автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Интегральная информационно-измерительная система управления промышленной безопасностью распределительных станций топливно-энергетических отраслей

ДОЧЕРНЕЕ ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ОРГЭНЕРГОГАЗ»

ИНТЕГРАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОТРАСЛЕЙ

Специальность: 05.11.16 - «Информационно-измерительные

управляющие системы»

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи УДК 681.51:621.3.002.5:621.039.6:533.95

КЛИЩЕВСКАЯ Валентина Михайловна

Москва - 2004

Работа выполнена в ДОАО «Оргэнергогаз», г. Москва

Научный руководитель: доктор технических наук ФГУ РНЦ

«Курчатовсий институт»,

Тутнов Игорь Александрович

оппоненты:

Официальные доктор технических наук ФГУ «НИЦ ........ СНИИП»,

Черкашин Игорь Иванович

кандидат технических наук НТЦ ядерной и радиационной безопасности Ростехнадзора,

Карпунин Николай Иванович

Ведущая организация: ГП ВНИАЭС, г. Москва

Защита состоится " " У&Ам ь^Л 2004 г. в час. мин. на заседании диссертационного совета Д 520.009.04 при Российском научном центре "Курчатовский институт" по адресу: 123182 Москва, площадь академика Курчатова, д. 1, РНЦ "Курчатовский институт".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РНЦ "Курчатовский институт". Автореферат разослан И2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Г.В. Яковлев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Распределительные станции в топливно-энергетических отраслях играют важную роль в сфере топливно-энергетических балансов и энергетической безопасности страны, определяющей ее национальную безопасность. Надежная и эффективная работа распределительных станций во многом определяет уровень социальных и техногенных рисков. Поэтому управление промышленной безопасностью распределительных станций топливно-энергетического комплекса (ТЭК) страны всегда будет представлять актуальную научную проблему, особенно для основных секторов экономики топливно-энергетических отраслей. Газовая отрасль России является одной из важнейших отраслей в ТЭК страны, определяющей ее национальную безопасность. Текущее состояние газовой отрасли характеризуется рядом негативных тенденций: быстрым старением основных фондов, все еще низкой эффективностью использования оборудования и газопроводов, увеличением риска техногенных аварий и др. Вместе с этим рыночные условия развития Российской Федерации ставят новые задачи: упрочнение рыночного положения газораспределительных организаций при соблюдении приоритета права потребителя перед производителем; повышение культуры безопасной эксплуатации систем распределения газа, надежное и бездефицитное газоснабжение предприятий и населения; оптимизация всех видов затрат и обеспечение социально приемлемого уровня всех видов рисков при доставке газа потребителям.

Информационные технологии и информационно-измерительные системы, являются одним из перспективных инструментов решение этих задач. За счет автоматизации и интеграции информационные технологии могут существенно сократить сроки и уменьшить материальные и финансовые затраты при проектировании, строительстве, эксплуатации, ремонте, реконструкции и выводе из эксплуатации объектов ТЭК, в частности газораспределительных станций (ГРС).

Повышение качества информационного обеспечения процессов технического обслуживания и управления промышленной безопасностью ГРС является актуальной задачей и необходимым условием успешной работы ТЭК в рыночной среде и поддержания энергетической безопасности регионов страны на должном уровне.

Фундамент оптимальной стратегии эксплуатации ГРС представляет информационно-измерительная и управляющая система: «Единая система мониторинга, диагностики и управления газовым хозяйством ОАО «Газпром» (ЕС МДУ ГХ). Эта система внедряется в практику с 2000 г, имеет статус отраслевой. В соответствии с Приказом ОАО «Газпром» № 45 (2001г.) эта отраслевая система постоянно совершенствуется и развивается.

Важный информационный модуль ЕС МДУ ГХ - комплексная информационно-измерительная система управления диагностикой, надежностью и безопасностью ГРС. ; _ -

Разработке такой системы и решению актуальной задачи но улучшению информационной среды для ОАО «Газпром» и ТЭК в целом посвящено содержание данной работы. Основанием для ее (работы) выполнения послужили: Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» о г 20 июня 1997 г.; Федеральный закон № 184 - ФЗ «О техническом регулировании» от 27 декабря 2002 г.;

Федеральный закон. № 69-ФЗ «О газоснабжении в Российской Федерации»; Федеральная научно-техническая' программа «Высоконадежный трубопроводный транспорт»; Государственная научно-техническая программа ГИТК СССР, Минпромнауки России, АН СССР, РАН «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф» 1991-2001гг; соответствующие Постановления Правительства РФ, в том числе № 858 от 14.07. 1997 «Положение об обеспечении доступа независимых организаций к газотранспортной системе Российского акционерного общества «Газпром»; № 1370 от 24.11.1998 «Положение об обеспечении доступа организаций к местным газораспределительным сетям».

Цель и задачи исследовании. Целью настоящей работы является создание методических основ и обеспечивающих баз для интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью распределительных станций (на всех этапах жизненного цикла оборудования, трубопроводов и инженерных систем этих станций); совершенствование информационной среды, необходимой при развитии сети ГРС ТЭК для формирования политики в регионах по обеспечению энергетической безопасности России.

Для достижения поставленной цели на примере газовой отрасли необходимо было решить комплекс взаимосвязанных задач:

1. Разработать научные принципы и базовые процедуры подготовки и принятия решений, методическую, вычислительную, инструментальную базы, улучшить обеспечивающие (нормативную и др.) базы для выбора оптимальной структуры управления промышленной безопасностью ГРС в рамках ЕС МДУ ГХ ОАО «Газпром».

2. Разработать методические основы информационного обеспечения диагностического обслуживания ГРС для надежного газоснабжения регионов на социально приемлемом уровне энергетической безопасности;

3. Разработать и обосновать архитектуру новых образцов информационно-измерительных систем управления промышленной безопасностью ГРС, разработать алгоритм их создания и постоянного улучшения технических, эксплуатационных, экономических характеристик с учетом требований международных стандартов качества.

4. Оценить эффективность применения созданной информационно-измерительной системы при выборе оптимальных стратегий эксплуатации, диагностического обслуживания и экспертизы промышленной безопасности ГРС.

2

Объект исследования. Объектом исследования являются ГРС ОАО «Газпром», которые представляют всю совокупность номенклатуры и составляют большую часть ГРС, эксплуатирующихся в топливно-энергетической, химической, пищевой и др. отраслях.

Предмет исследования: принципы и методы формирования и построения интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью ГРС, анализ эффективности реализации указанных методов при развитии сети эксплуатации и проектировании ГРС, методы интеграции информационно-измерительных систем для технического и диагностического обслуживания ГРС управления промышленной безопасностью объектов ТЭК и региональных систем газоснабжения. , Достоверность полученных в диссертации результатов подтверждается

опытом эксплуатации ГРС.

Методической основой для работы послужили совокупный инженерно-финансовый анализ жизненного цикла продукции и услуг на основе СЛЬБ-технологий, системный анализ рисков при выборе инженерных решений, математическое моделирование, экспертный логический анализ, методы линейного и нелинейного программирования, теории прочности и надежности объектов ТЭК, общие положения вероятностного анализа безопасности ядерных объектов.

Научная новнзна работы; 1. В работе представлены базовые процедуры подготовки, принятия и обоснования решений по управлению надежностью и безопасностью ГРС с помощью интегральной информационно- измерительной системы управления промышленной безопасностью ГРС. 2. Предложен алгоритм создания и развития интегральной информационно-измерительной системы технической диагностики, экспертизы промышленной безопасности и управления безопасным сроком службы ГРС. 3. Создана информационная модель интегральной информационно-измерительной системы для управления процессами диагностического обслуживания, надежностью и безопасностью ГРС в период « проектной эксплуатации и за его пределами. 4. Разработана методическая,

вычислительная и инструментальная базы для выбора оптимальной структуры ■ управления диагностикой и безопасностью ГРС. 5. Предложены методы и системы • программного и информационного обеспечения процессов отработки, испытаний,

сертификации и опытной апробации оригинальных информационно-измерительных и управляющих систем для мониторинга и диагностики ГРС.

Положения, выносимые на защиту:

1. Архитектура, алгоритм построения и развития интегральной информационно-измерительной системы управления безопасным сроком службы ГРС.

2. Процедуры подготовки и обоснования решений по управлению промышленной безопасностью ГРС в общей оболочке отраслевой управляющей системы ЕС МДУ ГХ.

3. Информационная модель интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью ГРС в период проектной эксплуатации и за его пределами.

4. Инструментальная база из числа оригинальных аппаратно-программных комплексов (информационно-измерительных систем нижнего уровня) для процедур экспертизы промышленной безопасности ГРС.

5. Расчетный код «PROGRES» для информационного обеспечения процессов диагностики и экспертизы промышленной безопасности ГРС.

6. Результаты верификации методических подходов и методик в объсктно-ориег^ированных исследованиях, рекомендации но развитию информационной среды управления промышленной безопасностью ГРС.

Практическая ценность н внедрение результатов работы: Предложенная автором методология информационного обеспечения процедур экспертизы промышленной безопасности ГРС является обоснованием научно-технической политики ОАО «Газпром», в части информационной поддержки безопасной эксплуатации ГРС.

Разработанные модели и методики информационного обеспечения диагностического обслуживания и управления безопасностью ГРС верифицированы, апробированы и внедрены па ряде газотранспортных обществ газовой отрасли со значительным положительным социально-экономическим эффектом. Личный вклад автора: Все основополагающие научно-методологические результаты, представленные в диссертации, предложены и разработаны автором лично. Автору принадлежит инициатива в постановке и решении большинства задач при разработке положения и проектов информационной среды для процессов и процедур диагностического обслуживания и управления безопасностью ГРС в целях надежного и бездефицитного газоснабжения и газификации, обеспечения энергетической безопасности регионов России.

Апробации работы: Основные положения работы докладывались на международных конференциях, в том числе «Pipeline Safety» Moscow. 1997, 1999, на международных деловых встречах «Диагностика -2000, 2001, 2002, 2003, 2004» (Кипр, Тунис, Турция, Мальта, Египет), Всероссийских (всесоюзных) симпозиумах, в том числе, конференциях и совещаниях, на технических советах ОАО "Газпром" и Минэнерго РФ, ДОАО "Оргэнсргогаз" и др.

Публикации. Результаты выполненных н диссертации исследований изложены в 27 статьях и докладах (в соавторстве), опубликованных в академических и отраслевых журналах, в научно-технических сборниках, в материалах симпозиумов, конференций и семинаров.

