автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Повышение пожарной и промышленной безопасности трубопроводов энергетических систем с использованием прочностного анализа

На правах рукописи

Алешин Владимир Васильевич

ПОВЫШЕНИЕ ПОЖАРНОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОЧНОСТНОГОАНАЛИЗА

Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность (технические науки, отрасль - энергетика)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА-2005

На правах рукописи

Алешин Владимир Васильевич

ПОВЫШЕНИЕ ПОЖАРНОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОЧНОСТНОГОАНАЛИЗА

Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность (технические науки, отрасль - энергетика)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА-2005

Работа выполнена в ООО «Научно-производственное объединение ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ» (г.Саров Нижегородской области).

Научный консультант: доктор технических наук

старший научный сотрудник Селезнев В.Е.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Николаев В.П.

доктор технических наук Зезин Ю.П.

доктор технических наук,

профессор Поляков Ю.А.

Ведущая организация: ФГУ Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России

Защита состоится года в часов на

заседании диссертационного совета Д 205.002.02 по адресу: 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, дом 4, зал Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГПС МЧС России.

Автореферат разослан «» года, исх. №

Отзывы на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направлять в Академию ГПС МЧС России по указанному адресу. Телефон для справок: 283-19-05.

Ученый се!фетарь диссертационного совета Д 205.002.02 -л-—■

доктор технических наук, профессор "^^Д С.В. Пузач

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время большинство трубопроводных систем высокого давления российского топливно-энергетического комплекса, транспортирующих пожароопасные газы и жидкости, находятся в эксплуатации уже свыше 20-30 лет, фактически приближаясь к грани своего эксплутационного ресурса. Старение и изнашивание трубопроводных конструкций ведет к увеличению количества аварий с тяжелыми социальными, экологическими и экономическими последствиями. Часто разрушения трубопроводов сопровождаются' возгоранием транспортируемого продукта и последующим интенсивным пожаром. В частности, по статистике промышленных аварий, официально публикуемой Госгортехнадзором РФ, около 80% разрывов магистральных газопроводов сопровождаются пожарами.

Пожары на трубопроводах промышленных энергетических объектов, особенно на магистральных газо- и нефтепроводах большого диаметра, причиняют значительный материальный ущерб, наносят серьезный урон экологической системе района, прилегающего к месту пожара, и приводят к гибели людей. Причем, при разрывах трубопроводов, транспортирующих пожароопасные газы и жидкости, именно пожар является одной из наиболее опасных угроз жизни людей.

Особо опасными случаями, способными привести к катастрофическим последствиям, являются разрывы газопроводов с воспламенением транспортируемого горючего газа, происходящие в сложных трубопроводных системах - на компрессорных и газораспределительных станциях, в узлах пересечений многониточных магистральных газопроводов с другими газо-,, нефте- и продуктопроводами, на газоперерабатывающих заводах и в хранилищах природного газа, на тепловых и атомных электрических станциях и т.п. В этих случаях интенсивное тепловое воздействие от пожара на аварийном участке может вызвать разрушение соседних трубопроводов и воспламенение транспортируемых по ним продуктов, то есть привести к каскадному развитию аварийной ситуации.

Для решения этой проблемы требуется своевременная реконструкция и модернизация эксплуатирующихся трубопроводных систем. Одной из основных задач, возникающих при проведении реконструкции и модернизации трубопроводных систем, является адекватная оценка технического состояния трубопроводов, анализ безопасности их эксплуатации и ранжирование участков трубопроводов по срокам ремонта или замены.

Насущность решения данной проблемы на современном этапе, помимо социальных и экологических факторов, обусловлена большой стоимостью замены или ремонта участков трубопроводов. Поэтому, научно обоснованное ранжирование участков трубопроводов по очередности и срокам их своевременного ремонта, помимо основной задачи - повышения безопасности»

эксплуатации трубопроводной системы, позволяет также эффективно спланировать затраты энергетической компании на реконструкцию, делает их экономически целесообразными.

Обоснованность ранжирования участков любой сложной системы промышленных трубопроводов зависит, прежде всего, от адекватности оценки реальной прочности каждого ее участка. В свою очередь, адекватность оценок-определяется степенью точности расчетного математического аппарата, применяемого при анализе напряженно-деформированного состояния трубопроводной системы (как всей трубопроводной конструкции в целом, так и каждого из составляющих ее элементов) при действии всех эксплутационных нагрузок.

За последние годы, непрерывно развивающиеся методы и средства технической диагностики достигли уровня, позволяющего получить объективную информацию, как по фактическому пространственному положению трубопровода, так и по геометрии и расположению имеющихся дефектов стенок труб. Причем, эти средства продолжают интенсивно с овершенствоваться.

Вместе с тем, традиционные методики расчетной оценки прочности трубопроводных конструкций, базирующиеся на упрощенных методах сопротивления материалов и строительной механики, не позволяют провести адекватный анализ прочности промышленных трубопроводных систем с требуемой на сегодняшний день точностью.

С другой стороны, современный уровень развития численных методов механики сплошных сред и вычислительных мощностей компьютерной техники дают возможность выработки новых подходов к анализу состояния трубопроводных конструкций промышленных энергетических объектов. Применение современных методов и средств математического моделирования позволяет разработать высокоточные вычислительные технологии оценки прочности трубопроводных конструкций в условиях многофакторного нагружения при номинальных и аварийных (включая тепловые воздействия при пожарах) режимах эксплуатации с учетом результатов технической диагностики. Причем, эти технологии особенно эффективны для повышения пожарной и промышленной безопасности трубопроводов при их массовом внедрении в производственный процесс.

Таким образом, повышение пожарной и промышленной безопасности трубопроводов энергетических систем с использованием прочностного анализа является актуальной проблемой.

Объектом исследования в диссертационной работе являлась пожарная и промышленная безопасность трубопроводных конструкций в номинальных и аварийных режимах функционирования.

В качестве предмета исследования рассматривались теоретические основы и методы высокоточного численного прочностного анализа протяженных разветвленных трубопроводных сетей энергетических систем при

многофакторном нагружении (включая тепловые воздействия от пожара на открытой местности) для повышения их пожарной и промышленной безопасности.

Целью работы являлась разработка теоретических основ, методов и технологии высокоточного численного прочностного анализа протяженных разветвленных трубопроводных сетей энергетических систем для повышения их пожарной и промышленной безопасности, проводимого в сжатые сроки при минимизации влияния человеческого фактора на достоверность получаемых результатов.

Задачи исследования:

- создание и обоснование теоретических, методических и технологических основ повышения пожарной и промышленной безопасности трубопроводов энергетических систем с использованием методов высокоточного численного анализа прочности трубопроводных конструкций, находящихся в условиях многофакторного нагружения при номинальных и аварийных режимах их функционирования, включая тепловые воздействия пожаров;

- разработка подходов к сокращению временных затрат на проведение прочностного анализа трубопроводных сетей и снижению влияния человеческого фактора на достоверность получаемых оценок прочности участков трубопроводов при анализе пожарной и промышленной безопасности энергетических систем;

- разработка вычислительной технологии высокоточного прочностного анализа трубопроводных сетей, построенной на базе современных достижений в области вычислительной механики для повышения пожарной и промышленной безопасности трубопроводов, транспортирующих пожароопасные продукты и имеющих широкий диапазон условий прокладки;

- создание методов численного анализа несущей способности трубопроводных конструкций в аварийных условиях, включая тепловые воздействия от пожара;

- разработка методов численного моделирования для анализа пожарной и, промышленной безопасности участков трубопроводов, транспортирующих пожароопасные газы и жидкости, при проведении на них ремонтно-восстановительных работ без прекращения функционирования трубопроводной сети.

Методологические и теоретические основы исследования составили научные труды широкого круга отечественных и зарубежных ученых. К таким научным трудам в области механики сплошных сред следует отнести работы Махутова Н.А., Морозова Е.М., Работнова Ю.Н., Седова ЛИ, Соколовского В.В., Цитовича Н.А. и других; в области численных методов механики сплошных сред - это работы Галлагера Р., Зенкевича О.С, Марчука Т.Н., Патанкара С., Победри Б.Е., Самарского А.А. и других; в области

моделирования трубопроводных систем и анализа их прочности - это работы Айнбиндера А.Б., Антикайна П.А., Бородавкина П.П., Дитяшева Б.Д., Кифнера Д., Костовецкого Д.Л., Лисанова М.В., Одишария Г.Э., Селезнева В.Е., Софонова B.C., Харионовского В.В., Швыряева А.А.; в области моделирования пожара и анализа огнестойкости конструкций - это работы Баратова А.Н., Брушлинского Н.Н., Есина В.М., Кошмарова Ю.А., Махвиладзе Г.М., Милованова А.Ф., Романенкова В.Н., Рыжова А.М., Пузача С.В., Страхова В.Л. и других.

Основными методами исследования являлись методы математического, моделирования сложных технических систем и численные методы механики сплошных сред. При этом в качестве основного инструмента исследования в диссертации использовались метод конечных элементов (при анализе прочности) и метод контрольных объемов (при анализе действующих нагрузок на трубопровод, включая моделирование тепловых воздействий от пожара на открытой местности).

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые предложены и научно обоснованы теоретические и технологические основы высокоточного численного анализа прочности протяженных трубопроводов энергетических систем для повышения их пожарной и промышленной безопасности, выполняемого с минимальными упрощениями в описании геометрии пространственных конструкций дефектных участков трубопроводных сетей и заданием многофакторных нагрузок на трубопроводы по результатам численного моделирования номинальных и аварийных режимов функционирования энергетических систем, включая тепловые воздействия от пожаров.

2. Впервые предложена и обоснована научная концепция сокращения временных затрат на проведение высокоточного прочностного анализа трубопроводных сетей и снижения влияния человеческого фактора на достоверность получаемых расчетных оценок прочности участков трубопроводов при анализе пожарной и промышленной безопасности энергетических систем.

3. На базе предложенных теоретических и технологических основ, руководствуясь научной концепцией сокращения временных затрат на проведение высокоточного прочностного анализа трубопроводных сетей и снижения влияния человеческого фактора на достоверность получаемых оценок прочности участков трубопроводов, разработана новая комплексная технология высокоточного численного прочностного анализа подземных, наземных, надземных и подводных трубопроводов энергетических систем, предназначенная для выявления и своевременного ремонта или замены аварийно опасных участков трубопроводов.

4. Предложен и научно обоснован метод численного анализа несущей, способности расположенных на открытой местности многониточных

газопроводов промышленных энергетических объектов при аварийном возгорании транспортируемого природного газа.

5. Впервые предложен метод численного анализа промышленной безопасности подземных участков трубопроводных систем, подвергшихся экскавации без снижения рабочего давления транспортирования пожароопасных газов и жидкостей в процессе ремонтно-восстановительных работ.

6. С помощью разработанных подхода, методов и технологии получены новые результаты, расширяющие и углубляющие представления о пожарной и промышленной безопасности трубопроводов энергетических систем в условиях эксплуатации и аварийных ситуациях: расчетные оценки несущей способности дефектных и других критических участков трубопроводов с учетом их многофакторного нагружения и результатов технической диагностики; обоснованное назначение безопасных параметров эксплуатации трубопроводов с учетом их фактического технического состояния, требуемой производительности и необходимых нормативных запасов прочности; формирование графиков проведения технической диагностики трубопроводных систем; ранжирование участков трубопроводов по степени их опасности и разработка экономически эффективных планов их замены и ремонта; научно обоснованные процедура и регламент безопасной экскавации подземных участков трубопроводов без снижения рабочего давления; построение расчетных сценариев аварий при их расследовании на промышленных энергообъектах и экспертизе Декларации безопасности опасных промышленных объектов топливно-энергетического комплекса.

Изложенные при описании научной новизны теоретические и технологические основы, научная концепция, методы, технология и результаты исследований выносятся на защиту в качестве основных научных положений диссертации, принадлежащих лично автору диссертации.

Практическая значимость работы. Практическая реализация результатов исследования была осуществлена автором диссертации в виде расчетных блоков вычислительной технологии «Р1рЕ81» для комплексной оценки состояния сложных трубопроводных систем. Данная вычислительная' технология активно используется для решения практических задач специалистами предприятий топливно-энергетического комплекса, как в России, так и за рубежом. С ее помощью: получены достоверные оценки фактической несущей способности десятков критических участков трубопроводных систем промышленных энергетических объектов, находящихся в условиях многофакторных воздействий; установлены причины и механизмы развития более десяти аварий на объектах топливно-энергетического комплекса, произошедших в России и странах Западной Европе; проводились экспертизы Деклараций безопасности объектов газовой промышленности и т.д. Технология «Р1рЕ81» успешно применялась при

решении задач повышения пожарной и промышленной безопасности трубопроводных систем в ОАО «ГАЗПРОМ», АК «Транснефть», ГУП «Мосгаз», ВНИИГАЗ, ОАО «Мордовэнерго», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», ЗАО «Ай-Теко», МНПО «Спектр», ООО «Спецнефтегаз», Госгортехнадзора РФ, компании «PEPETRONDC» (Германия), Сандийских Национальных Лабораторий (США), Лос-Аламосской национальной лаборатории (США), Фраунгоферовского института неразрушающего контроля (Германия), Математического института Словацкой Академии Наук, Агентства по защите окружающей среды (США) и др.

На базе вычислительной технологии «PipEst» под научным руководством и при непосредственном участии автора диссертации, разработана подсистема автоматизированного прочностного анализа газопроводов, входящая в комплексную компьютерную аналитическую систему «AMADEUS». В декабре 2002 года система «AMADEUS» сдана в производственную эксплуатацию в международной газотранспортной компании «SPP-DSTG» (Словакия) в качестве основного производственного инструмента для обеспечения требований безопасности, экономической эффективности и экологичности. Также данная технология внедрена в промышленную эксплуатацию на ряде российских предприятий.

Достоверность изложенных в диссертации основных положений обеспечивается: адекватностью разработанных математических моделей моделируемым реальным объектам и процессам; использованием эффективных современных методов численного анализа разработанных моделей; совпадением с достаточной для практических целей точностью результатов натурных и численных экспериментов; многолетней практикой успешного применения рассматриваемых в диссертации подхода, технологий и методов при анализе реальных номинальных и аварийных режимов работы различных промышленных энергетических объектов, как в России, так и за рубежом.

Личный вклад автора заключается:

- в разработке и обосновании теоретических и технологических основ высокоточного численного анализа прочности протяженных трубопроводов энергетических систем для повышения их пожарной и промышленной безопасности;

- в разработке и обосновании концепции сокращения временных затрат на проведение высокоточного прочностного анализа трубопроводных сетей и снижения влияния человеческого фактора на достоверность получаемых расчетных оценок прочности участков трубопроводов при исследовании пожарной и промышленной безопасности энергетических систем;

- в разработке и обосновании комплексной технологии высокоточного численного прочностного анализа трубопроводов энергетических систем;

- в разработке и обосновании метода численного анализа несущей способности расположенных на открытой местности многониточных газопроводов промышленных энергетических объектов при аварийном

возгорании транспортируемого природного газа;

- в разработке и обосновании метода численного анализа промышленной безопасности подземных участков трубопроводных систем, подвергшихся, экскавации без снижения рабочего давления транспортирования пожароопасных газов и жидкостей в процессе ремонтно-восстановительных работ;

- в разработке и внедрении блока нелинейного прочностного анализа вычислительной технологии «PipEst» для оценки состояния широкого спектра трубопроводных систем предприятий топливно-энергетического комплекса;

- в руководстве и непосредственном участии в проведении численного анализа пожарной и промышленной безопасности многих конкретных трубопроводных систем на отечественных и зарубежных промышленных энергетических объектах, расследовании технических причин аварийных ситуаций на трубопроводном транспорте и проведении экспертизы Декларации безопасности газотранспортного предприятия по заданию надзорных организаций;

- в широком внедрении на предприятиях топливно-энергетического комплекса передовых достижений науки, направленных на повышение пожарной и промышленной безопасности трубопроводных систем.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены и обсуждались на 30 российских и зарубежных конференциях и семинарах, в частности: Второй международной конференции по методам анализа риска «High Consequence Operations Safety Symposium II» (июль 1997, г.Альбукерк, шт.Нью-Мексика, США); 8-й Международной конференции по численным методам механики сплошной среды «Eighth International ANSYS Conference and Exhibition» (август 1998 года, г.Питтсбург, шт.Пенсильвания, США); Второй международной конференции «Энергодиагностика и Condition Monitoring» (октябрь 1998 года, г.Москва); Российской научно-промышленной конференции и выставка новых технологий (сентябрь 1999 года, г.Нижний Новгород); Научно-практическом семинаре руководителей, ученых и ведущих специалистов ОАО «ГАЗПРОМ» «Методы и программно-аппаратные средства, разрабатываемые в ООО «НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ» для газовой промышленности» (апрель 1999 года, г.Москва); 17-й Международной конференции по численным методам механики сплошной среды «17 CAD-FEM Meeting» (октябрь 1999, г.Зонтхофен, Германия); Научно-практической конференции «Итоги и перспективы развития десятилетнего сотрудничества Минатома РФ и ОАО «ГАЗПРОМ» (декабрь 1999 года, г.Нижний Новгород); Международной научно-практической конференции и выставке «Великие реки» (апрель 2000 года, г.Нижний Новгород); Научно-практическом семинаре предприятий и организаций Минатома РФ «Эксплуатационный неразрушающий контроль металла и диагностика оборудования и трубопроводов АЭС» (июль 2000 года, Москва); Третьей международной конференции «Энергодиагностика и Condition Monitoring» (сентябрь 2000 года,

г.Нижний Новгород); 18-й Международной конференции по численным методам механики сплошной среды «18 CAD-FEM Meeting» (сентябрь 2000, г.Фридрихсхафен, Германия); Научно-методическом семинаре «Проблемы использования САЕ (Computer Aided Engineering) технологий инженерного анализа в промышленности и учебном процессе» (октябрь 2000 года, МГУ,, г.Москва); Международной конференции по численным методам механики сплошной среды «2000 ANSYS Conference and Exhibition «Simulation: leading design into the new Millennium»» (август 2000 года, г. Питтсбург, шт. Пенсильвания, США); 15-й Мировой конференции по неразрушающему контролю «15th World Conference on Non-Destructive Testing» (октябрь 2000 года, г.Рим, Италия); Первой конференции по проблемам вычислительной механики, проводимой компанией CAD-FEM GmbH (г.Москва, 17-18 апреля

2001 года); Ученом Совете НТЦ «Промышленная безопасность» (научная организация Госгортехнадзора РФ) (февраль 2002 года, г. Москва); 11-м Международном научно-техническом коллоквиуме «Reliability of High-pressure Steel Pipelines» (28 февраля - 01 марта 2002 года, г. Прага, Чешская Республика); Семинаре в Международном институте прикладного системного анализа (Австрия) (март 2002 года, г.Лаксембург, Австрия); Второй конференции по проблемам вычислительной механики, проводимой компанией CAD-FEM GmbH (г. Москва, апрель 2002 года); Международной конференции «Complex Pipeline System 2002 (High precision gas dynamics computation)» (июнь

2002 года, г.Смоляница, Словакия); Тематическом семинаре Госгортехнадзора РФ «Об опыте декларирования промышленной безопасности и развития методов оценки риска опасных производственных объектов» (сентябрь 2002 года, г. Москва); Международном конгрессе «International Congress of FEM Technology» (октябрь 2002 года, г. Фридрихсхафен, Германия); Тематическом семинаре Госгортехнадзора РФ «Об опыте декларирования промышленной безопасности и развития методов оценки риска опасных производственных объектов» (сентябрь 2002 года, г .Москва); 12-м Международном научно-техническом коллоквиуме «Reliability of High-pressure Steel Pipelines» (март

2003 года, г. Прага, Чешская Республика); Международной конференции по безопасности и надежности технических систем «K0NBiN-2003» (июнь 2003 года, г.Гдыня, Польша); 6-м Семинаре Президиума РАН и Международного научно-технического центра «Наука и вычисления» (сентябрь 2003 года, г.Москва); 21-м Международном конгрессе по технологиям конечно-элементного анализа в механики сплошных сред «21 CAD-FEM Meeting 2003» (ноябрь 2003 года, г.Потсдам, Германия); Четвертой конференции по проблемам вычислительной механики, проводимой компанией CAD-FEM GmbH (апрель 2004 года, г.Москва); Всероссийской конференции «Прикладная геометрия, построение расчетных сеток и высокопроизводительные вычисления» (Вычислительный центр им. А.А. Дородницына РАН, г. Москва, 28 июня - 01 июля 2004 года); Азиатской международной конференции по проблемам математического моделирования для анализа надежности технических систем (AIWARNT2004), (август 2004 года, г. Хиросима, Япония).

