Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Оценка долговечности технологических трубопроводов с учетом вынужденных колебаний

Диссертация: Оценка долговечности технологических трубопроводов с учетом вынужденных колебаний
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Изучена работа более шестидесяти трубопроводных систем, проведена классификация их дефектов, произведены замеры вибрационных нагрузок и предложен метод их интерпретации, в котором предполагается принять виброперемещения трубопроводных систем за прогибы стержневой системы, что дает возможность учета влияния напряжений от вибрационных нагрузок на долговечность технологических трубопроводов… Читать ещё >

Оценка долговечности технологических трубопроводов с учетом вынужденных колебаний (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Технологические трубопроводные системы нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий
    • 1. 1. Классификация и общие сведения о внутризаводских трубопроводных системах заводов
    • 1. 2. Современное техническое состояние технологических трубопроводов
    • 1. 3. Современные методы расчета долговечности трубопроводов
  • Выводы
  • 2. Описание объектов и методов исследования
    • 2. 1. Характеристика изученных технологических трубопроводов
    • 2. 2. Измерение вибраций исследованных трубопроводов
    • 2. 3. Методика обработки результатов исследования
  • Выводы
  • 3. Оценка характера деформирования и нагружения трубопроводов
    • 3. 1. Напряженно-деформированное состояние исследованных трубопроводов
    • 3. 2. Разработка метода интерпретации вибрационных спектров
  • Выводы
  • 4. Разработка методики расчета долговечности технологических трубопроводов с учетом влияния распределения энергии упругой деформации и вынужденных колебаний
    • 4. 1. Расчет циклов нагружения до реализации трещины

Транспортировка углеводородного сырья на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях осуществляется с помощью трубопроводных систем. По данным Госгортехнадзора Башкирского округа физический износ технологических трубопроводов на предприятиях нефтехимической промышленности приближается к 90%. Принимая во внимание тот факт, что технологические трубопроводы являются транспортерами взрывопожароопасных сред, эксплуатация таких систем создает угрозу безопасному функционированию предприятий. Недостаток свободных оборотных средств не позволяет своевременно обновлять существующие трубопроводные системы, повышая тем самым риск возникновения аварий.

Неполная загрузка технологических установок, обусловленная изменением структуры потребления сырья на предприятиях, приводит к изменению режимов нагружения оборудования и увеличению его остановов. На фоне этих проблем стали возникать дефекты, характер которых не находит объяснения. В большей степени это относится к технологическим трубопроводам, обвязывающим насосно-компрессорное и реакторное оборудование, которое имеет нестационарное изменение напряженного состояния. Традиционный подход к обеспечению и поддержанию работоспособности трубопроводных систем становится недостаточным, так как не позволяет учесть такие факторы как влияние динамики транспортируемой среды, нагрузки от сопряженного оборудования и техническое состояние системы. В связи с вышеизложенным, особое значение приобретает такой подход к обеспечению долговечности технологических трубопроводов, который позволил бы учесть весь необходимый комплекс оценочных характеристик.

Цель работы.

Оценка суммарного влияния накопленной энергии упругой деформации v вынужденных колебаний трубопроводов, сопряженных с насосно-компрессорным оборудованием, на их долговечность.

Задачи исследований.

1 Провести анализ влияния напряженно-деформированного и дефектного состояния технологических трубопроводов, сопряженных с насосно-компрессорным оборудованием, на выход их из строя в реальных условиях эксплуатации.

2 Разработать метод интерпретации частотных спектров вынужденных колебаний технологических трубопроводов и элементов их конструкций.

3 Разработать методику расчета долговечности технологических трубопроводов с учетом влияния на образование и развитие трещин распределения потенциальной энергии упругой деформации и вынужденных колебаний.

Научная новизна.

1 Установлена корреляция между реальной скоростью роста дефектов технологических трубопроводов, сопряженных с насосно-компрессорным оборудованием и скоростью роста дефектов, рассчитанной с учетом влияния вибрационных нагрузок на реализацию накопленной энергии упругой деформации.

