды с определенной концентрацией метанола или гликолей. Вторая схема используется при испытании трубопроводов диаметром от 257 мм до 530 мм, а заполнение испытываемого участка трубопровода антифризом и подъем давления до испытательного производится с помощью наполнительных и опрессовочных агрегатов.

Выполненный анализ технологии проведения испытаний МГ показал, что наиболее энергоемкими операциями являются очистка полости МГ с пропуском очистного поршня и удаление воды после гидравлического испытания. Серьезные трудности при проведении этих работ вызывает отсутствие или недостаточная производительность мобильных механизированных комплексов (насосного и компрессорного оборудования). С одной стороны для ускорения завершающего этапа требуется возможно большая производительность этого оборудования, а с другой, использование высокопроизводительного оборудования для испытания трубопроводов малого диаметра в значительной степени снижает коэффициент его использования и неоправданно увеличивает энергозатраты.

Разработана математическая модель движения очистного устройства в МГ. Она позволяет определить необходимые параметры воздуха в конце расчетного участка, в начальной точке, на выходе из нагнетателя, а также определить необходимую производительность механизированного комплекса. Перемещение поршня при очистке полости трубопровода и в процессе вытеснении воды (индексы "о" и "у" означают, что определяемые давления соответствуют движению очистного или разделительного поршней) обеспечивается путем создания внутри трубопровода определенного гидродинамического режима, который описывается следующими аналитическими выражениями

p_вых.о 6940D-^0,244sin + 4f_мехD-¹L_кон + 145225 ; (12)

p_вых.у 6940D-^0,244sin + 500U_вых² + 9810H_max + 145225 ; (13)

p_вх = p_вых(0,400710-⁵U_вых^1,75p_вых-^0,25L_кон + 1)^1/2 ; (14)

Q_в = D²p_выхU_вых10-⁵ . (15)

Для каждого значения конечного давления на поршень, вычисленного по выражениям (12) и (13) при перемещении очистного и разделительного устройства при заданных значениях конечной скорости и длины испытываемого участка трубопровода определяется давление на начальном участке трубопровода по выражению (14), а для каждого из заданных диаметров производительность механизированного комплекса по выражению (15).

В выражениях (12) - (13) для определения значения конечных давлений при движении очистного и разделительного поршней при вытеснении воды, (14) для определения начального давления в трубопроводе и (15) для определения секундного расхода воздуха входят несколько переменных величин, которые, в общем случае, могут меняться в достаточно широком диапазоне значений. Диаметр трубопровода может иметь значения D = 0,3 м 1,4 м, скорость перемещения поршня от 1 м/с при вытеснении воды до 20 м/с при движении очистного поршня, угол наклона трубопровода к горизонту от 0^о до 30^о, разности уровней от 0 до сотен метров и т.д. В связи с этим были разработаны прикладные программы для определения параметров воздуха при движении очистного поршня и поршня-разделителя с учетом массивов следующих данных: D - диаметр трубопровода (D); А - угол наклона трубопровода к горизонту (); Н - максимальная разность уровней трубопровода (Нмах); U - скорость перемещения поршня (Uвых); F - коэффициент загрязнения трубопровода (fмех); L - длина расчетного участка (Lкон).

Многовариантные расчеты позволили получить значения конечных давлений в зависимости от диаметра трубопровода, длины расчетного участка, угла наклона трубопровода к горизонту и степени загрязнения внутренней полости. Выполненный анализ показывает, что в рассмотренном диапазоне изменения углов наклона трубопровода к горизонту, значение давлений меняется несущественно.

Если за номинальное принять их значение при угле наклона равном 15^о, то максимальное отклонение давления при длине расчетного участка равного 10⁴ м и диаметре трубопровода 0,3 м составит 0,86%, а минимальное (L = 40000м, D = 1,4 м) - 0,41%. В связи с этим с достаточно высокой степенью точности можно принять номинальные значения конечных давлений для углов наклона равных 15^о и в дальнейшем считать их независимыми от угла наклона трубопровода к горизонту. Следовательно, необходимое давление в конце расчетного участка зависит только от его длины, диаметра трубопровода и степени его загрязнения (конечное давление тем меньше, чем больше диаметр трубопровода и тем больше, чем длиннее расчетный участок и выше степень загрязнения трубопровода). Зависимость конечного давления и расхода воздуха от диаметра трубопровода для различной степени его загрязнения и длины расчетного участка представлены на рис. 14 - рис. 15, где 1 - f_мех = 1, L_кон = 10 км; 2 - f_мех = 1, L_кон = 20 км или f_мех = 2, L_кон = 10 км; 3 - f_мех = 1, L_кон = 40 км или f_мех = 2, L_кон = 20 км; 4 - f_мех = 2, L_кон = 40 км.