Основное содержание диссертации и результаты применения предложенных в ней технологий и методов повышения безопасности сложных трубопроводных систем были представлены и доложены на многочисленных рабочих совещаниях с руководителями, учеными и ведущими специалистами Минатома РФ, Госгортехнадзора РФ, НТЦ «Промышленная безопасность», ОАО «ГАЗПРОМ», АК «Транснефть», ГУЛ «Мосгаз», ОАО «Мордовэнерго», РФЯЦ-ВНИИЭФ, РФЯЦ-ВНИИТФ, Департамента топливно-энергетического хозяйства Правительства Москвы, РНЦ «Курчатовский институт», НИИИС, ВНИИГАЗ, НИКИМТ, Института стратегической стабильности Минатома РФ, ПО «Спецнефтегаз», ПО «Оргэнергогаз», ООО «Волготрансгаз», МГУ, МЭИ (ТУ), МИФИ, ВЦ РАН, компании «SPP-DSTG» (Словакия), Математического института Словацкой Академии Наук, Фраунгоферовского института неразрушающего контроля (Германия), Фраунгоферовского института прикладной математики (Германия), Агентства по защите окружающей среды (США), университета Шудо (Япония), компании «ANSYS» (США), компании «LSTC» (США), компании «PIPETRONTX» (Германия), компании «Ruhrgas» (Германия), Сандийских Национальных Лабораторий (США), Лос-Аламосской национальной лаборатории (США), Гданьского политехнического университета (Польша), компании «Halliburton» (США), компании CAD-FEM (Германия) и др.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 70 работ, в том числе четыре монографии в соавторстве. 21 статья опубликована в периодических научно-технических журналах, рекомендованных ВАК России, для публикации основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка источников из 242 наименований и 6 приложений. Содержит 303 страницы, 5 таблиц, 89 рисунков.

Список используемых ПРИ изложении содержания работы сокращений: КЭ - конечный элемент; КЭ-модель - конечно-элементная модель; МКЭ - метод конечных элементов; НДС - напряженно-деформированное состояние; ТЭК - топливно-энергетический комплекс.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы: объект исследования, предмет исследования, основная цель и основные задачи работы, научная новизна защищаемых положений и практическая значимость получаемых результатов.

В первой главе рассмотрено современное состояние проблемы обеспечения пожарной и промышленной безопасности трубопроводов энергетических систем, транспортирующих пожароопасные газы и жидкости. Показана необходимость кардинального повышения пожарной и

промышленной безопасности эксплуатации трубопроводов для сокращения аварий с тяжелыми последствиями, из которых самыми опасными и причиняющими максимальный ущерб являются интенсивные пожары,, вызванные разрушением критических участков трубопроводных систем и возгоранием транспортируемого продукта.

Рассмотрена теоретическая и практическая база прочностного анализа трубопроводных систем топливно-энергетического комплекса (ТЭК), заложенная в трудах российских ученых А.Б. Айнбиндера, А.Г. Камерштейна, П.П. Бородавкина (магистральные трубопроводы), Д.Л. Костовецкого, П.А. Антикайна (трубопроводы энергоустановок) и других. Дан обзор и критический анализ применяемых в настоящее время в России и за рубежом нормативных методик оценки прочности эксплуатирующихся трубопроводных систем. В частности, проанализированы основные преимущества и недостатки использования для анализа пожарной и промышленной безопасности дефектных участков трубопроводов наиболее широко распространенных в мире, в том числе и в России, многочисленных аналогов и модификаций методики Д. Кифнера и П. Вэйта (Мемориальный институт Баттелля, США). Все эти методики являются расчетно-экспериментальными и базируются на упрощенных линейных соотношениях теории сопротивления материалов, поэтому их практическое применение сегодня приводит к излишне консервативным результатам. Так, в большинстве случаев расчеты по данным методикам дают слишком заниженные оценки разрушающего и максимального безопасного давлений, что ведет к перебраковке дефектных участков трубопроводов. С другой стороны, функциональная ограниченность этих методик приводит также к недооценке действительно опасных участков трубопроводной системы, что и является сегодня одной из основных причин тенденции роста количества аварийных разрывов трубопроводов, сопровождаемых пожарами.

Показано, что попытки дальнейшего развития подхода к анализу несущей способности участков трубопроводов в рамках расчетно-экспериментальных методик являются по сути лишь частными случаями подбора эмпирических параметров и полуаналитических зависимостей для лучшего соответствия расчетных значений данным конкретных экспериментов (или серии экспериментов) и не приводят к универсальным соотношениям требуемой точности.

В связи с этим, для повышения пожарной и промышленной безопасности, трубопроводов энергетических систем впервые предложены теоретические и технологические основы анализа прочности трубопроводных конструкций, базирующиеся на применении современных методов вычислительной механики и позволяющие ранжировать участки трубопроводной сети по степени потенциальной опасности их разрушения с требуемой на сегодняшний день точностью. Также показано, что для реального решения проблемы повышения пожарной и промышленной безопасности трубопроводных систем, путем внедрения новых методов и технологий в производственную практику

специалистов предприятий ТЭК, необходимо сокращение временных затрат на проведение высокоточного прочностного анализа и снижение влияния человеческого фактора на достоверность получаемых расчетных оценок.

Во второй главе изложены новые метод и вычислительная технология, разработанные на базе теоретических и технологических основ высокоточного численного анализа прочности протяженных трубопроводов энергетических систем для повышения их пожарной и промышленной безопасности, выполняемого с минимальными упрощениями в описании геометрии пространственных конструкций дефектных участков трубопроводных сетей и заданием многофакторных нагрузок на трубопроводы по результатам численного моделирования номинальных и аварийных режимов функционирования энергетических систем. Анализ прочности трубопроводов, как пространственных конструкций, проводится на основе математического' моделирования их напряженно-деформированного состояния (НДС) в трехмерной нелинейной постановке. Сформулированы основные цели моделирования: анализ сложного нелинейного НДС, как всей трубопроводной системы в целом, так и отдельных ее элементов; оценка реальной несущей способности наиболее нагруженных участков; определение параметров и условий их безопасной эксплуатации. Изложены постановка и математическая формализация задачи определения сложного нелинейного НДС трубопроводных конструкций при действии статических и квазистатических эксплутационных нагрузок, которая в общей постановке сводится к решению системы дифференциальных уравнений равновесия (уравнений Навье):

где сГу— компоненты тензора напряжений; ^ - компоненты вектора объемных сил; - оператор при заданных граничных условиях. Также

для адекватной оценки несущей способности трубопроводов, при анализе их предельных состояний физические уравнения связи напряжений и деформаций» должны учитывать нелинейные упруго-пластические свойства трубных сталей, нелинейные (обусловленные пластикой) сопротивления окружающего их грунта, геометрическую нелинейность больших пластических деформаций.

Решение системы уравнений равновесия трубопроводной конструкции в диссертации проводится прямым методом перемещений, где за основные неизвестные переменные принимаются смещения точек конструкции, представленные как функции пространственных координат. Получаемая в результате система дифференциальных уравнений в частных производных является системой эллиптического типа.

Обоснован выбор метода конечных элементов (МКЭ) для численного решения полученных систем уравнений равновесия трубопроводной конструкции. Основными преимуществами использования МКЭ в данном случае являются теоретически доказанная сходимость для эллиптических задач и возможность использования нерегулярных расчетных сеток, позволяющая

аппроксимировать сложные пространственные конструкции, состоящие из неоднородных материалов. Для построения конечно-элементного аналога исходной непрерывной краевой задачи используется слабая форма вариационного принципа Лагранжа. В общем виде матричная форма конечно-элементной формулировки задачи определения сложного НДС трубопроводной конструкции имеет вид:

(2)

где п - количество конечных элементов (КЭ), дискретизирующих область; [ке\- jl^FM5]^ - матрица жесткости элемента;

вектор температурной нагрузки элемента; }= Д^,, ]Г{Р}й!у вектор

давления (распределенных по границе сил) элемента; - вектор узловых

(сосредоточенных) сил элемента; fO^F^}^ - вектор объемных сил

элемента; {и}- вектор узловых смещений элемента; [D] - матрица упругости; [В] - матрица связи деформаций с узловыми смещениями, построенная на базе функций формы элемента; [N] -матрица интерполяционных функций (функций формы).

Для численного анализа трубопроводных систем выбраны следующие основные типы КЭ: двухузловой трехмерный балочный элемент кольцевого поперечного сечения; четырехузловой трехмерный оболочечный элемент; изопараметрический восьмиузловой объемный элемент. Приведен явный вид функций формы с интерполяционными многочленами Эрмита и Лагранжа для основных типов КЭ, используемых при численном анализе трубопроводов.

Далее рассматриваются математические модели упруго-пластического поведения материалов, необходимые для анализа нелинейного НДС трубопроводных систем. Математические модели поведения материала труб и окружающего подземные участки трубопровода грунта за пределами упругого деформирования строятся на основании гипотезы пластического течения. Для моделирования поведения трубных сталей обосновывается использование модели упруго-пластического упрочняющегося материала, для которого в качестве условия перехода в пластическое состояние и разрушения применяется классический критерий Губера-Мизеса.

Показано, что для моделирования нелинейного НДС взаимодействующего с подземным трубопроводом грунта с достаточной для практических приложений точностью можно использовать модель упруго-идеальнопластического материала Прандтля. Предложены и реализованы для практического применения при анализе прочности трубопроводов два подхода, позволяющие численно моделировать взаимодействие трубы и грунта. В первом подходе используются инженерные (полуэмпирические) модели грунта,

взаимодействующего с трубопроводом, параметры которых определяются экспериментально. Во втором подходе предлагается моделировать грунт, окружающий трубопровод, как трехмерную сплошную упруго-пластическую среду.

В качестве критерия перехода грунта в пластическое состояние рассматривается линейное выражение закона Кулона для грунтов:

\c„\ = c+tg<p■cтn, (3)

где т„ и <7„ - касательная и нормальная (сжимающая) компоненты напряжения на элементарной площадке с нормалью й; с - удельное сцепление; <р- угол внутреннего трения грунта.

Для моделирования сложного НДС грунта, условие текучести (3) обобщено на трехмерный случай:

|<Т| -сг2| = (2с• -сг, -ст1)?,т(р

\{Гг-0з\ = (2с-с%ф-<т2-<т3)ят<р , (4)

где - главные напряжения.

Уравнения (4) образуют в пространстве главных напряжений поверхность текучести в виде шестигранной пирамиды (пирамида Мора-Кулона), ось симметрии которой совпадает с гидростатической осью а-у - сг2 = <Т3, а

вершина находится в точке с координатами <г* = - а^ = с • Щф. Одним из основных преимуществ использования условия (4) при проведении практических расчетов является то, что для реализации этой модели требуются только нормативные характеристики физико-механических свойств грунта.

Наряду с очевидными достоинствами, данная модель обладает и определенными недостатками. Во-первых, на каждом этапе численного итерационного процесса требуется шестикратная проверка по уравнениям (4). Во-вторых, поверхность текучести Мора-Кулона является кусочно-линейной и содержит бесконечное множество нерегулярных точек, вызывающих дополнительные трудности формализации и численной реализации алгоритмов теории течения.

В связи с вышесказанным, для практической реализации представляется более удобным - аппроксимировать шестигранную пирамиду Мора-Кулона гладкой поверхностью Друккера-Прагера:

где а И к - некоторые положительные константы для каждой точки материала;

- первый инвариант тензора напряжений; - второй

о /,

инвариант девиатора тензора напряжений; - компоненты

девиатора тензора напряжений. Производя в (5) последовательную свертку тензорного произведения в выражении второго инварианта девиатора тензора напряжений для главных напряжений, возводя левую и правую части (5) в квадрат и исследуя полученную квадратичную форму, можно установить, что поверхность текучести (5) является в пространстве главных напряжений поверхностью действительного кругового конуса, ось которого также совпадает с гидростатической осью, вершина находится в положительном октанте и имеет

координаты тангенс половины угла раскрытия конуса равен

[За' За' За \

Поверхность текучести Мора-Кулона может быть аппроксимирована конической поверхностью Друккера-Прагера, если вершины этих двух поверхностей находятся в одной точке пространства главных напряжений. В общем случае вариантов таких аппроксимаций может быть бесконечное множество. Все эти варианты заключены между двумя предельными случаями: 1) коническая поверхность вписана в пирамиду; 2) коническая поверхность описана вокруг пирамиды.

Для общего случая трехмерного НДС доказано, что при аппроксимации пирамиды Мора-Кулона вписанным конусом Друккера-Прагера (конус касается всех шести граней пирамиды) связь параметров двух этих поверхностей а ,к и С,<р определяется соотношениями:

а в случае описанного вокруг пирамиды конуса (конус касается трех наиболее удаленных от гидростатической оси ребер пирамиды) - соотношениями:

Анализ опубликованных результатов экспериментов с реальными грунтами показывает, что использование при моделировании сложного НДС грунтов гладких поверхностей текучести с параметрами, определяемыми выражениями (6), (7), позволяет получить удовлетворительные результаты лишь узких пределах изменения параметров, определяющих вид предельного НДС грунта. Поэтому, для адекватного анализа пожарной и промышленной безопасности подземных участков трубопроводов энергетических систем сформулирована, задача модификации классического критерия Друккера-Прагера путем построения оптимальной поверхности текучести, которая позволит получить лучшее совпадение с данными экспериментов. Под лучшим совпадением здесь подразумевается минимальность интегральной ошибки для всех возможных (равновероятных) НДС и всего диапазона характеристик физико-механических свойств грунтов.

На основании анализа экспериментальных данных, физических

закономерностей поведения реальных грунтов и других сыпучих материалов при умеренных статических нагрузках, а также основных положений теории пластического течения сформулирована гипотеза, о том, что поверхность текучести Мора-Кулона является близкой кусочно-линейной аппроксимацией истинной гладкой поверхности текучести сыпучих материалов, в частности грунтов.

В соответствии с этой гипотезой автором диссертации был предложен следующий критерий выбора оптимальных определяющих параметров поверхности текучести Друккера-Прагера: величина расхождения объемов, ограниченных в пространстве главных напряжений поверхностями текучести Друккера-Прагера и Мора-Кулона, должна быть минимальной.

Показано, что задача определения оптимальных параметров, удовлетворяющих сформулированному критерию, сводится к нахождению угла раскрытия конуса, минимизирующего площадь области расхождения шестиугольника и круга, полученных сечением октаэдрической плоскостью поверхностей текучести Мора-Кулона и Друккера-Прагера.

Сформулирована соответствующая минимизационная задача, решение которой получено в удобном для практического применения аналитическом виде. Итоговые связующие соотношения параметров оптимальной поверхности текучести Друккера-Прагера с характеристиками физико-механических свойств грунта имеют вид:

В соотношениях (8) точное граничное значение угла внутреннего трения грунта, разделяющего две группы выражений для определения параметров оптимальной поверхности текучести Друккера-Прагера, равно <рг = агС8т(2л/3 — з). Учитывая, что в справочной литературе по характеристикам физико-механических свойств реальных грунтов угол внутреннего трения определяется с точностью не выше одной десятой градуса, для удобства практического использования в (8) подставлено значение

<рг = агсвифл/З - з) » 27,65°.

В рамках предложенного подхода разработана технология численного прочностного анализа промышленных трубопроводных систем для выявления аварийно опасных участков и их ранжирования по срокам ремонта или замены с целью повышения безопасности производственных объектов ТЭК. Она является составной частью вычислительной технологии «Р1рЕ81», предназначенной для комплексной оценки состояния и анализа безопасности промышленных трубопроводных систем.