Работа выполнена в ДОАО «Оргэнергогаз».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Работа изложена на 169 стр. В том числе содержит

120 стр. основного текста, 41 рисунок, 8 таблиц, список использованных источников из 69 публикаций и 2 приложения на 5 стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана характеристика газотранспортной системы и ГРС ОАО «Газпром». На фоне актуальных проблем газовой отрасли текущего периода обоснована научная и практическая значимость задачи комплексного

информационного обеспечения процессов экспертизы промышленной безопасности ГРС ОАО «Газпром». Здесь же сформулированы цель и задачи исследовании, научная новизна выносимых на защиту положений и их практическая значимость. Показана важность и практическая полезность положения об информационной поддержке технологических процессов и процедур диагностики для безопасной эксплуатации ГРС на базе САЬЗ-тсхпологий, разработанной под руководством автора. Кратко изложены данные о содержании работы: объект исследования, актуальность проблемы, существующие трудности, цель исследования, содержание работы.

Первая часть диссертации посвящена методологии формирования, разработке и реализации программ развития информационной среды для экспертизы промышленной безопасности региональных систем газоснабжения, включая ГРС. Здесь приводится краткий обзор литературных источников, касающихся информационного обеспечения, надежности и безопасности объектов газоснабжения и ТЭК, который является теоретической базой для разрабатываемой интегральной информационно-измерительной системы. Рассматривается текущее состояние проблемы управления процессами обслуживания и безопасным сроком службы ГРС. Кратко изложены достижения из опыта эксплуатации информационно-измерительных систем контроля и управления ГРС, ремонта и реконструкции станций.

В целях поэтапного формирования информационной среды - ЕС МДУ ГХ и для решения практических задач безопасности, надежности и эффективности ГРС здесь приводятся классификация и описание типовых ГРС, ставятся задачи на системное построение интегральной информационно-измерительной системы для управления промышленной безопасностью и сроком службы ГРС.

Архитектура первой версии измерительно-информационной системы для управления промышленной безопасностью ГРС строится на основе общих правил контроля эксплуатации ГРС, при этом особое внимание уделяется процедурам обеспечения прочностной надежности технологического оборудования, трубопроводов ГРС и достижения приемлемого социального риска. Точкой отсчета здесь является то, что диагностические показатели ГРС формируются исходя из условий и целей их (ГРС) промышленного использования в будущем. При этом могут реализовываться следующие сценарии эксплуатации ГРС:

1. ГРС эксплуатируется строго определенное в ее проекте (техническом задании на проектирование) время, например, 20 лет, при этом условия эксплуатации требуют минимальных затрат ресурсов на профилактическое обслуживание и ремонт,

предельный случай - автономная автоматизированная ГРС, необслуживаемая в период ее службы;

2. ГРС эксплуатируется в течение периода, назначенного в лицензии, по действующим правилам и с соблюдением общих технических регламентов безопасности ГРС, действующих на момент выдачи лицензии на право эксплуатации;

3. ГРС эксплуатируется до тех пор пока ее параметры соответствуют стандартам безопасности, действующим на текущей момент;

4. ГРС выводится из эксплуатации (ремонт, реконструкция или демонтаж) в тот момент времени, когда выполняется условие, что ее (ГРС) основные компоненты под действием проектных силовых нагрузок не гарантируют в будущем функционирование последней без разрушения, т.е. возникает новое состояние ГРС, которое характеризуется высокой вероятностью реализации техногенной аварии с тяжелыми последствиями.

Сценарий 1 является наиболее жестким прн длительной эксплуатации ГРС. Его реализация уже на стадии проектирования потребует объемных обоснований и доказательств того, что все компоненты в проектный срок эксплуатации ГРС выдержат силовые, эксплуатационные и другие повреждающие воздействия внешней среды без разрушения.

ГРС, для которых согласно промышленным и коммерческим целям требуется реализации первого сценария, как правило, должны оснащаться информационно-измерительными автоматизированными системами высокого уровня для предотвращения аварийного отказа (разрушения) и системами локализации последствий аварий.

Сценарии 2, 3, 4 объединяет общий принцип назначения времени прекращения эксплуатации сложных технических объектов по фактическому состоянию их основных конструкций и инженерных систем. Реализация этого принципа требует периодического уточнения диагностических показателей ГРС, в первую очередь ресурса основных технологических компонентов и трубопроводов станции. Поэтому структура информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью ГРС должна иметь блок с аналитическими приложениями, позволяющими периодически уточнять ресурс по многим критериям предельного состояния технологического оборудования, других систем и трубопроводов станций с учетом их фактического состояния. Однако, современный уровень развития измерительно-информационных систем и аппаратных средств экспертизы промышленной безопасности и диагностики, методик для расчетной оценки ресурса стальных конструкций, сосудов высокого давления и трубопроводов позволяет пока получать прогнозы о фактическом ресурсе ГРС только с логарифмической точностью. Главная причина низкой точности прогнозов безопасности ГРС -отсутствие качественной исходной информации по текущей дефектности основного металла и сварных швов конструктивных элементов ГРС, надежности ее других

б

инженерных систем. Данное обстоятельство требует в структуре информационно-измерительной системы управления диагностикой и безопасностью ГРС присутствие двух самостоятельных информационных модулей - блоков:

- блока правил экспертизы промышленной безопасности, инспекционного и дефектоскопического контроля оборудования, металлоконструкций, сосудов высокого давления, трубопроводов, компонентов и инженерных систем ГРС,

блока правил контроля измерения диагностических показателей микроструктуры конструкционных материалов и их физико-механических свойств в процессе старения ГРС.

Базовые требование к блоку правил определены в первом разделе диссертации. Эти правила отражают организационную основу интегральной информационно-измерительной системы, нее суть поясняется рис.1.

Рис.1. Структура управления промышленной безопасностью ГРС

' Основу информационно-измерительной системы диагностики состояний ГРС определяют:

— экспертное оценки специалистов, основанные на результатах осмотров и изучения архивных документов об условиях и опыте проектирования, строительства и эксплуатации ГРС;

— детерминистические и вероятностные расчетные оценки специалистов, основой которых являются результаты обследований инструментальными средствами технической диагностики, моделирование поврежденное™ и деградации служебных свойств материалов, конструкций и систем ГРС;

—система управления качеством мониторинга и диагностики ГРС;

— обеспечивающие базы, в том числе нормативная, научно-исследовательская, информационная, материально-техническая, образовательная, метрологическая и другие;

—специальные технические регламенты диагностики и безопасной эксплуатации

ГРС.

В рамках отраслевой информационной системы управления безопасностью и надежностью ГРС ОАО «Газпром» их техническое обследование и оценка технического состояния проводится специализированными диагностическими бригадами по программам технических инспекций и является основой массовой диагностики. В тех случаях, когда экспертная оценка состояний ГРС не является достаточной для принятия решений по дальнейшей эксплуатации, применяются комплексные инструментальные методы технической диагностики, в том числе используются оригинальные информационно-измерительные системы неразрушающего контроля, и выполняются соответствующие расчеты.

Это концептуально определяет блочно-модульную структуру интегральной информационно-измерительной системы для управления промышленной безопасностью ГРС, которая включает электронные хранилища для общих положений и диагностических показателей; базы данных, определяющих требования к техническим устройствам мониторинга технического состояния, устройствам предупреждения и локализации аварий, аварийным системам безопасности, к материалам, уплотнениям, техническим средствам и т.д. В структуре информационно-измерительной системы управления безопасностью ГРС предусмотрены приложения, определяющие обязательные процедуры выполнения правил безопасности, и процедуры, содержащие рекомендации по применению и использованию дополнительных (экспертных) возможностей и средств, которые гарантируют приемлемые социальные риски.

Основные понятия социально приемлемого риска, термины и определения безопасности ГРС, неразрушающего контроля и испытаний типовых элементов оборудования и трубопроводов этих станций еще предстоит сформулировать специалистам. В диссертации предлагается концептуально классифицировать риск от категорированных аварийных и чрезвычайных ситуаций на ГРС в трех направлениях возможных негативных последствий:

—риск и последствия возгорания и пожара; —риск и последствия загазованности территорий и помещений; —риск и последствия механического разрушения оборудования и трубопроводов технологической обвязки ГРС.

С целью количественной оценки рисков ГРС в общей информационной среде отраслевой интегрированной информационно-управляющей системы ЕС МДУ ГХ К (количественный риск) может быть оценен как произведение двух величин:

Р - вероятности негативного события (авария, разрушение, выход токсичного газа в окружающую среду, пожар и др.) и в - стоимостной ответственности предприятия за последствия аварии (материальные и экологические потери от аварии, стоимость ремонтно-восстановительных работ, штрафы и др.). Для количественной оценки вероятности аварийных событий на ГРС в диссертации развиваются

8

концепция управления сроком службы сложных и потенциально опасных объектов техники, которая была предложена H.A. Махутовым, концепция технической диагностики объектов топливно-энергетического комплекса, которая была сформулирована Н.П. Алешиным, а также концепция диагностического обслуживания и управления ресурсом объектов газовой промышленности с учетом их фактического состояния, разработанная С.П. Зарицкнм. В первой части работы определяется роль данных концепций, уточненных для объектов ГРС в целях информационного обеспечения процессов управления промышленной безопасностью ГРС, и приводятся доказательства актуальности системного развития и улучшения информационной среды для управления диагностикой и безопасностью ГРС в оболочке цикла Демннга.

Здесь же кратко рассматривается существующая нормативная база для создания взаимосвязанной информационно-измерительной системы для управления процессами старения и сроком службы ГРС, включая оборудование, инженерные системы контроля и управления ГРС, обосновывается выбор основных методов исследования для достижения цели, поставленной в данной диссертации.

В заключении первой части определяется структура информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью ГРС (рис. 2), устанавливается преемственность работы и ее связь с исследованиями других авторов по общей безопасности и ее информационных составляющих. Отмечается, что большой вклад в исследование проблемы информационной поддержки для управления диагностикой и безопасностью объектов ОАО «Газпром» внесли: В.М.Баранов, В.В. Бушуев, А.И. Гриценко, С.П. Зарицкий, A.M. Карасевнч, В.В. Коннов, Л.Д. Крнворуцкнй, H.II Мапинин, С.Д. Мапкин, A.A. Мельников, И.П. Норенков, Е.П. Рязанцев, В.В. Ремизов, А.Д. Седых, Е.И. Синицын и другие.

Рис. 2 Информациошю-измерительиая система управления промышленной безопасностью ГРС

Во второй части работы проанализированы условия функционирования и повышения безопасности ГРС, рассмотрены основные факторы, определяющие процессы старения ГРС, и приведена их научная классификация (табл. 1).

Таблица I

Основные факторы, оказывающие негативное влияние на ресурс и безопасность

Фактор Показатели влияния.

Обмерзание технологических трубопроводов Изменение размеров, деформация конструкций, механические напряжения, трещины и др.

Локальное выпучивание грунтов в зоне обмерзания трубопроводов Нарушение геометрии трубопроводов, деформация конструкций, механические напряжения, трещины и др.

Вибрация и просадка трубопроводной обвязки Усталостное разрушение металла

Коррозия и износ ' металла трубопроводов Уменьшение толщины стенки оборудования и /или трубопроводов повышение механических напряжений, деформации, трещины и др.