Рис. 14. Величина давления в конце расчетного участка

Рис. 15. Величина расхода воздуха

Давление на входе в трубопровод за счет гидравлических потерь на трение при течении воздуха несколько выше конечного давления. При этом разность начального и конечного давлений тем выше, чем больше скорость перемещения поршня, а отношение входного давления к конечному составляет p_вх/p_вых = 1,015, p_вх/p_вых = 1,05, p_вх/p_вых = 1,1 и p_вх/p_вых = 1,15 для скоростей перемещения U = 5 м/с, U = 10 м/с, U = 15 м/с и U = 20 м/с соответственно, т.е. на 1,5%,5%, 10% и 15% больше при длине трубопровода 10 км; 3%, 9%, 11% и 27% при длине трубопровода 20 км и соответственно 5%, 15%, 29% и 44% при длине трубопровода 40 км.

Технологический процесс вытеснения воды из трубопровода после гидравлического испытания может осуществляться путем непосредственного использования компрессорных установок или с использованием ресивера. В работе получены аналитические выражения для определения продолжительности вытеснения жидкости из трубопровода при различных исходных требованиях к технологическим (скорость течения вязкой жидкости, давление в ресивере) или конструктивным (объем ресивера) параметрам. В частности, начальное давление газа в ресивере, обеспечивающее возможность безостановочного движения поршня-разделителя, определяется соотношением

p_p = g(^mq^2-mD^m-5L + z)f() , (16)

где f() = 0,25(1 + )²/, 0 < < 1; f() = 1, 1; = V_р/V_т; V_р - объем ресивера; q - расход жидкости, соответствующий минимальной скорости течения.

Установлено, что существенное влияние на продолжительность вытеснения жидкости газом (при турбулентном течении вязкой жидкости = 0,2 5,0) оказывает разность геодезических отметок конца и начала опорожняемого трубопровода. Так, продолжительность вытеснения жидкости при z = 80 м в 1,4, а при z = 30 м в 2,6 раза больше, чем при z = 200 м, что объясняется значительным уменьшением величины начального давления газа в ресивере соответственно на 57% и 77% (рис. 16).

Современные требования как отечественных, так и зарубежных норм к полному освобождению трубопровода от воды после гидравлического испытания обусловили разработку методики расчета технологического процесса удаления пристеночной влаги с помощью метанольных пробок, пропускаемых по трубопроводу в определенном режиме. Это позволяет избежать потерь транспортируемого продукта вследствие его обводнения, предотвратить возможное замерзание воды в трубопроводе, сократить сроки пускового периода.

Физическая сущность процесса удаления влаги с внутренней поверхности трубопровода представлена в виде конвективно-диффузионного поглощения воды метанолом. Диффузионное поглощение происходит на границе раздела двух сред и сводится к поверхностной адсорбции. В работе получено выражение для определения объема поглощенной диффузионным путем воды в виде

V_д = S_пр(_н - _с){[L/(wt_нас) - 1]² - 1}/(RT) , L/w < t_нас или (17)

V_д = S_пр(_н - _с)/(RT) , L/w t_нас ,

где S_пр - площадь боковой поверхности метанольной пробки; _с и _н - соответственно, величина поверхностного натяжения метилового спирта и насыщенного раствора спирта в воде; , R, T - соответственно плотность, газовая постоянная и температура воды; t_нас и w - время насыщения метанольной пробки и скорость ее движения.

Рис. 16. Продолжительность вытеснения жидкости газом: 1 - = 0,2; 2 - 1,0; 3 - 5,0



Рис. 17. Количество удаляемой из трубопровода жидкости: 1 - L_пр = 5 м; 2 - 10 м; 3 - 15 м

Выполненные многовариантные расчеты показали, что процесс удаления воды из полости трубопровода при пропуске метанольной пробки в основном характеризуется конвективным поглощением влаги, аналитическое выражение которого получено в виде

V_к = V_пр(1 - с_нас){[L/(wt_нас) - 1]² - 1} , L/w < t_нас или(18)

или V_к = V_пр(1 - с_нас) , L/w t_нас ,

где V_пр - объем метанольной пробки; с_нас - концентрация насыщения спирта в воде.

Установлено, что наиболее эффективная скорость движения метанольной пробки для удаления воды из полости трубопровода лежит в интервале от 0,2 м/с до 1,8 м/с, так как увеличение скорости от 1,8 м/с до 8 м/с приводит к уменьшению объема удаляемой жидкости на 23%, а уменьшение скорости до 0,5 м/с приводит к увеличению объема удаляемой жидкости на 43% по сравнению с объемом воды, удаляемым при скорости движения пробки 1,8 м/с. Кроме того, увеличение длины пробки, например, в 3 раза позволяет увеличить объем удаляемой воды на 33% (рис. 17).

Выполнено сопоставление двух различных методов удаления воды из полости трубопровода, что позволило выявить преимущества и недостатки каждого из них. Результаты выполненных исследований позволили разработать методики расчета гидродинамических параметров при осуществлении комплекса работ по удалению жидкости из полости трубопровода после гидравлического испытания. Указанные методики позволяют обосновать технологические параметры на стадии проектирования производства и организации работ по ИПГ МГ, а также контролировать изменение заданных технологических параметров непосредственно в ходе выполнения работ на этапе ввода МГ в эксплуатацию.

