автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Повышение надежности эксплуатации резервуарных парков морских терминалов

кандидата технических наук
Солонин, Игорь Вильевич
город
Москва
год
2000
специальность ВАК РФ
05.15.13
цена
450 рублей
Диссертация по разработке полезных ископаемых на тему «Повышение надежности эксплуатации резервуарных парков морских терминалов»

Автореферат диссертации по теме "Повышение надежности эксплуатации резервуарных парков морских терминалов"

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТИ И ГАЗА им. ИМ. ГУБКИНА ()Д

- 6 СЕН Ш

На правах рукописи УДК 622.692.23.699.85

СОЛОНИН ИГОРЬ ВИЛЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКОВ МОРСКИХ ТЕРМИНАЛОВ

Специальность 05.15.13. -, «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2000 г.

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор А.Д.Прохоров

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор В.Л.Березин - кандидат технических наук В.Т.Гладких

Ведущее предприятие - ОАО «АК «Транснефтепродукт»

Защита диссертации состоится у 2000 г.

в /3 часов в ауд. на заседании диссертационного совета

Д 053.27.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.15.13 «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» при Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина по адресу: 117917, г. Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Автореферат разослан » $2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент х^^/У" ®-®-Орехов

Л £"// _ — /Г* О_/~10 0 ^

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования.

Начиная с послевоенного периода, в нашей стране непрерывно наращивался объем добычи нефти, который резко возрос с освоением новых месторождений в районах Сибири. Пик этого роста, когда объем добычи нефти в целом по СССР приблизился к величине 600 млн.т в год (в РСФСР - около 550 млн.т), был достигнут в конце 70-х - начале 80-х годов.

В этот период (к началу перестройки всего общехозяйственного механизма страны) система нефтепродуктообеспечения включала в себя 85 тыс.км магистральных нефтелродуктопроводов, более 1800 нефтебаз и их филиалов, суммарная емкость которых составляла более 28 миллионов кубометров. Потребительский товарооборот отрасли составлял около 320 миллионов тонн.

К числу наиболее крупных нефтебаз России с суммарной емкостью резервуарного парка свыше 100000 м3 относятся: Астраханская нефтебаза № 3, Архангельская, Туапсинская, Находкинская, Волгоградская, Увекская, Махачкалинская, Усть-Кутская, Ярославская. Как правило, эти крупные перевалочные нефтебазы, расположенные на берегах морей и крупных судоходных рек.

В результате распада СССР, у России остался практически единственный на Черноморском побережье, независимый от стран СНГ, экспортный коридор с морскими терминалами в Новороссийске и Туапсе. Общая протяженность российского побережья около 450 км (от границы с Абхазией до м. Тузла). На этой территории сталкиваются интересы курортно - рекреационного комплекса, преимущественно федерального и регионального значения, интересы размещения перегрузочных комплексов для реализации различных экспортных потребностей России, интересы традиционных видов хозяйственной деятельности (в частности специфических видов сельскохозяйственного производства, прежде всего виноградарства), оборошюго комплекса.

Ситуация усугубляется крайней ограниченностью территориальных ресурсов (особенно на всем побережье юго-восточное Анапы) с численностью населения на начало 1998 года -645 тысяч человек.

Уникальными для России в пределах рассматриваемой территории считаются курортно-оздоровительные комплексы. Их

основой являются приморские пляжи и качество окружающей природной среды. Вместе с тем в процессе эксплуатации объектов транспорта и хранения нефти, в первую очередь, резервуарных парков нефтебаз и морских терминалов, возможно снижение надежности их эксплуатации за счет постепенного ухудшения структуры и свойств материалов, качества элементов конструкции технологических трубопроводов, резервуаров, запорной арматуры и т.п. Эти изменения происходят под воздействием многих физико-механических и химических факторов. К ним относятся: неоднородность материалов, старение и коррозионный износ стали, повышение интенсивности напряжений, приводящие к микроразрывам в материале, резкие перепады температур, воздействие атмосферных осадков. Надежность и долговечность конструкций при этом, естественно, зависят от интенсивности протекания разрушительных процессов.

В эюй ситуации чрезвычайно актуальной является задача оценки степени риска и ущерба окружающей среде и повышение надежности эксплуатации резервуарных парков морских терминалов, в том числе расположенных на Черноморском побережье России с уникальными природными, курортными, лечебно-оздоровительными ареатами водной и земной поверхности, нуждающиеся в особых режимах охраны от загрязнения. Решение этой задачи и составляет основное содержание реферируемой диссертационной работы. Оно позволит принять меры по повышению технической и экологической безопасности функционирования этих ответственных инженерных сооружений, содержащих тысячи тонн экологически опасных и взрывоопасных нефтей и нефтепродуктов, и защитить курортно-рекреационные ресурсы Черноморского побережья от загрязнения.

Цель диссертационной работы и задачи исследования.

Цель данного исследования заключается в разработке метода оценки риска нанесения ущерба курортно-рекреационным и рыбным ресурсам Черноморского побережья на основе анализа реальных уровней надёжности и несущей способности конструкций технологических объектов резервуарных парков морских терминалов по результатам диагностики их технического состояния.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие основные задачи:

• Количественная оценка допустимого риска эксплуатации резервуарного парка морского терминала на основе анализа возможного ущерба курортным, лечебно-оздоровительным и рыбным ресурсам данного региона;

• Определение реального уровня надежности и коэффициента запаса элементов резервуарных конструкций в области дефекта по результатам измерений их несущей способности;

• Количественный анализ реального риска дальнейшей эксплуатации резервуарных парков в зависимости от несущей способности элементов конструкций и расчетного уровня надежности технологических объектов;

• Разработка практических мероприятий по усилению технической и экологической безопасности резервуарных парков морских терминалов.

Научная новизна

♦ Предложен и разработан метод оценки ущерба природно-лечебным ресурсам, а также рыбным запасам и рыболовству морского побережья при эксплуатации резервуарных парков морских терминалов

♦ Предложена методика определения уровня надежности и экологического риска эксплуатации резервуарных парков морских терминалов по результатам натурных исследований несущей способности конструкций

♦ Разработан алгоритм расчета количественных показателей несущей способности резервуарных конструкций.

Практическая ценность научных исследований и реализация работы в промышленности.

Разработанные по результатам исследований в диссертационной работе методы, алгоритмы расчёта и программный комплекс на базе стандартной программы Mathcad 7.0 Professinal в среде Windows 98 по оценке риска возможной аварии при эксплуатации резервуарных парков могут быть использованы для оценки ущерба природно-рекреационным ресурсам Черноморского побережья, и представляют собой инструмент объективного принятия решения для обеспечения экологической безопасности окружающей среды.

Реализация работы

Результаты научных исследований, выполненные автором, вошли в «Рекомендации по повышению экологической безопасности эксплуатации резервуарных парков морских терминалов» (ОАО «Черномортранснефть», 1999 г.). Исследования по оценке ущерба и экологического риска эксплуатации резервуарных парков морских терминалов для экологии Черноморского побережья легли в основу технических решений по обеспечению безопасной эксплуатации резервуарных парков нефтебазы «Шесхарис».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

• И-ой научно-технической конференции «Проблемы безопасности и надежности трубопроводного транспорта». IIIS мая 1999 г., г.Новополоцк, Беларусь;

■ Научно-техническом семинаре «Перспективы развития полимерных технологий в строительстве и реконструкции систем трубопроводного транспорта» 15-16 апреля 1999 г., РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, Москва;

■ Межкафедральном научно-техническом семинаре факультета «Проектирования, сооружения и эксплуатации систем трубопроводного транспорта» в 1998 и 1999 гг., РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, Москва.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 6 научных работах, опубликованных в открытой печати.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов к списка использованной литературы, включающего 65 наименований. Содержание работы изложено на 108 страницах и иллюстрировано 27 рисунками и 5 таблицами.