Дефекты изготовления оборудования Развитие дефектов до показателей предельного состояния.

Погрешности монтажа Развитие дефектов до показателей предельного состояния

Нарушение условий и режимов Образование и развитие повреждений, переход конструкций в предельное состояние

Стихийные бедствия и диверсии Образование и развитие повреждений, переход конс!рукций в предельное состояние

Разгерметизация оборудования внутри помещений блока редуцирования и учета расхода газа. Загазованность помещений, угроза взрыва и др.

Затем описываются результаты исследования доминирующих механизмов деградации функциональных и служебных свойств трубопроводных и инженерных систем, оборудования ГРС. На этих результатах основывается перечень (

диагностических показателей ГРС, который формирует архитектуру и условия функционирования интегральной информационно-измерительной системы для управления промышленной безопасностью ГРС. При этом отмечается роль '

механизмов коррозионного и усталостного повреждения в процессах деградации служебных свойств ГРС и снижения уровня защищенности последних от техногенных аварий.

Таблица 2

Перечень основных диагностических показателей технического состояния ГРС

Диагностический показатель технического состояния ГРС Условия и средства измерения диагностического показателя Роль диагностического показателя для управления безопасностью ГРС

1 2 3

Наличие течей в газораспределительных сетях, сосудах давления Течеискателн ГТИ - б; БГТИ - 7; ТИ2 - 8 ПТИ-10; СТИ-11; «УАШОТЕС»; ПГФ-2М; ПГФ-2М1; ИДК-95 ; ЭТХ-1; ШИ-11; АНКАТ-7664; АНКАТ-7631-01Н; ИП-7; СГГ-6-01; СТХ-17; Выявление течей в газовом оборудовании

Зарождающиеся и различающиеся микро- и макродефекты Акуегико-эмнсеионнын комплекс» Малахит .А-Ьше», Элтест Выявление зон с измененной структурой металла под действием статических и динамических нагрузок

Качество изоляции А11ПИ; А1ШИ-0,5; ИА-1; СМ-1; КАОДИ; ИПИТ-2; УКТ-(2); МТ2003; ДКИ-1; ТПК -1 (ИК-50); ТЕРЕКС 111 Определение повреждения изоляции, контроль толщины изоляции

Аномальные температурные поля Тепловизор ТУБ-бОб (пирометр) Выявление дефектных участков трубопроводов

Коррозионная опасность грунта ЭВ-2234; М-231 Определение коррозионной активности грунта

Геометрические размеры и формы элементов оборудования и трубопроводов Комплект для визуального и измерительного контроля; Эндоскоп гибкий с блоком осветителя ЭТГ; ЭТПО -1,0 (1,5); ЭТГ8 -1,0 (1,5); ЭТГб -1,0 (1,5); ЭТГ4 -0,5 (1,0); Лазерный нивелир универсальный ДЭН 411*; УГ-90Б;Телеинтроскоп ИТТ-25; Волоконный шггроскоп ИВТ; Телеиптроскоп ИТТ-15; Телеиитроскоп ИТТ-10; "Роллскан-200" Выявление видимых дефектов типа трещин, расслоений, эрозионных и коррозионных повреждений, механических вмятин и др.

Повышенная концентраций газа Газоизмерительные приборы: Газоанализаторы, сигнализаторы природного газа, ПГФ-2М,ПГФ-2М1,ИДК-95,ЭТХ-1Д11И-11.АНКАТ-7664, АНКАТ-7631-01Н, ИП-7, СГГ-6-01, СТХ-17, СТХ-5А,«Метан-9», МСМ-2К, СГ-1, СТХ-5А1, СТМ-100004ДЦ,СГГ-1р-ЗП, СГГ-4М-3, СВК-ЗМ1 ПТ-90, ТС-92, ГИВ-М, ТПГ-94, ИГ-5 Выявление течей в газовом оборудовании

1 2 3

Коррозионное повреждение металла; качество сварных швов УЗ-толшиномср А1207; Ультразвуковой дефектоскоп Скаруч, Пеленг; УТ-93П; УТ-80; 26МО; «Крона»; ДКИ-1; ДИ-74; «Сканер» УИУ; УД-2-12; ЕРОСН-Ш; УД-2-102; ВД-87НСТ; ВД-97т; МВД-1; А1209; СКА'Г-4000; ТУЗ-1; 26МС; 3601>; ОМ4М; ОМ Б; Sonagage 11; Л1рЬацазе; Рснтгснаппараты для контроля сварных соединений «Мира - 2Д»; Арина - 05; Арина 2-02М; Арина 02 Диполь -1 Определение фактической толщины «пенки ТГЮ, выявление внутренних и наружных дефектов nina трещин, непроваров, шлаковых включений в сварных швах

На базе анализа показателей безопасности распределительных станций предложена оригинальная информационная модель управления промышленной безопасностью ГРС. Эта модель формируется на базе методики комплексного диагностирования повреждений металлоконструкций, трубопроводов и оборудования ГРС.

Суть данной модели и схема информационного обмена в целях промышленной безопасности ГРС поясняется рис. 3. Критерием качества информационной модели яшше.^я функция:

jfy+W +{п-гЯ^дНг.3-г2Шм) (1)

о /о

Здесь: F(y,z-) и Q(y)- функции распределения наработки технологического компонента и/или инженерной системы ГРС соответственно до появления £ и обнаружения q опасного его отказа; у/, у? и у3 - среднестатистические значения затрат времени соответственно на диагностику, профилактический и текущий ремонты, г-заданный период непрерывного использования технологического компонента Г'РС.

Вероятность того, что за время / произойдет отказ ГРС можно просчитать но формуле;

п т

I /-1

где В - коэффициент учитывающий влияние человеческого фактора.

Таким образом информационная модель, открывает путь к системной разработке методологической базы для управления старением и сроками службы технологического оборудования, аппаратных средств систем контроля и автоматизации управления ГРС, приборов для аеразрушающего кошроля, используемых на газовых и на других объектах ТЭК, включая и АЭС.

Рееурш eu£uine¡i йсюниспости ГРС'. особенности территории мссторисио«о-А.сии«, проекты* решений, гоп;1ии1ю-л1сргсп1чсскнх банане региона, квалификация персонала, ммеритные и инженерные иозможмопн ретина п jKcimyanipyiouiefl opiaim tamul.

Внешние WJdeucmoux на качество эксплуатации ГРС: качесгно и надежность поступление i аза из магистрали высокою давления, особенности природно-климатических и тсхншеиных воздействии па процесс noctauux uia, особенности технологии технического обслуживания а ремонт оборудования и технологических систем. Информация о показателях нанесшей внешней среди: результат нероягноепшю анализа энергетической безопасности промышленности н населения и зоне обслуживания П'С, характеристики надежности системы предупреждении об опасных прнродно'ьлиматичсскнх н tcxhoi снных иоздеАсгвиИ на энергетические объекта региона, iioiMo>KiioeiH сиаем локализации авариЛ и лнкшшацнн их нослсдстенИ

Ресурсы внутренней бешшеноенш ГРС: система качестла эксплуатации, система icximnecKOtо обслужииаии« и ремонта, система пот стойки и апесынми персонала, снаема технического регламентного рсгулнронанпя, сисюма добровольной ссршфикашш качееша оборудования и технологических ciicicm, система ранних предупреждения аварий, снстсма локализации аварии

Воздействия ни качество ушшуашации ГРС: пвтомашэацня'гсхполоычеекнх процессов, унраплеине качеством процессов эксилуаюцнн, предупредительные ремонты и модернизации, внедрение современных методов управления эксилуа»ацнеП I PC, система стимупон к понижению безопасности н надежное т. Информация о поктамелях качества внутренней среди :р<пультати вероятное!лого анализа безопасности эксплуатации технологических komhohcittob н систем ГРС, характеристики надежности системы эксплуатации и yupaimcmw. нокамдсии систем предупреждения очкаюа и и дари», ьозможиосш ииутрешшх систем локализации аварий нликвидации их ноеледемшй.

Рис.3 Обобщенная схема автоматизированного обмена информации и документацией и системе качества управления безопасностью и надежностью ГРС

Далее приводятся научное обоснование перспективных информационно-измерительных и управляющих систем, процедур их сертификационного и метрологического обеспечения, условия повышения эффективности существующих оригинальных систем мониторинга и диагностики состояний оборудования и технологических процессов ГРС. Затем подробно рассматривается методология информационного обеспечения (положение об отраслевой системе диагностики ГРС, алгоритм сбора и храпения диагностических данных, основные алгоритмы анализа диагностических данных и т.д.) для эффективного управления старением, сроками службы и промышленной безопасностью ГРС в новых экономических условиях

Внешняя среда

страны.

Переход к рыночной экономике существенно отразился на промышленной безопасности газовой энергетики. В отличие от атомной энергетики в газовом секторе ТЭК он привел к децентрализации управления и появлению различных форм собственности. Начали формироваться региональные энергетические рынки и повысились требования потребителя к надежности газоснабжения. В это же время появление в системах газоснабжения региона хозяйствующих субъектов с разными формами собственности привело к изменению (снижению) гарантий безопасности и надежности ГРС. Все это выявило необходимость организации единой информационной среды в виде шггегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью ГРС. Формирования этой среды должно базироваться на двух общих принципах достаточности и умеренности. Для первой версии интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью ГРС, которая предназначена для обеспечения потребностей ее пользователей (административного и оперативного персонала ГТО, проектировщиков, строителей, ремонтников и др.), были выбраны функции: наполнения служебной базы данных для выбора перспективных решений в области безопасности, смягчения последствий процессов деградации и старения оборудования и инженерных систем ГРС; информационной поддержки технического регулирования показателей промышленной безопасности, надежности и эффективности, повышения технического уровня ГРС; выявления приоритетов для формирования направлений развития диагностического обслуживания и процессов управления промышленной безопасностью ГРС; автоматизированного учета и контроля диагностических показателей на любом этапе жизненного цикла ГРС.

При этом рассматриваются две группы диагностических показателей. Первая группа - факторы, определяющие техническую возможность безопасной эксплуатации ГРС. Вторая группа - экономическая целесообразность и риски эксплуатации ГРС, в том числе показатели материальных и трудовых ресурсов, которые экономика региона может выделить для развития распределительных газопроводов и загрузки ГРС. На основе анализа этих факторов предлагаются новые критерии оценки эффективности мероприятий для управления промышленной безопасностью ГРС и сроками их службы (рис.4).

1л(|дли11а 11.11ГП31ЛЩ1Ю

Рис. 4. Оценка эффективности управления промышленной безопасностью ГРС В третьей части работы приводятся примеры решения ряда инженерных задач по созданию специальных информационно-измерительных систем и программного обеспечения для экспертизы промышленной безопасности ГРС, представляющих самостоятельные модули интегральной информационно-измерительной системы управления безопасностью ГРС.