Пятая глава посвящена исследованию процессов формирования качества выполнения строительно-монтажных работ при испытании на прочность и герметичность магистральных газопроводов. Поддержание эксплуатационной надежности и безопасности МГ путем испытания на прочность и герметичность потребовало разработки алгоритмов анализа качества производства строительно-монтажных работ в процессе испытания. Поэтому разработана методика моделирования возможных дефектов на испытываемом участке МГ, приведены основные принципы представления и анализа результатов испытаний участка МГ в виде вероятностно-статистических данных, реализован алгоритм оценки качества выполнения строительно-монтажных работ по ИПГ.

Выполненный анализ позволил установить, что в последние годы в нормативные документы по испытанию МГ неоднократно вносились существенные коррективы, связанные со способом испытания, величиной испытательного давления, временем выдержки под испытательным давлением, скоростью подъема давления, технологией проведения испытаний и критериями оценки качества выполнения строительно-монтажных работ по ИПГ. Это выявило необходимость представления технологических процессов испытания МГ в виде заключительного этапа его сооружения или капитального ремонта, призванного подтвердить начальный уровень качества МГ. Поэтому, как за рубежом, так и в нашей стране вопросу испытания МГ уделяется серьезное внимание.

В работе призведена оценка показателей, входящих в действующие нормативные документы и характеризующих применяемые методы испытания. Согласно строительным нормам и правилам, механический расчет МГ выполняется по кольцевым напряжениям и продольным перемещениям, что обуславливает оценку полноты испытания по этим параметрам, т.е. по уровню соотношения между допустимыми рабочими и испытательными нагрузками в кольцевом и продольном направлении. Это сравнение должно учитывать разницу в толщине стенки и величине испытательного давления на участках МГ различных категорий, т.е. на ответственных и менее ответственных его участках.

Для количественных оценок с учетом предположения о постоянстве механических свойств трубной стали независимо от толщины стенки труб, т.е. независимо от условий прокладки и категории трубопровода, использовались следующие исходные данные и соотношения: P_{исп.зав}/P_т, P_исп/P_раб, P_раб/P_т и P_исп/P_т: R₁^н/ R₂^н = 0,9; k₁ = 1,34; n = 1,1. Кроме того, в работе приведены результаты для следующего сочетания параметров: R₁^н/ R₂^н = 0,85, k₁ = 1,40, n = 1,1; R₁^н/ R₂^н = 0,75, k₁ = 1,55, n = 1,1. Результаты выполненных расчетов (табл. 1, где П - пневматический метод испытания, Г_н - гидравлический метод испытания - нижняя точка участка) учитывают следующие факторы: расчетная толщина стенки всегда округляется в большую сторону; значения отношений нормативного предела текучести к нормативному временному сопротивлению для металла трубных сталей, принятые в расчетах, взяты по их максимальным значениям; при оценке полноты испытания по кольцевым напряжениям влияние продольных напряжений не учитывается.



Таким образом установлено, что более ответственные участки МГ подвергаются более высокому уровню относительного испытательного давления по соотношению P_исп/P_раб. В особенности это относится к нижним точкам МГ при гидравлических испытаниях. При прочих равных условиях более высокому уровню относительных испытательных давлений P_исп/P_раб при гидравлическом методе испытаний подвергаются трубопроводы с большим диаметром (коэффициент k_н = 1,1 по сравнению с k_н = 1,0 и k_н = 1,05).

При пневматических испытаниях величина отношений P_исп/P_раб не зависит ни от качества стали (влияние k₁), ни от диаметра (влияние k_н). Увеличение значений P_исп/P_раб происходит только в связи с изменением категории. Характер изменения отношений P_раб/P_т и P_исп/P_т абсолютно одинаков. Величина этих отношений тем меньше, чем выше категория, больше диаметр трубопровода (k_н) и выше качество трубной стали (k₁). Для соотношения P_раб/P_т это может свидетельствовать об объективном уровне рабочего давления по отношению к пределу текучести металла и ответственности участка трубопровода. Это объясняется стремлением проектировщиков разгрузить более ответственные участки от кольцевых напряжений. Реализуется это стремление путем ввода в конструкторский расчет коэффициентов m, k₁, k_н, назначаемая величина которых должна способствовать увеличению надежности участков повышенной ответственности при эксплуатации МГ.

Уровень начального качества конкретного участка МГ в силу того, что проведение предпусковых испытаний внутренним давлением на прочность является проверкой начального уровня качества МГ по кольцевым напряжениям, можно отождествлять с уровнем испытательного давления. В такой постановке вопроса для отношения P_исп/P_т при пневматическом и при гидравлическом (для верхних точек) испытании получается, что трубопроводы вводятся в эксплуатацию с различными начальными уровнями качества. В этом отношении участки категории В оказываются в наиболее худших условиях. При пневматическом и для верхних точек гидравлического испытания, судя по уровню испытательных давлений по отношению к пределу текучести, возможность выявления скрытых дефектов металла труб и стыков для ответственных участков менее вероятна, чем для участков III-IV категории, т.е. и для этого случая МГ по длине характеризуется различными уровнями качества реализации строительного производства.