Согласно изложенным в диссертации методам и алгоритмам задача анализа

НДС сложной трубопроводной конструкции решается поэтапно, с соответствующим применением более сложных математических моделей на последующем этапе и учетом результатов расчетов, полученных на предыдущих этапах. На первом этапе задача анализа НДС трубопроводной конструкции решается в балочном приближении. Вся рассматриваемая трехмерная трубопроводная конструкция моделируется КЭ в виде прямолинейных и криволинейных (дугообразных) балок Эйлера-Бернулли. кольцевого поперечного сечения. Данные элементы полностью определяются положением своих концевых точек (узлов) в трехмерном пространстве (криволинейному элементу задается радиус кривизны) и имеют шесть степеней свободы в узлах - смещения и углы поворота относительно осей декартовой системы координат. Матрицы жесткости прямого балочного КЭ в этой постановке получены Д. Пржеминиски, дугообразного - Л. Ченом. При моделировании и расчете трубопроводной конструкции на данном этапе учитываются все нагрузки, существенно влияющие на общее НДС трубопровода. Для сокращения временных затрат на проведение численного прочностного анализа и исключения возможных ошибок разработана программная процедура генерации расчетных балочных конечно-элементных моделей (КЭ-моделей) сложных трубопроводных систем и нелинейных связей в соответствующих узлах моделей по заданным физико-механическим характеристикам грунта и геометрическим параметрам трубопровода.

Расчеты, проводимые на первом этапе по балочным КЭ-моделям, являются оценочными и служат для определения общей картины НДС трубопроводных конструкций, выявления наиболее нагруженных участков и определения силовых и кинематических характеристик, действующих на границах этих участков (рис. 1).

На втором этапе расчеты НДС наиболее нагруженных участков проводятся с использованием оболочечных КЭ-моделей трубопроводов. Все трубы, входящие в анализируемый на этом этапе участок, рассматриваются как трехмерные тонкостенные оболочки и аппроксимируются обол очечными КЭ, каждый из которых представляет собой плоскую пластину Мидлина-Рейсснера. Оболочечный КЭ полностью определяется координатами своих узлов (точек, принадлежащих серединной плоскости элемента), количество которых зависит от вида и формы используемого элемента. В каждом узле элемент имеет шесть степеней свободы - смещения и углы поворота относительно глобальной системы координат. Окружающий подземные участки трубопроводов грунт рассматривается на данном этапе как трехмерная упруго-пластическая сплошная среда и моделируется с помощью объемных КЭ.

При моделировании граничных условий на данном этапе используются результаты, полученные на балочных моделях. Разработан алгоритм передачи, необходимых данных по граничным нагрузкам от балочных моделей к оболочечным. Анализ НДС и оценка прочности трубопроводов на втором этапе проводится с учетом данных технической диагностики по имеющимся на участках протяженным дефектам (рис. 2).

Рис.1. Анализ общего НДС трубопроводной системы (балочная КЭ-модель)

Рис.2. Анализ НДС отвода с эрозионным дефектом стенки (оболочечная КЭ-модель)

На третьем этапе моделирования, анализ НДС трубопроводной системы на этих участках проводится с использованием объемных КЭ-моделей. При построении объемных расчетных схем геометрия рассматриваемого участка трубопровода воспроизводится с максимальной степенью достоверности. Применение объемных моделей позволяет также учитывать при анализе реальную геометрию дефектов стенок трубопроводов, выявленных в результате технической диагностики. На рис.3 представлен пример расчетной модели участка трубопровода с реальными коррозионными дефектами.

ЯН «9 885

ММ 69.902

ma В9.93

ОТ 114.941

ММ 13t 95»

ОТ 159.9«

ОТ 179.998 205 019

ЯШ 270.075

ДО! 290.093

от 313 il«

ОТ 335.132

ММ 3S0 153

та зао.171

Ш5 400.168

am 425.20?

mm <45.227 470.24В

*" 490.26$ 515.2B7

Г" 535.305

Ш2 555.322

ЯМ 580.343

ОТ 600 361

ОТ 625 за2 О

ОТ 645.4

ОТ 670.4S

Рис. 3. Анализ НДС участка трубопровода с коррозионными дефектами (объемная КЭ-модель)

Разработаны алгоритм и соответствующее программное обеспечение, позволяющее автоматизировано строить точные трехмерные КЭ-модели дефектных участков трубопроводов по данным дефектоскопии. Граничные условия для объемных КЭ-моделей задаются в соответствии с результатами, полученными на предыдущих этапах (по балочным и оболочечным моделям).

Основной задачей анализа НДС на третьем этапе является оценка реальной несущей способности рассматриваемого участка трубопровода, определяющей условия его безопасной эксплуатации. Поэтому, наряду с расчетами рабочего НДС, возникающего при эксплутационных нагрузках, на данной стадии проводится всесторонний анализ предельных состояний конструкции, а также моделирование упруго-пластического разрушения участка трубопроводной конструкции.

Для повышения точности определения параметров полуэмпирических зависимостей, используемых для моделирования взаимодействия подземных участков трубопроводов с окружающим грунтом на первом этапе анализа, предложена и реализована для практического использования технология.

расчетного определения значений данных параметров по результатам численного решения серии трехмерных модельных задач (вычислительных экспериментов) о смещении трубы в грунте.

Таким образом поэтапный численный анализ сложного нелинейного НДС трубопроводных систем в соответствии с разработанной вычислительной технологией позволяет получить достоверные высокоточные, с практической точки зрения, оценки реальной несущей способности (фактических запасов' прочности) каждого их участка с учетом всех действующих нагрузок и данных технической диагностики. В свою очередь, наличие достоверных оценок фактической прочности каждого участка позволяет научно обоснованно ранжировать их по срокам своевременного ремонта или замены, назначать безопасные параметры режимов эксплуатации (максимальное разрешаемое давление, температурный перепад и т.д.) трубопроводных систем в предремонтный период, повышая тем самым их пожарную и промышленную безопасность.

Опыт решения многих производственных задач, связанных с анализом пожарной и промышленной безопасности трубопроводов энергетических систем, выполненных с использованием разработанной вычислительной технологии, показал ее высокую эффективность и требуемую точность получаемых результатов. Однако, для эффективного внедрения данной технологии на производственных предприятиях ТЭК потребовалось, во-первых, существенно сократить временные затраты на проведение высокоточного прочностного анализа трубопроводных систем. Во-вторых, снизить до, минимума влияние человеческого фактора на достоверность получаемых расчетных оценок. Данные проблемы были решены путем алгоритмической формализации всех процедур анализа на трех этапов технологии (подготовка исходных данных, построение КЭ-моделей, задание нагрузок и граничных условий, выполнение численного нелинейного анализа, интерпретация результатов) и программной реализацией формализованных алгоритмов. Такой подход составляет суть новой концепции сокращения временных затрат на проведение высокоточного прочностного анализа трубопроводных сетей и снижения влияния человеческого фактора на достоверность получаемых расчетных оценок прочности участков трубопроводов при анализе пожарной и промышленной безопасности энергетических систем.

При комплексной оценке пожарной и промышленной безопасности трубопроводных систем, в частности при анализе пожарной опасности многониточных магистральных газопроводов, важным этапом анализа является моделирование процесса зарождения и развития аварийной ситуации. В связи с этим, разработаны математические модели и вычислительные алгоритмы, позволяющие моделировать процессы разрушения трубопроводов с требуемой для практического применения точностью. При моделировании аварийных ситуаций поведение трубопроводной конструкции рассматривается в динамической постановке. Математически задача динамического анализа конструкций сводится к решению дифференциальных уравнений движения

деформируемого твердого тела в трехмерной нелинейной постановке:

где р - плотность материала; щ - компоненты вектора перемещений, Р1 - компоненты массовых сил, при заданных граничных и начальных условиях. Численный анализ динамического поведения трубопроводов ведется МКЭ на пространственно-временной сетке. Предложены и реализованы два алгоритма моделирования разрушения трубопроводных конструкций при их численном анализе МКЭ. На рис 4 представлен пример численного моделирования разрушения газопровода при скачке давления транспортируемого в условиях низких температур окружающей среды газа.

В процессе разработки и при практическом вменении вычислительной технологии проводилась постоянная верификация полученных результатов численного моделирования по данным натурных экспериментов и реальных аварий на промышленных трубопроводных системах. Анализ сравниваемых результатов показывает, что достигаемая точность расчетных оценок, полученных с использованием разработанной технологии существенно превосходит возможности других методик

Рис.4. Моделирование аварийного разрушения участка трубопровода в условиях низких температур окружающей среды

Так, на испытательном полигоне ООО «Волготрансгаз» под руководством и при непосредственном участии автора диссертации были проведены серии гидроиспытаний труб магистрального трубопровода с искусственными и естественными коррозионными дефектами. Различие рассчитанных по разработанной технологии и измеренных в ходе

гидроиспытаний значений разрушающего давления во всех случаях не превышало 5%.

В третьей главе излагается метод численного анализа несущей

способности расположенных на открытой местности многониточных газопроводов промышленных энергетических объектов при аварийном возгорании транспортируемого природного газа. Он предназначен для повышения пожарной и промышленной безопасности сложных газопроводных сетей ТЭК и предполагает последовательное выполнение следующих шагов:

• определение геометрии кратера в месте зоне аварийного разрушения подземного участка газопровода;

• расчет параметров турбулентного диффузионного факела горящей метановоздушной смеси в результате полевого моделирования;

• анализ параметров нестационарного теплового потока, воздействующего на соседние открытые участки трубопроводов от горящего факела;

• решение сопряженной термо-прочностной задачи математического моделирования изменения сложного нелинейного НДС прилегающих к месту аварий открытых участков трубопроводов высокого давления при нестационарном тепловом воздействии пожара на аварийной нитке многониточного газопровода.

Для определения геометрии кратера в месте аварии используется прямое численное моделирование разрушения подземного участка газопровода (рис.5).

вылетающей осколок трубы

Рис5. Моделирование выброса из грунта фрагмента трубопровода и образования кратера при разрушении магистрального газопровода

Расчет параметров турбулентного диффузионного факела горящей метановоздушной смеси проводится по результатам численного анализа полной системы уравнений Рейнольдса, адаптированной для нестационарного моделирования пожаров на газопроводах. При этом, в первом приближении, все протекающие химические реакции можно условно заменить одной глобальной экзотермической одностадийной необратимой реакцией (химические реакции, связанные с процессами догорания сажи и рассматриваемые при моделировании пожаров на газопроводах будут представлены ниже):

СН4 + 202

► С02 + 2Н20.

(10).

В глобальной химической реакции (10) участвуют два обобщенных компонента - метан и кислород, что соответствует одностадийной необратимой брутто-реакции между топливом и окислителем:

^топ ' ^топ ^ окис ' ^окис ^ 0 ^ окис )' ^прод_гор '

(И)

где V - стехиометрический коэффициент реагирующего вещества; У-относительная массовая концентрация. Если при горении метановоздушной смеси в качестве окислителя рассматривать не кислород, а воздух, в состав которого он входит, можно записать: Уокис = Ува1дух = 9, утоп = Умтат = 1.

Следует также отметить, что в результате брутто-реакции (11) при горении природного газа в атмосфере в качестве обобщенного продукта горения рассматривается смесь из паров воды и оксида углерода:

_ У НтР + У со.

пред _ горения

переписать (11) в виде:

(см. (10)). Все вышесказанное позволяет

V 4. V -У —* метан воздух * воздух

(1

воздух ) 1 прод_гор '

(12).

Согласно диффузионной теории горения газов, скорость потребления горючего лимитируется процессами турбулентного смешения компонентов, тогда как сами реакции считаются бесконечно быстрыми (скорость реакции может, например, описываться моделью распада турбулентных вихрей). Также предполагается, что горение метановоздушной смеси в газовой фазе определяется не только процессами диффузии метана и воздуха, но и зависит от процессов турбулентного переноса. Это означает, что как и в первоначально разработанной Д.Б. Сполдингом модели «разрыва вихря», скорость распада турбулентности и скорость реакции горения пропорциональны масштабу времени распада крупных вихрей те=К/£. Условно считается также, что объемная скорость реакции горения метановоздушной смеси в общем случае пропорциональнна наименьшей из осредненных концентраций метана, воздуха и продуктов горения:

(13).

где А, В - константы диффузионной модели горения газов; е - скорость диссипации кинетической энергии турбулентности; К - кинетическая энергия турбулентности.

Анализ адекватности моделирования пожаров на газопроводах энергообъектов в первом приближении предполагает сравнение размеров видимой области горения при реальных пожарах, зафиксированных на кино- и фотодокументах, с соответствующими размерами расчетной зоны реакции

воспламенения и горения метановоздушной смеси. Данная расчетная зона является видимой частью пламени. Поэтому, в первом приближении, для оценки адекватности моделирования процессы образования и выгорания сажи, могут не рассматриваться. Здесь также предполагается равенство бинарных коэффициентов диффузии для метана, воздуха и обобщенного продукта горения.

С учетом вышесказанного и уравнения (13), математическую модель горения метановоздушной смеси на открытой местности в виде турбулентного факела можно записать так:

где р - плотность; Р -компонентами щ,и2,и3; §

оператор набла; Ут =

давление; Т - температура; V - скорость с - ускорение свободного падения; Г - время; V

■- относительная массовая концентрация т-ой

компоненты; N - число компонент в газовой смеси

субстанциональная производная от скалярной функции; запись субстанциональной производной от векторной функции означает субстанциональное дифференцирование компонент векторной функции;

Я = й +

У-У

полная энтальпия, где И = Ср-Т = СЧ-Т + -

энтальпия для

С.

2 р

совершенного газа, Ср - теплоемкость при постоянном давлении, теплоемкость при постоянном объеме; X - коэффициент теплопроводности; А?

коэффициент турбулентной теплопроводности; - коэффициент

динамической вязкости; - коэффициент турбулентной вязкости; координаты радиус-вектора точки; т - тензор вязких напряжений; - символ Кронекера; С,-, / = 1,4 - заданные константы; Рг - число Прандтля; нижний индекс «Т» означает «турбулентный»; Мш - молярная масса т-ой компоненты; нижний индекс «атм» означает принадлежность параметра к параметрам невозмущенной атмосферы; ^ - универсальная газовая

массовая теплота сгорания метана;

постоянная; Бс - число Шмидта; На

' горения

$рад - радиационный источниковый член.

При учете догорания сажи число уравнений сохранения массы для продуктов горения увеличивается в связи с химическими реакциями, обеспечивающими данный процесс:

СН4 + 1,502 -»С0 + 2Н20; СО + 0,5• 02 С02, (25)

и формула (13) претерпевает незначительные модификации.

Наиболее адекватный и последовательный путь численной оценки вклада переноса лучистой энергии в изменение параметров факела заключается в, решении дополнительных интегро-дифференциальных уравнений переноса лучистой энергии для каждого из газообразных продуктов горения. В этом случае в систему (13-24) должны быть включены следующие уравнения:

где Са^ти - скорость распространения излучения в среде; (...,...) - скалярное'

произведение векторов; 9 - направление распространения излучения; 5 - длина

пути (координата), измеряемая вдоль распространения излучения в; /„,

спектральная интенсивность излучения _/ -го газа в точке с координатой 5; 1

- спектральный коэффициент поглощения излучения )-ым газом;

спектральный коэффициент рассеяния излучения газом;

спектральная интенсивность излучения абсолютного черного тела при

температуре Т в вакууме; - частота излучения; ^ .(в,6') - спектральная

индикатриса рассеяния; 0' - направляющая осевая телесного угла с191\ Ь количество рассматриваемых газообразных продуктов горения. Эти уравнения дополняются соответствующими краевыми и начальными условиями. Здесь следует отметить, что в рассматриваемых уравнениях можно пренебречь первым членом по сравнению с другими членами из-за большой величины скорости распространения излучения. Спектральная индикатриса рассеяния

входящая в интегро-дифференциальное уравнение переноса лучистой

энергии, дает зависимость интенсивности рассеянного излучения от угла рассеяния неполяризованного падающего излучения заданного интервала спектра. При численном анализе параметров пожара для интегрирования функций, содержащих индикатрису, используется ее разложение по полиномам Лежандра.

Для вычисления радиационного источникового члена интегро-

дифференциальные уравнения дополняются следующими соотношениями:

Таким образом, полный источниковый член находится суммированием

вклада всех газообразных продуктов горения, рассматриваемых при моделировании. При этом решение уравнений (26) проводится широко' известным статистическим методом Монте-Карло.

К сожалению, применение полных спектральных моделей в вычислительной практике требует значительных усилий по реализации и поддержанию базы данных по спектральным свойствам газов. Кроме того, для

численного решения уравнений переноса лучистой энергии в многочисленных спектральных интервалах требуются мощные вычислительные ресурсы, которыми специалисты предприятий ТЭК, как правило, не располагают. Поэтому рассмотрим возможные пути упрощения решаемой задачи при сохранении хорошей (с практической точки зрения) точности результатов.

Учитывая вышесказанное, при моделировании для описания оптических свойств продуктов горения метановоздушной смеси используется широко известная модель взвешенной суммы серых газов. В рамках данной модели, в. соответствии с рекомендациями Г.М. Махвиладзе, Дж.П. Робертса и СЕ Якуша, радиационный источниковый член записывается в виде:

(28)

где - интегральная поглогцательная способность или интегральный

коэффициент поглощения излучения у-тым газом (продуктом горения); о,-заданные весовые коэффициенты; Еь - объемная плотность излучения абсолютно черного тела; Е) - объемная плотность излучения У-ТОГО газа. Для оценки значений интегральных коэффициентов используются различные

способы, например, табличный полуэмпирический способ их расчета. Также, значения данных коэффициентов можно получить, применяя закон Кирхгофа.

Для таких продуктов горения метановоздушной смеси как водяной пар, углекислый газ и сажа значения интегральных коэффициентов теплового излучения газовых объемов (а, следовательно, в соответствии с законом

Кирхгофа, и интегральных коэффициентов поглощения излучения ) при

моделировании могут находиться с использованием экспериментальных номограмм. Также интересный подход к оценке ослабления излучения в смеси был предложен С.В. Пузачем при численном моделировании пожара в помещениях с использованием локальной величины оптической плотности смеси газа (дыма).

При моделировании пожара с использованием уравнения (28) в данной работе применяется широко известное толсто-тонкое приближение, в котором для оптически толстых и оптически тонких компонентов решение осуществляется на основе диффузионного приближения и модели объемного высвечивания соответственно.

Если оптическая толщина серого газа меньше некоторой

заданной граничной величины т^^ используется приближение объемного высвечивания. Объемная интенсивность излучения j-TO серого газа считается малой по сравнению с интенсивностью излучения абсолютно черного тела, поэтому (28) с учетом закона Кирхгофа преобразуется к виду:

= ¿4-* ■ Дг,.^.«г-(Г4-21Д (29>

где (Г - постоянная Стефана-Больцмана. С другой стороны, для серых газов, для которых факел является оптически толстым ] > ткрип), используется диффузионное приближение. Разложение интенсивности излучения в ряд по сферическим гармоникам показывает, что в первом приближении поток лучистый энергии пропорционален градиенту плотности энергии излучения, 1

т.е. 5, ----Тогда

} 3-к, 1

3 -к,-

■УЕ,

/

где неизвестные функции

определяются в результате решения

дифференциальных уравнений в частных производных эллиптического типа (см. (28) и (30)):

/ - \

1

3 к.

