Файл: Удк 6219 сравнительный анализ методов эхз в трубопроводном транспорте л. С. Булатова, Л. А. Шацкая.pdf

594
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ФУНДАМЕНТОВ ПРИМЕНЯЕМЫХ В
РЕЗЕРВУАРОСТРОЕНИИ
А.А. Качаргин, М.Р. Терегулов
Самарский Государственный Технический Университет,
г. Самара, Россия.
a.kachargin@gmail.com
,
teregulovmrtt@gmail.com
Резервуары стальные вертикальные (РВС) представляют собой одну из самых востребованных и распространенных разновидностей емкостного оборудования. В последние годы в мировой практике особое внимание уделяется проблеме повышения эксплуатационной надежности резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Связано это с развитием нефтегазовой промышленности, где география объектов инфраструктуры магистрального транспорта нефти постепенно расширяется на территории со сложными климатическими и геологическими условиями. Этим и обуславливается необходимость более детального подхода к вопросам надежности промышленных объектов.
Одним из наиболее ответственных узлов стальных вертикальных резервуаров является фундамент – это часть сооружения, передающая нагрузку от веса сооружения на грунты основания и распределяющая эту нагрузку на такую площадь основания, при которой давления на подошве не превышают расчетных.
При проектировании фундамента цилиндрического резервуара подробно рассматривается геологическое строение площадки, отведенной под застройку, и гидрогеологические условия.
При проектировании, фундамента резервуара, следует рассматривать совместно с основанием, с которым он взаимодействует. С одной стороны, конструкция передает нагрузку на основание, с другой стороны изменение условий работы основания влияет на условия работы самой конструкции.
Основания резервуаров подразделяются на виды см. рис.1.
Рис.1. Классификация оснований резервуара
В качестве естественных оснований, могут быть использованы лишь грунты, обладающие достаточным сопротивлением сжатию (прочностью и плотностью), при условии, что их деформации (осадки) под действием нагрузки,
Основания резервуаров
Естественные
Естественные с подсыпкой
Искусственные

595
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ передаваемой от сооружения через подошву фундамента, не будут превышать предельных значений.
Естественные основания с подсыпкой в виде песка подтверждается малым значением высоты капиллярного поднятия влаги, которая для средне- и крупнозернистых песков не превышает 15 см. Основание из песка с высотой над уровнем земли более 15 см предохраняет днище резервуара от коррозирующего воздействия на него грунтовой воды.
Искусственные основания резервуаров подразделяются на виды, в зависимости от тяжести грунтовых условий, характера и величины создаваемой нагрузки, см. рис.2.
Рис.2. Классификация искусственных оснований резервуара
В качестве кольцевого фундамента резервуара используется грунтовая подушка с железобетонным кольцом под стенкой резервуара. Кольцевые фундаменты устанавливаются непосредственно под стенку резервуара - место сосредоточения максимальной нагрузки и воздействия изгибающего момента.
Плоская железобетонная плита представляет собой монолитную конструкцию, армированную по всему объему. Фундамент резервуаров из плоских железобетонных плит имеют деформационные швы и применяются на резервуарах небольшого объема при неблагоприятных грунтовых водах
Свайный фундамент с армированным монолитным железобетонным ростверком достаточно часто применяют на площадках, сложенных слабыми грунтами см. рис.3. При помощи свай во многих случаях удается добиться допустимого уровня осадки сооружения. Однако опыт устройства свайных фундаментов в резервуаростроении показывает, что не всегда удается добиться желаемого результата. При этом данный тип фундамента весьма затратный.
Виды искусственных оснований
Свайный фундамент
Плоская плита
Кольцевой фундамент

596
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
Рис.3 Свайный фундамент РВС: 1 – резервуар; 2 – плита ростверка; 3 –
слабая морская глина;4 – плотная глина.
Фундамент резервуара проектируется с целью удовлетворения следующих эксплуатационных критериев:
•
Способность выдержать нагрузку резервуара и его содержимого — предельная несущая способность (ПНС).
•
Отсутствие чрезмерной осадки, которая может нарушить целостность конструкции — предельное эксплуатационное состояние (ПЭС).
•
Сохранение целостности конструкции резервуара в течение эксплуатационного цикла резервуара.
При проектировании и расчете фундаментов под вертикальные резервуары учитывают эпюру распределения давления на грунт см. рис 4, которая распределяется не по вертикальным линиям, а по кривым — изобарам. Связано это с тем, что нагрузка на фундамент распределяется неравномерно по площади основания. Общая нагрузка на основание фундамента состоит из суммы нагрузок от действия масс: резервуара, жидкости, фундамента и снега на крыше резервуара.
Нагрузка от массы жидкости распределяется равномерно по площади основания и зависит от высоты резервуара, точнее, от максимального уровня жидкости и ее плотности. Нагрузка от днища также распределяется равномерно по площади, а сумма нагрузок от массы корпуса и крыши резервуара и снеговая нагрузка концентрируется по образующей линии корпуса резервуара.