В работе выполнено математическое моделирование процесса нагружения труб, которое основано на рассмотрении уравнений предельного равновесия и движения трещин в условиях линейного напряженного состояния. Режим нагружения задан в виде (t), где t - время. Зачастую вместо t могут использоваться и другие параметры, например, число циклов нагружения и даже текущая величина деформации. Кроме того, вводится мера повреждений (дефектов) M, которую удобно нормировать 0 M 1, причем равенство M единице является условием разрушения. Мере повреждений иногда удается придать определенный физический или механический смысл, однако при рассматриваемом феноменологическом подходе к явлению разрушения это не обязательно.

Текущая величина M является в конечном счете функцией t, а условие разрушения M = 1 определяет время разрушения t. Для нахождения текущего значения M(t) нужно располагать дифференциальным или интегральным уравнением, устанавливающим зависимость искомой величины от режима нагружения. Такое уравнение принято называть кинетическим уравнением повреждений. Форма этого уравнения задается заранее, а постоянные или функциональные параметры должны подбираться по результатам опытов на длительное разрушение. Такой метод описания длительного разрушения наиболее простой и универсальный, но не единственно возможный.

Дифференциальное кинетическое уравнение повреждений представлено в виде

dM/dt = f[(t), '(t), M(t), T(t), t] , (19)

где T - температура, являющаяся функцией времени. Наличие независимых аргументов функции f времени t указывает на то, что материал стареет, а зависимость скорости повреждений от накопившейся к моменту t меры M указывает на наследственные свойства повреждений, подобные наследственным свойствам вязкоупругих деформаций. В предположении, что материал не является стареющим и температура постоянна, скорость накопления повреждений непосредственно от t не зависит.

Для нахождения текущего значения M(t) используется дифференциальное кинетическое уравнение повреждений, которое представлено в виде

dM/dt = A(1 - M)/ , (20)

где A и - параметры кинетического уравнения, - кольцевые напряжения, - толщина стенки трубы. Функция разрушения M однозначно определяется размерами дефекта в металле трубы M = L/, где L - размеры дефекта (длина трещины, область изменения которой лежит в пределах от 0 до ).

С учетом начального (a) и конечного (b - толщина стенки) значения величины дефекта в пределах a L b в работе получено соотношение для определения промежутка времени до разрушения стенки трубопровода

t_p = [(1 - a/)⁺¹/[A( + 1)] . (21)

Для определения параметров кинетического уравнения A и с использованием принципов регрессионного анализа, выполнен анализ натурных экспериментальных данных производства работ по испытанию участков МГ. Таким образом реализована возможность получения зависимости, характеризующей промежуток времени до разрушения определенного дефекта при различных значениях испытательного давления. Выполненные расчеты позволяют предположить, что время выявления дефекта больше зависит от величины начального дефекта, чем от величины испытательного давления (рис. 18). Так, при a = 1 мм время до разрушения равно t_р1 = 80 ч (p_исп = 8,14 МПа) и t_р2 = 96 ч (p_исп = 9,8 МПа), в тоже время для a = 9 мм имеем t_р1 = 16 ч и t_р2 = 16,2 ч.

Предполагая, что элемент последовательной системы (состоящий из труб МГ), т.е. труба, находится под случайным давлением p = (nx), где n - число труб, x - равномерно распределенная в интервале [0,1] случайная величина (этот прием можно назвать рандомизацией), найдена асимптотическая формула для функции распределения времени безотказной работы элемента

F(t) = 1 - exp{-m{t/[2/(3As)]}^2/3} , (22)

где s - площадь под кривой напряжения на [0,1].

Разработанный алгоритм для оценки качества выполнения строительно-монтажных работ по испытанию участка МГ основан на представлении результатов испытания участка МГ в виде данных по испытанию системы из n элементов, каждый из которых имеет функцию распределения времени безотказной работы, а обработку статистических данных можно выполнить с применением байесовского метода - всю неопределенность сосредоточить в параметре m_p, который характеризует качество выполнения процесса ИПГ. Сначала этот параметр имеет априорное распределение. После поступления эмпирической информации, в рассматриваемом случае это результаты испытания участка МГ, априорное распределение изменяется. Результат изменения - апостериорное распределение. Таким образом, апостериорное распределение параметра, характеризующего величину дефекта, является характеристикой качества испытаний m_p, формирующего эксплуатационную надежность МГ (можно сказать, что чем выше качество производства строительно-монтажных работ, тем больше эксплуатационная надежность МГ).

Рис. 18. Промежуток времени до разрушения: 1 - p_исп = p_min = 1,1p = 8,14 МПа; 2 - p_исп = p_max = p_зав = 9,80 Мпа



Рис. 19. Величина параметра m₀ = m_p/m_pmax в каждом варианте гидравлического испытания МГ на прочность

Величина параметра m_p является показателем качества выполнения технологической операции по испытанию МГ на прочность. Чем меньше m_p, тем хуже совокупность технологических операций по испытанию данного участка МГ, т.е. увеличение параметра m_p свидетельствует о формировании более высокого уровня эксплуатационной надежности испытываемого МГ. В работе показано как меняется параметр m_p в зависимости от деления МГ на участки испытания (рис. 19).

Шестая глава посвящена исследованию и разработке основных принципов реализации информационных технологий для принятия решений по испытанию МГ на прочность и герметичность в процессе сооружения и капитального ремонта. Информационные технологии оперативного формирования и корректировки организационно-технологических процессов испытания на основе многовариантной проработки проектных решений обусловили разработку диалоговой системы для подготовки рекомендаций и рабочих схем производства работ по испытанию МГ на прочность и герметичность.