■Щ

= кг{Е1~агЕь).

(31)

где п - единичный вектор нормали; индексом

Для решения уравнения (31) необходимо задать граничные условия на всех поверхностях, ограничивающих расчетную область. На каждой из таких поверхностей, характеризуемой определенной температурой и степенью черноты граничное условие третьего рода записывается в виде:

£ ЕФ

О) обозначены значения величин на границе области. На оси симметрии (в случае осесимметричной постановки задачи) для искомой функции ставится условие Неймана. На внешних границах области и подстилающей поверхности используется значение

При моделировании пожара на газопроводе промышленного энергообъекта для оценки максимального уровня последствий для людей и сооружений, находящихся вблизи места аварии, анализ полей излучения вне зоны пламени следует проводить в предположении оптически тонкого слоя.

Теперь перейдем к рассмотрению модели турбулентности, замыкающей систему уравнений Рейнольдса (13-19,23,24,29-31). Этот тип модели турбулентности относится к так называемому классу моделей турбулентной вязкости, основанному на широко известной гипотезе Буссинеска, связывающей кажущиеся турбулентные сдвиговые напряжения со скоростью средней деформации через кажущуюся (эффективную) скалярную турбулентную вязкость. В случае факельных выбросов в основной части анализируемой зоны аварии скорости течения газовых смесей не превышают нескольких десятков метров в секунду и их физико-механические свойства изменяются слабо. В этом случае, гипотеза Буссинеска соответствует реальности с достаточной для практических расчетов точностью.

При этом следует отметить, что -модель турбулентности плохо

описывает процессы течения в непосредственной близости от твердых поверхностей (например, дневной поверхности грунта в прилегающей к месту аварии зоне). В этом случае можно воспользоваться известными математическими моделями турбулентного пограничного слоя.

Здесь отметим, что -модель, замыкающая газодинамические

уравнения Рейнольдса, разрабатывалась Хэрлоу и Накаямой в 1968 году для плоских сдвиговых течений. При этом моделирование течений вблизи поверхности твердого тела осуществлялось с использованием функции стенки (в основном - логарифмический закон стенки (решение уравнения движения пограничного слоя, полученное при описании турбулентности по модели пути смешения Прандтля в предположении, что конвективные члены и градиент давления не существенны)). Однако практика ее дальнейшего применения в инженерных расчетах подтвердила ее хорошую применимость для различных течений, включая трехмерные, при условии выполнения гипотезы Буссинеска. Это подтверждает и хорошее совпадение получаемых численных результатов с данными натурных экспериментов, описанных в монографиях Г.Н. Абрамовича и в статьях М.Г. Бояршинова, А.В. Харченко. Также следует отметить, что круглые струи, которые широко исследовались экспериментально и теоретически, являются характерным примером свободных сдвиговых течений.

Поэтому, при использовании -модели для оценки изменения

параметров газовых облаков в зоне организованных выбросов природного газа в атмосферу на газораспределительных станциях, получены хорошие результаты сравнения расчетных и экспериментальных данных. Также, что очень важно, существуют достаточно много вариантов сходящихся реализаций численных методов для анализа уравнений Рейнольдса, замыкающихся данной моделью турбулентности.

При решении практических задач по расследованию аварийных ситуаций у метеорологических служб запрашиваются данные о состоянии погоды в зоне аварии. Для моделирования состояния атмосферы в зоне аварии часто применялась модель турбулентного термика в приближении (¿ — г)-теории, предложенная О.М. Белоцерковским. Модель поля ветра по данным метеослужб в нашем случае строится по алгоритму, разработанному в Институте математического моделирования РАН: вертикальная компонента ветра полагается равной нулю; движение ветра в течении метеоэпизода считается установившимся; предполагается, что горизонтальная диффузия мала по сравнению с ветровым переносом.

Как отмечалось выше, (¿ — в)-модель турбулентности плохо описывает процессы течения в непосредственной близости от обтекаемых поверхностей. Это объясняется тем широко известным фактом, что, обладая тривиальными граничными условиями, данная модель содержит источниковые члены, принимающие очень большие значения вблизи обтекаемой поверхности.

Для преодоления данного недостатка и повышения надежности

моделирования факельных выбросов при разрывах газопроводов для замыкания уравнений Рейнольдса наряду с {к -моделью используется {к - й>) -модели

турбулентности, где (О^К^-Г1 - частота турбулентности, Ь - масштаб.

Помимо применения закона (13) оценку скорости протекания глобальной химической реакции (10) можно проводить, используя закон Аррениуса:

о> = Ммаяан-2-е

М.

Р воздух ^воздух

^ воздух

где 2 = 2 - Т^ - предэкспонент; М - молекулярная масса; Е - энергия активации.

В качестве начальных условий для задачи (13-24,29-31) или (14-24,29-32) использовались результаты решения системы уравнении (14-24) при 5^ = 0 и

ю = 0. Граничные условия на внешних боковой и верхней поверхностях расчетной области задаются в предположении невозмущенной атмосферы. Подстилающая поверхность вне зоны выброса при расчетах условно считается изотермической с известной температурой Татм. На подстилающей поверхности вне источника зажигания потоки всех концентраций и вертикальная составляющая скорости задаются нулевыми. Для тангенциальных составляющих скорости, кинетической энергии турбулентности, скорости диссипации и энтальпии используются пристеночные функции. Поджигание струи моделировалось тем, что в зоне расположения предполагаемого источника зажигания на каждом временном шаге:

• искуственно уменьшается концентрация метана до величины, равной минимальному значению нижнего предела его воспламенения при различных условиях зажигания в атмосфере;

• искусственно задается температура Т = 2148 К, характерная для горения метановоздушной смеси (10% метана, 90% воздуха) в режиме турбулентного диффузионного пламени.

Для проверки справедливости изложенных выше теоретических основ решения производственных задач по оценке пожарной опасности разветвленных газопроводов проводился сравнительный анализ результатов натурных измерений и численной оценки геометрических параметров пламени бытовой метановоздушной горелки и факела на месте разрыва одной из ниток газопровода. Этот сравнительный анализ подтвердил адекватность используемых моделей реальным процессам. Пример практического моделирования пожара в осесимметричной постановке представлен на рис.6.

Анализ влияния теплового воздействия горящего факела метановоздушной смеси на НДС соседних открытых участков трубопроводов далее выполняется по следующему алгоритму. Сначала в соответствии с процедурами блока теплового анализа технологии «PipEst» оценивается доза теплового излучения от факела на наружную поверхность участка трубопровода (рис.7).

(32)

У, у 180,0-

200,0

Рис.6. Пример временного среза поля температур при развитии нестационарном диффузионном горении метановоздушной смеси на месте аварии в режиме турбулентного факела

удельньй тепловой лоток, Вт/м2 Рис 7. Пример распределения удельного теплового потока на поверхности соседнего открытого участка трубопровода

Неравномерное распределение температур в стенках трубопровода определяется в результате решения нестационарной задачи теплопроводности, где в качестве граничных условий задаются: неоднородное распределение теплового потока на «видимой» со стороны факела наружной поверхности

стенки надземного участка газопровода, полученное из решения предыдущей задачи; граничные условия третьего рода на остальных поверхностях труб (свободная конвекция на «теневой» наружной и вынужденная на внутренней поверхностях трубопровода).

Численный анализ сложного нелинейного НДС трубопровода выполнялся в соответствии с алгоритмами вычислительной технологии, изложенными в главе 2 диссертации. Для анализа опасности теплового воздействия пожара при моделировании НДС в данном случае, помимо номинальных эксплутационных нагрузок - избыточного внутреннего давления, веса трубопровода и транспортируемого газа, сопротивления окружающего грунта смещениям подземных участков, реакций опор, учитываются также термодеформации стенок труб надземной части трубопровода под действием рассчитанного нестационарного неоднородного -юля температур. Это позволяет определить реальную картину эволюции сложного НДС во времени и оценить прочность трубопровода при нестационарном тепловом воздействии пожара на соседнем аварийном участке (рис.8).

вертикальные смещения, м

Рис.8. Пример численного анализа деформации надземного арочного перехода газопровода на время 390с после начала теплового воздействия пожара на соседнем участке (масштаб деформаций увеличен для

наглядности)

В четвертой главе представлены метод и технология анализа промышленной безопасности подземных участков трубопроводных систем, подвергшихся экскавации без снижения рабочего давления в процессе ремонтно-восстановительных работ. В настоящее время, вследствие тотального старения конструкций магистральных трубопроводов, во всем мире проводятся интенсивные работы по замене изоляции, ремонту труб и т.п., связанные с необходимостью экскавации и последующей засыпки локальных участков трубопроводов. До экскавации участка существенным обстоятельством является то, что трубы при строительстве укладывались на дно траншеи и при, последующей засыпке и эксплуатации всегда опирались на нижележащий грунт.

Технологический процесс экскавации связан с тем, что грунт вынимается из-под труб и участок трубопровода во время ремонтно-восстановительных работ находится в «висячем» положении. Дальнейшая засыпка отремонтированного участка может сопровождаться тем, что грунт засыпки недостаточно плотно облегает трубопровод, образуя пустоты в области нижней образующей трубы. При значительных объемах таких пустот и достаточной протяженности подвергшегося экскавации участка дополнительная нагрузка от засыпанного грунта может вызвать недопустимое НДС трубопровода (только что отремонтированного и, поэтому, считающегося безопасным), повысив потенциальную опасность его разрушения. Особую опасность с этой точки зрения представляют участки магистральных газопроводов, где разрушения трубопроводов часто сопровождаются интенсивными пожарами.

Для повышения объективности оценки безопасности подземных трубопроводов автором диссертации были разработаны математические модели, методы и алгоритм численного анализа сложного НДС и оценки прочности участков магистрального газопровода, подвергшихся экскавации при ремонтно-восстановительных работах.

Рис.9. Прогиб участка трубопровода при экскавации

Во-первых, для определения допустимых (безопасных) размеров раскапываемых участков, был выполнен анализ НДС газопроводов во время экскавации в соответствии с алгоритмами второго этапа (оболочечные модели труб, объемные модели грунта) разработанной вычислительной технологии. Проведенные расчеты позволили для каждого типоразмера труб и характеристик физико-механических свойств грунта определить максимальную

длину «висящего» участка трубопровода, когда под действием веса трубы, транспортируемого газа и температурного перепада трубопровод претерпевает лишь незначительный (менее 0,01м) изгиб (см. рис. 9), а дополнительные напряжения, возникающие в стенках труб, невелики и НДС трубопровода соответствует нормативам.

Разработана процедура анализа НДС и оценки прочности подвергшегося экскавации участка трубопровода после его засыпки. Следует отметить, что для таких участков структура общего алгоритма прочностного анализа остается прежней, то есть моделирование проводится в три последовательных этапа. Однако, технология моделирования на этапах меняется с учетом специфических условий рассматриваемых участков. На первом этапе моделирования (балочные КЭ-модели) для характеристик сопротивления грунта засыпки осевым и поп речным смещениям трубопровода вводятся соответствующие понижающие коэффициенты. На втором этапе (оболочечные КЭ-модели) сначала определяются конфигурация засыпанного в траншею грунта и характеристики его физико-механических свойств, а моделирование выполняется с учетом этих данных. На третьем этапе (объемные КЭ-модели) изменений технологии не требуется.

На основании анализа технической документации, регламентирующей строительство, эксплуатацию и ремонт подземных участков магистральных трубопроводов, как в России, так и за рубежом, а также использования известных подходов, применяемых для анализа устойчивости откосов и склонов в механике грунтов была предложена следующая модель засыпки траншеи с трубопроводов. Динамический процесс засыпки траншеи рассматривается как последовательность квазистационарных состояний, при которых насыпанный на данный момент времени массив реального грунта

А

трубопровод

^основаииеграншеи Рис. 10. Схема засыпки траншеи с трубой

засыпаемый грунт

откос траншеи

имеет форму с равноустойчивым откосом (рис. 10). Форму очертания равноустойчивого откоса можно определить с помощью аппроксимирующей зависимости, предложенной П.П. Бородавкиным:

z{x) = m(l .57 -ет) + х- tg(p

(33)

где

абсцисса, отсчитываемая от некоторой начальной точки

на вершине откоса; z(x) - кривая, ограничивающая равноустойчивый откос; у - объемный вес грунта.

Запирание доступа частицам грунта в пространство под трубой под действием сил инерции и неустойчивости склонов наступает в момент времени, когда высота массива грунта достигает точки М на поверхности трубы (см. рис.10). После достижения высоты засыпки уровня касания трубы (точки М) грунт заполняет верхнюю часть траншеи, без изменения конфигурации поверхности равноустойчивого откоса MN, пока высота засыпаемого в верхнюю часть грунта не достигнет величины, при котором среднее давление на горизонтальную плоскость, проходящую через точку М, превысит значение предельной несущей способности грунта рассчитываемое по формуле:

2с- cos <р

Чо =

1 —sinp

(34)

В этот момент поверхность МЫ рушиться и часть грунта осыпается под трубу, до установления новой устойчивой конфигурации.

В соответствии предложенной моделью, процедура построения окончательной конфигурации засыпанного в траншею с трубой грунта (высота засыпки до уровня точки А) в каждом конкретном случае сводиться к расчетной оценке среднего давления верхней части грунта на плоскость, проходящую через точку М, и определения одной из следующих конфигураций: 1) полная засыпка траншеи, без образования полости под трубой; 2) неполная засыпка траншеи, исходные размеры полости (ограниченной поверхностью трубы и начальной конфигурацией откоса грунта МЫ) сохраняются; 3) неполная засыпка траншеи, исходные размеры полости уменьшаются (точка М сдвигается по поверхности трубы к ее нижней образующей).

Для практической реализации данной процедуры в вычислительной технологи анализа НДС подвергшихся экскавации участков трубопроводов необходимы данные по характеристикам физико-механических свойств грунтов засыпки (определяются из справочной литературы или по результатам экспериментов), геометрическим параметрам траншеи и трубопровода (известны из технической документации), форма кривой равноустойчивого откоса (определяется из соотношения (8)), а также начальное положение точки касания М В общем случае координаты точки М (в представленной на рис.10 декартовой системе координат) вычисляются через указанные на рис.10 геометрические параметры по следующим формулам:

где

Следует отметить, что задача определения окончательной конфигурации засыпанного в траншею грунта на втором этапе является обратной задачей механики сплошной среды и, в силу своей нелинейности, в полной общей постановке не имеет аналитического решения. В каждом конкретном случае данная задача может быть решена в результате выполнения серии вычислительных экспериментов по описанной выше технологии. Постановка и проведение такой серии вычислительных экспериментов для любой геометрии траншеи и любого типа грунта трудностей не вызывают.

В то же время, реализация всего этого процесса в программном модуле для прочностного анализа трубопроводов привело бы к тому, что пользователю пришлось бы, помимо дополнительных затрат времени, анализировать промежуточные результаты численных экспериментов и на основании этого' анализа задавать необходимые параметры для дальнейшего моделирования. Поэтому, с целью сокращения времени и снижения влияния человеческого фактора на достоверность результатов на основании теоретического анализа предельного равновесия грунта засыпки в траншее с трубой было сделано несколько упрощений, не приводящих к существенным потерям точности результатов, но позволившим получить аналитические зависимости, реализация которых в программном модуле значительно сократило время анализа и не требует от пользователя каких-либо дополнительных действий (кроме стандартного ввода исходных данных в диалоговом режиме).

Очевидно, что сопротивление окружающего грунта смещениям трубы при полной и неполной засыпках траншеи различаются. Это обстоятельство необходимо учитывать на первом этапе моделирования с использованием балочных моделей трубопроводов. Определение понижающих коэффициентов для характеристик инженерных моделей сопротивления грунта деформациям трубопровода в траншее с оставшимися после естественного способа засыпки грунтом полостями проводилось по результатам вычислительных, экспериментов на модельных задачах о смещении участка трубопровода в траншеях с различной степенью засыпки.

Разработанный метод анализа прочности подвергшегося экскавации участка магистрального трубопровода был реализованы для практического использования в виде программной процедуры.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Впервые разработаны и научно обоснованы теоретические и технологические основы высокоточного численного анализа прочности протяженных трубопроводов энергетических систем для повышения их пожарной и промышленной безопасности.

2. Впервые разработана научная концепция сокращения временных затрат и снижения влияния человеческого фактора на достоверность получаемых расчетных оценок при проведении прочностного анализа трубопроводных сетей с целью исследования их пожарной и промышленной безопасности.

3. Создана новая комплексная технология высокоточного численного прочностного анализа трубопроводов энергетических систем при широком спектре условий прокладки.

4. Разработан новый метод численного анализа несущей способности расположенных на открытой местности многониточных газопроводов промышленных энергетических объектов при аварийном возгорании транспортируемого природного газа.

5. Предложена, реализована и использована технология сокращения временных затрат на высокоточный численный анализ прочности подземных трубопроводов с использованием модификации классического критерия пластичности грунтов Друккера-Прагера с оптимальной поверхностью текучести.

6. Впервые предложен метод численного анализа промышленной безопасности подземных участков трубопроводных систем, подвергшихся экскавации без снижения рабочего давления транспортирования пожароопасных газов и жидкостей в процессе ремонтно-восстановительных работ.

7. С помощью разработанных подхода, методов и технологий получены новые результаты, расширяющие и углубляющие представления о пожарной и промышленной безопасности трубопроводов энергетических систем в условиях эксплуатации и аварийных ситуациях: расчетные оценки несущей способности дефектных и других критических участков трубопроводов с учетом их многофакторного нагружения и данных технической диагностики; обоснованное назначение безопасных параметров эксплуатации трубопроводов с учетом их фактического технического состояния, требуемой производительности и необходимых нормативных запасов прочности; формирование графиков проведения технической диагностики трубопроводных систем; ранжирование участков трубопроводов по степени их опасности и разработка экономически эффективных планов их замены и ремонта; научно обоснованные процедура и регламент безопасной экскавации подземных участков трубопроводов без снижения рабочего давления; построение расчетных сценариев аварий при их расследовании на промышленных энергообъектах и экспертизе Декларации безопасности опасных промышленных объектов ТЭК.