Для комплексной диагностики и управления промышленной безопасностью ГРС создана комплексная передвижная лаборатория, которая прошла апробацию в разных климатических зонах России. Базовый вариант передвижной лаборатории оснащен рядом узко специализированных информационно-измерительных систем, необходимых для формирования системы гарантий безопасности действующих ГРС, в том числе информационно-измерительной системой гелнеметрического контроля герметичности технологического оборудования и трубопроводов ГРС.

Система гелнеметрического контроля ГРС представляет собой оригинальный информационный модуль, включающий течеискатели, которые реагируют только на пробное вещество вне зависимости от присутствия воздуха, посторонних паров и газов. Данная информационно-измерительная система включает в себя аналитический прибор, пробоотборник почвенного воздуха на заданной глубине (макс. 1,5 м) и соединенное коммуникационными шлангами вспомогательное оборудование. Для увеличения эффективности гелиеметрии применяется индикационный ввод (инжектирование) дополнительного объема гелия. За счет этого формируется более контрастный сигнал, обеспечивающий надежное фиксирования микротечей и определение участков газопроводов или узлов оборудования ГРС, требующих дополнительного контроля.

Для подтверждения практической значимости интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью ГРС в этой же

части работы описано внедрение специальной информационно-измерительной мобильной системы термодиагностики оборудования ГРС и системы сбора, обработки и хранения информации на базе ПЭВМ (программное обеспечение передвижной лаборатории и специально разработанное специализированное математическое обеспечение - расчетный код «Прогресс»).

В качестве примера применения данного кода показан расчет одного из элементов технологической обвязки ГРС. Геометрия конечноэлементной модели объекта и соответствующее ему дерево проекта программы 8иЬРЕМ_Со11есн'оп представлены на рис.5.

Модель вкшочает тройниковое соединение, прямые участки трубопроводов ДУ259х8 и ДУ 159x6, конический переходник, гибы. На нижнем торце трубопровода заданы граничные условия - типа «заделка», т.е. запрещены смещения узлов во всех направлениях. На двух других торцевых поверхностях заданы граничные условия симметрии, т.е. запрещены смещения узлов в направлении оси ОУ. С помощью программы $иЬРЕМ_У1е\у на торцевых поверхностях могут быть заданы растягивающие и перерезывающие силы, изгибающие моменты, а также смещения отдельных сечений, вызванные, например, подвижкой грунтов и опор. Выполнено два вида расчета конструкции при условном нагруженин ее внутренним давлением Р = 1МПа. Первый расчет был проведен без учета возможного коррозионно-эрозиоиного износа и изменения толщины стенок конструкции. Во втором варианте с имитацией износа в заштрихованных зонах (рис.б) на корпусе тройника и одного из гибов толщина стенок трубопроводов была выбрана - 0,5 от исходной толщины. Расчетные результаты показали, что в зонах, где толщина стенки была уменьшена, максимальные значения напряжений возросли в 1.86 (зона тройника) и в 2.71 раза (зона гиба). Таким образом, применение данного аналитического приложения для расчета элементов конструкций ГРС, в которых методами неразрушающего контроля

Рис 5. Коиечноэлементная модель фрагмента трубопроводов обвязки ГРС.

оонаружены зоны коррознонно-эрозионного износа, дает возможность получить количественную оценку уровня действующих напряжений, оценить возможность их дальнейшей эксплуатации и определить остаточный ресурс оборудования, принять правильное решение о времени его замены или ремонта. Пример расчета НДС корпуса задвижки Sella зарубежного производства представлен на рис. 7. Здесь показаны возможности постпроцессора по визуализации результатов прочностного расчета, выделены зоны максимальных напряжений, которые требуют повышенного внимания при проведении контроля. В результате расчета получена количественная оценка значений компонентов НДС в этих зонах, что является исходной информацией для определения остаточного ресурса конструкции.

Рис.6. Распределение интенсивности напряжений в зонах концентрации напряжений._

а)

б)

в)

а) Конечноэлементная модель;

б) Деформированная картина в увеличенном масштабе;

в) Распределение интенсивности напряжений.

Рис.7 Результаты расчета корпуса задвижки. 17

В заключительной части диссертации показан алгоритм улучшения и совершенствования программных средств управления сроками службы ГРС, как одного из важнейших элементов комплексной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью газовых станций. В основу алгоритма положены Международные стандарты серии 1809000:2000 (ГОСТ Р ИСО 9000-2001, ГОСТ Р ИСО 9001-2001). При этом задача улучшения информационно-измерительной системы рассматривается в плоскости приемлемых и неприемлемых затрат по качеству. Выделены следующие виды затрат:

- неизбежные затраты для проведения выборочных проб и инспекторских проверок в целях профилактики дефектов и экспертизы промышленной безопасности ГРС;

- устранимые затраты, такие как ошибки, недостатки, дефекты материалов и технологий, связанных с эксплуатацией и диагностикой ГРС.

Согласно алгоритму качество должно быть обеспечено на всех этапах жизненного цикла ГРС. Опираясь на предыдущий опыт эксплуатации ГРС, теорию прочности и надежности, пероятностные методы оценки риска и положения других технических дисциплин выделены четыре направления организационно-технических мероприятий для повышения качества управления промышленной безопасностью ГРС:

1. Мероприятия," призванные снизить долю брака на стадии разработки конструкторско'технологической документации ГРС.

2. Мероприятия, призванные выявить слабые места в проектах ГРС, и (за счет снижения числа причин возникновения ошибок и дефектов) повысить надежность технологических процессов.

3. Мероприятия по техническому обслуживанию и управлению безопасными сроками службы оборудования и систем ГРС.

4. Мероприятия, связанные с инспекционными проверками и декларацией безопасности продукции и услуг, технологических процессов и процедур в рамках специализированных стандартов и технических регламентов эксплуатации и диагностики ГРр.

Развитие, системное и постепенное улучшение качества интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью ГРС осуществляется тремя постоянно повторяющими этапами: планирование процесса; внедрение и обеспечение процесса; улучшение процесса. В терминах предложенного алгоритма качество - это мера добротности работы ГРС, которая может быть разложена на разные категории: хорошо - плохо и дополнено понятиями:

- качество процесса безопасной коммерческой эксплуатации ГРС;

- качество условий труда и безопасности ГРС;

- качества работ по охране окружающей среды.

Таким образом, составляющими элементами управляющей системы качеством промышленной безопасности ГРС являются: задачи и ответственность высшего руководства организаторов процесса; система управления; обязательства и гарантии; профилактика и превентивные меры; проверка, контроль, самоконтроль и корректирующие мероприятия; правила действий в экстренных случаях и чрезвычайных ситуациях; обеспечение ресурсами, оборудованием; управление архивами и информацией о накопленном опыте; подготовка и тренировка персонала; аудиты по охране труда и системам управления риском.

В заключении подводятся итоги проведенного исследования, анализируется его значение для дальнейшего развития теоретических представлений об управлении промышленной безопасностью и рассматриваются практические возможности дальнейшего применения представленной в работе интегральной информационно-измерительной системы.

Научная и практическая значимость результатов данных исследований заключаются в том, что исследования, составляющие содержание диссертации, явились научной основой при разработке интегральной и оригинальных информационно-измерительных систем и аппаратно-программных средств, необходимых для промышленной безопасности ГРС. Эти средства и технические устройства отвечают новым современным требованиям по техническому регулированию и управлению качеством объектов топливно-энергетических отраслей и обладают достаточной общностью для их практического применения в атомной, нефтяной и других областях ТЭК страны. Созданные на основе проведенных исследований методики, алгоритмы, измерительные системы и приборы обеспечили проведение пусковых работ и дальнейшую безопасную эксплуатацию ГРС. С помощью разработанных методов и приборов проведены исследования и продлен проектный срок службы для ряда ГРС.

ВЫВОДЫ

1. В работе решена важная для топливно-энергетических отраслей научная задача по созданию и реализации концепции поэтапного развития интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью распределительных станций.

2. Проанализирована структура, функции и особенности управления безопасной эксплуатацией и сроком службы распределительных станций на примере газовой отрасли.

3. На основе анализа особенностей конструкций современных распределительных станций разработана блочно-модульная структура интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью распределительных станций, соответствующая современным требованиям по техническому регулированию и управлению качеством эксплуатации объектов ТЭК в новых условиях рыночной экономики.

4. Предложены общая методология и оригинальная информационная модель диагностики промышленной безопасности распределительных станций, созданы и апробированы иа практике новые инструментальные средства экспертизы их промышленной безопасности.

5. Представлены базовые процедуры подготовки, принятия и обоснования решений по управлению надежностью и безопасностью распределительных станций с помощью интегральной информационно- измерительной системы.

6. Создана информационная модель интегральной информационно-измерительной системы управления процессами обслуживания, надежностью и безопасностью ГРС в период проектной эксплуатации и за его пределами.

7. Разработана методическая, вычислительная и инструментальная базы для выбора оптимальной структуры управления безопасностью ГРС, методы и системы программного и информационного обеспечения процессов отработки, испытаний, сертификации и опытной апробации оригинальных информационно-измерительных систем управлении промышленной безопасностью ГРС.

8. Результаты работы внедрены на ведущих предприятиях ОАО «Газпром», получен положительный социально-экономический и технический эффект, что подтверждено актами внедрения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Клищевская В.М. Виды средств технической диагностики, предлагаемые для определения состояния технологического оборудования и надземной трубопроводной обвязки. II Сб.трудов ХУ1 международного тематического семинара «Диагностика оборудования компрессорных станций», сентябрь, Одесса, 1996г., том 1, с.52-57.

2. Клищевская В.М., Ермошкин А.Г. Технологическое и диагностическое оборудование для газораспределительных станций и линейной части магистральных газопроводов. II Газовая промышленность. Серия: Транспорт и подземное хранение газа, Москва, 1977г.

3. Ермощкин А.Г., Клищевская В.М., Тутнов И.А. Технологический регламент неразрушающих испытаний оборудования ГРС. // Газовая промышленность, 1997, №3, с.14-15,

4. Клшцсвская В.М., Ермошкин А.Г. Возможности применения программного комплекса «Прогресс» для расчета напряженно-деформированного состояния трубопроводов технологической обвязки ГРС. // Сб. трудов Седьмой международнойя деловой встречи «Диагностика-97», , апрель, Ялта, 1997г., т. 2, с. 233-235.

5. Клшцсвская В.М., Тутнов И.А. Методология создания расчетных кодов для обоснования прочности и безопасности эксплуатации типового оборудования и трубопроводов технологической обвязки газораспределительных станций. // Газовая промышленность. Научно-технический сборник. Специальный выпуск. 1998, №1-2 с.64-67.

6. Клшцсвская В.М., Ермошкин А.Г. Внедрение на объектах ОАО «Газпром» мобильной системы термодиагностнки. // Сб. трудов Девятой международной деловой встречи «Диагностика-99», апрель, Сочи, 1999г., с. 83-85.