Разработанный с участием автора информационно-аналитический комплекс в виде пакета прикладных программ <ИПГ> (ППП <ИПГ>) в рамках совершенствования организационно-технологического проектирования процессов испытания на прочность и герметичность в информационной среде предназначен для автоматизации решения основных задач ПОС и ППР при сооружении и капитальном ремонте МГ. При этом моделируется трасса МГ и дано разбиение трассы на отрезки (элементы). Для каждого элемента разбиения известен набор параметров, описывающий его конструктивные особенности и условия производства работ. Каждый элемент МГ приемлем в качестве участка работы на заданный период времени для одной специализированной бригады. Кроме того, в процессе моделирования рассчитываются объемы основных видов строительно-монтажных работ для каждого участка, формируются составы и оснащение технологических потоков по ИПГ с учетом многовариантности технологии производства на основных строительных операциях.

Многоцелевой программный комплекс ППП <ИПГ> предназначен для контроля качества строительно-монтажных работ. Обеспечение поточности гидравлических испытаний с минимальными затратами времени в общем графике строительства - одна из наиболее сложных задач организационно-технологического проектирования, эффективное решение которой может быть получено с помощью диалогового комплекса ППП <ИПГ>, алгоритмы которого разработаны в соответствии с требованиями современных нормативно-технических документов с учетом условий безопасности работ в соответствии с требованиями правил техники безопасности при строительстве МГ.

Диалоговый комплекс ППП <ИПГ> можно использовать для проектирования организации гидравлических испытаний МГ в диапазоне диаметров линейной части от D_н = 0,326 м до D_н = 1,42 м. Многовариантность проектирования гидравлического испытания участка МГ достигается за счет комбинации параметров: источника водозабора и точки установки станций наполнительно-опрессовочных агрегатов с учетом их типов.

В основу алгоритма выбора организационных решений положен принцип поточности процесса гидравлического испытания, осуществляемого поэтапно по мере готовности очередного участка линейной части (рис. 20). Программный комплекс ориентирован на оптимизацию организационно-технологических решений по критерию минимума продолжительности завершающего периода строительства, т.е. сокращению промежутка времени от окончания изоляционно-укладочных работ до окончания испытания рассматриваемого участка.

Расчеты выполняют в два этапа. На первом из них пользователь может получить информацию о значении критериального показателя по всем допустимым организационным вариантам. Второй этап расчетов завершается выдачей полного комплекса выходных форм, характеризующих контрольные параметры и рекомендуемые приемы организации работ по выбранному на первом этапе варианту гидравлического испытания. Принятые для расчетов условия осуществления испытания предполагают проведение работ при положительных средних температурах окружающего воздуха и уровне воды в водотоках, соответствующем значению межени по данным рабочих чертежей.

Исходя из основной цели системы строительного мониторинга процессов ИПГ МГ ее нужно рассматривать как инструмент управления реализацией технологических процессов. Конечная цель мониторинга - обеспечение стабильности и надежности функционирования линейной части МГ. Достигается эта цель при осуществлении ИПГ и вводе трубопроводов в эксплуатацию. Исходя из этого была предложена и структура системы строительного мониторинга ввода в эксплуатацию участков МГ после реализации ИПГ (рис. 21).



Рис. 20. Структура пакета прикладных программ <ИПГ>

Рис. 21. Структура организации строительного мониторинга процессов ИПГ МГ

В процессе интерпретации проектных решений или текущей информации о значении качественных и количественных показателей ИПГ и обработки экспертных оценок различных организационных и технологических параметров используется значительное количество трудоемких процедур: поиск различной справочной информации; пересчет справочных данных к условиям, адекватным объекту наблюдения и контроля; выполнение оценочных расчетов, необходимых для восполнения недостающих данных; использование различных форм представления информации (графики, матрицы, графы и т.д.); решение систем алгебраических и дифференциальных уравнений, операции с матрицами и векторами и т.п.; запоминание и сохранение полученных результатов для последующего использования.

Следует обратить внимание на необходимость многовариантных расчетов в условиях постоянного поступления новой информации и возможного изменения или дополнения исходных характеристик, что приводит к необходимости использования современных методов программирования информационно-аналитических диалоговых систем. Опыт разработки таких систем доказывает их высокую эффективность, так как реализуется возможность установления технико-экономической целесообразности различных проектных решений. Диалоговый комплекс ППП <ИПГ> предназначен для автоматизированного расчета показателей заключительных этапов строительства и ввода в эксплуатацию МГ, что обеспечивает возможность управления строительными ресурсами газотранспортных предприятий путем формирования оптимальных технологических структур выполнения работ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обоснованы методы испытания МГ на прочность и герметичность в процессе сооружения и капитального ремонта, обеспечивающие наиболее полный учет внешних по отношению к производственному процессу факторов, в частности, природно-климатических и инженерно-геологических условий выполнения строительно-монтажных работ с количественной оценкой технико-экономических показателей реализации различных организационных структур и технологических методов производства работ.