8. Эффективность применения и высокая точность результатов, получаемых с использованием новых вычислительной технологии и методов, подтверждена на практике в результате решения многих производственных задач в области повышения пожарной и промышленной безопасности трубопроводов энергетических систем.

Результаты диссертационной работы изложены в следующих

основных публикациях:

1. Селезнев В.Е., Алешин В.В., Клишин Г.С. Методы и технологии численного моделирования газопроводных систем. - М.: Едиториал УРСС, 2002. - 448 с.

2. Численный анализ прочности подземных трубопроводов / Алешин В.В., Селезнев В.В., Кобяков В.В., Клишин Г.С, Дикарев К.И. // Под ред. В.В. Алешина и В.Е. Селезнева. - М.: Едиториал УРСС, 2003. - 352 с.

3. Численный анализ и оптимизация газодинамических режимов транспорта природного газа / Селезнев В.Е., Алешин В.В., Прялов С.Н., Клишин Г.С, Бойченко А.Л., Киселев В.В., Мотлохов В.В. // Под ред. В.Е. Селезнева. -М.: Едиториал УРСС, 2003 224 с.

4. Численный анализ пожарной опасности магистральных газопроводов / Селезнев В.Е., Алешин В.В., Есин В.М., Фотин С.В., Кобяков В.В., Дикарев К.И. // Под ред. В.Е. Селезнева. - М.: Едиториал УРСС, 2004. -327 с.

5. Алешин В.В. Практическая технология численного прочностного анализа промышленных трубопроводов // Безопасность труда в промышленности. 2004.№7.-С29-33.

6. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Седых А.Д., Дедиков Е.В., Гриценко А.И., Харионовский В.В., Клишин Г.С Методы оценки состояния трубопроводов по результатам диагностики // Газовая промышленность. 1998. №8. - С.58-60.

7. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С, Худов А.Н., Дедиков Е.В. Методы математического моделирования для анализа риска теплового поражения при авариях на трубопроводах // Газовая промышленность. 1998. №10.-С. 17-19.

8. Алешин В.В., Дедиков Е.В., Клишин Г.С, Селезнев В.Е., Харионовский В.В., Курганова И.Н. Расчет прочности криволинейных трубопроводов с эрозионными дефектами // Газовая промышленность. 1999. №2. - С.31-33.

9. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Седых А.Д., Галицкий Ю.В., Клишин Г.С, Яцевич С.В. Численное моделирование для совершенствования дефектоскопии//Газовая промышленность. 1999. №7. - С.44-45.

10. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Дедиков Е.В., Маркелов В.А., Клишин Г.С Расчет прочности технологических трубопроводов КС // Газовая промышленность. 1999. №8. - С.31-33.

11. Селезнев В.Е., Алешин В.В., Дедиков Е.В., Маркелов В.А., Клишин Г.С, Перетрухин С.Ф. Моделирование выбросов и утечек природного газа // Газовая промышленность. 2000. №1. - С.6-7.

12. Селезнев В.Е., Алешин В.В., Дедиков Е.В., Клишин Г.С, Худов А.Н. Оценочный анализ осколочного поражения на газопроводах // Газовая промышленность. 2000. №10. - С.52-53.

13. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Харионовский В.В., Степанов И.В., Клишин

Г.С. Сильфонные компенсаторы для снижения напряжений в трубопроводах ГРС //Газовая промышленность. 2001. №1. - С22-23.

14. Селезнев В.Б., Алешин В.В., Дедиков Е.В., Клишин Г.С. Моделирования выбросов природного газа в атмосферу // Газовая промышленность. 2000. №13.-С.65-67.

15. Алешин В.В., Илькаев Р.И., Мущинкин А.З., Клишин Г.С, Селезнев В.Е. Численный анализ состояния технологических трубопроводов КС // Газовая промышленность. 2001. №4. - С.31-33.

16. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С, Фотин С.В., Дедиков Е.В., Щеголев И.Л., Харионовский В.В. Совершенствование методов численного анализа прочности трубопроводов // Газовая промышленность. 2001. №6. -С56-58.

17. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С, Жеков К.Н. Анпилов В.Н. Практическая технология комплексной опенки состояния трубопроводов. // САПР и графика. 1999. №7. - С.58-62.

18. Алешин В.В., Кобяков В.В., Селезнев В.Е. Анализ прочности промышленных трубопроводов в ANSYS и ABAQUS. // САПР и графика. 2004. №7. - С.34-39.

19. Алешин В.В., Клишин Г.С, Перетрухин С.Ф., Селезнев В.Е., Яцевич С.В. Анпилов В.Н., Жеков К.Н. Программный комплекс ANSYS и совершенствование технологии внутритрубной магнитной дефектоскопии. //Техника машиностроения. 2000. №2. - С.48-51.

20. Селезнев В.Е., Яцевич С.В., Клишин Г.С, Алешин В.В. Численный анализ чувствительности внутритрубных магнитных снарядов-дефектоскопов. // Техника машиностроения, 2000, №6. - С.62-68.

21. Алешин В.В., Селезнев В.Е. Математическое моделирование сложного НДС грунтов. // Наука и техника в газовой промышленности. 2002. №3. -С.6-11.

22. Селезнев В.Е., Алешин В.В., Кобяков В.В. Численное моделирование процесса образования и разлета осколков при авариях на газопроводах // Наука и техника в газовой промышленности. 2002. №3. - С.3-5.

23. Автоматизация численного прочностного анализа магистральных газопроводов / Алешин В.В., Селезнев В.Е., Кобяков В.В., Дикарев К.И. // Диагностика оборудования трубопроводов: Науч -тех. сб. - Приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности», №3. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004. - С.34-46.

24. Алешин В.В., Кобяков В.В., Дикарев К.И. Анализ прочности дефектных участков магистральных газопроводов, содержащих холодногнутые отводы // Диагностика оборудования трубопроводов: Науч.-тех. сб. -Приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности», №3. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004. - С47-54.

25. Алешин В.В., Кобяков В.В. Анализ прочности подвергшихся экскавации участков магистральных газопроводов // Транспорт и подземное хранение газов: Науч.-тех. сб. - Приложение к журналу «Наука и техника в газовой

промышленности», №3. -М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004. - С.26-34.

26. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С., Худов А.Н., Самсонов Е.Ю. Методы оценки состояния трубопроводов с помощью комплексного численного моделирования по данным технической диагностики // Новые технологии - 21 век. 1999. №2. - С.41-43.

27. Селезнев В.Е., Клишин Г.С., Алешин В.В. Математический анализ газовой опасности при выбросах природного газа. // Инженерная экология. 2000.. №5. - С.29-36.

28. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С. Применение численных методов моделирования для экспресс-анализа аварийных ситуаций в сложных технических системах // Сборник научных трудов Второго международного симпозиума по анализу риском и управления риском в энергетике. (29-31 июля 1983 года, г.Альбукерк, шт. Нью-Мексика, США). - SAND98-1557 , 1998. - С.353-356. (На английском языке)

29. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С. Методы оценки текущего состояния участков трубопроводов с помощью численных методов по данным технической диагностики // Сборник научных трудов Второго международного симпозиума по анализу риском и управления риском в энергетике. (29-31 июля 1998 года, г.Альбукерк, шт.Нью-Мексика, США). -SAND98-1557 ,1998. - С.431-436. (На английском языке)

30. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С. Комплексное применение ANSYS для математического моделирования объектов трубопроводного транспорта // Сборник научных трудов Международной конференции пользователей ANSYS (17-19 августа 1998 года, г.Питтсбург, шт. Пенсильвания, США): Том 2, статья 2.241. - 4 с. (На английском языке)

31. Клишин Г.С, Селезнев В.Е., Алешин В.В. Программы «ANSYS» и «LS-DYNA» - новое качество для оценки состояния трубопроводов // Сборник научных трудов 17 Международной конференции CAD-FEM'99 по проблемам вычислительной механики (06-08 октября 1999 года, г. Зонтхофен, Германия): статья П.3.1. - CAD-FEM, Германия, 1999. - 7 с. (На английском языке)

32. Селезнев В.Е., Клишин Г.С, Алешин В.В. Применение программного модуля «FLOTRAN» для моделирования утечек природного газа на объектах газовой промышленности // Сборник научных трудов 17 Международной конференции CAD-FEM'99 по проблемам вычислительной механики (06-08 октября 1999 года, г. Зонтхофен, Германия): статья 1.2.10. - CAD-FEM, Германия, 1999. - 10 с. (На английском языке)

33. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С, Яцевич Г.С. Применение программы «ANSYS» для оценки точности внутритрубной дефектоскопии, // Сборник научных трудов 17 Международной конференции CAD-FEM'99 по проблемам вычислительной механики (06-08 октября 1999 года, г. Зонтхофен, Германия): статья II 1.6. - CAD-FEM, Германия, 1999. - 7 с. (На английском языке)

34. Численный метод ранжирования дефектных участков трубопроводов по данным внутритрубной дефектоскопии / Алешин В.В., Клишин Г.С., Селезнев В.Е., Дедиков Е.В. // Сборник абстрактов научных докладов 15 Мировой конференции по неразрушающему контролю (15-21 октября 2000, г.Рим, Италия): абстракт статьи ГОК043. - 2000. - С. 115. (На английском языке)

35. Тепловой анализ режимов работы электронных устройств. / Алешин В.В., Селезнев В.Е., Фотин С.В., Клишин Г.С. // Сборник научных трудов 18 Международной конференции САБ-РЕМ-2000 по проблемам вычислительной механики (20-22 сентября 2000 года, г. Фридрихснафен/ Германия): Том 2, статья 2.1.6. - САБ-БЕМ, Германия, 2000. - 7 с. (На английском языке)

36. Применение программы «АК8У8» для определения разрушающего давления при гидравлическом испытании дефектного участка трубопровода / Алешин В.В., Селезнев В.Е., Фотин С.В., Клишин Г.С. // Сборник научных трудов Международной конференции СА0-БЕМ-2000 по проблемам вычислительной механики (20-22 сентября 2000 года, г. Фридрихснафен, Германия): Том 2, статья 2.8.1. - САБ-БЕМ, Германия, 2000. - 7 с. (На английском языке)

37. Алешин В.В., Клишин Г.С, Селезнев В.Е., Фотин С.В., Мущинкин А.З Численный анализ состояния технологических трубопроводов КС методами нелинейного моделирования / Сб. докладов научно-практической конференции «Итоги десятилетнего сотрудничества Минатома РФ и ОАО «ГАЗПРОМ», 03 декабря 1999 года, Нижний Новгород. Часть I. - М.: ИРЦ «Газпром», 2000.- С.112-121.

38. Селезнев В.Е., Клишин Г.С, Алешин В.В. Моделирование утечек, природного газа на объектах газовой промышленности / Сб. докладов научно-практической конференции «Итоги десятилетнего сотрудничества Минатома РФ и ОАО «ГАЗПРОМ», 03 декабря 1999 года, Нижний Новгород. Часть I. - М.: ИРЦ Газпром, 2000. - С.129-135.

39. Алешин В.В., Клишин Г.С, Селезнев В.Е., Седых А.Д., Гриценко А.И., Щеголев И.Л. Технология комплексной оценки состояния трубопроводов. / Сб. докладов научно-практической конференции «Итоги десятилетнего сотрудничества Минатома РФ и ОАО «ГАЗПРОМ», 03 декабря 1999 года, Нижний Новгород. Часть I. - М.: ИРЦ Газпром, 2000. - С.103-112.

40. Селезнев В.Е., Клишин Г.С, Алешин В.В., Яцевич С.В. Совершенствование внутритрубной дефектоскопии методами математического моделирования / Сб. докладов научно-практической конференции «Итоги десятилетнего сотрудничества Минатома РФ и ОАО «ГАЗПРОМ», 03 декабря 1999 года, Нижний Новгород. Часть I. - М.: ИРЦ Газпром, 2000. - с. 136-144.

41. Алешин В.В., Клишин Г.С, Селезнев В.Е. Ранжирование трубопроводов с дефектами по результатам технической диагностики и математического' моделирования / Сб. тезисов докладов научно-практического семинара

предприятий и организаций Минатома РФ «Эксплуатационный неразрушающий контроль металла и диагностика оборудования и трубопроводов АЭС», 18-19 июля 2000 года, Москва. - 2 с.

42. Алешин В.В., Фотин СВ., Клишин Г.С., Селезнев В.Е. Экспериментальная проверка вычислительной технологии «PipEst» по результатам натурных испытаний дефектных участков трубопроводов / Сб. трудов Третьей Международной конференции «Энергодиагностика и Condition Monitoring» (г.Нижний Новгород, 04-09 сентября 2000г.). Т.4, часть 2. - С.48-57.

43. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С. Применение ANSYS для анализа прочности технологических трубопроводов компрессорных станций // Сборник научных трудов Международной конференции пользователей ANSYS «Моделирование - основа конструирования в новом тысячелетии» • (28-30 августа 2000 года, г Читтсбург, шт. Пенсильвания, США): статья XIV. 1. - 6 с. (На английском языке)

44. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Фотин С.В. Численный анализ состояния технологических трубопроводов компрессорных и газораспределительных станций с использованием программных комплексов ANSYS и LS-D YNA // Сб. трудов Первой конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, 17-18 апреля 2001 года). / Под ред. Шадского А.С. - М.: Издательство Барс, 2002, с.53-59.

45. Алешин В.В., Фотин С.В. Проверка вычислительной технологии «PipEst» по результатам натурных гидроиспытаний // Сб. трудов Первой конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, 17-18 апреля 2001 года) / Под ред. Шадского А.С. -М.: Издательство Барс, 2002, с.60-65.

46. Дикарев К.И., Алешин В.В., Селезнев В.Е. Анализ напряженно-деформированного состояния трубопроводов, находящихся в стационарном потоке жидкости // Сб. трудов Второй конференции' пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, 25-26 апреля 2002 года) / Под ред. Шадского А.С. - М.: Издательство Барс, 2002, с.281-285.

47. Селезнев В.Е., Алешин В.В. Применение программных комплексов ANSYS и LS-DYNA для анализа осколочного поражения при авариях на газопроводах // Сб. трудов Второй конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, 25-26 апреля 2002 года) / Под ред. Шадского А.С. - М.: Издательство Барс, 2002, с. 172-176.

48. Алешин В.В., Кобяков В.В., Фотин С.В. Аппаратно-программный комплекс для прочностного анализа участков трубопроводов предприятий ТЭК с дефектами стенок на базе программы ANSYS // Сб. трудов Второй конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, 25-26 апреля 2002 года) / Под ред. Шадского А.С - М.: Издательство Барс, 2002, с. 163-166.

49. Алешин В.В. Моделирование грунтов в программе ANSYS // Сб. трудов Второй конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, 25-26 апреля 2002 года) / Под ред. Шадского А.С. - М.: Издательство Барс, 2002, с. 156-162.

50. Алешин В.В., Дикарев К.И. Применение программы LS-DYNA к моделированию разрушения подземных многониточных магистральных газопроводов в местах их пересечения // Сб. трудов Второй конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, 25-26 апреля 2002 года) / Под ред. Шадского А.С. - М.: Издательство Барс, 2002, с.167-171.

51. Алешин В.В. Математическое моделирование сложного напряженно-деформированного состояния грунтов // Сб. трудов Международной конференции «Complex Pipeline System 2002 (High precision gas dynamics computation)» 17-19 июня 2002 года, Словакия, Часть 1 / Под ред. B.E. Селезнева. - М: Издательство Барс, 2002. - С.99-119.

52. Алешин В.В. Численный анализ прочности и моделирование аварийного разрушения магистральных газопроводов // Сб. абстрактов трудов Тематического семинара Госгортехнадзора РФ «Об опыте декларирования промышленной безопасности и развития методов оценки риска опасных производственных объектов», 24 - 25 сентября 2002 года, Москва. -Москва: ГУЛ «НТЦ «Промышленная безопасность», 2002. - 2с.

53. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С. Применение численного анализа для комплексной оценки состояния магистральных газопроводов // Сб. трудов 11-го международного коллоквиума «Надежность стальных трубопроводов высокого давления», 28 февраля - 01 марта 2002, г. Прага, Чехия. -12 с. (На английском языке)

54. Алешин В.В., Дикарев К.И., Кобяков В.В. и др. Численный нелинейный анализ прочности трубопроводов подводных переходов через реки // Сб. трудов 12-го международного коллоквиума «Надежность стальных трубопроводов высокого давления». 22-28 марта 2003, г. Прага, Чехия - 8с. (На английском языке)

55. Селезнев В.Е., Алешин В.В., Дикарев А.К. Применение программ «ANSYS» и «LS-DYNA» для моделирования аварий на трубопроводах // Сборник научных трудов 20 Международной конференции CAD-FEM-2002 по проблемам вычислительной механики (09-11 октября 2002 года, г.Фридрихсхафен, Германия): статья 2.11.13, том 2. - CAD-FEM, Германия, 2002. - 7 с. (На английском языке)

56. Алешин В.В., Селезнев В.Е. Моделирование грунтов в ANSYS. Сборник научных трудов 20 Международной конференции CAD-FEM-2002 по проблемам вычислительной механики (09-11 октября 2002 года, г.Фридрихсхафен, Германия): статья 1.5.7, том 1. - CAD-FEM, Германия, 2002. - 7 с. (На английском языке)

57. Алешин В.В., Селезнев В.Е. Численный анализ прочности и моделирование аварийного разрушения магистральных газопроводов // Об

опыте декларирования промышленной безопасности и развития методов оценки риска опасных производственных объектов: Материалы тематического семинара / Под общей редакцией В.И. Сидорова. - М.: ГУЛ «НТЦ «Промышленная безопасность», 2003. - С.80-83.

58. Технология автоматизированного нелинейного прочностного анализа подземных трубопроводов в компьютерной аналитической системе «AMADEUS» / Алешин В.В., Клишин Г.С., Кобяков В.В., Т. Кршак. // Сборник научных трудов Второй международной конференции «AMADEUS Computation System for Complex Pipeline System 2003 (High precision gas dynamics computations)» (06-09 октября 2003 года, г.Нитра и г.Смоляница, Словакия). Том 1. / Под ред. В.Е. Селезнева. - М.: Издательство Барс, 2003. - С 82-91.

59. Кобяков В.В., Алешин В.В. Автоматизированное рабочее место специалиста по анализу прочности магистральных газопроводов // Сборник трудов Четвертой конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, 21-22 апреля 2004 года) / Под ред. Шадского А.С. - М.: Полигон-пресс, 2004. - С.72-81.