Основное содержание работы

Во введении приводится общая характеристика диссертационной работы, цели и основные задачи исследований.

В первой главе работы рассмотрены классификация, состав и технические операции, проводимые на морских терминалах (в том числе на перевалочных нефтебазах), приведен обзор публикаций по эксплуатационной надежности резервуаров, оценке их технического состояния и возможности совершенствования системы технической диагностики и обслуживании стальных резервуарных конструкций. Эти вопросы рассматривались в работах Ашкинази М.И., Березина В.Л., Венгерцева В.А., Галлямова А.К., Гумерова А.Г., Ионова A.B., Шутова В.Е., Ясина Э.М. и др.

Анализ литературных источников показал, что статистическая информация о поведении эксплуатируемых технологических объектов резервуарных парков дает возможность установить «слабые», «узкие» места конструкций и их узлов; рассчитать количественные показатели и характеристики надежности; разработать технические и организационные мероприятия по устранению причин, вызывающих неисправности; определить стратегию профилактических ремонтных мероприятий, обеспечивающих возможность нормальной эксплуатации.

Проведенный в первой главе анализ данных по характеру и причинам отказов технологических объектов резервуарных парков одного из морских терминалов показал, что полное время эксплуатации нефтебазы можно разделить на три периода, см. рис. 1.

Рис. 1. Гистограмма распределения отказов объектов морского терминала в различные периоды эксплуатации

В период приработки (с 1975 по 1981 гг.) интенсивность отказов велика, так как в конструкциях технологических объектов имелись строительные дефекты. После их устранения путем ремонта или полной замены элементов конструкции уровень интенсивности отказов установился постоянным и наступил период нормальной эксплуатации с 1975 по 1981 гг.. После 18-ти лет эксплуатации резервуарного парка начинает сказываться износ элементов технологических объектов. С этого момента времени начинается период интенсивного износа конструкций с 1993 г. и далее с резким ростом интенсивности отказов и особенно актуальной становится задача оценки риска их дальнейшей эксплуатации.

Анализируя статистические данные по отказам за последний год, можно отметить, что по технологическим объектам они распределяются следующим образом: запорная арматура (задвижки, вентили, клапаны) - 37%, причальные сооружения - 28%;

технологические трубопроводы - 13%; комплекс очистных сооружений — 13%; система учёта - 6%; резервуары — 3%.

Рассмотрены случаи коррозионных повреждений стальных вертикальных резевуаров (РВС), а также данные об их отказах. Это позволяет определить эксплуатационный период РВС до выхода из строя от 3,9 до 21 года, и среднюю наработку на износовый отказ, которая составляет для резервуаров вместимостью 400 м3 - 69,4 года; 700 м3 - 68 лет; 1000 м3 - 43 года; 2000 м3 - 25,4 года и 5000 м3 - 23,6 года.

Отказы различных технологических объектов, входящих в состав морских терминалов (технологических трубопроводов, резервуаров, причальных сооружений) создают потенциальную угрозу для окружающей среды, а разливы нефти приводят к ущербу природно-лечебным ресурсам побережья. Анализ нормативно-технической литературы показал недостатки имеющихся методов оценки ущерба при авариях на объектах магистральных нефтепроводов, необходимость оценки несущей способности конструкций с учетом экологического риска нанесения ущерба окружающей природной среде. В заключении первой главы сделана постановка основных задач исследования.

Вторая глава посвящена разработке методики оценки ущерба природно-лечебным и рыбным ресурсам морского побережья и экологического риска при аварийном загрязнении акватории нефтепродуктами. В результате аварии при эксплуатации резервуарных парков может произойти внезапный залповый выброс нефти или нефтепродуктов в море с постепенным растеканием нефтяного загрязнения на поверхности акватории. Обычно процесс растекания нефтяного пятна на поверхности воды сопровождается естественным распадом, химическим окислением, испарением легких фракций и биологическим разрушением морскими микроорганизмами.

Сокращение нефти в пленке в первые дни после ее образования происходит преимущественно за счет испарения. При температуре воды 22-27°С потери нефти из пленки в результате испарения за первые три дня достигают 26%, а при температуре 2-5°С- 12% (рис. 2).

Дальнейшее уменьшение массы нефти в пленке обусловливается биохимическим окислением и оседанием на дно водоема. Полное окисление нефти в аэробных условиях продолжается не менее 100150 дней, а в анаэробных длится еще дольше, что предполагает возможность загрязнения значительных участков моря. С учетом этого в случае загрязнения акватории нефтью применяют

специальные методы локализации, сбора и удаления нефти с поверхности воды.

При сложных погодных условиях миграция нефтяного пятна становится непредсказуемой, оно может достичь побережий на большом расстоянии от места аварии и также нанести ущерб рекреационным объектам. Наиболее опасны при этом постоянные ветра умеренной силы. При незначительном (до 1 балла) волнении нефтяное пятно может пройти значительные расстояния и нанести максимальный ущерб из-за сохранения высоких концентраций загрязнителя.

Рис.2. Графики изменения массы нефтяной пленки: в воде (1, 2, 3) и на дне (4, 5, 6) в зависимости от температуры воды (1,6-2-5 °С);

(2, 5 - 10 - 15°С); (3, 4 - 22 - 27°С)

При оценке ущерба природно-лечебным ресурсам в результате загрязнения морской акватории должны быть учтены и суммироваться следующие статьи доходов: плата за использование отдыхающими морских вод и пляжей; оплата объектов, средств и сервисных услуг; оплата за пользование объектами и услугами инфраструктуры; доходы от местной промышленности и сельского хозяйства.

В денежном выражении ущерб природно-лечебным ресурсам курортных объектов побережья и в результате загрязнения определяется по формуле:

где к - число загрязнённых курортно-лечебных объектов; РК -площадь участка курортной зоны (море плюс пляж), загрязнённого нефтепродуктом; /к - часть площади ресурса, которая может быть потеряна из-за загрязнения с превышением рыбохозяйственного или водохозяйственного ПДК; Г — число лет, исключающее использование курортно-лечебного объекта для отдыха и лечения людей из-за загрязнения участка курортной зоны; t - число лет получения дохода (ренты) от использования курортно-лечебных объетов; Ок, - суммарный средний доход от использования природно-лечебного ресурса к-го объекта.

Оценку экологического риска нанесения ущерба природно-лечебным ресурсам курортным зонам 1Ц, в стоимостном выражении можно записать в виде:

где Я - величина реального уровня надежности конструкций технологических объектов резервуарного парка; - время локализации и ликвидации последствий аварии техническими средствами; - время естественного очищения поверхности моря в зоне курортного объекта (самоликвидация загрязнителя).