597
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
Рис.4. эпюра распределения давления на грунт
Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов представляют собой сооружения с большими пространственными формами, сохраняющие ценные продукты, поэтому вопросам их устойчивости должно уделяться большое внимание. Гарантировать целостность резервуара и сохранность в нем продукта можно только устойчивым основанием или фундаментом. Неправильно спроектированное основание или фундамент может привести к значительным или неравномерным осадкам резервуара, появлению в нем трещин, течи, а иногда и к деформациям корпуса и обрушению покрытий.

598
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
АНАЛИЗ МЕТОДОВ РЕМОНТА ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ
МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ
А.В.Криворучко, Г.М.Орлова
СамГТУ
Самара, Россия
Восстановление и качественный ремонт трубопроводной системы является важной задачей для эксплуатирующей организации, призванной обеспечить ее безопасное функционирование. На территории Российской Федерации насчитывается сотни тысяч километров труб различной функциональности и предназначения. В процессе эксплуатации, под воздействием различных факторов, трубопровод претерпевает изнашивание, появляются дефекты, требующие оперативного вмешательства.
Радикальным методом ремонта линейной части трубопровода является замена участка методом «вырезки катушки». Он предполагает удаление поврежденного участка трубы и установку на его место новой трубы. Для того, чтобы осуществить это процедуру необходимо выполнить ряд работ, связанных с остановкой нефтепровода, опорожнением ремонтируемого участка, вырезкой дефектного участка и установкой катушки.
Этот способ имеет неоспоримое преимущество – он позволяет полностью восстановить несущую способность нефтепровода. Но при его применении существуют и серьезные недостатки, которые зачастую перевешивают достоинства. К ним можно отнести:
- потери финансового характера (в том числе самого продукта);
- существенные капитальные затраты;
- увеличение вероятности нанесения ущерба окружающей среде;
- возникновение новых напряженных участков.
Помимо описанного выше, существуют методы ремонта поврежденных участков трубы без их вырезки и остановки технологического процесса – это применение шлифовки и заварки небольших дефектов (глубиной до 20% от толщины стенки трубы), а также метод выборочного ремонта – установка муфтовых конструкций.
Муфтовая технология ремонта на магистральных нефтепроводах – это эффективный метод выборочного ремонта трубопровода без вывода его из эксплуатации. Она позволяет:
1) исключить необходимость остановки перекачки нефти на время ремонта;
2) исключить экологические проблемы загрязнения прилегающей к месту ремонта территории;

599
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
3) повысить безопасность ремонта за счет исключения сварочных работ на поверхности действующего нефтепровода;
4) полностью восстановить прочность и долговечность отремонтированных участков трубопровода;
5) унифицировать технологию ремонта дефектов трубопровода различных типов и размеров.
Затраты на проведение ремонта складываются из:
– затраты на основные виды работ;
– затраты на вспомогательные работы;
– затраты на проектирование.
Практически при равной стоимости ремонтной конструкции и «катушки» такой же длины из изолированной в заводских условиях трубы с толщиной стенки
14-16 мм затраты на основные виды работ, без учета вспомогательных работ по откачке нефти, различаются в несколько раз.
Затраты на откачку не могут быть определены по средней величине, так как это всегда индивидуальные затраты. Они зависят от места расположения участка, на котором будет производиться вырезка, от объема вытесняемой нефти и способа ее откачки.
Ещё один немаловажный фактор – проектирование. Затраты на изыскательские и проектные работы по замене трубы, выполняемые специализированными предприятиями, проведение независимых внешних экспертиз, расходы на отвод земли увеличивают затраты почти вдвое.
Таким образом можно подвести итог, что проведение ремонта с использованием ремонтных конструкций выгоднее и безопаснее чем проведение ремонта методом замены трубы.
Библиографический список:
https://1cert.ru/stati/problemy-remonta-nefteprovodnykh-trub https://www.gasoilpress.ru/gij/gij_detailed_work.php?GIJ_ELEMENT_ID=599 51&WORK_ELEMENT_ID=60014 http://www.dissercat.com/content/sovershenstvovanie-metodov-podgotovki-i- provedeniya-kapitalnogo-remonta-magistralnykh-neftep