60. Алешин В.В., Кобяков В.В. Автоматизированный анализ прочности трубопроводов, подвергшихся экскавации // Сборник трудов Четвертой конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, 21-22 апреля 2004 года) / Под ред. Шадского А.С. - М.: Полигон-пресс, 2004. - С.89-95.

61. Дикарев К.И., Алешин В.В., Кобяков В.В. Автоматизированный анализ прочности криволинейных участков трубопроводов // Сборник трудов Четвертой конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, 21-22 апреля 2004 года) / Под ред. Шадского А.С. - М.: Полигон-пресс, 2004. - С.82-88.

62. Алешин В.В., Селезнев В.Е. Промышленная технология численного нелинейного прочностного анализа подводных переходов магистральных трубопроводов. Сборник научных трудов 6-го Семинара Президиума РАН и Международного научно-технического центра «Наука и вычисления» (15-17 сентября 2003 года, Москва). Т.2. - С.448-453. (На английском языке)

63. Алешин В.В., Фотин С.В., Селезнев В.Е. Численный анализ зон теплового поражения при авариях на газопроводах с применением программы ANSYS. // Сб. научных трудов 21-го Международного конгресса по проблемам вычислительной механики и применению метода конечных элементов (12-14 ноября 2003 года, г.Потсдам, Германия): статья №2.1.4. -CAD-FEM, Germany, 2003. - 9 с. (На английском языке)

64. Алешин В.В., Черномаз П.В., Селезнев В.Е. Численный анализ датчика виброскорости для оборудования энергетических систем. // Сб. научных трудов 21-го Международного конгресса по проблемам вычислительной механики и применению метода конечных элементов (12-14 ноября 2003 года, г.Потсдам, Германия): статья №2.1.4. - CAD-FEM, Germany, 2003. - 5

с. (На английском языке)

65. Алешин В.В., Фотин С.В., Селезнев В.Е. Численный анализ прочности' подземных трубопроводов энергообъектов с применением программ ANSYS и ABAQUS. // Сб. научных трудов 21-го Международного конгресса по проблемам вычислительной механики и применению метода конечных элементов (12-14 ноября 2003 года, г.Потсдам, Германия): статья №2.1.4. - CAD-FEM, Germany, 2003. - 10 с. (На английском языке)

66. Алешин В.В., Селезнев В.Е. Методы нелинейного численного анализа прочности подземных магистральных трубопроводов. // Труды всероссийской конференции «Прикладная геометрия, построение расчетных сеток и высокопроизводительные вычисления» (Вычислительный центр им. А.А. Дородницына РАН, г.Москва, 28 июня -01 июля 2004 года). Том 2. -М.: Издательство ВЦ РАН. - С. 177-187.

67. Алешин В., Селезнев В. Вычислительные технологии повышения безопасности и анализа риска газопроводных систем. // Сб. научных трудов Азиатской международной конференции по проблемам математического моделирования для анализа надежности технических систем (AIWARM'2004) (август 2004, г. Хиросима, Япония). / Под. ред. Дохи Т. и, Вон Юнг Юна - World Scientific Publishing Co. Ptc. Ltd. - С 443-450. (Ha английском языке)

68. Алешин В.В., Кобяков В.В., Дикарев К.И. Автоматизированная технология оценки прочности трубопроводных конструкций при проектировании и эксплуатации объектов ТЭК. // Сборник тезисов докладов Десятой Международной научно-технической конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (02-03 марта 2004 года, г.Москва). Том 1. -М.: Издательство МЭИ, 2004. - С.348.

Академия ГПСМЧС России Тир.80экз Зак.

OS.lif-Of.2.6

г ^ m ?oàs. í

ВВЕДЕНИЕ.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ГЛАВА

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ И НАУЧНАЯ БАЗА ДЛЯ ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ.

1.2. ОБЗОР МЕТОДИК АНАЛИЗА ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

ГЛАВА

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И КОНЦЕПЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВЫСОКОТОЧНОГО ПРОЧНОСТНОГО АНАЛИЗА ТРУБОПРОВОДОВ

2.1. ПОСТАНОВКА И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ.

2.2. МЕТОД РЕШЕНИЯ.

2.3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ АНАЛИЗА УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ.

2.3.1. Упруго-пластическое поведение трубных сталей.

2.3.2. Метод математического моделирования подземного трубопровода и окружающего его грунта.

2.3.2.1. Инженерные модели взаимодействия подземного трубопровода с окружающим грунтом.

2.3.2.2. Трехмерная упруго-пластическая модель грунта.

2.4. ТЕХНОЛОГИЯ ЧИСЛЕННОГО АНАЛИЗА ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ.

2.4.1. Выбор средств моделирования НДС трубопроводов.

2.4.2. Алгоритмы моделирования НДС конструкций промышленных трубопроводов.

2.4.2.1. Балочные модели.

2.4.2.2. Оболочечные модели.

2.4.2.3. Объемные модели.

2.4.3. Анализ НДС и оценка прочности трубопроводных систем.

2.4.4. Определение параметров инженерных моделей взаимодействия трубопровода с грунтом.

2.5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ЧИСЛЕННОГО АНАЛИЗА ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ.

2.6. МОДЕЛИРОВАНИЕ АВАРИЙНОГО РАЗРУШЕНИЯ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ.^.

ГЛАВА

АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ ТЕПЛОВОМ

ВОЗДЕЙСТВИИ ПОЖАРА

3.1. ПОЛЕВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАКЕЛА МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ НА

ОТКРЫТОЙ МЕСТНОСТИ ПРИ АВАРИЙНОМ РАЗРУШЕНИИ ГАЗОПРОВОДА.

3.2. АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ ТУБОПРОВОДА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ОТ ПОЖАРА.

ГЛАВА

АНАЛИЗ БЕЗОПАСНОСТИ ПОДЗЕМНЫХ УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДОВ, ПОДВЕРГШИХСЯ ЭКСКАВАЦИИ

4.1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ.

4.2. АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДА ПРИ ЭКСКАВАЦИИ.

4.3. АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДА ПОСЛЕ ЭКСКАВАЦИИ.

4.3.1. Моделирование засыпки траншеи с трубопроводом грунтом.

4.3.2. Технология анализа прочности трубопровода после экскавации и засыпки.

ВЫВОДЫ.

В настоящее время большинство трубопроводных систем высокого давления российского ТЭК, транспортирующих природный газ и пожароопасные жидкости, находятся в эксплуатации уже свыше 20-30 лет, фактически приближаясь к грани своего эксплутационного ресурса. Старение и изнашивание трубопроводных конструкций ведет к увеличению количества аварий с тяжелыми социальными, экологическими и экономическими последствиями. Часто разрушения трубопроводов сопровождаются возгоранием транспортируемого продукта и последующим интенсивным пожаром. В частности, по статистике промышленных аварий, официально публикуемой Госгортехнадзором РФ, около 80% разрывов магистральных газопроводов сопровождаются пожарами.

Пожары на трубопроводах, особенно на магистральных газо- и нефтепроводах большого диаметра, причиняют значительный материальный ущерб, наносят серьезный урон экологической системе региона, прилегающего к месту . пожара. Помимо причинения существенного материального и экологического ущерба, аварии трубопроводных систем могут привести к гибели людей. Причем, при разрывах трубопроводов, транспортирующих пожароопасные жидкости и газы, именно пожар является наиболее опасной угрозой жизни окружающих людей.

Особо опасными случаями, способными привести к катастрофическим последствиям, являются разрывы газопроводов с воспламенением транспортируемого природного газа, происходящие на энергетических объектах в зонах сосредоточения большого количества трубопроводных систем высокого давления, транспортирующих пожароопасные газы и жидкости, - компрессорных и газораспределительных станциях, узлах пересечений многониточных магистральных газопроводов друг с другом, нефте- и продуктопроводами, газоперерабатывающих заводах и хранилищах природного газа, ТЭС и т.п. В этих случаях интенсивное тепловое воздействие от пожара на аварийном участке может вызвать разрушение соседних трубопроводов и воспламенение транспортируемых по ним продуктов, то есть привести к каскадному развитию аварийной ситуации.

Для решения этой задачи требуется своевременная реконструкция и модернизация эксплуатирующихся трубопроводных систем. Одной из основных задач, возникающих при проведении реконструкции и модернизации трубопроводных систем, является адекватная оценка технического состояния трубопроводов, анализ безопасности их эксплуатации и ранжирование участков трубопроводов по срокам ремонта или замены.

Насущность решения данной задачи на современном этапе, помимо социальных и экологических факторов, обусловлена большой стоимостью замены или ремонта участков трубопроводов. Поэтому, точное ранжирование участков трубопроводов по очередности и срокам их своевременного ремонта, помимо основной задачи -повышения безопасности эксплуатации трубопроводной системы, позволяет также эффективно спланировать затраты компании на реконструкцию, делает их экономически выгодными и обоснованными.

Точность ранжирования участков любой сложной системы промышленных трубопроводов зависит, прежде всего, от адекватности оценки реальной прочности каждого ее участка. В свою очередь, адекватность оценок определяется степенью точности расчетного математического аппарата, применяемого при анализе напряженно-деформированного состояния трубопроводной системы (как всей трубопроводной конструкции в целом, так и каждого из составляющих ее элементов) при действии всех эксплутационных нагрузок.

За последние годы, непрерывно развивающиеся методы и средства технической диагностики достигли уровня, позволяющего получить объективную информацию, как по фактическому пространственному положению трубопровода, так и по геометрии и расположению имеющихся дефектов стенок труб. Причем, эти средства продолжают интенсивно совершенствоваться.

Вместе с тем, традиционные методики расчетной оценки прочности трубопроводных конструкций, базирующиеся на упрощенных методах сопротивления материалов и строительной механики, не позволяют провести адекватный анализ прочности промышленных трубопроводных систем с требуемой на сегодняшний день точностью.

С другой стороны, современный уровень развития численных методов механики сплошных сред и вычислительных мощностей компьютерной техники дают возможность выработки новых подходов к анализу состояния трубопроводных конструкций трубопроводов, позволяющих разработать высокоточные вычислительные технологии оценки прочности данных конструкций с учетом их многофакторного нагружения в номинальных и аварийных режимах и данных технической диагностики. Причем, эти технологии способны принести реальный эффект в области повышения пожарной и промышленной безопасности трубопроводов только в результате их массового внедрения в производственный процесс.

Целью работы являлась разработка теоретических основ, методов и технологии высокоточного численного прочностного анализа протяженных разветвленных трубопроводных сетей энергетических систем для повышения их пожарной и промышленной безопасности, проводимого в сжатые сроки при минимизации влияния человеческого фактора на достоверность получаемых результатов.

Объектом исследования в диссертационной работе является математическое моделирование трубопроводных конструкций в номинальных и аварийных режимах функционирования.

Предметом исследования являются теоретические основы и методы высокоточного численного прочностного анализа протяженных разветвленных трубопроводных сетей энергетических систем при многофакторном нагружении (включая тепловые воздействия от пожара на открытой местности) для повышения их пожарной и промышленной безопасности.

Задачи исследования:

- создание и обоснование теоретических, методических и технологических основ повышения промышленной и пожарной безопасности трубопроводов энергетических систем с использованием методов высокоточного численного анализа прочности трубопроводных конструкций, находящихся в условиях многофакторного нагружения при номинальных и аварийных режимах их функционирования, включая тепловые воздействия пожаров;

- разработка подходов к сокращению временных затрат на проведение прочностного анализа трубопроводных сетей и снижению влияния человеческого фактора на достоверность получаемых оценок прочности участков трубопроводов при исследовании пожарной и промышленной безопасности энергетических систем;

- разработка вычислительной технологии высокоточного прочностного анализа трубопроводных сетей, построенной на базе современных достижений в области вычислительной механики для повышения пожарной и промышленной безопасности трубопроводов, транспортирующих пожароопасные продукты и имеющих широкий диапазон условий прокладки;

- создание методов численного анализа несущей способности трубопроводных конструкций в аварийных условиях, включая тепловые воздействия от пожара;

- разработка методов численного моделирования для анализа пожарной и промышленной безопасности участков трубопроводов, транспортирующих пожароопасные газы и жидкости, при проведении на них ремонтно-восстановительных работ без прекращения функционирования трубопроводной сети.

Методологические и теоретические основы исследования составили научные труды широкого круга отечественных и зарубежных ученых. К таким научным трудам в области механики сплошных сред следует отнести работы Махутова H.A., Морозова Е.М., Работнова Ю.Н., Седова Л.И., Соколовского В.В., Цитовича H.A. и других, в области численных методов механики сплошных сред работы Галлагера Р., Зенкевича О.С, Патанкара С., Победри Б.Е. и других, в области моделирования трубопроводных систем и анализа их прочности работы Айнбиндера А.Б., Антикайна П.А., Бородавкина П.П., Дитяшева Б.Д., Кифнера Д., Лисанова М.В., Одишария Г.Э., Селезнева В.Е., Софонова B.C., Харионовского В.В., Швыряева A.A., в области моделирования пожара и огнестойкости конструкций -Баратова А.Н., Брушлинского H.H., Есина В.М., Кошмарова Ю.А., Махвиладзе Г.М., Милованова А.Ф., Романенкова В.Н., Рыжова A.M., Пузача C.B., Страхова В.Л. и других.

Основными методами исследования являются методы математического моделирования сложных технических систем и численные методы механики сплошных сред. При этом в качестве основного инструмента исследования в диссертации использовались метод конечных элементов (при анализе прочности) и метод контрольных объемов (при анализе действующих нагрузок на трубопровод, включая моделирование тепловых воздействий от пожара на открытой местности).

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые предложены и научно обоснованы теоретические и технологические основы высокоточного численного анализа прочности протяженных трубопроводов энергетических систем для повышения их пожарной и промышленной безопасности, выполняемого с минимальными упрощениями в описании геометрии пространственных конструкций дефектных участков трубопроводных сетей и заданием многофакторных нагрузок на трубопроводы по результатам численного моделирования номинальных и аварийных режимов функционирования энергетических систем, включая тепловые воздействия от пожаров.

2. Впервые предложена и обоснована научная концепция сокращения временных затрат на проведение высокоточного прочностного анализа трубопроводных сетей и снижения влияния человеческого фактора на достоверность получаемых расчетных оценок прочности участков трубопроводов при исследовании пожарной и промышленной безопасности энергетических систем.

3. На базе предложенных теоретических и технологических основ, руководствуясь научной концепцией сокращения временных затрат на проведение высокоточного прочностного анализа трубопроводных сетей и снижения влияния человеческого фактора на достоверность получаемых оценок прочности участков трубопроводов, разработана новая комплексная технология высокоточного численного прочностного анализа подземных, наземных, надземных и подводных трубопроводов энергетических систем, предназначенная для выявления и своевременного ремонта или замены аварийно опасных участков трубопроводов.

4. Предложен и научно обоснован метод численного анализа несущей способности расположенных на открытой местности многониточных газопроводов промышленных энергетических объектов при аварийном возгорании транспортируемого природного газа.

5. Впервые предложен метод численного анализа промышленной безопасности подземных участков трубопроводных систем, подвергшихся экскавации без снижения рабочего давления транспортирования пожароопасных газов и жидкостей в процессе ремонтно-восстановительных работ.

6. С помощью разработанных подхода, методов и технологий получены новые результаты, расширяющие и углубляющие представления о пожарной и промышленной безопасности трубопроводов энергетических систем в условиях эксплуатации и аварийных ситуациях: расчетные оценки несущей способности дефектных и других критических участков трубопроводов с учетом их многофакторного нагружения и данных технической диагностики; обоснованное назначение безопасных параметров эксплуатации трубопроводов с учетом их фактического технического состояния, требуемой производительности и необходимых нормативных запасов прочности; формирование графиков проведения технической диагностики трубопроводных систем; ранжирование участков трубопроводов по степени их опасности и разработка экономически эффективных планов их замены и ремонта; научно обоснованные процедура и регламент безопасной экскавации подземных участков трубопроводов без снижения рабочего давления; построение расчетных сценариев аварий при их расследовании на промышленных энергообъектах и экспертизе Декларации безопасности опасных промышленных объектов ТЭК.

Изложенные при описании научной новизны подход, методы, алгоритмы, технологии и результаты исследований выносятся на защиту в качестве основных научных положений диссертации, принадлежащих лично автору диссертации.

Практическая ценность работы. Описанные выше подход, технологии и методы были реализованы автором диссертации в виде автоматизированных расчетных блоков вычислительной технологии «Р1рЕзЬ> для комплексной оценки состояния сложных трубопроводных систем. Данная вычислительная технология активно используется для решения практических задач специалистами предприятий ТЭК как в России, так и за рубежом. С ее помощью: получены достоверные оценки состояния десятков критических участков газопроводов, находящихся в условиях многофакторных воздействий; установлены причины и механизмы развития более десяти аварий, произошедших в России и Западной Европе; проводились экспертизы Деклараций безопасности объектов газовой промышленности и т.д. Рассматриваемые вычислительные технологии успешно применялись при решении задач повышения безопасности трубопроводных систем в ОАО «ГАЗПРОМ», АК «Транснефть», ГУП «Мосгаз», ОАО «Мордовэнерго», ВНИИГАЗ, РФЯЦ-ВНИИЭФ, ООО «НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ», ЗАО «Ай-Теко», Госгортехнадзора РФ, компании «PIPETRONIX» (Германия), Сандийских Национальных Лабораторий (США), Фраунгоферовского института неразрушающего контроля (Германия), Математического института Словацкой Академии Наук, Американского агентства по защите окружающей среды (ЕРА) и др. На базе вычислительной технологии «PipEst» под научным руководством и при непосредственном участии автора диссертации, разработана подсистема автоматизированного прочностного анализа газопроводов, входящая в комплексную компьютерную аналитическую систему «AMADEUS». В декабре 2002 года она сдана в производственную эксплуатацию в международной газотранспортной компании «SPP-DSTG» (Словакия) в качестве основного производственного инструмента для обеспечения требований безопасности, экономической эффективности и экологичности. Также данная технология внедрена в промышленную эксплуатацию на ряде российских предприятий (см. Приложение 6).

Достоверность изложенных в диссертации основных положений обеспечивается: научным обоснованием адекватности разработанных математических моделей моделируемым реальным объектам и процессам; обоснованием применимости и эффективности методов численного анализа разработанных моделей; многочисленными результатами натурных и численных экспериментов; многолетней практикой успешного применения рассматриваемых в диссертации подхода, технологий и методов при анализе реальных номинальных и аварийных режимов работы различных объектов ТЭК как в России, так и за рубежом.