В результате аварийного разлива нефтепродукта и загрязнения акватории происходит: временное закрытие района для рыболовства; снижение цены или полный отказ рынка от рыбы, пойманной в загрязненном районе; уход рыбы из загрязненного района вследствие ухудшения качества водной среды или гибели кормовых организмов; непосредственная гибель рыб промысловых размеров; сокращение пополнения в последующие годы вследствие гибели производителей, икры и личинок.

С учетом этого для оценк ущерба от прямых потерь для местного рыболовства предложен алгоритм расчета, а суммарный ущербрыбным запасам и рыболовству У определяется как сумма ущерба от недовылова рыбы, вследствие потери биомассы у;, ущерб от потерь из-за сокращения будущих уловов в результате изъятия производителей из процесса воспроизводства рыбы уг , ущерба от сокращения будущих уловов в результате гибели икры уз и от

О)

I

(2)

Е

гибели кормовых организмов (фитопланктона и зоопланктона) при аварийном загрязнении морской воды большого объема - у» :

Г = Ел (3)

1=1

Для запасов шпрота и камбалы выполнялись оценки потерь в предположении гибели икры. Для расчетов использовались данные по динамике вылова рыбы в изучаемом районе, динамике возрастной структуры вылова, данные по возрастным изменениям средних длины и массы тела рыб, по концентрации икры в районе, плодовитости, распределении взрослых особей в период с 1980 по 1986-87 гг. (материалы ВНИРО и опубликованные данные), т.е. за период, сравнительно благополучного состояния популяций. Суммарная оценка ущерба от гибели рыб, икры и кормовых организмов., в зависимости от объёма загрязненной воды при аварийных разливах нефтепродуктов (цена единицы ресурса в 1996 г. составляла 5000 руб/кг) в районах Черноморского побережья представлена на рис.3.

Имея в распоряжении величину суммарного ущерба от гибели рыб, икры и кормовых организмов, можно определить суммарный экологический риск нанесения ущерба Черноморскому побережью в результате возможной аварии при эксплуатации технологических объектов резервуарного парка

/ * Л

Д=0-Я)-

(4)

В третьей главе представлены методы и технические средства диагностирования элементов конструкции резервуаров и технологических трубопроводов.

Чтобы иметь представление о техническом состоянии технологических объектов резервуарного парка и прогнозировать его в будущем, необходимо располагать достоверной информацией всех дефектах в элементах конструкции.

В работе рассмотрены возможные методы и технические средства неразрушающего контроля технического состояния натурных конструкций нефтепроводов и хранилищ: тепловые, магнитные, электромагнитные и акустические.

Рис.3.Суммарный ущерб от гибели рыб, икры и кормовых организмов в зависимости от объёма загрязненной морской воды

В основе тепловой дефектоскопии конструкций лежит различие коэффициентов теплопроводности в средах: нефть, элемент конструкции, изоляционное покрытие. То есть способность к обнаружению минимального дефекта (чувствительность), в основном, зависит от отношения коэффициентов теплопроводности этих сред. В работе предложена принципиальная схема сканирования дефектов в трубопроводных и резервуарных конструкциях на основе использования оптико-механических тепловизоров, в том числе цифровых, с системами оперативного запоминания изображений и с устройствами автоматизированной обработки с помощью микропроцессоров и даны рекомендации по технологии проведения измерений в момент проявления наибольшего температурного контраста, обусловленного оптимальным временем экспозиции.

Магнитная дефектоскопия позволяет обнаруживать в стальной тонкостенной оболочке резервуаров и трубопроводов следующие микродефекты: трещины, раковины, непровары, расслоения, поры,

пустоты, как в основном металле, так и в сварных швах на глубине до 18 мм с минимальным размером дефекта более 0,1 мм.

Электроиндуктивный метод обнаружения дефектов в стальных конструкциях резервуаров и трубопроводов основан на анализе в месте дефекта изменения поля вихревых токов, наводимых в стальном электропроводящем элементе конструкции электромагнитным полем преобразователя. Он позволяет выявить и оценить пространственную форму дефекта, его размеры, сплошность стали, измерить физико-механические свойства, определить марку стали, степень коррозионного и эрозионного износа.

Для контроля технического состояния элементов резервуаров и трубопроводов оказывается весьма эффективным ультразвуковой эхо-метод. Этот метод позволяет как обнаруживать наличие дефекта, так и определять толщину стенки элемента конструкции и расстояние до места расположения дефекта. Ультразвуковой контроль является единственным методом, позволяющим выявлять в тавровых и нахлесточных соединениях внутренние трещины с раскрытием менее 0,2 мм и непровары в корне шва.

Для лучшего сканирования дефекта в верхней области сварного шва целесообразно применять эхо-метод с отраженной звуковой волной от нижней поверхности днища. При контроле сварных швов необходимо пользоваться эталонами - предварительно сваренными фрагментами соединений с искусственно сделанными дефектами. Отражение (эхо-метод) или ослабление (теневой метод) сигнала при наличии дефекта в конструкции сравнивается с эталонным. В работе показано, что наиболее эффективными являются индуктивный и магнитографический (основанный на эффекте Холла) методы контроля.

Четвертая глава посвящена оценке надежности резервуарных и трубопроводных конструкций морских терминалов, так как величина экологического риска при эксплуатации основных технологических объектов - конструкций резервуаров и трубопроводов в курортных регионах Черноморского побережья в основном зависит от уровня конструктивной надежности этих ответственных инженерных сооружений.

В соответствии с современными представлениями методологии предельных состояний и теории надёжности за меру надёжности резервуарных и трубопроводных конструкций принимается вероятность не наступления ни одного из возможных предельных состояний в" заданных условиях эксплуатации в течение нормативного срока.

В общем случае все предельные состояния имеют корреляционные связи, но практически не являются равноопасными. Как правило, надёжность резервуарных и трубопроводных конструкций по различным предельным состояниям существенно различается по величине при одних и тех же условиях эксплуатации. Кроме того, для механических систем, в которых элементы характеризуются весьма высокими уровнями надёжности (а именно к таким системам относятся технологические объекты резервуарных парков), корреляционными связями между предельными состояниями можно пренебречь. Это связано с тем, что погрешность из-за не учета корреляции отказов по различным предельным состояниям не превышает точности расчёта и самих исходных данных даже при коэффициентах корреляции, близких к предельным. Поэтому за расчётную надёжность Нр можно принять минимальное значение надёжности из всех возможных, получаемых для различных предельных состояний, то есть:

Если обозначить через К; «внутренний» фактор, характеризующий несущую способность конструкции или предельно допустимую оеадку основания, а через У2 - «внешний» фактор условий работы конструкции, определяющий фактически действующие нагрузки при их наиболее невыгодном сочетании и обуславливающий наиболее тяжёлые условия работы сооружения, то в общем случае все соотношения расчёта резервуарных и трубопроводных конструкций по предельным состояниям, обеспечивающие их надёжную эксплуатацию, можно свести к неравенству вида:

При постоянных значениях У) и У2 соблюдение этого неравенства гарантирует надёжность конструкции с вероятностью, равной 1. Однако учитывая, что факторы У; и У-г являются функциями случайных элементов, соблюдение неравенства (6) означает надёжность конструкции лишь с определённой вероятностью, являющейся в данном случае количественным показателем надёжности. Её величина зависит от соотношения числовых характеристик факторов У1 и У2 как функций многих случайных аргументов.