7. Клищевская В.М., Концов В.В., Муханов H.A., Есин Ю.И. О методике определения технического состояния и остаточного ресурса технологических элементов и оборудования газораспределительных станций. // Сб. трудов Девятой международной деловой встречи «Диагностика-99», апрель, Сочи, 1999г., с. 64-67.

8. Салюков В.В., Кислых В.В., Клищевская В.М., Есин Ю.И. Центр испытаний и сертификации - многофункциональная система обеспечения надежности и безопасности ГРС и линейной части магистральных газопроводов. // Сб. трудов Десятой международной деловой встречи «Диаглостика-2000», апрель, Кипр, 2000г., с. 112-115.

9. Петров П.Г., Клищевская В.М., Есин Ю.И., Комаров Д. II. Прогнозирование остаточной прочности и ресурса работы технологического газового оборудования и ГРС. // апрель, Кипр, 2000г., с. 133-138.

10. Салюков В.В., Петров Н.Г., Клищевская В.М., Есин Ю.И., Ким Н.Е., Хромых A.B. Актуальные проблемы эксплуатации и продления ресурса ГРС. Реализация программы диагностики ГРС ОАО «Газпром» в 2000г. //Сб. трудов Одиннадцатой международной деловой встречи «Диагностика-2001», апрель, Тунис, 2001г., том 2,ч.1, с. 131-137.

11. Салюков В.В., Кислых В.В., Петров II.Г., Клищевская В.М., Есин Ю.И. Экспериментальное определение остаточного ресурса технологического оборудования в условиях, максимально приближенных к натурным. // Сб. трудов Одиннадцатой международной деловой встречи «Диагностика-2001», апрель, Тунис, 2001г., том 2, ч.1, с. 161-165.

12. Салгоков В.В., Петров Н.Г., Клищевская В.М., Есин Ю.И., Конов В.В., Волков Н.И., Романчснков В.П. Оценка технического состояния ГРС и определение остаточного ресурса. // Сб. Трудов Одиннадцатой международной деловой встречи «Диагностика-2001», апрель, Тунис, 2001г., том 2, ч. 2, с. 22-30.

13. Андреев В.Е., Петров Н.Г., Клищевская В.М., Подоляко Е.М. Передвижная лаборатория по диагностике и продлению ресурса систем газоснабжения. // Сб. материалов Научно-технического совета «Проблемы диагностики и продления ресурса распределительных газопроводов», декабрь, г.Суздаль, 2002г.

14. Пронин E.H., Петров Н.Г., Клищевская В.М. Отраслевой полигон по испытаниям оборудования и методик диагностики технического состояния распределительных газопроводов. // Сб. материалов Научно-технического совета « Проблемы диагностики и продления ресурса распределительных газопроводов», декабрь, Суздаль, 2002г.

15. Петров Н.Г., Клищевская В.М., Есин Ю.И., Притула В.В. Практическое применение методов и .средств диагностики подземных газопроводов распределительных сетей на полигоне ГУП «Мосгаз» и ООО «Таттрансгаз». // Сб. трудов Двенадцатой международной деловой встречи «Диагностика-2002», апрель, Турция, 2002г., том 3, ч. 2, с. 63-66.

16. Петров Н.Г., Клищевская В.М., Есин Ю.И. Задачи ДОАО «Оргэнергогаз» в области организации эксплуатации ГРС. // Сб. трудов Двенадцатой международной деловой встречи «Диагностика-2002», апрель, Турция, 2002г., том 3, ч. 2, с. 82-85.

17. Клищевская В.М., Ермошкин А.Г. Создание расчетного кода Прогресс для оценки прочности типового оборудования ГРС. // Сб. трудов третей международной конференции «Безопасность трубопроводов», т.З., с 16-18.

18. Ушин Н.В., Литвин И.Е., Апикин В.П., Митрохин М.Ю. Клищевская В.М. Оценка прочностной работоспособности технологических трубопроводных систем газораспределительных станций. // Сб. трудов Тринадцатой международной деловой встречи «Диагностика-2003», апрель, Мальта, 2003г., с.61-63.

19. Пронин E.H., Петров Н.Г., Клищевская В.М., Кочубей A.B. Отраслевой полигон по испытаниям оборудования и методик диагностики технического состояния распределительных газопроводов. // Нормативно-технический сборник «Газификация и использование газа», №1 (6), 2003г.

20. Осколков Г.Н., Пронин E.H., Клищевская В.М., Петров Н.Г., Подоляко Е.М. Отраслевой учебно-испытательный полигон и передвижная лаборатория по диагностике и продлению ресурса систем газоснабжения. // Сб. трудов Тринадцатой

международной делоиой встречи «Диагностика-2003», апрель, Мальта, 2003г., том 3, ч.2, с. 28-32.

21. Салюков В.В., Митрохин М.Ю., Есин Ю.И., Клищевская В.М., Петров II.Г. Система диагностического обследования ГРС ОАО «Газпром» и новые технические решения по обеспечению эксплуатационной надежности газораспределительных систем. // Сб. трудов Тринадцатой международной деловой встречи «Диагностика-2003», апрель, Мальта, 2003г., том 3, ч.2, с. 48-52.

22. Егоров И.Ф., Петров Н.Г., Клищевская В.М., Есин Ю.И., Подоляко Е.М. Методическая база проведения работ по экспертизе промышленной безопасности ГРС ОАО «Газпром» и восстановлению исполннтсльно-тсхничсской документации технологических трубопроводов ГРС. // Сб. трудов Тринадцатой международной деловой встречи «Диагностика-2003», апрель, Мальта, 2003г., том 3, ч. 2., с.52-56.

23. Клищевская В.М., Есин Ю.И., Петров Н.Г., Коробейник В.М., Теплой М.К. Обследование герметичности трубопроводов и технического оборудования ГРС с помощью гелиеметрического метода. // Сб. трудов Тринадцатой международной деловой встречи «Диагностика-2003», апрель, Мальта, 2003г., том 3, ч. 2, с. 56-61.

24. Осколков Г.Н., Андреев В.Е., Егоров И.Ф., Петров Н.Г., Клищевская В.М., Афлягонов Р.Ф. Создание отраслевой системы диагностики газораспределительных систем // Газовая промышленность, 2004, №1 с. 42-43.

25. Есин Ю.И, Клищевская В.М., Петров II.Г. Тутнов И.А. Информационно-измерительная система управления диагностикой и безопасностью ГРС ОАО «Газпром» // Газовая промышленность, 2004, №3 с.40-43.

26. Петров Н.Г., Клищевская В.М., Есин Ю.И. Повышение надежности систем газоснабжения // Газовая промышленность, 2004, №7 с.67-69.

27. Есин Ю.И., Клищевская В.М., Петров Н.Г. Сарычев Г.А., Тутнов И.А. Матрица требований для информационно-измерительной системы управления диагностикой и безопасностью газораспределительных станций ОАО «Газпром» // Измерительная техника 2004 № 5 с. 67-70.

Подписано в печать 12.11.2004. Формат 70x90/16. Объем 1,5 печ. п. Тираж 80 экз. Заказ № 10638 Отпечатано в типографии ЦИСН Минобрнауки РФ и РАН. 103905, Москва, ул. Тверская, 11. Тел.: (095) 229-4740

РЫБ Русский фонд

2007-4 19803

Введение

Глава 1 Проблемы и опыт эксплуатации технологического оборудования, систем диагностики, мониторинга и управления распределительных станций.

1.1. Особенности эксплуатации распределительных станций и условий замены физически и морально устаревшего технологического оборудования, трубопроводов, аппаратуры, датчиков, линий связи, систем контроля и управления

1.2. Классификация и описание типовых ГРС и постановка задачи на системное построение интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью распределительных станций

1.3. Концепция интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью распределительных станций топливно-энергетических отраслей.

1.4. Уточнение базовых положений по управлению сроком службы распределительных станций при применении информационно-измерительных систем управления промышленной безопасностью ГРС.

1.5. Нормативная и организационная базы для системы мероприятий управления процессами старения и сроком службы распределительных станций топливно-энергетических отраслей, разработка базовых принципов для создания и развития комплексной информационно-измерительной системы управления диагностикой и безопасностью ГРС.

Глава 2 Основные информационные факторы, определяющие процессы старения ГРС, и их научная классификация

2.1. Механизмы деградации функциональных свойств трубопроводных систем и оборудования ГРС и их научная классификация.

2.2. Информационная модель для управления процессами обеспечения промышленной безопасности в период старения оборудования и трубопроводов ГРС.

2.3. Методология управления старением и сроками службы оборудования, аппаратных средств, систем контроля и систем управления безопасностью ГРС.

Глава 3 Методология улучшения интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью распределительных станций на примере газовой отрасли.

3.1. Текущее состояние информационной среды для управления промышленной безопасностью ГРС.

3.2. Методологический алгоритм развития и улучшения интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью и сроком службы ГРС.

Глава 4 Примеры совершенствования и разработки дополнительных инструментальных средств интегральной информационно-измерительной системы для реализации мероприятий по управлению процессами промышленной безопасности и сроками службы ГРС.

4.1. Основания для совершенствования и разработки новых компонентов информационно-измерительной системы для реализации мероприятий по управлению процессами обеспечения безопасности и надежности ГРС.

4.2 Внедрение на ГРС ОАО «Газпром» информационно-измерительной системы гелиеметрического контроля герметичности технологического оборудования и трубопроводов.

4.3 Опыт использования информационно-измерительной системы для мобильной термодиагностики ГРС.

4.4. Передвижная лаборатория для экспертизы промышленной безопасности и продления паркового ресурса

Глава 5 Совершенствование программных средств для управления сроками службы ГРС.

5.1. Общие принципы улучшения программных средств управления сроками службы распределительных станций.

5.2. Методологический алгоритм создания и развития комплексного расчетного кода для оптимизации процедур экспертизы промышленной безопасности ГРС

5.3. Краткое описание расчетного кода ПК «PROGRES» и его применение для управления безопасным сроком службы ГРС.

5.4. Методология создания отраслевого полигона для экспериментальной верификации расчетных кодов и сертификационных испытаний инженерных методик экспертизы промышленной безопасности и прогнозирования ресурса оборудования и трубопроводов ГРС.

В настоящее время в топливно-энергетическом комплексе (ТЭК) России отмечается растущий спрос на информационные технологии и программно-аппаратные средства для мониторинга и управления различными объектами и инженерными системами. Этот спрос, обусловлен потребностью экономики страны в совершенствовании и развитии аппаратно-программных комплексов и управляющих систем безопасности объектов ТЭК.

Распределительные станции в топливно-энергетических отраслях играют важную роль в сфере топливно-энергетических балансов и энергетической безопасности регионов страны, определяющей ее национальную безопасность. Надежная и эффективная работа распределительных станций во многом определяет уровень социальных и техногенных рисков. Поэтому управление промышленной безопасностью распределительных станций топливно-энергетического комплекса (ТЭК) страны всегда будет представлять актуальную научную проблему, особенно для основных секторов экономики топливно-энергетических отраслей.