2. Поставлена и решена задача структурирования процесса испытания, которая заключается в определении эффективной очередности выполнения строительно-монтажных работ (заполнение МГ испытательной средой, подъем давления до испытательного, испытание на прочность, снижение давления до рабочего проектного, проверка на герметичность, удаление испытательной среды с пропуском поршней-разделителей, осушка, контроль качества строительно-монтажных работ), характеризующихся различной трудоемкостью и организационно-технологическими схемами производства работ в зимний и летний периоды. В качестве критерия эффективности при решении задачи использован директивный срок сооружения или капитального ремонта МГ.

3. Разработаны и внедрены эффективные процессы реализации организационно-технологических решений производства строительно-монтажных работ при испытании МГ на прочность и герметичность в сложных природно-климатических и инженерно-геологических условиях с использованием специализированных бригад, оснащенных современными механизированными комплексами (наполнительными, опрессовочными и компрессорными агрегатами).

4. Разработаны методы реализации строительно-монтажных операций по испытанию МГ на прочность и герметичность в сложных природно-климатических и инженерно-геологических условиях, рекомендации по прогнозированию продолжительности гидравлических испытаний МГ с учетом возможного появления отказов и технологические принципы гидравлического испытания МГ механизированными комплексами, предусматривающие использование предложенных в работе алгоритмов технологического проектирования производства в информационной среде.

5. Разработаны рекомендации по технологии испытания МГ при контролируемом давлении и температуре испытательной среды, которые предусматривают анализ последствий реализации нормативных требований организации процессов испытания МГ на прочность и герметичность. Прогнозирование изменения технологических параметров испытания МГ гидравлическим методом учитывает возможное наличие в стенках труб сквозных дефектов.

6. Обоснованы технологические решения по использованию механизированных комплексов в процессе испытания МГ на прочность и герметичность с заданными технико-экономическими показателями при эффективной организации ресурсного обеспечения производства строительно-монтажных работ специализированными строительными подразделениями в сложных природно-климатических и инженерно-геологических условиях.

7. Сформулированы и обоснованы организационно-технологические принципы удаления из МГ испытательной среды с использованием компрессорных установок и последующей осушки внутренней поверхности МГ после гидравлического испытания.

8. Разработан алгоритм оценки качества выполнения строительно-монтажных работ по испытанию участка МГ, который основан на представлении результатов в виде статистических данных по испытанию системы из набора элементов (труб), каждый из которых имеет функцию распределения времени безотказной работы. Обработка статистических данных выполняется с применением байесовского метода, который позволяет сосредоточить неопределенность в одном параметре, величина которого характеризует качество реализации процесса испытания.

9. Подготовлено информационно-аналитическое обеспечение для принятия организационно-технологических решений при разработке проектов производства работ по испытанию МГ, включающее: оперативное формирование и корректировку организационно-технологических процессов испытания в условиях сооружения и капитального ремонта МГ на основе многовариантной проработки проектных решений; методы расчета показателей технологических процессов испытания МГ в информационной среде.

10. В рамках разработки информационных технологий проектирования строительно-монтажных работ в процессе формирования программы сооружения и капитального ремонта МГ реализованы функционально-ориентированные подходы принятия технологических решений путем использования диалоговых систем для ПЭВМ, которые позволяют в кратчайшие сроки подготовить необходимую проектно-техническую документацию для испытания участков МГ. Предложен эффективный организационно-технологический процесс подготовки рекомендаций и рабочих схем производства работ по испытанию МГ на прочность и герметичность на основе реализации многовариантных расчетов, выполняемых в условиях постоянного изменения стоимостных характеристик.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ПРЕДСТАВЛЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

Монографии

1. Митрохин М.Ю. Испытание магистральных газопроводов при сооружении и капитальном ремонте. - М.: Стройиздат, 2007. - 352 с.

Статьи в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации

1. Дедешко В.Н., Салюков В.В., Митрохин М.Ю. и др. Технологии переизоляции и новые изоляционные покрытия для защиты МГ. - Газовая промышленность, № 2, 2005, с.68-71.

2. Митрохин М.Ю. Обеспечение безопасности трубопроводного транспорта в процессе испытания на прочность магистральных газопроводов. - Технология металлов, № 9, 2007, с.47-49.

3. Митрохин М.Ю. Повышение качества переиспытания магистральных трубопроводов. - Газовая промышленность, № 6, 2007, с.80-82.

4. Митрохин М.Ю. Продолжительность подъема давления внутри трубопровода до испытательного. - Газовая промышленность, № 7, 2007, с.61-62.

5. Митрохин М.Ю. Изменение давления в трубопроводе при гидравлических испытаниях. - Газовая промышленность, № 9, 2007, с.63-65.

6. Митрохин М.Ю. Вероятностная модель отказов и восстановлений элементов магистрального газопровода на стадии гидравлических испытаний. - Технологии ТЭК (топливно-энергетического комплекса), № 4, 2007, с.68-70.

7. Митрохин М.Ю. Мониторинг технологических показателей при испытании магистральных газопроводов. - Газовая промышленность, № 1, 2008, с.48-49.

8. Митрохин М.Ю. Совершенствование технологии испытания газопроводов при капитальном ремонте. - Газовая промышленность, № 2, 2008, с.72-73.