Для удобства дальнейших выкладок целесообразно ввести в неравенство (6) совокупный фактор У, являющийся функцией случайных аргументов, определяющих числовые характеристики 7/

(5)

¥}>У2

(6)

и У2:

Тогда соотношение для получения количественного показателя надёжности трубопроводных и резервуарных конструкций можно представить в виде отрезка ряда Шарлье, состоящих из трех первых членов:

Z о 4

Ро(г) (8)

где: z = -г- - нормированная случайная величина Z,

(Ту

соответствующая случайному совокупному фактору Y;

р.(г) = * - плотность нормального распределения случайной -Jin

9 1 —

величины Z; п г (г) = —==■ \е 2 dx - интеграл вероятностей

л/2 я" J

(функция Лапласа); ту,(Уу,Лу, Еу - соответственно математическое ожидание, среднеквадратическое отклонение, асимметрия и эксцесс фактора Y.

В практических расчётах числовые характеристики случайной величины совокупного фактора Y могут быть определены через числовые характеристики факторов Y; и У2:

mY — mY — mY \Dr = al — Dy + Dr - aY + aY ;

' '' 2 ' 2 (9)

' Ar = Мзу, - ; /V = M*rt + M*Y2 + • DY2 >-

где: m,t, mYi, ati, Dr< , DTi, ^, ц^ , -

соответственно математические ожидания, среднеквадратигческие отклонения, дисперсии и центральные моменты третьего и четвёртого порядка факторов Y] и Y2 как случайных величин. Численные значения этих величин определяются как характеристики функций случайных аргументов, от которых они зависят.

Если имеются числовые характеристики факторов Yj и Y2 в виде тяГ|, mh, Dh, D^, то, согласно существу вероятностного истолкования понятия надёжности, коэффициент запаса, или коэффициент надёжности резервуарных и трубопроводных конструкций при расчёте по любому предельному состоянию равен:

mv

п — 1

" ^ ^ («О

Тогда выражение для аргумента z в функции надежности (8) можно записать в следующем виде:

1 _ тг Ч ~ 1

При этом коэффициенты вариации случайных величин У/ и У2 будут равны.

СГу (Ту

Ь = — . (12)

ту 2 тг к '

'1 'г

Таким образом, функциональная связь между уровнем надежности и коэффициентом запаса резервуарных и трубопроводных конструкций осуществляется через параметр г, который является аргументом функции (8). И если имеются численные значения коэффициентов вариации случайных величин У/ и У2 , то задаваясь величиной коэффициента запаса конструкции ?/, можно определить численное значение параметра г и после подстановки его в формулу (8) - уровень надежности Я, а уж затем по формуле (4) - реальную величину суммарного экологического риска Я нанесения ущерба Черноморскому побережью в результате возможной аварии.

Большой практический интерес (например, для сравнения с нормативной величиной коэффициента запаса г) после определенного периода эксплуатации) представляет функциональная зависимость между коэффициентом запаса г] и величиной г, входящей в формулы надежности в качестве аргументов функций. Эту связь можно легко установить путем решения уравнения (11) относительно 7]:

Ч= ГЩ--<13>

'I

Таким образом, зависимости (8) и (13) позволяют решать следующие практические задачи: определять реальный уровень надёжности Н резервуарных и трубопроводных конструкций при заданных коэффициентах запаса, числовых характеристик случайных величин и и их коэффициентов вариации по результатам технической диагностики; находить требуемый коэффициент запаса для обеспечения заданного значения уровня надёжности конструкций при известных числовых характеристиках случайных величин 7/ и У2 и их коэффициентах вариации; определять допустимые коэффициенты вариации 9Л случайной величины У] при заданном уровне надёжности Я, коэффициенте запаса Т] и коэффициенте вариации 9Уг случайной величины У2; определять реальную величину суммарного экологического риска К

нанесения ущерба Черноморскому побережью в результате возможной аварии.

Оптимальный уровень надёжности трубопроводных и резервуарных конструкций определяется в работе исходя из минимума суммы приведенных затрат.

Таким образом, для расчета уровня надежности, коэффициента запаса и экологического риска дальнейшей эксплуатации резервуарных и трубопроводных конструкций терминалов необходимо иметь числовые характеристики.^ их прочностных показателей в наиболее опасных изношенных и дефектных областях, выявленных по результатам технической диагностики.

Пятая глава посвящена определению прочностных характеристик элементов конструкции технологических трубопроводов и резервуаров. Технологические трубопроводы и резервуары терминалов в основном относятся к классу наземных сооружений. Поэтому определение числовых показателей напряженно-деформированного состояния (НДС) их элементов при самом неблагоприятном и опасном для конструкции сочетании нагрузок и воздействий целесообразно производить непосредственно на натурных объектах.

При проведении натурных испытаний сооружений обычно выполняются измерения большого числа параметров, характеризующих и процесс нагружения, и поведение элементов конструкций под нагрузкой в наиболее изношенных и дефектных областях. В этих условиях измерение деформации в дефектных областях наружной поверхности оболочек резервуаров и трубопроводов эффективно проводить с помощью тензорезисторов. Тензорезисторные преобразователи (тензодатчики) являются до сих пор наиболее распространенным и самым универсальным средством преобразования деформации твердого тела в электрический сигнал. Перед проведением экспериментальных исследований избыточное давление в резервуарных и трубопроводных конструкциях снижается до нуля, производится наклейка тензодатчиков на наружной предварительно очищенной поверхности оболочки в области расположения дефекта, собираются измерительные приборы в специальной измерительной установке на пневмоколёсном ходу по схеме, представленной на рис.4 и выполняется тарировка тензодатчиков.

I ll

Рис.4. Схема экспериментальной установки для натурных измерений относительной деформации оболочек резервуара и трубопровода в области дефекта

1 — трубопроводу - стенка резервуара; 3 - дефект в стенке; 4 — розетка тензорезисторных преобразователей; 5 - жгут проводов от тензорезисторов; 6 - прибор ИДЦ (цифровой измеритель деформаций); 7 — коммутатор; 8 — электроблок; 9 - дисплей; 10 — микропроцессор; 11 - клавиатура; 12 — принтер (графический); 13 — электрический силовой кабель

Выходным сигналом тензорезистора является относительное изменение его омического сопротивления 5R/R. Экспериментально полученные значения коэффициента тензочувствительности для различных металлов и сплавов при упругом деформировании находятся в пределах от -12 до +6,5, а для полупроводников достигают 150 - 200. Сканированная с помощью датчиков информация сначала усиливается с помощью блок-схемы, затем регистрируется прибором ИТЦ (6), коммутируется и заносится в ячейки памяти микропроцессора (10).

установки

Мостовая цепь тензометрического усилителя на несущей частоте питается от генератора переменного тока частотой 3,5-7 кГц. Сигнал разбаланса моста представляет собой амплитудную модуляцию питающего напряжения тока и после детектирования - фазовым детектором ФД - поступает на вход регистрирующего прибора, например, гальванометра Г.

Достоинством усилителей на несущей частоте является их стабильность и универсальность. Поскольку мостовая цепь питается переменным током, то такие усилители позволяют подключать датчики с индуктивными и резисторными преобразователями. Для начальной балансировки мостовых цепей по активной составляющей служит переменный резистор Я6, а по реактивной составляющей - конденсатор С и переменный резистор Яф.