Благодарности. Особую благодарность автор диссертации выражает научному консультанту заместителю главного конструктора ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», начальнику отделения, доктору технических наук Селезневу Вадиму Евгеньевичу за постоянное внимание к его работе, поддержку и научные консультации при определении направлений научных исследований, положенных в основу диссертации, и работе над диссертацией.

Автор диссертации выражает искреннюю признательность и глубокую благодарность главному конструктору ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», директору ООО «НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ» Клишину Геннадию Семеновичу и академику РАН, академику РАРАН, директору ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», доктору физико-математических наук Илькаеву Радию Ивановичу за внимание к его работе и ценные критические замечания, которые позволили автору быстро и эффективно выполнить работы по теме диссертации.

Автор благодарит академика РАН, научного руководителя РФЯЦ-ВНИИЭФ доктора физико-математических наук Михайлова Виктора Никитовича за внимание к его работам, связанным с темой диссертации.

Автор благодарит ученых и ведущих специалистов Академии государственной противопожарной службы МЧС России за внимание к его работе и научные дискуссии по теме диссертации.

Автор благодарит за сотрудничество и практическую помощь при проведении работ член-корреспондента РАН, советника Председателя ОАО «ГАЗПРОМ», доктора технических наук профессора Гриценко Александра Ивановича и доктора технических наук профессора Харионовского Владимира Васильевича.

Автор благодарит за сотрудничество и поддержку разработок директора ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», доктора технических наук Сидорова Вячеслава Ивановича и заведующего отделом ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», доктора технических наук Лисанова Михаила Вячеславовича.

Автор благодарит за сотрудничество и поддержку разработок своих иностранных коллег директора Математического института Словацкой Академии Наук, доктора физико-математических наук профессора Анатолия Двуреченского, ученого секретаря Математического института Словацкой Академии Наук, доктора Карола Немогу, профессора физико-математического факультета Братиславского университета им. Комениуса Рудольфа Хайоши, директора газотранспортной компании ЭРР-ОЭТО (Словакия) инженера Иозефа Титку, начальника отделения эксплуатации и пожарной безопасности газотранспортной компании ЭРР-ОЭТО (Словакия) инженера Тибора Кршака, директора Фраунгоферовского института неразрушающего контроля (Германия), профессора Михаэля Кренинга, заместителя директора Фраунгоферовского института неразрушающего контроля (Германия), доктора Герда Добмана, ведущего эксперта в области численного анализа прочности Фраунгоферовского института неразрушающего контроля (Германия), профессора Драгоша Чоклова, главного специалиста по моделированию компании ЭРР-ОЭТО инженера Яна Марко, главного специалиста по экологии Сандийских Национальных Лабораторий

США) доктора Филиппа Пола.

Автор выражает искреннюю благодарность своим коллегам кандидату технических наук Прялову Сергею Николаевичу, кандидату технических наук Киселеву Владимиру Владимировичу, Фотину Сергею Валентиновичу, Кобякову Вячеславу Владимировичу, Дикареву Константину Игоревичу за сотрудничество и поддержку.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ

СОКРАЩЕНИЙ

АЭС - атомная электростанция;

ГПА - газоперекачивающий агрегат на КС;

ГРС - газораспределительная станция;

КС - компрессорная газоперекачивающая станция;

КЭ-модель - конечно-элементная модель;

КЭ-сетка - конечно-элементная сетка;

ЛПУ МГ- линейное производственное управление магистральными газопроводами; ЛЧМГ-линейная часть магистральных газопроводов; МГ - магистральный газопровод; МДТТ - механика деформируемого твердого тела; МКЭ - метод конечных элементов; НДС - напряженно-деформированное состояние; ТЭК - топливно-энергетический комплекс.

Символьные обозначения, применяемые в формулах, оговариваются особо в каждой Главе диссертации.

ВЫВОДЫ

1. Впервые разработаны и научно обоснованы теоретические и технологические основы высокоточного численного анализа прочности протяженных трубопроводов энергетических систем для повышения их пожарной и промышленной безопасности.

2. Впервые разработана научная концепция сокращения временных затрат и снижения влияния человеческого фактора на достоверность получаемых расчетных оценок при проведении прочностного анализа трубопроводных сетей с целью исследования их пожарной и промышленной безопасности.

3. Создана новая комплексная технология высокоточного численного прочностного анализа трубопроводов энергетических систем при широком спектре условий прокладки.

4. Разработан новый метод численного анализа несущей способности расположенных на открытой местности многониточных газопроводов промышленных энергетических объектов при аварийном возгорании транспортируемого природного газа.

5. Предложена, реализована и использована технологии сокращения временных затрат на высокоточный численный анализ прочности подземных трубопроводов с использованием модификации классического критерия пластичности грунтов Друккера-Прагера с оптимальной поверхностью текучести.

6. Впервые предложен метод численного анализа промышленной безопасности подземных участков трубопроводных систем, подвергшихся экскавации без снижения рабочего давления транспортирования пожароопасных газов и жидкостей в процессе ремонтно-восстановительных работ.

7. С помощью разработанных подхода, методов и технологий получены новые результаты, расширяющие и углубляющие представления о пожарной и промышленной безопасности трубопроводов энергетических систем в условиях эксплуатации и аварийных ситуациях: расчетные оценки несущей способности дефектных и других критических участков трубопроводов с учетом их многофакторного нагружения и данных технической диагностики; обоснованное назначение безопасных параметров эксплуатации трубопроводов с учетом их фактического технического состояния, требуемой производительности и необходимых нормативных запасов прочности; формирование графиков проведения технической диагностики трубопроводных систем; ранжирование участков трубопроводов по степени их опасности и разработка экономически эффективных планов их замены и ремонта; научно обоснованные процедура и регламент безопасной экскавации подземных участков трубопроводов без снижения рабочего давления; построение расчетных сценариев аварий при их расследовании на промышленных энергообъектах и экспертизе Декларации безопасности опасных промышленных объектов ТЭК.

8. Эффективность применения и высокая точность результатов, получаемых с использованием новых вычислительной технологии и методов, подтверждена на практике в результате решения многих производственных задач в области повышения пожарной и промышленной безопасности трубопроводов энергетических систем.

1. Стратегия развития газовой промышленности России. / Под общ. ред. Вяхирева Р.И., Макарова A.A. М.: Энергоатомиздат, 1997. - 344с.

2. Гетман А.Ф., Козин Ю.Н. Неразрушающий контроль и безопасность эксплуатации сосудов и трубопроводов давления. М.: Энергоатомиздат, 1997.-288с.

3. Вяхерев Р.И. Газовая промышленность на пороге XXI века. / В кн.: Юбилейный сборник научных трудов: 50 лет газопроводу Саратов Москва. Т.1. М.: РАО «Газпром», ВНИИГАЗ, ИРЦ «Газпром», 1996, с. 93-99.

4. СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы. / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 52с.

5. Новая Энергетическая стратегия России. М.: Атомиздат, 1995. - 236с.

6. Хроника аварий. Оперативная информация об авариях, происшедших на предприятиях, подконтрольных Госгортехнадзору России. // Безопасность труда в промышленности, 2004, №5. С. 63.

7. Хроника аварий. Оперативная информация об авариях, происшедших на предприятиях, подконтрольных Госгортехнадзору России. // Безопасность труда в промышленности, 2004, №6. С. 26, 28, 68.

8. Lienhard J. IV, Lienhard J. V. A Heat Transfer Textbook. Phlogiston Press, Cambridge, Massachusetts, USA, 2003. - 749p.

9. Erdgas und Klimat Methanemissionen aus deutscher Sicht Thomas Eimermacher, Ruhrgas AG, Essen. / перевод на русский язык в информационно-аналитическом сборнике (ИРЦ Газпром) «Зарубежная информация» №3, 1998, с.29-36.

10. Маршалл В. Основные опасности химических производств. М.: Мир, 1989. -679с.

11. Drysdale D. An Introduction to Fire Dynamics. New York: John Wiley and sons, 1988.-462p.

12. True W. Regulatory actions loom for US pipelines in 2001. // Oil & Gas J., Vol. 99, № 1, Jan. 1,2001, p. 70-71.

13. Бобков A.C. и др. Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности. М.: Химия, 1998. -400с.

14. Котляревский В.А. и др. Безопасность резервуаров и трубопроводов. М.: Экономика и информатика, 2000. - 555с.

15. Гетман А.Ф. Концепция безопасности «течь перед разрушением» для сосудов и трубопроводов давления атомных станций. М.: Энергоатомиздат, 1999. -258с.

16. Киселевский В.Н. Прочность конструкционных материалов ядерных реакторов. Киев: Наукова Думка, 1990. - 168 с.

17. Шумайлов А.С. и др. Диагностика магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1992.-251с.

18. Канайкин В.А., Мирошниченко Б.И., Патраманский Б.В. Итоги работ по внутритрубной диагностике объединения «Спецнефтегаз» в 1997г. // В сб.: Восьмая международная деловая встреча «Диагностика-98», г.Сочи, апрель 1998, с. 224-232.

19. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. / Под ред. Клюева В.В. М.: Машиностроение, 1995. - 488с.

20. Lamontagne М., Sahney R. TransCanada uses speed control on pigs to minimize lost revenues. II Pipelines & Gas, Vol. 83, № 3, March 2000, p. 85-91.

21. Duckworth N. "Smart" pigs offer more definitive integrity data. II Pipelines & Gas, Vol. 83, № 6, June 2000, p. 50-52.

22. Ellis Ch. In-line Inspection Ensures Reliability. // Pipelines & Gas, Vol. 1, № 1, April 2002, p. 43-45.

23. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 525с.

24. Айнбиндер А.Б., Камерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость. М.: Недра, 1982. - 344с.

25. Справочник по проектированию магистральных трубопроводов. / Под ред. Дерцакяна А.К. Л.: Недра, 1977. - 519с.

26. Бородавкин П.П., Синкжов A.M. Прочность магистральных трубопроводов. -М.: Недра, 1984.-286с.

27. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

28. Костовецкий Д.Л. Прочность трубопроводных систем энергетических установок. Л.: Энергия, 1973. - 264 с.

29. Аксельрад Э.Л., Ильин В.П. Расчет трубопроводов. Л.: Машиностроение. 1972.-240с.

30. СНиП 2.04.12-86. Расчет на прочность стальных трубопроводов. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 14с.

31. ANSI/ASME B31G. Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines, ASME, New York, 1984.

32. CAN3-Z183-M86. Oil Pipeline Systems. National Standard of Canada, CSA, Rexdale, Ontario, 1986.

33. Colquhon I., Menendez A., Dovico R. Method yields safety factor for in-line inspection data. // Oil & Gas J., Vol.96, No. 38, 1998, p. 34-36.

34. Boreman D., Wimmer В., Leewis K. Repair Technologies for Gas Transmission Pipelines. // Pipeline & Gas J., March issue, 2000, p.31-36.

35. Kiefner J.F., et al. Continued Validation of RSTRENG. // PR-218-9304, Number L51749, Pipeline Research Council International, Inc. (PRCI) Pipeline Technology Catalog, October 9, 2001. 150p.

36. Полозов В. А. Критерии опасности повреждений магистральных газопродуктопроводов. // Газовая промышленность, № 6, 1998, с. 13-14.

37. Димов Л.А. Методика оценки опасности дефектов для магистральных трубопроводов. // Газовая промышленность, № 3, 2000, с.41-44.

38. Березин J1.Б. Прогнозирование коррозионного износа трубопровода. // В научно-техническом сб.: «Транспорт и подземное хранение газа», №5, 2000. -М.: ИРЦ Газпром, с. 23-35.

39. Хажинский Г.М., Павловский Б.Р. Новая модель оценки прочности труб с коррозионными дефектами. // Газовая промышленность, № 11, 2000, с. 51-53.

40. Инструкция по освидетельствованию, отбраковке и ремонту труб в процессе эксплуатации и капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов. М., ВНИИГА3.1991. - 12с.

41. Рекомендации по оценки работоспособности участков газопроводов с поверхностными повреждениями. М., ВНИИГАЗ, 1996. - 8с.

42. Методические рекомендации по количественной оценке состояния магистральных газопроводов с коррозионными дефектами, их ранжирование по степени опасности и определение остаточного ресурса. ВРД 39-1.10-004-99. М.: ИРЦ Газпром, 2000. - 52с.

43. Мокроусов С.Н. Анализ состояния промышленной безопасности при эксплуатации систем магистральных трубопроводов. // Доклады участников Третьей международной конференции «Безопасность трубопроводов», т. 2, Москва, 1999, с. 16-21.

44. Работнов Ю.Н. Введение в механику разрушения. М.: Наука, 1987. - 80с.

45. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упруго-пластического разрушения. М.: Наука, 1985.-416с.

46. Алешин В.В. Повышение безопасности промышленных трубопроводных систем с использованием методов численного прочностного анализа: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Саров: ООО «НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ», 2003. 196 с.

47. Селезнев В.Е., Алешин В.В., Клишин Г.С. Методы и технологии численного моделирования газопроводных систем. М.: Едиториал УРСС, 2002. - 448 с.

48. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988. -712с.

49. Седов Jl.И. Механика сплошной среды. В двух томах. М.: Наука, 1983.

50. Безухов Н.И., Лужин О.В. Приложение методов теории упругости и пластичности к решению инженерных задач. М.: Высшая школа, 1974. - 201с.

51. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1984. -832с.

52. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир, 1977. -349с.

53. Галлагер Р. Метод конечных элементов. М.: Мир, 1984. - 428с.

54. Зенкевич О.С. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. - 542с.

55. Batoz J.L., Bathe K.J, Но L.W. A Study of Three-Node Triangular Plate Bending Element. // Inter. J. Numerical Methods in Engineering, Vol. 15, 1980, p. 1771-1812.

56. Победря Б.Е. О критериях разрушения структурно-неоднородных материапов. / В сб.: «Пластичность и разрушение твердых тел», серия: Прочность и вязкоупругопластичность, АН СССР, М.: Наука, 1988, с. 170-174.

57. Гольденблат И.И., Копнов В.А. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1968. - 192с.

58. Жуков A.M., Работнов Ю. Н. «Исследование пластических деформаций стали при сложном нагружении». // Инженерный сборник, т. XVIII, 1954.

59. Бородавкин П.П. Механика грунтов в трубопроводном строительстве. М.: Недра, 1986.-224с.

60. Тимошенко С.П. Сопротивление материалов. В двух томах. М., Физматгиз, 1960.

61. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М.: Наука, 1990. - 272с.

62. Прочность и деформируемость горных пород. Под общ. ред. Фадеева А.Б. -М.: Недра, 1979.-269с.

63. Цитович H.A. Механика грунтов. М.: Высшая школа, 1983. -288с.

64. Определяющие законы механики грунтов. / Сб. статей серии «Механика: Новое в зарубежной науке», под ред. Ишлинского А.Ю., Черного Г.Г., выпуск №2 -М: Мир, 1975.-231с.

65. Черный Г.И. Изменения физико-механических свойств грунтов при динамических нагрузках. Киев: Наукова думка, 1979. - 132с.

66. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Ппастичность горных пород. М: Недра, 1979.-301.

67. Ершов Л.В. и др. Механика горных пород. М.: Недра, 1987. - 192с.

68. Глушихин Ф.П. и др. Моделирование в геомеханике. М.: Недра, 1991. - 240с.

69. Николаевский В. Н. Механика пористых и трещиноватых сред. М.: Недра, 1984.-232с.

70. Малышев М.В., Болдырев Г.Г. Механика грунтов. Основания и фундаменты. -М: АСВ, 2000.-319с.

71. Вовк A.A. и др. Деформирование сжимаемых сред при динамических нагрузках. Киев: Наукова думка, 1971. - 176с.

72. Бабков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведения и механики грунтов. М.: Высшая школа, 1989. - 239с.

73. Вовк A.A., Черный Г.И. Взрывные работы в горных породах. Киев: TexHiKa, 1973.-164с.

74. Drucker D.C., Prager W. Soil mechanics and plastic analysis or limit design. // Quarterly of Applied Mathematics, 10, №2, 1952, p. 157-165.

75. СПиП II-9-78. Инженерные изыскания дпя строительства.

76. Клюшников В.Д. Математическая теория пластичности. М.: Издательство МГУ, 1979.-208с.

77. Theory Reference, Release 5.7. Edited by Kohnke P., Number 001369, ANSYS, Inc., 2001. 1266 p. Лицензия ООО «НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ» № 24563/102833.

78. Bishop A.W. Shear strength parameters for undisturbed and remolded soil specimens. / Stress-strain behavior of soils, Proceeding of the Roscoe Memorial Symposium, Cambridge University, 1972, p. 3-58, 134-139.

79. Roscoe К. H., Burland J.B. On the generalised stress-strain behavior of "wet" clay. In: "Engineering", 1968.

80. Новожилов B.B., Кадашевич Ю.И. Микронапряжения в конструкционных материалах. Л.: Машиностроение, 1990. - 223с.

81. Klishin G.S., Seleznev V.E., Aleshin V.V. ANSYS and LS-DYNA software: new quality for pipelines' estimation. Lecture (paper) 11.3.1. // 17. CAD-FEM Users' Meeting (October 6-8 1999, Sonthofen (Allgäu), Germany).

82. Seleznev V.E., Klishin G.S., Aleshin V.V. FLOTRAN software implementation for natural gas outflow simulation at the objects of gas industry. Lecture (paper) 1.2.10. //17. CAD-FEM Users' Meeting (October 6-8 1999, Sonthofen (Allgäu), Germany).

83. Aleshin V.V., Klishin G.S., Seleznev V.E., Yatsevich S.V. ANSYS as a resource for in-line inspection perfection. Lecture (paper) 11.1.6. // 17. CAD-FEM Users' Meeting (October 6-8 1999, Sonthofen (Allgäu), Germany).

84. Эб.Клишин Г.С., Селезнёв В.Е., Алешин В.В., Худов А.Н., Самсонов Е.Ю.

85. Методы оценки состояния трубопроводов с помощью комплексного численного моделирования по данным технической диагностики. // Новые технологии 21 век, №2, 1999, с.41-43.

86. Седых А.Д., Дедиков Е.В., Гриценко А.И., Харионовский В.В., Клишин Г.С., Селезнёв В.Е., Алешин В.В. Методы оценки состояния трубопроводов по результатам диагностики. // Газовая промышленность №8, 1998, с.58-60.