Газовая отрасль России является одной из важнейших в ТЭК страны, определяющей ее национальную и энергетическую безопасность, доля газа в энергетическом ресурсе России составляет около 50 %. Однако, текущее состояние газовой отрасли характеризуется рядом негативных тенденций: быстрым старением основных фондов, все еще низкой эффективностью использования оборудования и газопроводов, увеличением риска техногенных аварий и др. Серьезную озабоченность вызывает текущее техническое состояние газораспределительных станций (ГРС), как социально важного объекта ТЭК для экономики и энергетической безопасности регионов страны.

В России на текущий момент функционирует свыше 3500 ГРС, большая часть из которых находится на балансе ОАО «Газпром».

Территориальная разбросанность ГРС, их удаленное расположение от линейно-производственных управлений (ЛПУ), а также новое социально-экономическое состояние регионов России, характеризуемое сегодня высоким интегральным риском техногенных аварий, природных катастроф и терактов, срочно требует организации системной диагностики технического состояния и мониторинга безопасности ГРС на новом качественном уровне с использованием достижений науки об информационно-измерительных и управляющих системах в атомной науке и технике и смежных областях ТЭК. Особенно важно при эксплуатации ГРС с централизованной, периодической или надомной формами обслуживания создать унифицированную информационно-измерительную систему, как для предупреждения аварий, так и для грамотного управления экономикой ТЭК регионов страны.

В настоящее время газотранспортными предприятиями России проводится большая работа по строительству и реконструкции ГРС. Это требует внедрения новых методик и технических решений по телемеханизации и автоматизации управления ГРС. Общие подходы к созданию автоматизированных ГРС с различными формами обслуживания и концепция построения систем автоматического управления (САУ) ГРС изложены в «Основных положениях по автоматизации газораспределительных станций», утвержденных Будзуляком Б.В. - членом Правления ОАО «Газпром» в 2001 году.

Широкомасштабный процесс автоматизации не возможен без модернизации действующих ГРС (внедрения современного технологического оборудования; комплексных систем мониторинга, диагностики и управления; программного обеспечения). Поэтому для решения инженерно-экономической проблемы комплексной автоматизации процессов редуцирования газа вектор поиска научного решения задачи создания интегральной системы информационно-измерительной диагностики технического состояния ГРС может быть направлен в атомное приборостроение и АСУ ТП на ядерных объектах, которые представляют собой фундамент для современных автоматизированных систем управления безопасностью объектами ТЭК. Это позволит решить важную для ОАО «Газпром» техническую и экономическую задачу повышения надежности и безопасности ГРС, за счет широкомасштабной автоматизации и внедрения безлюдных технологий эксплуатации.

Вместе с этим существует проблема старения парка ГРС. По состоянию на 01.01.2004г. по ОАО «Газпром» достигнутый срок эксплуатации действующих ГРС составляет: до 20 лет службы - 67 %; более 30 лет службы - 33 %. Особо следует отметить, что на конец 2003 года 32,6 % из всех эксплуатируемых ГРС выработали свой проектный ресурс. Это требует принятия решения по дальнейшим условиям эксплуатации данных объектов регионального ТЭК (реконструкции, модернизации или замены). В замене в основном нуждаются ГРС производительностью до 50 тыс.нм и блочно-комплектные ГРС старых образцов л производительностью от 50 до 160 тыс.нм/ч. Следует заметить, что за период 1995 - 2002 годов показатель аварий ГРС был ~ 5-10"4 эпизодов на одну условную станцию в год. При этом доля аварий с возгоранием от общего их количества за этот период находилась в диапазоне 30 - 50 %. Однако, существует мнение, что в мировой практике социально приемлемый риск эксплуатации газовых объектов, в том числе и ГРС (например, выраженной вероятностью реализации возможных аварийных эпизодов для одной ГРС за один год) не должен быть выше 10"5 - 10"6 . Поэтому, особенно с учетом близкой перспективы вступление России во Всемирную торговую организацию (ВТО), острой и актуальной социальной проблемой текущего развития газового хозяйства страны и в первую очередь ОАО «Газпром» является достижение в ближайшем будущем указанного выше предела риска эксплуатации ГРС.

Одним из возможных научно-технических направлений решения этой актуальной проблемы является комплексная автоматизация мониторинга, диагностики и управления ГРС на базе современных информационноизмерительных и управляющих систем, которые уже действуют в атомной промышленности. Для реализации этого направления потребуется создание методической основы для комплексной информационно-измерительной системы управления диагностикой и безопасностью ГРС.

Объектом исследования в данной работе являются ГРС ОАО «Газпром». ГРС сооружаются на газопроводах-отводах и предназначены для бесперебойной подачи газа в заданном количестве населенным пунктам, промышленным предприятиям и другим потребителям. Газ на выходе ГРС должен удовлетворять определенным показателям качества, например, иметь необходимую степень очистки, одоризации и др. ГРС являются одной из важнейших составляющих общей системы транспортировки газа и во многом определяют надежность и эффективность региональных систем газоснабжения и энергетическую безопасность регионов. ГРС представляют собой сложную техническую систему, включающую сосуды высокого давления, системы очистки, осушки и подогрева газа, технологические трубопроводы, запорно-регулирующую арматуру, одоризационные установки, установки автономного энергопитания, информационно-управляющие и измерительные системы. Одним из факторов безопасной эксплуатации ГРС является надежное функционирование всех систем, элементов и узлов ГРС, которые работают в условиях статических и динамических нагрузок, больших перепадов давлений и температур, подвержены коррозионному и эрозионному износу. В условиях старения технологических трубопроводов и оборудования ГРС фактор их безопасности становится определяющим при составлении топливно-энергетических балансов регионов (ТЭБ).

Вместе с этим следует отметить, что многие современные правовые и нормативные документы федерального уровня [1,2] в сфере газоснабжения требует от собственника опасного производственного объекта разработку и реализацию новой системы диагностического обслуживания и управления техногенной безопасностью предприятия. С учетом изменения экономических, организационных,правовых и других основ ТЭК в России, сегодня эта новая система обязана быть эффективной, конкурентной и коммерчески выгодной. Эти условия могут быть выполнены, если новая система диагностического обслуживания и управления безопасностью каких-либо объектов ТЭК, в нашем случае это ГРС, сможет обеспечить переход от традиционной эксплуатации промышленного объекта, согласно проектному заданию, к безопасной эксплуатации «по фактическому состоянию». Создание таких условий сегодня представляет собой актуальную научную задачу, особенно в современных перспективах использования газа и стратегии развития ТЭК страны [1-7].

Актуальность задач в части постоянного совершенствования и развития гармонизированной инструментальной среды для программно-аппаратных комплексов и систем автоматизации технологических процессов ГРС, создания нового пакета методических рекомендаций для развития компьютерно-интегрированных систем контроля и управления, необходимых для безопасного и эффективного использования газа, подчеркивается в ранее принятых документах федерального уровня. В частности актуальность задач совершенствования систем мониторинга, диагностики и управления ГРС определена в следующих документах:

Федеральный закон. № 69-ФЗ «О газоснабжении в Российской Федерации» от 31 марта 1999 г.;

Федеральный закон № 184 - ФЗ «О техническом регулировании» от 27 декабря 2002 г.;

Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 20 июня 1997 г.; Постановление Правительства РФ от 13 августа 1996 г. №997 «Требования по предотвращению гибели объектов животного мира при осуществлении производственных процессов, а также при эксплуатации транспортных магистралей, трубопроводов, линий связи и электропередачи»;

Федеральная научно-техническая программа «Высоконадежный трубопроводный транспорт;

Государственная научно-техническая программа ГНТК СССР, Минпромнауки России, АН СССР, РАН «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф» 1991-2001гг;

Постановления правительства РФ, в том числе от 14.07. 1997 № 858 (Положение об обеспечении доступа независимых организаций к газотранспортной системе Российского акционерного общества "Газпром"); от 24.11.1998 № 1370 (Положение об обеспечении доступа организаций к местным газораспределительным сетям;

Программа мероприятий по обеспечению надежности и безопасности газораспределительных станций магистральных газопроводов на 1998-2003 гг.», утвержденная заместителем Председателя Правления РАО «Газпром» В. В. Ремизовым 20 февраля 1998 г.;

Программа работ по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта технологического оборудования и развитию мощностей ремонтных производств ОАО «Газпром», утвержденная заместителем Председателя Правления ОАО «Газпром» А. Г. Ананенковым 10 июля 2003г.;

Решение № 13-2002 заседания секции «Техническое обслуживание и ремонт газопроводов» Научно-технического совета ОАО «Газпром» по вопросу: «Новые технические решения при ремонте, реконструкции и строительстве линейной части магистральных газопроводов и газораспределительных станций» от 22-23 мая 2002 г., утвержденное заместителем Председателя Правления ОАО «Газпром» А. Г. Ананенковым 30 июля 2002 г.;

Решение отраслевого совещания по организации эксплуатации линейной части магистральных газопроводов, конденсатопроводов и ГРС в

2002 году и задачах на 2003 год от 18-19 февраля 2003 г., утвержденное

12 начальником Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром» Б. В. Будзуляком 29 марта 2003 г.;

Решение отраслевого экспертного Совета по автоматизации, утвержденное 29 апреля 2003г. начальником Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа Б. В. Будзуляком.

Создание и развитие современных отраслевых информационно-измерительных комплексов и систем управления, включающих средства вычислительной техники и автоматизации, требуют стыковки разного сорта уникальной техники и оборудования с вычислительной электронной машиной и специальными, а в ряде случаев и общими сетями связи. В наше время резкий рост технических возможностей средств вычислительной и коммуникационной техники создает новые уникальные условия для синтеза оригинальных систем автоматизации и управления для ГРС, других газовых объектов, а также установок для смежных областей промышленности в общей оболочке: «проектирование - изготовление и монтаж - эксплуатация -вывод из эксплуатации - демонтаж оборудования и утилизация последствий производственной деятельности». Процедура оптимизации создания и развития таких аппаратно-программных средств и управляющих систем требует научного осмысления накопленного опыта, выделение значимых факторов, определяющих развития систем контроля, мониторинга и автоматизации управления ГРС, выполнения соответствующих экспертиз и определенного объема теоретических и экспериментальных работ. Но, не смотря на то, что на сегодняшний день банки знаний: об опыте создания систем автоматического управления технологическими процессами в общем и специальном машиностроении, атомной энергетики и других отраслях ТЭК, о внедрении информационных технологий, технологий автоматизированного проектирования, управления и контроля на всех этапах жизненного цикла объектов ТЭК, достаточно полны, все же еще требуется уточнить, детализировать и развить методологические основы и принципы для системного развития информационно-измерительных систем и других аппаратно-программных средств, без которых не будет возможна комплексная автоматизация технологических процессов ГРС. Для этого необходимы: анализ и классификация технических требований для совершенствования и расширения функциональных возможностей информационно-измерительных систем, аппаратно-программных средств и компьютерных комплексов, предназначенных для газовых объектов и особенно для ГРС; совершенствование и уточнение базовых научных принципов при построении систем автоматизации и создании аппаратно- программных средств для ГРС в общем формате и других объектов ТЭК, в том числе и объектов использования атомной энергии; получение новых результатов исследований и системное наполнение баз знаний, необходимых для правильной разработки и реализации мероприятий в части совершенствования, создания и развития измерительно-информационных систем, аппаратно-программных комплексов и управляющих систем для автоматизации ГРС.