2 Установлено, что наложение вибрационных нагрузок на оболочку трубопроводов, находящихся под действием технологических параметров, снижает их долговечность в 1,5.4,0 раза в зависимости от значения напряжения, создаваемого вынужденными колебаниями.

Практическая ценность.

1 Разработана методика расчета долговечности технологических трубопроводных систем, сопряженных с насосно-компрессорным оборудованием, с учетом суммарного влияния вибрационных нагрузок и распределения энергии упругой деформации.

2 Разработанная автором методика расчета долговечности технологических трубопроводов, используется в научных исследованиях, проводимых по заказам нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий АО «Башнефтехим», а также в УГНТУ при проведении 6 теоретических и практических занятий по дисциплине «Безопасность и надежность оборудования нефтегазопереработки» студентов специальности 17 17 00 «Оборудование нефтегазопереработки» .

По теме диссертации опубликовано 5 работ (общим объемом 5,9 печатного листа). Основные положения доложены на международных научно-технических конференциях.

Диссертация и состоит из введения, 4 разделов, 110 страниц текста, 16 таблиц, 22 рисунков, 101 источника использованной литературы и 2 приложений.

Общие выводы.

1 На основе сравнительного анализа данных, полученных при исследовании качества функционирования действующих внутризаводских трубопроводов и оценке суммарного влияния накопленной энергии упругой деформации и вынужденных колебаний трубопроводных систем показано, что скорость роста дефектов технологических трубопроводов, рассчитанная с учетом влияния вибрационных нагрузок коррелятивна реальной скорости роста дефектов трубопроводов.

2 Изучена работа более шестидесяти трубопроводных систем, проведена классификация их дефектов, произведены замеры вибрационных нагрузок и предложен метод их интерпретации, в котором предполагается принять виброперемещения трубопроводных систем за прогибы стержневой системы, что дает возможность учета влияния напряжений от вибрационных нагрузок на долговечность технологических трубопроводов и элементов их конструкций.

3 Для упрощения учета снижения долговечности подверженных вибрационным нагрузкам трубопроводов, рассчитываемой по традиционным методикам, предложен коэффициент Кв, который для рассматриваемых сред и технологических параметров может изменяться в пределах 1,5. .4,0 в зависимости от значения напряжения, создаваемого вынужденными колебаниями.

4 Разработанная методика расчета долговечности с учетом вынужденных колебаний использовалась при выявлении причин возникновения дефектов, повторяющихся на одних и тех же участках трубопроводов ОАО «Уфанефтехим», ОАО «Уфаоргсинтез», ОАО НУНПЗ (г. Уфа), ЗАО «Каустик» (г. Стерлитамак). Предложенные рекомендации по повышению долговечности трубопроводных систем приняты к внедрению.

5 Методика расчета долговечности с учетом влияния вибрационных нагрузок на прирост дефекта путем реализации накопленной энергии упругой деформации также нашла применение в УГНТУ при проведении теоретических и практических занятий по дисциплине «Безопасность и надежность оборудования нефтегазопереработки» студентов специальности 17.17.00 «Оборудование нефтегазопереработки» .