Контроль состояния баланса осуществляется с помощью стрелочного индикатора тА. В процессе проведения измерений полезный сигнал разбаланса моста в этом случае вызван либо изменением реактивного сопротивления индуктивного преобразователя, либо изменением активного сопротивления резисторного преобразователя. Для получения калибровочного сигнала, позволяющего установить масштаб записи измеряемой величины, параллельно одному из плеч моста включается резистор Як, при этом возникает разбаланс моста, пропорциональный известному значению относительного изменения сопротивления резистора Я.

Определение направления и величины компонентов главных деформаций может быть выполнено тензорезисторным методом. Тензорезисторы в этом случае компонуют в виде розетки. Последняя

состоит из нескольких тензорезисторов, смонтированных компактно вблизи исследуемой точки конструкции в области дефекта.

Определение напряжений в дефектных областях оболочек по измеренным деформациям имеет существенное значение, поскольку экспериментальное выявление внутренних усилий в опасных сечениях основано на анализе напряженного состояния этих сечений. В упругой области работы материалов составляющие деформаций являются линейными функциями составляющих напряжений, а упругие характеристики одинаковы во всех точках тела и во всех направлениях, проведенных через данную точку. Для такого условно однородного и изотропного тела в плоской задаче зависимость между главными напряжениями и деформациями имеет наиболее простой вид:

где Е - модуль упругости, V- коэффициент Пуассона.

После обработки полученной информации по специальной программе с помощью известных геометрических и физических уравнений теории упругих тонких оболочек подсчитываются численные значения всех факторов напряженно-деформированного состояния в области дефекта или группы дефектов и строятся их эпюры в продольном и в кольцевом направлениях. А в наиболее нагруженной точке дефектной области максимальная величина напряжений сравнивается с численными значениями напряжений бездефектной оболочки, что дает возможность оценить уровень снижения надежности и степень риска эксплуатации конструкции и обоснованно выбрать безопасное значение эксплуатационных параметров и сроки проведения ремонтно-восстановительных работ.

В этом же разделе приведена методика определения числовых характеристик случайного совокупного показателя Г при объёме выборки менее 30 и решен пример, поясняющий существо вопроса, по определению уровня надежности и экологического риска эксплуатации стального вертикального цилиндрического резервуара (РВС) с плавающей крышей вместимостью 20 тыс.м 3. Принимая во внимание большой объём громоздких вычислений по разработанному алгоритму, расчет величины экологического риска Я и уровня надежности Н в зависимости от степени коррозионного износа стали и величины максимальных напряжений в области дефекта был выполнен по стандартной программе Ммксас! в среде

(14)

Windows-98. Исходные данные, основные математические формулы и результаты расчета по разработанному алгоритму в виде таблиц и графиков представлены на рис.6.

Из графика видно, что уровень надежности Н(х) конструкции РВС резко падает по мере возрастания интенсивности напряжений в области коррозионной язвы. В бездефектной области нижнего пояса резервуара, где действуют напряжения, соизмеримые с расчетной величиной на стадии проектирования, уровень надежности равен 0,996. С появлением коррозионной язвы и дальнейшим развитием процесса коррозии интенсивность реально действующих напряжений в области дефекта стремительно растёт, а уровень надёжности конструкции резко падает. Пропорционально этому растёт величина экологического риска.

Это хорошо видно из второго фафика, представляющего собой функциональную зависимость между интенсивностью действующих максимальных напряжений в области дефекта и величиной экологического риска R(x) ($).

С ростом интенсивности напряжений и снижением уровня надёжности конструкции экологический риск эксплуатации РВС с дефектом резко повышается от 3 тыс.$ при сг = 250 МПа до 325 тыс.$ при а = 450 МПа.

Эти графики убедительно демонстрируют огромную опасность эксплуатации конструкций технологический объектов терминала, имеющих те или иные дефекты, и необходимость проведения ремонтно-восстановительных работ. Ведь сметная стоимость производства ремонтно-восстановительных работ всегда значительно ниже ущерба природно-лечебным ресурсам и рыбным запасам, включая огромные затраты на локализацию, сбор и удаление нефтепродукта на загрязнённой территории; стоимость восстановления разрушенной конструкции объекта, убытки от неполной подачи продукта потребителю.

Здесь уместно отметить, что рис.6 фактически является электронным документом, который можно легко активизировать, дважды на нём щёлкнув левой кнопкой мышки. После активизации рисунка можно внести любые коррективы в исходные данные, снова щелкнув на них левой кнопкой мышки и, тем самым, их активизировав. В результате мы имеем готовый программный продукт для расчета реальных значений экологического риска по данным диагностики технического состояния технологических объектов терминала и реальной несущей способности элементов их конструкций.

х' = 250,275.. 450

Л(х)

Л/2«

Н(х)

14 х)

0.98

0.875

0.802

0.9961

0.9911

0.961;

0.927]

3.07210'

7.265101

1.5810

3.16710 5.861104

0.707(

|.59б|

1.00310

1.594-10

2.35610'

1.254-105

ш, =470

ГОД

- «х)

С, = 80

С,

-- ад

к =0.1 и =2.510 (Л(х)- 1)_

= 7.810®

с* Ау Н(х) =0.5(1 тГ(х))

ВД =(1-Н(х))(кигу)

1 •

0.98 096 ' 0.94 ,■ 0 9: • 0.9 ' 0 8! 0.86 . 084 0.82 Н(х) 0 8 '

_ 0 7$ "

076 0 74 О П 0.7 ; 0.68 066 -064 0 62 0.6 '

150 270 290 310 330 350 370 390 410 430 «50

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Рис.б.Электронный рисунок для расчета уровня надежности и экологического риска в денежном выражении ($) в зависимости от интенсивности напряжений (МПа) в области дефекта конструкции РВС

В шестой главе представлены практические рекомендации по повышению экологической безопасности эксплуатации резервуарных парков морского терминала г.Новороссийска.

Несмотря на то, что разработанный метод оценки экологического риска эксплуатации резервуарных парков дает возможность вовремя предпринять оперативные меры по повышению несущей способности и надёжности резервуарных и трубопроводных конструкций путем их капитального ремонта, необходимо иметь определенную стратегию, которая бы полностью защищала окружающую природу от загрязнения нефтепродуктами в случае разрушения этих ответственных инженерных сооружений.

В нашем случае возможны две стратегии разработки решений по увеличению экологической безопасности резервуарного парка. Первая из них предполагает принципиальное изменение конструкций резервуаров, например, резервуарные конструкции с двойными стенками, в общем случае обеспечивают должный уровень экологической безопасности.

Однако, применительно к конкретной площадке размещения резервуарного парка с учетом конкретного рельефа территории, более эффективным и надежным решением является создание системы специальных защитных сооружений, обеспечивающих локализацию и последующую ликвидацию нефтезагрязнений в результате аварийного разрушения одного или одновременно всех резервуаров. К таким техническим решениям относятся: приемные траншеи, дамбы, резервные котлованы и т.д.

Очевидна необходимость совместного применения обоих подходов к проектированию технических решений по обеспечению экологической безопасности резервуарного парка. В случае аварийного разлива нефти (при разрушении одного или нескольких резервуаров) распространение нефти будет локализовано сейсмоустойчивыми инженерными сооружениями, образующими систему с тремя уровнями защиты: основной -обваловка резервуаров; гарантийной - лиманные нефтеловушки, дамбы, нагорные канавы; резервной - плотины прудов, насыпи, боновые заграждения.