9. Левачев А.С., Шаронов С.П., Митрохин М.Ю., Крылов П.В. Структурирование процессов подготовки строительного производства при капитальном ремонте газопроводов. - Газовая промышленность, № 3, 2008, с.40-42.

10. Лим В.Г., Митрохин М.Ю., Воеводин И.Г. Контроль качества строительства с использованием информационных технологий. - Газовая промышленность, № 4, 2008, с.64-65.

Нормативно-технические документы

1. Митрохин М.Ю., Шакиров Р.М., Бортаковский В.С. и др. Строительство магистральных трубопроводов. Технология и организация (ВСН 004-88). - М.: ВНИИСТ, 1989. - 90 с.

2. Селиверстов В.Г., Альбов И.Н., Митрохин МЮ. и др. Инструкция по проведению гидравлических испытаний трубопроводов повышенным давлением - методом стресс-теста (ВН 39-1.9-004-98). - М.: ИРЦ Газпром, 1998. - 19 с.

3. Салюков В.В., Митрохин М.Ю., Решетников А.Д. и др. Инструкция по отбраковке и ремонту труб линейной части магистральных газопроводов (ВСН 39-1.10-009-2002). - М.: ВНИИГАЗ, 2002. - 11 с.

4. Салюков В.В., Митрохин М.Ю., Решетников А.Д. и др. Руководящий документ по ресурсному оснащению подразделений для ремонта ЛЧ МГ в различных природно-климатических условиях (ВРД 39-1-1.10.-073-2003) . - М.: ВНИИГАЗ, 2003. - 66 с.

5. Салюков В.В., Усошин В.А., Митрохин М.Ю. и др. Методика проведения комплексного диагностирования трубопроводов и обвязок технологического оборудования ГРС магистральных газопроводов. - М.: ВНИИГАЗ, 2005. - 83 с.

6. Митрохин М.Ю., Салюков В.В., Тухбатуллин Ф.Г. и др. Инструкция по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании магистральных газопроводов. - М.: ИРЦ Газпром, 2006. - 100 с.

7. Салюков В.В., Митрохин М.Ю., Решетников А.Д. и др. Правила производства работ при капитальном ремонте линейной части магистральных газопроводов. - М.: ИРЦ Газпром, 2006. - 101 с.

8. Губанок И.И., Салюков В.В., Митрохин М.Ю. и др. Методические указания по диагностическому обследованию линейной части магистральных газопроводов (СТО Газпром 2-3.5-095-2007). - М.: ВНИИГАЗ, 2007. - 71 с.

Брошюры и статьи в научно-технических сборниках и других изданиях

1. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А. О влиянии напряжений изгиба в горизонтальной плоскости на расчет параметров укладочной колонны. - Научно-технический сборник: "Строительство объектов нефтяной и газовой промышленности". - М.: Информнефтегазстрой, № 21, 1980, с.11-14.

2. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А. О влиянии рельефа местности на параметры технологических схем строительства трубопроводов. - Научно-технический сборник: "Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений". - М.: Информнефтегазстрой, № 2, 1981, с.11-16.

3. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А. Защита изоляционного покрытия трубопровода от повреждений при строительно-монтажных работах. - Научно-технический сборник: "Строительство объектов нефтяной и газовой промышленности". - М.: Информнефтегазстрой, № 4, 1981, с.19-25.

4. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А. Выбор рациональных средств малой механизации для укладки трубопроводов из многослойных труб. - Научно-технический сборник: "Механизация строительства трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений". - М.: Информнефтегазстрой, № 6, 1981, с.3-8.

5. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А. Овализация трубопровода из многослойных труб в процессе укладки. - Научно-технический сборник: "Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений". - М.: Информнефтегазстрой, № 7, 1981, с.21-30.

6. Митрохин М.Ю. Изучение предельной несущей способности труб при действии монтажных нагрузок. - Научно-технический сборник "Совершенствование технологии и организации строительства линейной части магистральных трубопроводов". - М.: ВНИИСТ, 1982, с.22-30.

7. Митрохин М.Ю. Анализ экстремальных режимов процесса укладки трубопроводов. - Научно-технический сборник "Совершенствование технологии и организации строительства линейной части магистральных трубопроводов". - М.: ВНИИСТ, 1982, с.7-11.

8. Березин В.Л., Аникин Е.А., Митрохин М.Ю. Особенности строительства магистральных трубопроводов из многослойных труб. - М.: Информнефтегазстрой, № 6, вып. 3, 1983. - 33 с.

9. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А., Спиридонова Н.В. Влияние статистических несовершенств схемы подъема на напряженное состояние трубопровода при строительно-монтажных работах. - Научно-технический сборник "Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности". - М.: Информнефтегазстрой, № 6, 1983, с.16-21.

10. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А., Вислобицкий П.А. и др. Определение рациональных параметров технологических схем укладки трубопроводов. - Научно-технический сборник "Нефтяная промышленность: нефтепромысловое строительство". - М.: ВНИИОЭНГ, 1983, с.17-26.