87. Дедиков Е.В., Клишин Г.С., Селезнёв В.Е., Алешин В.В., Харионовский В.В., Курганова И.Н. Расчет прочности криволинейных трубопроводов с эрозионными дефектами. // Газовая промышленность №2, 1999, с.31-33.

88. Седых А.Д., Галицкий Ю.В., Клишин Г.С., Селезнёв В.Е., Алешин В.В., Яцевич C.B. Численное моделирование для совершенствования дефектоскопии. // Газовая промышленность, №7, 1999, с.44-45.

89. Дедиков Е.В., Маркелов В.А., Клишин Г.С., Селезнёв В.Е., Алешин В.В. Расчет прочности технологических трубопроводов КС. // Газовая промышленность, №8, 1999, с.31-33.

90. Дедиков Е.В., Маркелов В.А., Клишин Г.С., Перетрухин С.Ф., Селезнёв В.Е., Алешин В.В. Моделирование выбросов и утечек природного газа. // Газовая промышленность, №1, 2000, с.6-7.

91. Алешин В.В., Селезнёв В.Е., Клишин Г.С., Жеков К.Н. Анпилов В.Н.

92. Практическая технология комплексной оценки состояния трубопроводов. // САПР и графика, №7,1999, с.58-62.

93. Алешин В.В., Клишин Г.С., Перетрухин С.Ф., Селезнёв В.Е., Яцевич C.B. Анпилов В.Н., Жеков К.Н. Программный комплекс ANSYS и совершенствование технологии внутритрубной магнитной дефектоскопии. // Техника машиностроения, №2,2000, с. 48-51.

94. Алешин В.В., Клишин Г.С., Селезнёв В.Е., Фотин C.B., Мущинкин А.З

95. Селезнёв В.Е., Клишин Г.С., Алешин В.В., Яцевич C.B.

96. Дедиков Е.В., Клишин Г.С., Селезнёв В.Е., Алешин В.В., Худов А.Н.

97. Оценочный анализ осколочного поражения на газопроводах. // Газовая промышленность, №10, 2000, с.52-53.

98. Харионовский В.В., Степанов И.В., Клишин Г.С., Селезнев В.Е., Алешин

99. B.В. Сильфонные компенсаторы для снижения напряжений в трубопроводах ГРС. // Газовая промышленность, №1, 2001, с.22-23.

100. Илькаев Р.И., Мущинкин А.З., Клишин Г.С., Селезнев В.Е., Алешин В.В.

101. Численный анализ состояния технологических трубопроводов КС. // Газовая промышленность, №4, 2001, с.31-33.

102. Алешин В.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С., Фотин С.В., Дедиков Е.В., Щеголев И.Л., Харионовский В.В. Совершенствование методов численного анализа прочности трубопроводов. // Газовая промышленность, №6, 2001, с.56-58.

103. Дедиков Е.В., Селезнев В.Е., Клишин Г.С., Алешин В.В. Моделирования выбросов природного газа в атмосферу. // Газовая промышленность, №13, 2000, с.65-67.

104. Фотин С.В., Клишин Г.С., Селезнёв В.Е., Алешин В.В.,

105. Селезнев В.Е., Клишин Г.С., Алешин В.В., Худов А.Н., Дедиков Е.В. Методы математического моделирования для анализа риска теплового поражения при авариях на трубопроводах. // Газовая промышленность, 1998, №10.-с.17-19.

106. Клишин Г.С., Перетрухин С.Ф., Селезнёв В.Е., Алешин В.В., Перетрухин

107. Газпром»: Регистрационный №012/44/98-121/1809, Инв. № 10/КБ-5, 1998, 19 листов.

108. LS-DYNA Theoretical Manual, Livermore Software Technology Corporation. Compiled by Hallquist J. May1998.

109. Степанов M.H. Статистические методы обработки результатов механических испытаний. М.: Машиностроение, 1985. - 232с.

110. Селезнев В.Е., Клишин Г.С., Алешин В.В. Математический анализ газовой опасности при выбросах природного газа. // Инженерная экология, 2000, №5, с.29-36.

111. Селезнев В.Е., Алешин В.В. Применение программных комплексов ANSYS и LS-DYNA для анализа осколочного поражения при авариях на газопроводах.

112. Сб. трудов Второй конференции пользователей программно-математического обеспечения CAD-FEM GmbH (г. Москва, 25-26 апреля 2002 года). / Под ред. Шадского А.С. М.: Издательство Барс, 2002, с.172-176.

113. Алешин В.В., Селезнев В.Е. Математическое моделирование сложного НДС грунтов. // Наука и техника в газовой промышленности, 2002, №3, с.6-11.

114. Селезнев В.Е., Алешин В.В., Кобяков В.В. Численное моделирование процесса образования и разлета осколков при авариях на газопроводах. // Наука и техника в газовой промышленности, 2002, №3, с.3-5.

115. Aleshin V., Seleznev V. Simulation of soil in ANSVS. II Conference Proceedings of 20 CAD-FEM Users' Meeting 2002 - International Congress of FEM Technology (October 09-11, 2002, Friedrichshafen, Germany), Vol.1, Paper 1.5.7. -CAD-FEM, Germany, 2002.

116. ASCE Guidelines for the Seismic Design of Oil and Gas Pipeline Systems,1985.

117. Алешин B.B., Селезнев B.B., Кпишин Г.С., Кобяков В.В., Дикарев К.И.

118. Численный анализ прочности подземных трубопроводов. // Под ред. В.В. Алешина и В.Е. Селезнева. М.: Едиториал УРСС, 2003. - 352 с.

119. Селезнев В.Е. Повышение безопасности и эффективности газопроводных систем ТЭК с использованием методов прямого численного моделирования: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Саров: ООО «НПО ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ», 2003. - 303 с.

120. Численный анализ пожарной опасности магистральных газопроводов. / Селезнев В.Е., Алешин В.В., Есин В.М. и др. // Под ред. В.Е. Селезнева. -М.: Едиториал УРСС, 2004. 327 с.

121. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. В 2-х томах М.: Наука, 1987.-2 т.

122. Колесниченко А.В., Маров М.Я. Турбулентность многокомпонентных сред. М.: МАИК «Наука», 1999. - 336 с.

123. Моделирование аварий на промышленном объекте с истечением тяжелых газов и жидкостей. / Кузьмин Р.Н., Кулешов А.А., Савенкова Н.П. и др. // Математическое моделирование. Т. 10, №8, 1998. -С.33-42.

124. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука, 1982. - 387 с.

125. Давыдов Ю.М., Кутасов С.А. Решение задач физической механики методом «крупных частиц». // в Сб.: Физическая механика. Л.: Изд-во ЛГУ, выпуск 3, 1978.-С. 133-141.

126. Star-CD version 3.15: methodology. Computational Dynamics Limited, 2001. -295 p.

127. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 152 с.

128. Математическая теория горения и взрыва. / Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Махвиладзе Г.М. и др. М.: Наука, 1980.-478 с.

129. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1967. - 491 с.

130. Соколик A.C. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. М.: Издательство АН СССР, 1960. - 427 с.

131. Спейшер В.А. Сжигание газа на электростанциях и в промышленности. М.: Энергия, 1967.-251 с.

132. Блинов В.И., Худяков Г.Н. Диффузионное горение жидкостей. М.: Издательство АН СССР, 1961. - 208 с.

133. Сполдинг Б. Основы теории горения: Пер. с англ. M.-J1.: Госэнергоиздат, 1959.-320 с.

134. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М.: Мир, 1968. - 592 с.

135. Эккерт Э.Р., Дрейк P.M. Теория тепло- и массообмена. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. - 423 с.

136. Маркштейн Дж., Генош Г., Патнэм А. Нестационарное распространение пламени. М.: Мир, 1968.-437 с.

137. Моделирование пожаров и взрывов. / Брушлинский H.H., Есин В.М., Страхов В.Л. и др. // Под ред. H.H. Брушлинского и А.Я. Корольченко. М.:1. Пожнаука, 2000.-492 с.

138. Пузач C.B. Математическое моделирование газодинамики и тепломассообмена при решении задач пожаровзрывобезопасности. М.: Издательство Академии ГПС МЧС России, 2002. - 150 с.

139. Термогазодинамика пожаров в помещениях. / Астапченко В.М., Кошмаров Ю.А., Молчадский И.С. и др. М.: Стройиздат, 1986. - 370 с.

140. Рыжов А.М. Моделирование пожаров и пожаротушения в помещениях. // Пожаровзрывобезопасность, №4,1995. -С.87-94.

141. Пузач C.B., Пузач В.Г. Некоторые трехмерные эффекты тепломассобмена при пожаре в помещении. // Инженерно-физический журнал. Т.74, №1,2001. -С.35-40.

142. Молчадский И.С., Присадков В.И. Моделирование пожаров в помещениях. // Юбилейный сборник трудов ВНИИПО. М.: Издательство ВНИИПО, 1997. -С.157-175.

143. Основы практической теории горения. / Померанцев В.В., Арефьев K.M., Ахмедов Д.Б. и др. // Под ред. В.В. Померанцева. 2-е изд., перераб. и доп. -Л.: Энергоатомиздат, 1986.-312 с.

144. Пузач C.B. Математическое моделирование тепломассообмена в гидридном аккумуляторе водорода при пожаре. // Теплофизика высоких температур. Т.37, №2, 1999. С.319-325.

145. Karim G.A, Panlilio V.P. Flame propagation and extinction within mixtures involving hydrogen and diluents inert gases. // Hydrogen Energy. Vol.18, #2, 1993. -P.157-162.

146. Горение и детонация водородно-воздушных смесей в свободных объемах. / Макеев В.И., Гостинцев Ю.М., Строгонов В.В. и др. // Физика горения и взрыва. Т.19, №5, 1983. С.16-18.

147. Закономерности образования и горения локальных водородосодержащих смесей в большом объеме. / Шебенко Ю.Н., Келлер В.Д., Еременко О.Я. и др. // Химическая промышленность, №12,1988. С.24-27.

148. Макеев В.И., Плешаков В.Ф., Чугуев А.П. Формирование и горение водородно-воздушных смесей в процессе испарения жидкого водорода в атмосферу. // Физика горения и взрыва. Т.17, №5,1981. С.14-20.

149. Williams G.G., Hottel Н.С., Morgan A.C. The combustion of methane in a jet mixed reactor. In: 12th Symp. Combust. Pittsburgh: 1969. - 12 p.

150. Баратов A.H., Пчелинцев B.A. Пожарная безопасность. M.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 1997. - 171 с.

151. Четверушкин Б.Н. Кинетически-согласованные схемы в газовой динамике: новая модель вязкого газа, алгоритмы, параллельная реализация, приложения. М.: Издательство МГУ, 1999. -232 с.

152. Ловачев Л.А. Кинетика образования NOx в метановоздушных пламенах. // Химическая физика, 1983, №8. С.1085-1091.

153. Левин В.А., Смехов Г.Д., Хмелевский. Численное моделирование образования окиси азота при горении метановоздушных смесей. // Физика горения и взрыва. Т.ЗЗ, №1, 1997. С. 12-23.

154. Волков Д.В., Зайцев С.А., Гольцев В.Ф. Параметрическое исследование образования оксида азота при горении однородной метановоздушной смеси. // Физика горения и взрыва. Т.35, №2,1999. С.9-15.

155. Бочков М.В., Захаров А.Ю., Хависевич С.Н. Образование NOx при горении метановоздушных смесей в условиях совместного протекания процессов химической кинетики и молекулярной диффузии. // Математическое моделирование. Т.9, №3, 1997. С.13-28.

156. Махвиладзе Г.М., Роберте Дж.П., Якуш С.Е. Огненный шар при горении выбросов углеводородного топлива. I. Структура и динамика подъема. // Физика горения и взрыва. Т.35, №3, 1999. С.7-19.

157. Махвиладзе Г.М., Роберте Дж.П., Якуш С.Е. Огненный шар при горении выбросов углеводородного топлива. II. Тепловое излучение. // Физика горения и взрыва. Т.35, №4, 1999. С.12-23.

158. Махвиладзе Г.Н., Роберте Дж. П., Якуш С.Е. Образование и горение газовых облаков при аварийных выбросах в атмосферу. // Физика горения и взрыва. Т.ЗЗ, №2, 1997. С.23-38.

159. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Физматгиз, 1960. - 715 с.

160. Аннушкин Ю.М., Сосунов В.А. Длина турбулентного газового пламени в неподвижном воздухе различной температуры. // Физика горения и взрыва, 1970, №4. С.495-503.

161. Коваленко В.А., Ярин Л.П. К расчету трехмерного диффузионного факела. // В кн.: Теория и практика сжигания газа. Вып.6. Л.: Недра, 1975. - С.27-34.

162. Матвиенко О.В., Архипов В.А. Нестационарные процессы горения в канале при закрутке газового потока и се прекращении. // Физика горения и взрыва. Т.35, №4, 1999. С.33-40.

163. Перепечко J1.H. Численное исследование влияния горения метана на тепло- и массообмен и трение в пограничном слое. // Физика горения и взрыва. Т.39, №3, 2003.-С. 17-22.

164. Прандтль Л. Гидроаэродинамика. Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2002. - 572 с.

165. Волочков Э.П., Дворников Н.А., Перепечко Л.Н. Сравнение различных методов моделирования турбулентного горения в пограничном слое. // Физика горения и взрыва. Т.32, №4,1996. С.37-42.

166. Welch S., Rubini P. SOFIE Simulations of Fire in Enclosures. User Guide. -Cranfield: University Press, England, 1996.-324 p.

167. Magnussen В., Hjertager B. On mathematical modeling of turbulent combustion with special emphasis soot formation and combustion. // 16th Int. Symp. on Cobust. -The Combustion Institute, Pittsburgh, PA, 1976. P.719-729.

168. Хинце И.О. Турбулентность: ее механизм и теория. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит-ры, 1963. - С.680.

169. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: В 2-х томах. Т.1. М.: Мир, 1990. -384 с.

170. Турбулентное смешивание газовых струй. / Под ред. Г.Н. Абрамовича. -М.: Наука, 1974.-294 с.

171. Бояршинов М.Г., Харченко А.В. Процесс распространения газовой струи при испытаниях ракетного двигателя. // Математическое моделирование, т. 12, №12, 2000. С.25-34.

172. Белоцерковский О.М., Андрущенко В.А., Шевелев Ю.Д. Динамика пространственных вихревых течений в неоднородной атмосфере. Вычислительный эксперимент. М.: Янус-К, 2000. - 345 с.

173. Построение математической модели распространения загрязнений в атмосфере. / Самарская Е.А. и др. // Математическое моделирование, Т.9, №11, 1997.-С.17-25.

174. Савельев А.Д. Расчеты течений вязкого газа на основе (д-у)-модели турбулентности. // Журнал вычислительной математики и математической физики. Т.43, 2003, №4. С.589-600.

175. Wilcox D.C. Comparison of two-equation turbulence models for boundary laers with pressure gradient.//AIAA Jornal, 1988, V.26, №11. P.1299-1310.

176. Wilcox D.C. Reassessment of the scale determining equation for advanced turbulence models. // AIAA Jornal, 1993, V.31, №8. P.1414-1421.

177. Кондратьев B.H. Кинетика химических газовых реакций. М.: Издательства АН СССР, 1958.-688 с.

178. Williams G.G., Hottel Н.С., Morgan А.С. The combustion of methane in a jet mixed reactor. In: 12th Symp. Combust. Pittsburgh: 1969. - P.245-254.

179. Механика грунтов, основания, фундаменты. / Под ред. Ухова С. Б. М.: Высшая школа, 2002. - 566 с.

180. Алешин В.В. Практическая технология численного прочностного анализа промышленных трубопроводов. // Безопасность труда в промышленности, №7, 2004. С.29-33.

181. Алешин В.В., Кобяков В.В., Селезнев В.Е. Анализ прочности промышленных трубопроводов в ANSYS и ABAQUS. // САПР и графика, 2004, №7. С. 34-39.

182. Численный анализ и оптимизация газодинамических режимов транспорта природного газа. / Селезнев В.Е., Клишин Г.С., Алешин В.В., Прялов С.Н., Киселев В.В., Бойченко А.Л., Мотлохов В.В. // Под ред. В.Е. Селезнева.

183. М.: Едиториал УРСС, 2003. 224 с.

184. Оцисик М.Н. Сложный теплообмен: Пер. с англ. М.: Мир, 1976. - 616 с.

185. Четверушкин Б.Н. Математическое моделирование задач динамики излучающего газа. М.: Наука, 1985. - 245 с.

186. Суржиков С.Т. Тепловое излучение крупномасштабных кислородо-водородных огневых шаров. Анализ проблемы и основные результаты. // Теплофизика высоких температур. Т.35, №3,1997. С.416-423.

187. Суржиков С.Т. Тепловое излучение крупномасштабных кислородо-водородных огневых шаров. Исследование вычислительных моделей. // Теплофизика высоких температур. Т.35, №4, 1997. С.584-593.

188. Hottel Н.С., Sarofim A.F. Radiative Transfer. New York: VcGraw-Hill, 1967. -372 p.

189. Тепло- и массобмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник. / E.B. Аметистов, В.А. Григорьев, Б.Т. Емцов и др.; Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. - 512 с.

190. Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. Основные характеристики горения. М.: Химия, 1977. - 320 с.

191. Modest M.F. Radiative Transfer. New York: VcGraw-Hill, 1993.-432 p.

192. Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжов Л.H. Теплообмен излучением: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 432 с.

193. Милованов А.Ф. Расчет жаростойких железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1975.-232 с.

194. Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. М: Стройиздат, 1988. - 143с.

195. Романенков И.Г., Левитес Ф.А. Огнезащита строительных конструкций. М: Стройиздат, 1991. - 320с.

196. Eurocode 3, 1993, Design of Steel Structures. Part 1.2: Structural Fire Design. Draft for Eurocode 3: Part 1.2 August 1993, CEN, Belgium.

197. Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре. / Демяхин И.Л., Мосалков Г.Ф., Плюснина Б.Б. и др. // Академия ГПС МЧС, Россия, 2003.

198. Антикайн П.А. Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов. М.: Энергосервис, 2001. - 440с.

199. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНОЙ1. ПРОЧНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ С

200. КОРРОЗИОННЫМИ ДЕФЕКТАМИ СТЕНОК

201. Вариант 1: Модифицированный критерий ВЗЮ -Эффективная площадь.

202. Разрушающее и максимальное безопасное давления рассчитываются соответственно по формулам:ры =