Целью настоящей работы является создание методической основы комплексной информационно-измерительной системы управления диагностикой и безопасностью ГРС.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующий комплекс, взаимосвязанных задач: в рамках общей единой информационной системы мониторинга, диагностики и управления газовым хозяйством (ЕС МДУ ГХ) разработать принципы и базовые процедуры подготовки и принятия решений, методическую и вычислительную базы для выбора оптимальной структуры управления диагностикой и безопасностью ГРС; разработать методические основы информационного обеспечения диагностического обслуживания ГРС для поддержания их безопасности на социально приемлемом уровне; оценить эффективность применения информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью ГРС при выборе оптимальных стратегий их эксплуатации и диагностического обслуживания; обосновать состав необходимых мероприятий для внедрения технических решений, в первую очередь по автоматизации процессов мониторинга и диагностики технического состояния оборудования и технологических трубопроводов ГРС; создать пакет методических рекомендаций для совершенствования и развития компьютерно-интегрированных информационно-измерительных систем диагностики, мониторинга и управления ГРС, необходимых для безопасного и эффективного использования этих объектов в газовой отрасли.

Для решения названных задач был разработан методический план исследований по теме: «Интегральная информационно-измерительная система управления промышленной безопасностью распределительных станций топливно-энергетических отраслей», который включил в себя следующие разделы: Системный анализ тенденций развития и совершенствования технических решений по проблеме автоматизации ядерной техники для эффективной и безопасной эксплуатации ГРС газовой отрасли, как составной части реализации стратегии развития ТЭК в России. Для этого в рамках данных исследований был выполнен анализ известных результатов исследований и технических решений в области овладения в промышленных масштабах построением инструментальной среды для синтеза систем автоматизации технологических процессов в ТЭК. Здесь же представлен анализ достижений и ошибок в плоскости повышения надежности и эффективности действующих аппаратно-программных комплексов и управляющих систем для ГРС. Определение роли и места совершенствования методологии получения доказательств и оценки качества технических решений в области синтеза систем автоматизации технологических процессов ГРС и набора базовых средств автоматизации объектов газовой отрасли. Здесь сформулированы базовые принципы для построения автоматизированных систем управления и мониторинга, в части сбора и архивирования информации о контроле за технологическими параметрами, в части создания программно-аппаратных средств сопряжения различного оборудования с вычислительной техникой, включая диалоговые средства настройки и человеко-машинный интерфейс для экспертных систем различного уровня. Логическим результатом работ по этой части принятого плана исследований стал обобщенный алгоритм совершенствования и создания аппаратно-программных средств для ГРС.

Систематизация и описание опыта технических решений в части создания аппаратно программных средств и комплексов для ГРС. Результаты исследований представленные в данном разделе содержат в себе сведения о верификации программных средств, аттестации и сертификации аппаратных средств и внедрении технических решений в практику исследовательских, диагностических и других видов работ на ГРС.

Разработка рекомендаций и предложений по развитию применения полученных научных и практических результатов в смежных отраслях промышленности. Здесь на примерах процедуры создания высокоточной аппаратуры и программных средств для оперативного контроля территорий и объектов и создания автоматизированных рабочих мест показаны перспективы использования достижений, полученных при данных исследованиях, в нефтяном и атомном секторах экономики страны.

Реализация данного плана осуществлялась автором в рамках общего методологического цикла Деминга: «Планирование - подготовка -проверка - действие», а за основу конкретных научных разработок была принята открытая и модульная структура построения гармонизированной инструментальной среды для программно-аппаратных комплексов, которая предполагает, что любой комплекс управления промышленной безопасностью объектов ТЭК должен иметь не менее трех составляющих: аппаратурная составляющая, программное обеспечение, электронное хранилище архивных данных, используемое в течение всего жизненного цикла объекта.

Научная новизна работы заключается в следующем: впервые на базе многолетнего опыта совершенствования и развития аппаратных средств и автоматизированных систем ГРС ОАО «Газпром» сформулирована универсальная концепция развития гармонизированной инструментальной среды для создания новых и совершенствования действующих информационно-измерительных систем и комплексов мониторинга, диагностики и контроля служебных характеристик ГРС, а также для управления надежностью (безопасностью) объектов газовой и других потенциально опасных промышленных отраслей ТЭК; разработаны и обоснованы методологические основы и принципы системного развития информационно-измерительных систем для автоматизации технологических процессов диагностики, мониторинга и управления объектов ТЭК; получены новые научные результаты для обоснования адекватности конкретных технических решений при создании систем управления, контроля, диагностики ГРС.

Практическая ценность работы определяется тем, что предложенная автором методология является обоснованием информационной политики ОАО «Газпром», в части определения и мониторинга диагностических показателей надежности оборудования, трубопроводов и инженерных систем ГРС; формирования и реализации мер, повышающих безопасность и эффективность технологического оборудования и трубопроводов ГРС;

- определения направлений улучшения показателей безопасности, охраны труда персонала и эксплуатации ГРС, в том числе и за пределами их проектного срока службы.

Разработанные автором модели и методики информационного обеспечения диагностического обслуживания и управления безопасностью ГРС ОАО «Газпром» верифицированы, апробированы и внедрены на ряде газотранспортных предприятиях отрасли, при этом был получен значительный положительный социально-экономический эффект, что подтверждается соответствующими актами.

На защиту выносится: общая методология, научные принципы и базовые процедуры подготовки, принятия и обоснования решений по управлению надежностью и безопасностью ГРС; концепция и методологический алгоритм создания, развития и улучшения комплексной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью ГРС; модель комплексной информационно-измерительной системы для управления процессами диагностического обслуживания, надежностью и безопасностью ГРС в период проектной эксплуатации и за его пределами; методическая, вычислительная, инструментальная и другие обеспечивающие базы для выбора оптимальной структуры управления диагностикой и безопасностью ГРС; методы и системы программного и информационного обеспечения процессов отработки, испытаний, сертификации и апробации образцов оригинальных информационно-измерительных и управляющих систем для мониторинга и диагностики ГРС ОАО «Газпром»; результаты верификации методических подходов и методик в объектно-ориентированных исследованиях, новые рекомендации по развитию информационной среды для управления промышленной безопасностью ГРС, как составной части региональных систем

18 газоснабжения и энергетической безопасности регионов.

Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на 14 конференциях и семинарах, в том числе на Третьей международной конференции «Безопасность трубопроводов» 1999 года (г. Москва), на международных деловых встречах «Диагностика -2000, 2001, 2002, 2003, 2004» (Кипр, Тунис, Турция, Мальта, Египет), научно-техническом совете ОАО «Газпром» «Проблемы диагностики и продления ресурса распределительных газопроводов» (г. Суздаль).

Генеральные идеи, положения, принципы, методические приемы, а также обобщенные результаты исследований опубликованы в 27 отечественных и зарубежных периодических научных изданиях.

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка используемых источников, включающего 69 источников, 2 приложений. Работа изложена на 169 страницах, в том числе содержит 120 страниц текста, 8 таблиц , 41 рисунок и список использованных источников.

ВЫВОДЫ:

1. Разработано новое методическое обеспечение, позволяющее более эффективно решать отраслевые задачи научно-технической проблемы ТЭК по информационному обеспечению предупреждения промышленной безопасности распределительных станций на социально приемлемом уровне.

2. Получены новые теоретические и экспериментальные результаты, позволившие обосновать технические и административные решения по: созданию и внедрению с постоянным совершенствованием качества интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью распределительных станций на примере газовой отрасли; созданию и внедрению оригинальных аппаратно программных комплексов и информационно-измерительных систем для мониторинга и автоматизированного управления безопасностью ГРС; созданию условий для верификации и сертификации технических и программных средств, необходимых для обслуживания ГРС ОАО «Газпром», а также системы подготовки квалифицированного персонала для проведения практических работ по диагностике и управлению безопасностью ГРС.

3. Результаты научных исследований, полученные автором при выполнении работ по обоснованию конкретных технических решений, в том числе при автоматизации обслуживания ГРС ОАО «Газпром» внедрены в инженерную практику, при этом получен значительный положительный экономический и социальный эффект, что подтверждено актами внедрения.

Заключение

В результате проведенных исследований в диссертационной работе получены следующие основные теоретические, методологические и практические результаты:

1. Обобщен опыт создания и эксплуатации автоматизированных информационно- управляющих систем в инженерной и социально экономической сфере и решена важная отраслевая задача, заключающаяся в создании теоретических основ, моделей и методов синтеза оптимальных информационно-управляющих систем для управления промышленной безопасностью распределительных станций.

2. Проанализированы структура, функции и особенности управления безопасной эксплуатацией и сроком службы распределительных станций на примере газовой отрасли. Определены основные направления совершенствования управления безопасностью и надежностью ГРС, как важной составляющей региональной энергетической безопасности.

3. Сформулирована концепция и определена структура интегральной информационно-измерительной системы управления промышленной безопасностью и сроком службы ГРС, основные задачи, связанные с обслуживанием данной системы и постоянным улучшением ее качества, определено множество пользователей и доноров данной информационной системы.

4. Проведен анализ эффективности информационно-измерительных систем и аппаратно-программных комплексов для решения практических задач мониторинга и управления промышленной безопасностью ГРС, сформулированы основные требования к их характеристикам в составе интегрированных автоматизированных информационных систем для ГРС в среде управления безопасностью объектами топливно-энергетических отраслей в регионах страны. 166

5. Сформулирована и решена задача создания и постоянного развития комплексной информационно-измерительной системы мониторинга и интегральной диагностики состояния ГРС ОАО «Газпром» на базе современных информационных технологий, методологии вероятностного анализа безопасности объектов ТЭК, которая позволяет с минимальными затратами получать качественное информационное сопровождение принятия и реализации административных решений по условиям безопасной эксплуатации ГРС.