Специальные технические решения по обеспечению экологической безопасности резервуарного парка подразделяются на следующие группы: конструкции каре резервуаров; дополнительные обвалования; система локализации нефти при разрывах резервуаров (как одного, так и одновременном опорожнении всех резервуаров) в элементарных водосборных бассейнах на территории резервуарного парка; система локализации нефти вне пределов резервуарного парка в случае неэффективной работы или разрушения

вышеуказанных специальных сооружений; система мониторинга и ликвидации нефтезацэязнений, связанных со случайными проливами нефти в процессе нормальной эксплуатации резервуарного парка; система реагирования в условиях чрезвычайной ситуации, связанной с аварийным опорожнением одного или нескольких резервуаров (включая решения по молниезащите, обеспечению пожарной безопасности, управлению работами по ликвидации чрезвычайной ситуации).

Конструкция каре резервуаров включает: трех - четырехслойную изоляцию дшица резервуаров, обеспечивающую сбор нефти, попадающей в грунты при случайных проливах; колодцы-зумпфы и нефтесборные галереи с внутренней стороны обвалования для сбора ливневых стоков, загрязненных нефтью и уменьшению силы гидродинамических воздействий на обвалование при разрыве стенки резервуара; бетонные волнорезы для уменьшения силы гидродинамических воздействий на внешнее обвалование каре; применение геотекстильных материалов в конструкции внешнего обвалования для повышения устойчивости размыву; нефте- и водонепроницаемых мембран из геотекстиля для повышения нефтезадерживающей способности обвалования при сейсмических воздействиях; заглубление всех подводящих трубопроводов резервуарного парка в каналы и придание им категории В (по СНиП 2.05.06-85).

Локализация аварийных разливов нефти за пределами резервуарного парка производится с помощью плотин-нефтеловушек, создаваемых на водотоках ниже по течению после слияния с элементарными водосборами, начинающимися от нефтебазы. Объем плотин определен, исходя из потенциально возможного поступления нефти в долину водотока при аварийном разливе, В основании плотин устанавливается водопропуск с шиберным затвором. Конструкция плотины, как гидротехнического сооружения определяется в соответствии с СНиП 11-7-81 * «Строительство в сейсмических районах». Ниже по течению от плотин создаются пункты развертывания боновых ограждений и полу стационарных нефтесборных систем.

Таким образом, предусматривается трехуровневая система защитных сооружений, расположенных на территории резервуарного парка, с использованием как уже существующих, так и проектируемых систем двойного назначения: водохозяйственного (пруды) и транспортного (насыпи дорог).

Система мониторинга и ликвидации нефтезагрязнений случайных проливов должна быть построена на строгом соблюдении технологического процесса работы нефтетранспортной системы,

исключающем предельные динамические и статические нагрузки, а также на системе превентивных мер, сводящих вероятность случайных проливов к минимуму.

Основные результаты работы

1. На основе статистического анализа отказов и оценки степени потенциальной угрозы загрязнения Черноморского побережья при эксплуатации резервуарных парков морских терминалов обоснована актуальность темы и сформулированы цель и задачи научных исследований.

2. Разработан метод оценки ущерба и экологического риска природно-лечебным и рыбным ресурсам Черноморского побережья при отказе технологических объектов резервуарного парка и локальном загрязнении акватории нефтепродуктами.

3. Показано, что для количественной оценки экологического риска нанесения ущерба курортно-рекреационным комплексам федерального значения нужна оперативная информация о реальном уровне надёжности технологических объектов резервуарных парков, основанная на достоверных результатах контроля технического состояния и натурных исследованиях несущей способности конструкций.

4. Разработаны приципиальные схемы технической диагностики на основе использования методов и технических средств тепловой, магнитной, вихретоковой и акустической дефектоскопии стальных и железобетонных резервуаров для определения местоположения и пространственной формы дефектов в элементах конструкции.

5. С целью определения реальных уровней надёжности и экологического риска разработан алгоритм расчета количественных показателей несущей способности резервуарных и трубопроводных конструкций резервуарного парка на основе использования передвижной тензометрической установки.

6. Предложены конкретные технически решения по повышению экологической безопасности эксплуатации резервуарных парков морского терминала г.Новороссийска.

Содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Васильев Г.Г., Прохоров А.Д., Солонин И.В. Динамическая модель мониторинга состояния элементов резервуарных конструкций // НТ сборник «Магистральные и промысловые

трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт» М.:ГАНГ им. И.М.Губкина, № 1, 1998, с.3-7.

2. Васильев Г.Г., Прохоров А.Д., Солонин И.В. Формализованная технико-экономическая модель эксплуатации резервуарных конструкций // НТ сборник «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт» М.:ГАНГим. И.МГубкина, № 2, 1998, с.3-7.

3. Васильев Г.Г., Прохоров А.Д., Солонин И.В. Методы оценки, безопасности резервуарных парков и нефтебаз // НТ сборник «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт» М.:ГАНГ им. И.М.Губкина, № 3, 1998, с. 17-23.

4. Гамобрамов А.И., Солонин И.В., Шутов В.Е. Прогнозирование процесса растекания нефтяного загрязнения на поверхности акватории при залповом выбросе нефтепродукта в море из резервуарного парка // НТ сборник «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт» М.:ГАНГ им. И.М.Губкина, № 4, 1998, с.14-20.

5. Солонин И.В. Оценка надежности резервуарных конструкций морских терминалов с учетом возможного ущерба от аварии // Тезисы доклада на Межкафедральном научно-техническом семинаре факультета «Проектирования, сооружения и эксплуатации систем трубопроводного транспорта» в 1998г., РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, Москва.

6. Солонин И.В., Шутов В.Е. Методика оценки ущерба рыбным запасам и рыболовству при аварийном выбросе нефтепродукта в море из резервуарного парка // НТ сборник «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт» М.:ГАНГ им. И.М.Губкина, № 3, 2000, с.10-13.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Солонин, Игорь Вильевич

Введение.

Глава 1. Анализ технического состояния и аварийности технологических объектов резервуарных парков. Постановка задач научных исследований.

1.1 .Классификация, состав и технологические операции нефтебаз. 7 1.2.Статистический анализ технического состояния и аварийности технологических объектов резервуарного парка.

Глава 2. Метод оценки ущерба природно-лечебным и рыбным ресурсам Черноморского побережья и экологического риска при локальном загрязнении акватории нефтепродуктами.

2.1. Методика оценки вероятностных ущербов и экологического риска окружающей среде.

2.1.1.Оценка ущерба природно-лечебным ресурсам.

2.1.2.Оценка ущерба рыбным запасам и рыболовству.

Глава 3. Методы и средства диагностирования элементов конструкции резервуаров и технологических трубопроводов.

3.1.Тепловая дефектоскопия.

3.2. Магнитная дефектоскопия.

3.3. Электроиндуктивный метод обнаружения дефектов в стальных конструкциях резервуаров и трубопроводов.

3.4. Акустические методы диагностирования.

Глава 4. Оценка надежности резервуарных и трубопроводных конструкций морских терминалов.;.

4.1.Нормативная методология проектирования резервуарных и трубопроводных конструкций. Достоинства и недостатки.

4.2.Методика определения расчетного уровня надежности трубопроводных и резервуарных конструкций.

4.3. Функциональная зависимость между уровнем надёжности трубопроводных и резервуарных конструкций и коэффициентом запаса

4.4. Определение оптимального уровня надежности трубопроводных и резервуарных конструкций морских терминалов.