11. Аникин Е.А., Митрохин М.Ю., Бурменко Э.Ю. и др. Продольная жесткость многослойных труб. - Строительство трубопроводов, № 1, 1984, с.21-29.

12. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А., Шукалова Т.А. и др. Сопротивляемость двухслойных труб действию поперечных нагрузок. - Научно-технический сборник "Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности". - М.: Информнефтегазстрой, № 6, 1984, с.2-8.

13. Митрохин М.Ю. Пути совершенствования технологии производства изоляционно-укладочных работ. - Научно-технический сборник "Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности". - М.: Информнефтегазстрой, № 8, 1984, с.17-19.

14. Митрохин М.Ю., Бурменко Э.Ю., Аникин Е.А. и др. Продольная жесткость многослойных труб. - Строительство трубопроводов, № 6, 1984, с.16-18.

15. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А., Астахов А.А. Выбор протяженности опытного участка трубопровода для отработки строительных процессов. - Научно-технический сборник "Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности". - М.: Информнефтегазстрой, № 4, 1985, с.11-17.

16. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А., Шпагина Т.Н. и др. Технологические особенности строительства линейной части магистральных трубопроводов в сложных климатических условиях. - Научно-технический сборник "Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности". - М.: Информнефтегазстрой, № 6, 1985, с.21-29.

17. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А., Никифоров Ю.И. и др. Нагрев и сушка трубопровода из многослойных труб перед нанесением изоляционного покрытия. - Научно-технический сборник "Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов". - М.: ВНИИОЭНГ, № 8, 1985, с.13-21.

18. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А. Пути повышения уровня индустриализации строительства линейной части магистральных трубопроводов. - Научно-технический сборник "Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности". - М.: Информнефтегазстрой, № 11, 1985, с.21-31.

19. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А. Анализ технологических схем производства изоляционно-укладочных работ при сооружении газопровода Ямбург-Елец. - Научно-технический сборник "Новые расчетно-экспериментальные методы в трубопроводном строительстве". - М.: ВНИИСТ, 1986, с.6-7.

20. Митрохин М.Ю., Аникин Е.А., Шпагина Т.Н. Из опыта работы комплексного технологического потока. -Научно-технический сборник "Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности". - М.: Информнефтегазстрой, № 3, 1986, с.5-11.

21. Митрохин М.Ю. Технология строительства газопроводов-шлейфов на Ямбургском газоконденсатном месторождении. - Научно-технический сборник "Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности". - М.: ВНИИПКтехоргнефтегазстрой, № 12, 1987, с.6-7.

22. Митрохин М.Ю., Покровский С.В., Генкина Л.Г. Строительство надземных промысловых трубопроводов на Ямбургском месторождении. - Научно-технический сборник "Технология и организация строительства промысловых трубопроводов". - М.: ВНИИСТ, 1988, с. 107-113.

23. Митрохин М.Ю., Мазур И.И., Шишов В.Н. и др. Вопросы экологической паспортизации технологических процессов, организаций и объектов нефтегазового комплекса. - М.: ВНИИПКтехоргнефтегазстрой, № 2-3, 1990. - 45 с.

24. Карпов С.В., Королев М.И., Митрохин М.Ю. Переиспытание действующего газопровода Ямбург-Елец 1 на участке от Краснотурьинской КС до реки Каква. - Материалы международного симпозиума "Проблемы стресс-коррозии". - М.: ВНИИСТ, 1993, с.10-25.

25. Галиуллин З.Т., Карпов С.В., Митрохин М.Ю. и др. Переиспытание и комплексное обследование магистральных газопроводов, подверженных стресс-коррозии. - Научно-технический сборник "Транспорт и подземное хранение газа". - М.: ИРЦ Газпром,1996. - 35 с.

26. Карпов С.В., Митрохин М.Ю. Патент № 2060844 РФ. Способ очистки полости трубопровода и испытания трубопровода при его сооружении. Заявлено 27.05.1996.

27. Бортаковский В.С., Митрохин М.Ю., Муханов Н.А. Проблемы диагностики газопроводов перед вводом в эксплуатацию. - Научно-технический сборник "Диагностика оборудования и трубопроводов". - М.: ИРЦ Газпром, 1997, с.20-26.

28. Митрохин М.Ю. Организация процессов переиспытания при капитальном ремонте магистральных трубопроводов. - Научно-технический сборник "Методология реализации информационно-вычислительных технологий в строительном комплексе". - М.: Российская инженерная академия, 2000, с.3-6.

29. Горяинов Ю.А., Чугунов Л.С., Митрохин М.Ю. и др. Прогрессивные технологии на строительстве объектов транспорта газа. - Потенциал, № 6, 2000, с.16-17.

30. Тухбатуллин Ф.Г., Салюков В.В., Митрохин М.Ю. и др. Обследование и ремонт магистральных газопроводов, подверженных КРН. - М.: ИРЦ Газпром, 2001. - 61 с.

31. Митрохин М.Ю. Структура информационного обеспечения в системе управления качеством строительно-монтажных работ в процессе капитального ремонта магистральных трубопроводов. - Научно-технический сборник "Моделирование и прогнозирование параметров технологических процессов строительного производства". - М.: ЦНИИОМТП, 2001, с.4-6.