600
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
УДК 519.7
К ДИНАМИЧЕСКОМУ ПРОГРАММИРОВАНИЮ
ПРИБЛИЖЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ НАПОРА ПО
УЧАСТКАМ ТРУБОПРОВОДА
В.Г.Овчинников
Самарский государственный технический университет,
Самара, Россия,
ovg.samara@mail.ru
Упомянутое распределение возникает в случае проектирования трубопровода в виде последовательности его участков, когда затраты на сооружение участков, зависящие от условий их сооружения, пропорциональны диаметрам труб, определяемым по потерям напора на участках с помощью удовлетворяющих условию Липшица функций (например, по формуле Дарси-
Вейсбаха [1]).
В указанном случае для отыскания распределения потерь напора по участкам трубопровода, соответствующего наименьшим суммарным затратам на его сооружение, используется задача при менее ограничительных чем [2] предположениях, формально записываемая следующим образом:
]),
1
[
(
]
,
0
(
min,
)
(
:
]
1
[
]
1
[












i
n
i
i
i
i
n
i
y
n
i
y
y
C
В этой задаче используются следующие обозначения:

]
1
[
,
n
n
число участков трубопровода и множество их номеров;

,
i
y
)
0
(
искомые потери напора на участках
i
])
1
[
)
(
(
n
i
всех
для


и известная величина их суммы;

)
(
i
i
y

(зависящие от искомых потерь напора
i
y
) затраты на сооружение участков
i
как значения известных функций
i

, принимающих положительные значения, неограниченных и невозрастающих на полуинтервале действительных чисел
}
0
|
{
]
,
0
(






r
R
r
, удовлетворяющих неравенствам
Липшица
|
|
|
)
(
)
(
|
r
r
L
r
r
i
i








])
,
[
,
(




 r
r
])
1
[
(
n
i 

, где

L
известная функция с положительными значениями

L
])
,
0
(
(




Для приближенного разрешения этой задачи (задачи
C
) рассматриваются следующие задачи (задача

C
, задача
f
m
D
,
):

601
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
Задача

C
. Эта задача, получаемая из задачи
C
при помощи замены
]
,
0
(

интервалом
}
|
{
]
,
[








r
R
r
(когда
]
/
,
0
(
n



), формально записывается следующим образом:
]),
1
[
(
]
,
[
min,
)
(
:
]
1
[
]
1
[














i
n
i
i
i
i
n
i
y
n
i
y
y
C
Задача
f
m
D
,
[3, с. 312]. В этой задаче по известному целому ресурсу
0

m
, функциям цели
R
m
m
f
i


})
,...,
0
{
](
0
[
:


]
1
[ n
i 

и определению
X
как множества функций
]
0
[
]
1
[
:
m
n
x

, удовлетворяющих ограничению
m
x
i
n
i



]
1
[
, требуется найти такую функцию
X
x 

, что
)
(
)
(
]
1
[
]
1
[
i
i
n
i
i
i
n
i
x
f
x
f








X
x 

Ясно, что для задачи

C
выполнены условия Липшица
|
|
|
)
(
)
(
|
r
r
L
r
r
i
i








])
,
[
,
(




 r
r
])
1
[
(
n
i 

Способ получения приближенного решения задачи
C
дает следующая теорема.
Теорема. Справедливы следующие предложения (1, 2, 3, 4):
1. При всяком числе
]
/
,
0
(
n



задача

C
разрешима.
2. Если
n
/
0




, то приближенное с гарантированной точностью

решение задачи

C
, т.е. определяемая из условий
]),
1
[
(
]
,
[
ˆ
n
i
y
i





,
ˆ
]
1
[




i
n
i
y










)
(
)
ˆ
(
]
1
[
]
1
[
i
i
n
i
i
i
n
i
y
y
)
0
( 

, (где



)
,...,
(
1
n
y
y
решение задачи

C
) точка
)
ˆ
,...,
ˆ
(
1
n
y
y
получается при помощи выбора целого числа




/
)
(
n
n
L
m


и равенств
)
/
)
(
(
ˆ
m
n
x
y
i
i









]
1
[ n
i 

, где
])
1
[
(
n
i
x
i



есть значения решения

x
задачи
f
m
D
,
в случае, когда выполнены равенства
)
)
/
)
(
(
(
)
(
m
n
f
t
t











])
1
[
(
n
t 

)
]
0
[
(
m



.
3. Указанное предложением 2 решение

x
задачи
f
m
D
,
получается
динамическим программированием (например, следуя [3, с.327]).
4. Существует такое число
)
/
,
0
(
n



, при котором решение
)
,...,
(
1


n
y
y
задачи

C
есть решение задачи
C
и, следовательно, указываемая предложением
2 точка
)
ˆ
,...,
ˆ
(
1
n
y
y
есть приближенное с гарантированной точностью

решение
задачи
C