При выполнении исследований в целях решения этой задачи: проведены исследования опыта предыдущей эксплуатации действующих ГРС и их классификация по признаку диагностического обслуживания, уточнены и проанализированы факторы, влияющие на точность измерений диагностических показателей, характеристик состояния ГРС при проведении инспекционных исследований на действующих объектах; уточнены системные принципы и разработан методологический алгоритм построения и улучшения как интегральной информационно-измерительной системы мониторинга и диагностики ГРС, так и оригинальных аппаратно-программных средств для проведения диагностического обслуживания ГРС; усовершенствованы методическая и инструментальная базы для проведения исследований технических характеристик ГРС, для управления качеством и безопасностью технологических процессов по редуцированию газа, в том числе разработана новая нормативно-техническая документации по диагностике ГРС, созданы методики инспекционных обследований и новые инструментальные средства для их осуществления, концепция и основы испытательного полигона для верификации и апробации новых технических решений по управлению промышленной безопасностью ГРС среди которых: положение по технической эксплуатации ГРС ОАО «Газпром»; методика определения технического состояния газораспределительных станций; информационная модель и методология управления процессами диагностического обслуживания в период старения оборудования и трубопроводов ГРС; информационно-измерительная система гелиеметрического контроля герметичности технологического оборудования и трубопроводов ГРС; информационно-измерительная система для мобильной термодиагностики технологического оборудования и трубопроводов ГРС; передвижная лаборатория для мониторинга промышленной безопасности и продления паркового ресурса ГРС; расчетный код «PROGRES» (первая версия) для оптимизации процедур управления промышленной безопасностью и управления сроком безопасной службы ГРС; документация на отраслевой полигон для экспериментальной верификации и сертификационным испытаниям инженерных методик диагностики технического состояния и безопасности распределительных станций.

На основе выполненной научной работы сформулированы следующие

1. Мельников А.А., Карасевич A.M. Предпосылки научно-методического и информационного обеспечения задач распределения и использования газа. //Нормативно-технический сборник Газификация и использование газа №1(3), 2002 г. с.13-17.

2. Доклад МЭРТ в Правительство РФ (01 сентября 2003г. по вопросу развития рынка газа в Российской Федерации.

3. Жилин О.Г. Тарифная политика в газовой отрасли //Экономика России XXI век /№77 2003 .г

4. Стратегия развития газовой промышленности России. — М.: Энергоатомиздат, 1997г., 344 с.6. «Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2020 года», М.: Минэнерго РФ.

5. Шафраник Ю.К. Определяющие факторы устойчивого развития нефтегазового комплекса страны /Бурение и нефть/ М., Январь 2003. с.5—7.

6. Зарицкий С.П. Вопросы перехода на новую ресурсосберегающую отраслевую систему эксплуатации оборудования «по состоянию» // Обз.информ. Сер. Транспорт и подземное хранение газа. М.ЮОО «ИРЦ Газпром» 2003г., 30 с.

7. Броек Д. Основы механики разрушения. —М.: Высшая школа, 1980, —с.368.

8. Вычислительные методы в механике разрушения. /Под ред. С. Атлури./ — М.: Мир, 1990. 392 с.11 .Прочность, ресурс и безопасность машин и конструкций /Под. ред. чл. кор.

9. З.Потапов Н.А., Тутнов И.А., Киселев А.С. Создание расчетных кодов для анализа конструкционной прочности типового оборудования ТЭК. // Безопасность труда в промышленности 1997, № 3, С. 28-33.

10. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. М.: Машиностроение, 1985. -224 с.

11. Махутов Н.А. и др. Катастрофы и общество.- М.: Контакт-культура, 2000. -331 с.

12. Ермошкин А.Г., Клищевская В.М., Тутнов И.А., Технологический регламент неразрушающих испытаний оборудования ГРС. // Газовая промышленность 1998, №3, с.14-15.

13. Мишин В.М. Управление качеством. — М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2000 — 303с.

14. Сиро С. Практическое руководство по управлению качеством. —М.: Машиностроение, 1980.

15. Клищевская В.М., Ермошкин А.Г. Внедрение на объектах ОАО «Газпром» мобильной системы термодиагностики. // Сб. трудов, Девятая международная деловая встреча «Диагностика-99», Сочи, апрель 1999г., с.83-85.

16. Терентьев В. Ф. Усталостная прочность металлов и сплавов. — М.: Интермет Инжиниринг, 2002. 288 е.: ил.

17. Рубцов А. С., Рыбин В. В. Структурные особенности пластической деформации на стадии локализации течения // Физ. мет. и металловед. 1977.Т. 44. №3. С. 611-622.

18. Рыбин В. В. Физическая модель явления потери механической устойчивости и образования шейки // Физ. мет. и металловед. 1977. Т. 44. № З.С. 623-632.

19. Орлов JI. Г., Шитикова Г. Ф. Структурные изменения при образовании шейки в растянутых монокристаллах кремнистого железа // Физ. мет. И металловед. 1981. Т. 52. №2. С. 421-424.

20. Сборник докладов. Третьей Международной конференции «Безопасность трубопроводов». М.: ИРЦ Газпром, 1999., т. 1.

21. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука, 1974, с. 560.

22. Баранов В.М., Гриценко А.Т., Карасевич A.M. и др. Акустическая диагностика и контроль на предприятиях топливно-энергетического комплекса. М.: Наука, 1998, с. 304.

23. Панин В. Е. Основы физической мезомеханики // Физ. мезомеханика. № 1.1998. С. 5-22.

24. Рыбин В. В. Физическая модель явления потери механической устойчивости и образования шейки // Физ. мет. и металловед. 1977. Т. 44. № З.С. 623-632.

25. Панин В. Е., Буркова С. П., Плешаков В. С. и др. Мезополосовые структуры и стадийность деформации поликристаллов высокоазотистой стали// Физ. мет. и металловед. 1996. Т. 82. № 4. С. 148-153.

26. Тутнов А.А., Тутнов И.А. Диагностика разрушения на основе регистрации и анализа акустических и электромагнитных волн. М.: ГКАЭ, 1988. 72 с.

27. Прочность, ресурс и безопасность машин и конструкций./Под. ред. чл.-кор. РАН Н.А. Махутова, к.т.н. М.М.Гаденина./-М.: ИМАШ РА, 2000. 527 с.

28. Львов Д.С. Экономический рост России. Научные труды Международного Союза экономистов и Вольного экономического общества России. М.: Вольное экономическое общество, 2001.Т. 8 (32) с.263-265.

29. Карасевич A.M. Эффективное газоснабжение в рыночных условиях. //Наука и техника в газовой промышленности -2003, №2 с. 46-49.

30. Дмитриевский А. Н. Перспективы развития газовой промышленности России на период до 2020 года // ТЭК, 2003, № 3 с.56-57.

31. Мелехин Е.С., Овчинников В.В. К вопросу регулирования минерально-сырьевой базы / Финансы 1998. №8.

32. Уткина Л.Д., Уткин В.Л. О состоянии системы газоиспользования в областях России //ТЭК № 3,2003. с. 28-30.

33. Клищевская В.М., Ермошкин А.Г., Белов В.М. Методы технической диагностики, предлагаемые для использования при определении состояния технологического оборудования и обвязки трубопроводов ГРС. //Диагностика трубопроводов, том 1, М.: ИРЦ Газпром, 1995.

34. Клищевская В.М., Ермошкин А.Г. Создание расчетного кода Прогресс для оценки прочности типового оборудования ГРС. //Сб. трудов Третей Международной конференции «Безопасность трубопроводов» т.З. с. 16-18.

35. Хенли Э., Кумамото X. // Надежность технических систем и оценка риска, М., Машиностроение, 1984г.с.406.

36. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента. Пер. с англ. // Под ред. В.В.Налимова. -М.: Мир, 1967. 287с.

37. Клищевская В.М., Петров Н.Г. Отчет о научно-исследовательской работе

38. Ретроспективный анализ показателей эксплуатации, ремонта, реконструкции и диагностики ГРС по состоянию на 01.01.2004г.».

39. Клищевская В.М., Башкин А.В., Потрненко А.В. Технический отчет по результатам технического диагностирования подземных, надземных трубопроводов и обвязок оборудования ГРС ООО «Сургутгазпром», М.2003.

40. Клищевская В.М., Есин Ю.И. Отчет о проведении диагностического обследования технологических трубопроводов и газового оборудования ГРС в ООО «Кубаньгазпром», М.2000.

41. Муханов Н.А., Клищевская В.М. Отчет о научно-исследовательской работе. Анализ технических решений по созданию ГРС нового поколения и внедрение современного технологического оборудования на ГРС с целью обеспечения их надежности и безопасности, М.2001.

42. Клищевская В.М., Ермошкин А.Г. Технологическое и диагностическое оборудование для газораспределительных станций и линейной части магистральных газопроводов, М.:ИРЦ, Газпром 1997, 24с.

43. Петров Н.Г., Клищевская В.М., Есин Ю.И. //Повышение надежности систем газоснабжения.// Газовая промышленность №7,2004. 67-69 с.

44. Норенков И.П., Кузьмин П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии.- М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. -320 с.

45. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. -М., Мир, 1975 341с.

46. Постнов В.А., Тарануха Н.А. Метод модуль-элементов в расчетах судовых конструкций. //Д., Судостроение, 1990.

47. Макаров Э.Л., Куркин А.С. Расчетный анализ надежности и остаточного ресурса сварных соединений. //Полимергаз 2001, №4 с37-39

48. Сборник трудов Второго межотраслевого семинара «Прочность и надежность нефтегазового оборудования». ГУЛ ИЦП МАЭ, 2001.

49. Маркочев В.М., Олферьева М.А., Упругопластические состояния и прочность элементов конструкций М., МИФИ, 2001-140с.

50. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.; Машиностроение 1990. - с.448.

51. Черепанов Г.П., Механика хрупкого разрушения, изд. Наука М., 1974, 640с

52. Бакиров М.Б., Кудрявцев Е.М., Сарычев Г.А., Тутнов И.А. Диагностика и прогнозирование ресурса сосудов давления объектов использования атомной энергии. Учебное пособие для вузов.— М.: РАДЭКОН, 2004. — 95с.

53. Балалов В.В., Писарев B.C., Щепинов В.П. Голографический интерференционный метод исследования концентрации напряжений в тонкостенных цилиндрических оболочках. Механика твердого тела, М., N3, 1992, стр. 190-199.

54. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М. Машиностроение, 1975, 455 стр.

55. Куркин А.С. Применение теории течения и метода конечных элементов. //Изв. вузов, Машиностроение, N1, стр. 16-20, 1988.

56. Вычислительные методы в механике разрушения. Под ред. С.Атлури, М., Мир, 1990, 392 стр.

57. Осколков Г.Н., Пронин Е.Н., Петров Н.Г., Клищевская В.М., Кочубей А.В. Отраслевой полигон по испытаниям оборудования и методик диагностики технического состояния распределительных газопроводов. // Сборник трудов ДОАО «Оргэнегогаз», 2003.

58. IEC 1025: 1990 Fault tree analysis (FTA)/ Стандарт МЭК "Анализ дерева неполадок", 1990 г. - перевод с франц., СИФ НТЦ ПБ-707.

59. Потапов Н.А, Тутнов И.А., Киселев А.С., Создание расчетных кодов для анализа конструкционной прочности типового оборудования объектов ТЭК. // "Безопасность труда в промышленности", 1997, №3, с. 28-33.