Глава 5. Определение прочностных характеристик элементов конструкции технологических трубопроводов и резервуаров.

5.1.Методика и технические средства измерения компонентов напряженно-деформированного состояния в дефектных областях оболочек трубопроводов и резервуаров.

5.2.Определение числовых показателей нагрузок, несущей способности и риска эксплуатации конструкций по результатам экспериментальных исследований.

Введение 2000 год, диссертация по разработке полезных ископаемых, Солонин, Игорь Вильевич

В настоящее время громадное количество сырой нефти и нефтепродуктов в объемах, исчисляемых миллионами тонн, пропускается через отечественную систему нефтепродуктообеспечения для бесперебойного снабжения как отечественных, так и зарубежных потребителей.

Специфические особенности нефтегрузов, большая часть которых используется как энергоносители, география размещения нефтересурсов и предприятий их переработки, невозможность нормального функционирования хозяйственного комплекса страны без своевременного обеспечения его нефтью и нефтепродуктами соответствующих номенклатуры и качества, стремление сократить затраты на доставку, объективно привели к тому, что система нефтепродуктообеспечения выделилась из общехозяйственной транспортной системы в самостоятельную отрасль. Именно сейчас, когда экономика России испытывает трудности в результате её перестройки, эта отрасль играет особую роль и занимает одно из ведущих мест в народном хозяйстве.

Начиная с послевоенного периода, в стране непрерывно наращивался объем добычи нефти, который . резко увеличился с освоением новых месторождений в районах Сибири. Соответственно увеличился как объем переработки, так и объем экспорта нефти и нефтепродуктов и, как следствие, развивалась система их трубопроводного транспорта и распределения. Пик этого роста, когда объем добычи нефти в целом по СССР приблизился к величине 600 млн.т в год (в РСФСР - около 550 млн.т), был достигнут в конце 70-х - начале 80-х годов.

В этот период (к началу перестройки всего общехозяйственного механизма страны) система нефтепродуктообеспечения включала в себя 85 тысяч магистральных нефтепродуктопроводов, более 1880 нефтебаз и их филиалов, суммарная емкость резервуаров которых составляла более 28 миллионов кубометров. Потребительский товарооборот отрасли находился на уровне 320 миллионов тонн.

Из общего количества нефтебаз 5,7% составляли перевалочные, 76,4% -железнодорожные, 14,2% - водные и 3,9% - распределительные.

К числу наиболее крупных нефтебаз России с суммарной емкостью резервуарного парка свыше 100000 кубометров относятся: Астраханская нефтебаза № 3, Архангельская, Туапсинская, Находкинская, Волгоградская, Увекская, Махачкалинская, Усть-Кутская, Ярославская. Как правило, эти крупные перевалочные нефтебазы расположены на берегах морей и крупных судоходных рек.

В результате распада СССР, у России остался практически единственный на Черноморском побережье, независимый от стран СНГ, экспортный коридор с морскими терминалами в Новороссийске и Туапсе. Общая протяженность российского побережья около 450 км (от границы с Абхазией до м. Тузла). На этой территории сталкиваются интересы курортно -рекреационного комплекса, преимущественно федерального и регионального значения, интересы размещения перегрузочных комплексов для реализации различных экспортных потребностей России, интересы традиционных видов хозяйственной деятельности (в частности специфических видов сельскохозяйственного производства, прежде всего виноградарства), оборонного комплекса.

Ситуация усугубляется крайней ограниченностью территориальных ресурсов (особенно на всем побережье юго-восточнее Анапы) с численностью населения на начало 1998 года - 645 тысяч человек.

Уникальными для России в пределах рассматриваемой территории считаются курортно-оздоровительные комплексы. Их основой являются приморские пляжи и качество окружающей природной среды.

Вместе с тем в процессе эксплуатации объектов транспорта и хранения нефти, в первую очередь резервуарных парков нефтебаз и морских терминалов, возможно снижение надежности их эксплуатации за счет постепенного ухудшения структуры и свойств материалов, качества элементов конструкции технологических трубопроводов, резервуаров, запорной арматуры и т.п. Эти изменения происходят под воздействием многих физико-механических и химических факторов. К ним относятся: неоднородность материалов, старение и коррозионный износ стали, повышение интенсивности напряжений, приводящие к микро разрывам в материале, резкие перепады температур, воздействие атмосферных осадков. Надежность и долговечность конструкций при этом, естественно, зависят от интенсивности протекания разрушительных процессов. Поэтому целью данной работы является разработка метода оценки риска нанесения ущерба курортно-реакционным и рыбным ресурсам на основе анализа реальных технологических объектов резервуарных парков морских терминалов по результатам диагностики их технического состояния.

В этой ситуации чрезвычайно актуальной является задача качественной оценки допустимого риска эксплуатации резервуарных парков морского терминала на основе анализа возможного ущерба уникальными природным, курортным, лечебно-оздоровительным и рыбным ресурсам Черноморского побережья России, нуждающихся в особых режимах охраны от загрязнения. Также важно разработать практические мероприятия по усилению технической и экологической безопасности резервуарных парков нефтебазы «Шесхарис», этих ответственных инженерных сооружений, содержащих тысячи тонн экологически опасных и взрывоопасных нефтей и нефтепродуктов, и защитить курортно-рекреационные ресурсы Черноморского побережья на Южном склоне Маркхотского хребта от загрязнения.

Заключение диссертация на тему "Повышение надежности эксплуатации резервуарных парков морских терминалов"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе статистического анализа отказов и оценки степени потенциальной угрозы загрязнения Черноморского побережья при эксплуатации ре-зервуарных парков морских терминалов обоснована актуальность темы и сформулированы цель и задачи научных исследований.

2. Разработан метод оценки ущерба и экологического риска природно-лечебным и рыбным ресурсам Черноморского побережья при отказе технологических объектов резервуарного парка и локальном загрязнении акватории нефтью и нефтепродуктами.

3. Показано, что для количественной оценки экологического риска нанесения ущерба курортно-рекреационным комплексам федерального значения нужна оперативная информация о реальном уровне надёжности технологических объектов резервуарных парков, основанная на достоверных результатах контроля технического состояния и натурных исследованиях несущей способности конструкций.

4. Разработаны принципиальные схемы технической диагностики на основе использования методов и технических средств тепловой, магнитной, вих-ретоковой и акустической дефектоскопии стальных и железобетонных резервуаров для определения местоположения и пространственной формы дефектов в элементах конструкции.

5. С целью определения реальных уровней надёжности и экологического риска разработан алгоритм расчета количественных показателей несущей способности резервуарных и трубопроводных конструкций резервуарного парка на основе использования передвижной тензометрической установки.

6. Предложены конкретные технические решения по повышению экологической безопасности эксплуатации резервуарных парков морского терминала г.Новороссийска.

103

Библиография Солонин, Игорь Вильевич, диссертация по теме Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

1. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Кн.2 под ред. К.Е.Кочеткова. М: Изд-во Ассоциации строительных ВУЗов, 1996.

2. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Кн.1 под ред. К.Е.Кочеткова. М: Изд-во Ассоциации строительных ВУЗов, 1995.

3. Банников А.Г., Рустамов А.К., Вакулин A.A. Охрана природы. М.: «Агро-промиздат», 1985.

