автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Разработка системы планирования организационных и технологических процессов капитального ремонта и технического обслуживания линейной части магистральных газопроводов

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.И.ГУБКИНА

На правах рукописи УДК 622.691.4.07.(252.6)

! I-;; | 1- • - /

КОРОЛЕНСЖ АНАТОЛИЙ МИХАЙЛОВИЧ

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

Специальность 05.15.13 - "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание

ученой степени доктора технических наук

Москва, 1998 г.

Работа выполнена в Российском Государственном университете нефти и газа имени И.М.Губкина

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

И. А. Жученко

доктор технических наук, профессор Б.Л.Кривошеин

доктор технических наук, профессор Г.И.Макаров

Ведущая организация - П "Мострансгаз"

Защита состоится " г. в й часов в ау-

дитории \и<~ на заседании диссертационного совета Д 053.27.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.15.13 "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ" при Российском Государственном университете нефти и газа им. И.М.Губкина по адресу: 117917, г.Москва, ГСП-1, Ленинский пр-т, 65

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского Государственного университета нефти и газа им. И.М.Губкина.

Автореферат разослан

■Ж

СОлЛлМ 1998 г. /

Ученый секретарь диссертационного совета,

В.

кандидат технических наук доцент г В. В. ОРЕХОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Единая система газоснабжения (ЕСГ) Российской Федерации формировалась на протяжении 30-летнего периода как единая инженерно-техническая и снабженческо-сбытовая система. При планировании ее создания, формирования и развития были реализованы основные технические и организационно-технологические решения: оптимизация трасс и производительности магистральных газопроводов; расстановка и техническое оснащение компрессорных станций, обустройство газовых промыслов; рациональное размещение газохранилищ, сооружения отводов и распределительных сетей; создание иерархически организованной автоматизированной системы управления газоснабжением и др.

Тем самым в рамках ЕСГ было обеспечено взаимосвязанное функционирование и комплексное управление всеми производственно-технологическими процессами. При этом одной из важнейших проблем повышения надежности работы газотранспортных систем была определена проблема контроля технического состояния линейной части магистральных газопроводов (ЛЧИГ), а также эффективное планирование своевременного и качественного выполнения планово-предупредительных и капитальных ремонтов отдельных участков системы газопроводов.

Требование надежности функционирования является первоочередной проблемой единой системы газоснабжения, чему способствует -совершенствование концептуальной и методической базы выработки и принятия таких решений по управлению техническим обслуживанием и капитальным ремонтом участков ЛЧМГ, которые максимально учитывали бы факторы, определяющие это положение.

Существующая система сбора, обработки и использования статистической информации о техническом состоянии ЛЧМГ, накапливающейся при их диагностировании высокопроизводительными методами,

нуждается в дальнейшем совершенствовании. Одним из главных направлений должно стать создание прогностических систем с элементами искусственного интеллекта, которые объединяют возможности экспертных и традиционных систем статистической обработки. Это позволило бы унифицировать методы неформального анализа качественных' данных о надежности объектов трубопроводного транспорта, разработать динамические базы данных и базы знаний, суммирующих опыт специалистов, и использовать в прогнозах показателей функционирования системы магистральных газопроводов значительно больший объем сведений, имеющийся на определенный момент времени.

Повышение эффективности использования информации, накапливающейся при диагностических обследованиях технического состояния газопроводных объектов высокопроизводительными, но и дорогостоящими методами внутригрубной дефектоскопии, применяемыми самостоятельно или в сочетании с контролем поляризационных потенциалов, параметров напряженно-деформированного состояния, других наблюдаемых параметров ЛЧМГ основано на одновременной разработке пакетов прикладных программ и методов комплексного учета числовой, модельной, неформальной и качественной информации для исследования и оценки приоритетов вариантов решений по техническому обслуживанию и капитальному ремонту ЛЧМГ.