Ill.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.П., Кирьянов Ю. Г. Анализ аварийности и травматизма на предприятиях, подконтрольных Госгортехнадзору России // Безопасность труда в промышленности. 1999. — № 4. — С. 2−6.
  2. Аварии года: оперативная информация об авариях, происшествиях на предприятиях, подконтрольных Госгортехнадзору России // Безопасность труда в промышленности. 1999. — № 5. — С.25.
  3. Н.Г. К вопросу о вибрациях и выносливости трубопроводов. Куйбышев: КУАИ, 1995. С. 129−133.
  4. Г. В. Эффективность и качество ремонта трубопроводной арматуры // Газовая промышленность. 1999.- № 8. -С. 33.
  5. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов ПБ 03−108−96. М.: НПО ОБТ Госгортехнадзора РФ, 1997.
  6. М.Я., Задворнов Н. В., Кобзарь Ф. М. и др. Расчет напряженно-деформированного состояния обечайки ресиверов в местах приварки штуцеров и люка // Безопасность труда в промышленности. 1999. — № 1. — С. 36−38.
  7. Н.С., Тарасюк П. С. Определение дефектов в стенке действующего трубопровода виброакустическим методом // Вопросы теории и практики контроля и диагностики. 2000. — № 7. — С. 5−7.
  8. Н.С., Тарасюк П. С. Выявление утечек в подземных трубопроводах корреляционным методом // Контроль. Диагностика. 2000. -№ 6.-С. 22−26.
  9. B.C. Гидродинамические проблемы турбулентного шума. -Л.: Судостроение, 1966. 252 с.
  10. Е.В., Самогин Ю. Н., Хроматов В. Е. Расчет спектра собственных частот оборудования и трубопроводов реакторной установки // Динамика, прочность и износостойкость машин. 1998. — № 4. — С. 40−43.
  11. А.Н., Шульман С. Г., Прочность и надежность конструкций АЭС при особых динамических воздействиях. М.: Энергоатомиздат, 1989. -304 с.
  12. О.А., Самогин Ю. Н. Расчет трубопроводных систем на кинематические воздействия совместно с оборудованием и конструкций здания // Межведомственный сборник трудов МЭИ. 1984. — № 26. — С. 106−113.
  13. В.А., Хархурим Я. И. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. JL: Судостроение, 1974. — 344 с.
  14. Ю.Н., Симонов Б. П. Метод декомпозиции в расчетах сейсмических сооружений на сейсмостойкость // Сборник научных трудов МЭИ. 1986. -№ 83. -С. 84−91.
  15. Ю.Н., Чирков В. П. Восстановление вибрационного поля конструкций по показаниям вибродатчиков // Динамика, прочность и износостойкость машин. 1998. — № 4. — С. 31−34.
  16. Вибрации в технике. Справочник в 6 томах, Т.1. Колебания линейных систем / Под ред. В. В. Болотина. -М.: Машиностроение, 1979. 352 с.
  17. К., Вилсон Е., Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982. — 448 с.
  18. В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1982. — 351 с.
  19. Е.В., Маркелов В. А., Клишин Г. С. и др. Расчет прочности технологических трубопроводов КС // Газовая промышленность. 1999.- № 8. -С.31−33.
  20. А.А., Коппель А. И., Мессерман А. С. Электрическое моделирование вибраций трубопроводов. М.: Машиностроение, 1974. — 168 с.
  21. М.И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкции и основы проектирования. М.: Машиностроение, 1969. — 744 с.
  22. П.А., Хачатурян С. А. Предупреждение и устранение колебаний нагнетательных установок. М.: Машиностроение, 1964.
  23. М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. -М.: Химия, 1991.-432 с.
  24. А.Н. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов. М.: Стройиздат, 1971. — 304 с.
  25. В.Я. Расчет пространственных трубопроводов на прочность с применением вычислительных машин. Серия «Опыт проектирования нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий». М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1967.
  26. В.Я., Якобсон JI.C. Расчеты трубопроводов на вычислительных машинах. М. Энергия, 1969.
  27. Программа расчета прочности и жесткости трубопроводов (Start) / Межотраслевой фонд алгоритмов и программ автоматизированных систем в строительстве. М.: ЦНИИПРОЕКТ, 1986. — 60 с.
  28. Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов РТМ 38.001−94. М.: ВНИПИНефть, 1994.
  29. Р.С. Обеспечение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости. Уфа: МИБ СТС, 1997.