4. Березин В.Л.,Гумеров А.Г., Ращепкин К.Е., Ясин Э.М. Об эксплуатационной надежности нефтезаводских резервуаров. М.: НТС НИИТранспортнефть. Сер. Транспорт и хранение нефтепродуктов, вып.4, 1985, с.204-207.

5. Березин В.Л., Мацкин Л.А. и др. Вопросы эксплуатационной надежности резервуаров на нефтеперерабатывающих заводах. Обзор сер. «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья». М.: ЦНИИТЭНефте-хим, 1971, 65 с.

6. Березин В.Л., Шутов В.Е. Прочность, устойчивость резервуаров и трубопроводов. М.: Недра, 1973, 198 с.

7. Болотин В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчётах сооружений. М: Стройиздат, 1982.

8. Бородавкин П.П., Маслов П.С., Шадрин О.Б. Характер осадки резервуаров и ее влияние на эксплуатационную надежность при хранении нефтепродуктов. М.: РНТС ВНИИОЭНГ, 1965, № 6, с.26-29.

9. Буренин В.А. Прогнозирование индивидуального остаточного ресурса стальных вертикальных резервуаров. Диссертация доктора технических наук. Уфа: 1994, 270 с.

10. Венгерцев В.А. Повышение эксплуатационной надёжности резервуаров. Серия «Транспорт и хранение нефтепродуктов углеводородного сырья». М,: ЦНИИТЭнефтехим, вып.6, 1990.

11. Венгерцев В.А. и др. Анализ отказов металлических резервуаров на предприятиях по обеспечению нефтепродуктами. НТИС, Научно-производственные достижения нефтяной промышленности в новых условиях хозяйствования, вып.6, 1986.

12. Галеев В.Б. Эксплуатация стальных вертикальных резервуаров в сложных условиях. М.: Недра, 1981, 149 с.

13. Гвоздев A.A. К расчету тонкостенных цилиндрических оболочек. «Строительная промышленность», 1933.

14. Герхард Шпете Надежность несущих строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1994.

15. Гринберг В.Е., Семетов В.Г., Шойхет Г.Б. Контроль и оценка состояния несущих конструкций зданий и сооружений в эксплуатационный период,- Л.: Стройиздат, 1982.

16. Гумеров А.Г. Исследование напряженного состояния нефтезаводских резервуаров при их эксплуатации. Дисс. Канд.техн.наук. М.: 1968, 123 с.

17. Методика определения ущерба окружающей природной среды при авариях на магистральных нефтепроводах. М.: ТрансПресс, 1966, 67 с.

18. Методы ремонта элементов конструкций стальных вертикальных цилиндрических резервуаров после длительной эксплуатации (Инструкция).Тюмень: 1997, 259 с.

19. Митропольский А.К. Интеграл вероятностей. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1972.

20. Надежность и долговечность строительных конструкций (под ред. Пшенич-кина А.П.), Волгоград, 1974.

21. Николаенко H.A. Вероятностные методы динамического расчета машиностроительных конструкций. М.: «Машиностроение», 1967.

22. Правила технической эксплуатации нефтебаз.- М.: «Недра», 1986.

23. Правила технической эксплуатации резервуаров и инструкции по их ремонту. М.: Недра, 1988, 269 с.

24. Проблемы надёжности в строительном проектировании. Материалы НТК, Свердловск, 1972.

25. Расчет строительных конструкций по предельным состояниям (под ред. В.М. Келдыша), М.: Госстройиздат, 1951.

26. Ржаницын А.Р. Статистическое обоснование расчетных коэффициентов. Материалы к теории расчета по предельным состояниям, вып. 2, М.: Стройиздат, 1949.

27. Ржаницын А.Р. Теория расчёта строительных конструкций на надёжность. М., 1978.

28. Ржаницын А.Р. 36. Болотин В.В. Применение методов теории вероятностей и теории надёжности в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1971.

29. Ржаницын А.Р. Определение характеристики безопасности и коэффициента запаса из экономических соображений. В сб. «Вопросы теории пластичности и прочности строительных конструкций», М.: Стройиздат, 1961.

30. Рекомендации по оценке надёжности строительных конструкций (разработаны С.А. Тимашевым), Свердловск, 1974.

31. Сафарян М.К. Металлические резервуары и газгольдеры. М.: Недра, 1987, 144 с.

32. Сафарян М.К. Стальные резервуары для хранения нефтепродуктов. М.: ВНИИСТ, 1958, 237 с.

33. Смирнов Н.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: «Наука», 1965.

34. Стрелецкий Н.С. К вопросу общего коэффициента безопасности. «Проект и стандарт», № 10, 1935.

35. Стрелецкий Н.С. К вопросу развития методики расчета по предельным состояниям, М.: Стройиздат, 1966.

36. Стрелецкий Н.С. Основы статистического учета коэффициен та запаса прочности сооружений, М.: Стройиздат, 1947.

37. Тарасенко А.А. Напряженно-деформированное состояние вертикальны; стальных резервуаров при ремонтных работах. М: Недра., 1999, 270 с.

38. Тарасенко А.А., Хоперский Г.Г. Напряженно-деформированное состоянш стенки резервуара при неравномерных осадках основания. Известия ву зов.Тюмень: «Нефть и газ», 1997, стр.75-79.

39. Тензорезисторы КФ4 и КФ5. Техническое описание и инструкция по на клейке. Киев: ПО «Веда», 1988.

40. Тимошенко С.П., Дж. Гудьер. Теория упругости.М.: «Наука», 1979.

41. Унифицированные методы анализа вод. Под ред. Ю.Ю. Лурье. М.: «Химия», 1973.

42. Хоциалов Н.Ф. Запасы прочности, «Строительная промышленность», № 10, 1929.

43. В о u г d е a u P., Т г е s h о w М. Ecosystem l'esponse to pollution.— In: Principles of Ecotoxicology/Ed. G. C. Butler.—■ SCOPE, rep. 12. Chichester: John Wiley and Sons. 1978, p. 313 330.

44. Mc Arthur Fluctuations of animal populations and measure of community stabilit-Ecology, 1955, vol.36, №3.

45. Miller D.R. Models for total transport. In: Principles of Ecotoxicology / Ed. G.G. Butler. - Scope, rep. 12 Chichester: John Wiley and Sons, 1978.

46. M о u n t D. I., Stephan С. E. A method for establishing acceptable toxicant limits for fish-mamathion and the butoxy-ethanol ester of 2,4-D.—Trans. Amer. Fish. Soc., 1967, vol. 96, p. 185—193.108

47. Pa trie R. I. Stability and diversity.—Proc. Nat. Acad. Sci. Philadelphia, 1949, vol. 101, N2.

48. Stalling D. L., Mayer F. L. Jr. Toxicities of PCB's to fish and environmental residues.— Environ. Health Perspectives, 1972, vol. l,p. 159—164.

49. Veith G. D. Recent fluctuations of chlorobiphenyls (PCB's) in the Green Bay, Wisconsin, region.— Environ. Health Perspectives, 1972, vol. 1, p. 51—54.

50. W e s t e r m a r k T. Mercury monitoring in Sweden international problems in en vironmental monitoring.— In: A Bellagio Conf., 16—18 Feb. 1977. Rockefeller Found, Aug. 1977. p. 89—104.

51. Wood I. M. e. a. Synthesis of methyl-mercury compounds by extracts of a metha-nogenic bacterium.—Nature, 1968, vol. 220, p. 173.