  30. В.Я. Программа расчета трубопроводов на вычислительных машинах. Методы и техника современного проектирования. 1970. — № 6.
  31. Ю.В., Дворянцева JI.A. Защита от шума и вибрации на предприятиях химической промышленности. М.: Химия, 1991. — 120 с.
  32. Прогрессивные методы испытаний на надежность трубопроводных материалов и конструкций // Строительство магистральных трубопроводов. -1990. Вып. № 2. — С. 3−4, 15, 17.
  33. В. Концепция проекта федерального закона «О трубопроводном транспорте». Обоснование необходимости разработки проекта Закона // Трубопроводы и экология. 1998. — № 4. — С. 4−5.
  34. В.Я., Шапиро Е. Е. Компенсирующая способность трубопровода с учетом сил трения на скользящих опорах // Строительство трубопроводов. 1975. — N1. — С. 25−30.
  35. Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды РД 10−249−98. М.: АООТ НПО ЦКТИ Госгортехнадзора РФ, 1999.
  36. Расчет трубопроводов энергетических установок на прочность РТМ 24.038.08−72. Изменение № 1 к РТМ 24.038.08−72.
  37. Магистральные трубопроводы СНИП 2.05.06−85. М.: ЦИТП Госстроя РФ, 1985.
  38. Выбор упругих опор для трубопроводов тепловых и атомных электростанций РТМ 24.038.12−72. М.: Министерство тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения, 1973.
  39. Пружины винтовые цилиндрические для подвесок трубопроводов ТЭС и АЭС. Конструкция, размеры и технические требования ОСТ 108.764.01−80. -М.: НПО ЦКТИ, 1981.
  40. А.Б., Грин У. Метод расчета тройников на воздействие внутреннего давления и изгибающих моментов // Строительство трубопроводов. 1993. — № 7. — С. 5.
  41. Методические указания по расчетной оценке и снижению динамических воздействий на конструкции технологического оборудования. МУ-РВ-1−86. М.: Миннефтехимпром, 1986.
  42. Методические рекомендации. Метод расчета сложных пространственных конструкций в области низших форм колебаний. МР-61−82. -М.: Госстандарт, 1982.
  43. В.Е., Гриняев Ю. В., Данилов В. И. и др. Структурные уровни пластической деформации разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. — 258 с.
  44. B.C., Кузеев И. Р., Закирничная М. М. Синергетика и фракталы. Универсальность механического поведения материалов. Уфа: УГНТУ, 1998.-363 с.
  45. М., Миёси Т., Мацусита X. Вычислительная механика разрушения: Пер. с японск. М.: Мир, 1986. — 334 с.
  46. В.З. Механика разрушения: От теории к практике. М.: Наука, 1990.-240 с.
  47. О.А., Греб А. В., Шаталина М. А., Габбасова А. Х. Расчет технологических трубопроводов как пространственных конструкций с учетом энергии упругой деформации / Препринт № 7. Уфа: УГНТУ, 1999. — 32 с.
  48. О.А., Шаталина М. А., Греб А. В., Габбасова А. Х. Исследования влияния гидродинамики на эксплуатационную надежность технологических трубопроводов. Уфа: УГНТУ, 1999. — 55 с.
  49. А.В. Повышение надежности трубопроводных коммуникаций технологических установок: Дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук Уфа: УГНТУ, 1999.- 132 с.
  50. Технологические трубопроводы промышленных предприятий / Тавастшерна Р. И., Бесман А. И. и др. М.: Стройиздат, 1991. — 655 с.
  51. Эксплуатация и ремонт технологических трубопроводов под давлением до 10,0 МПа / Нормат произвол, изд. М.: Химия, 1988. — 288 с.
  52. Тепловые и атомные электрические станции / Под ред. В. А. Григорьева. М.: Энергоатомиздат, 1989. — 608 с.
  53. Д. Российские трубные заводы пострадали больше других // Рынок нефтегазового оборудования. 1997. — № 1. — С. 34 — 37.
  54. А.С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978.592 с.
  55. М.Г., Шумилов Г. А., Князькин И. И. Автоматизация процесса замедленного коксования // Автоматизация и контрольно-измерительные приборы в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1989. № 1. — 76 с.
  56. Аварии на трубопроводном транспорте: По материалам МЧС России // Трубопроводы и экология. 1998. — № 4. — С. 27.
  57. Ф. Маршал. Разработка плана эффективного ремонта трубопроводов // Нефтегазовые технологии. 1997. — № 2. — С. 29 — 33.
  58. Bound R.H., Conwad H.G. Jornal of the Pagal Aeronautical Society, 1956. -№ 487.-p. 14−20.
  59. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих производств. М.: Металлургия, 1988. — 88 с.
  60. Общие нормы технологического проектирования ОНТНТГТ 24−86. М.: ВНИИПО, 1987.-26 с.
  61. В.В. Влияние коррозионной среды на циклическую прочность металлов. М.: Наука, 1969. — 219 с.
  62. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность ГОСТ 14 249–89. М.: Издательство стандартов, 1989. — 78 с.
  63. Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках ГОСТ 25 859–83. М.: Издательство стандартов, 1983.-78 с.
  64. Gas transmission and distribution piping system ASME, 1992. B31.8.
  65. П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. Кн. 1. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977.-623 с.
  66. В.А. Спектральная вибродиагностика. Пермь: Вибро-центр, 1996.-№ 1.-175 с.
  67. К. Введение в механику разрушения: Пер. с англ. М.: Мир, 1988.-364 с.
  68. Р.С., Шарафиев Р. Г. Сертификация нефтегазохимического оборудования по параметрам испытаний. М.: Недра, 1998. — 447 с.
  69. Л.М., Куксенова Л. И. Структура и износостойкость металла. М.: Машиностроение, 1982. — 212 с.
  70. B.C., Терентьев В. Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975. — 455 с.
  71. Р. Пластическая деформация металлов / Пер с англ. под ред. Б. Я. Любова. М.: Мир, 1972.-408 с.
  72. A.M. Термодинамическая теория прочности: прогнозирование многоцикловой усталости металлов. Уфа: У ТИС, 1998. — 107 с.
  73. A.M. Прогнозирование характеристик усталостной прочности металлов с учетом модифицированных поверхностных слоев. Дисс. на соиск. уч. степени доктора техн. наук.- Уфа: УТИС, 2000. — 200 с.
  74. В.Г. Надежность газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом. М.: Недра, 1979.
  75. Н.Н., Загоруйко А. С. Методы оценки повышения надежности технических изделий по технико-экономическим показателям. Новосибирск, 1969.
  76. А.С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978. — 592с.
  77. Экономические проблемы повышения качества промышленной продукции / Под. ред. Д. С. Львова М.: Наука, 1969.
  78. Г., Видинова Е. Экономическая эффективность от повышения уровня надежности объектов // Надежность и контроль качества. 1995. — № 3. -С. 34−40.
  79. М.А. Экономическая оценка повышения надежности функционирования технических систем (на примере АО «Башнефтехим»): Дисс. на соиск. уч. степени канд. эконом, наук Уфа: УГНТУ, 1999. — 129 с.
  80. А.С., Светлицкий В. А. Расчет конструкций при случайных воздействиях. М.: Машиностроение, 1984. — 240 с.
  81. А.С. Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках. М.: Машиностроение, 1989. — 248 с.
  82. В.В. К анализу эффективности метода спектральной вибродиагностики усталостного повреждения элементов конструкций. Сообщение 1. Продольные колебания, аналитическое решение // Проблемы прочности. 1997. — № 6. — С. 5−19.118
  83. К.В., Махутов Н. А., Каплунов С. М. и др. Вибропрочность главных циркуляционных трубопроводов АЭС: Проблемы разрушения, ресурса и безопасности технических систем. Красноярск: СО РАН, 1997. — С. 345−353.
  84. Промышленный стандарт для обслуживания по фактическому состоянию. Справочник. М.: РАО CSI. — 2001.
  85. А.А. Вибрации трубопроводов энергетических установок и методы их устранения. М.: Энергия, 1979. — 288 с.
  86. Вибрация энергетических машин. Справочное пособие под ред. Н. В. Григорьева. Д.: Машиностроение, 1984. — 464 с.
  87. В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.: Машиноведение, 1987. — 232 с.
  88. Методы расчета характеристик сопротивления усталости / В. П. Когаев, Н. А. Махутов, А. П. Гусенков и др. М.: Машиноведение, 1982. — 80 с.
  89. П., Тот JL, Надь Д. Анализ закономерностей распространения усталостных трещин в металлах: Пер. с англ. // Проблемы прочности. 1980. -№ 12.-С. 18−27.
  90. Дж., Пирсол А. Изменение и анализ случайных процессов. -М.: Мир, 1994.-463 с.
  91. Случайные колебания: Пер. под ред. А. А. Первозванского. М.: Мир, 1987.356 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!