Выполненные автором исследования могут быть квалифицированы как актуальные, так как связаны с реализацией насущных задач по обеспечению высоконадежного трубопроводного транспорта. Исследования выполнялись в соответствии с комплексными научно-техническими программами Минвуза РСФСР "Нефть и газ Западной Сибири" на 1986-1990 гг. и РАО "Газпром" - "Высоконадежный трубопроводный транспорт" на 1990-1995 гг., а также реализуемыми программами РАО "Газпром". Разработанные методики и алгоритмы (в частности, реализованные в виде пакетов программ для персональных компьютеров), позволяют эффективно управлять процессом совершенствования плани-

рования технического обслуживания и капитального ремонта ЛЧМГ, способствуя повышению их эксплуатационной надежности.

Цель диссертационной работы - разработка комплексной методики расчета организационных и технологических процессов планирования капитального ремонта ЛЧМГ на основе интегрального учета числовой, модельной, неформальной и качественной информации, объединяющей возможности экспертных и традиционных систем вероятностно-статистической обработки данных.

Основные задачи исследований. В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе выполнено:

1. Исследование иерархических структур планирования капитального ремонта ЛЧМГ с учетом теоретических основ и принципов использования метода анализа иерархий для оценки приоритетов.

2. Исследование и разработка методологии оптимального перебазирования ремонтно-восстановительных потоков в многоуровневой иерархической системе капитального ремонта ЛЧМГ с определением рациональной зоны работы комплексных трубопроводных ремонтно-строительных потоков (КТРСП).

3. Исследование формирования эксплуатационной надежности в процессе переиспытания участка магистрального газопровода при капитальном ремонте на основе представления и анализа результатов гидравлических испытаний в виде вероятностно-статистических данных и оценки качества выполнения работ по испытанию.

4. Исследование технологического риска эксплуатации газопровода с учетом математического моделирования надежности участка магистрального газопровода и относительных потерь при отказе с разработкой методики уточнения толщины стенки данного участка магистрального газопровода в процессе капитального ремонта.

5. Разработка диалоговых систем анализа проектных решений и результатов наблюдений за функционированием систем магистральных газопроводов с обеспечением возможности автоматизированного рас-

чета организационных и технологических процессов при планировании капитального ремонта ЛЧМГ.

Научная новизна. Представленная диссертационная работа является научным обобщением по проблеме обеспечения эксплуатационной надежности функционирования ЛЧМГ путем системного анализа числовой, модельной, неформальной и качественной информации об эксплуатации газотранспортных сетей.

Соответственно определена структура иерархии принятия решений по обеспечению надежности проектирования технического обслуживания и капитального ремонта ЛЧМГ и состав основных критериев, факторов, показателей, входящих в эту иерархию. Определены методы сбора и обработки экспертной информации для многокритериального выбора и ранжирования вариантов решений по обеспечению надежности газопроводов при их капитальном ремонте.

Кроме того:

разработаны алгоритмы расчета приоритетов для оценки эффективности различных вариантов решений по обеспечению надежности (капитального ремонта, повышения технического уровня системы обслуживания и т.п.), выполнен анализ существующих методов оценки состояния магистральных газопроводов, а также методов организации и управления техническим обслуживанием и капитальным ремонтом. Определены принципы исследования и оценки приоритетности решений по обслуживанию и ремонту газопроводов с полным учетом числовой, модельной, неформальной и качественной информации, а также создания гибридных систем, объединяющих экспертные и традиционные системы обработки данных;

разработаны методы оценки приоритетов проведения ремонт-но-восстановительных работ, а также математические модели оценки относительного риска эксплуатации отдельных участков газопроводов на основе метода анализа иерархий. На примерах показаны возможности предложенных процедур решения конкретных задач управления

надежностью газопроводов с помощью разработанных пакетов прикладных программ, проведен анализ полученных результатов;

установлены общие закономерности формирования перспективных планов работы КТРСП при капитальном ремонте ЛЧМГ. Разработана методика определения рациональной зоны работы КТРСП с учетом их перебазирования в плановый период времени. Здесь использован математический аппарат кластер-анализа. При этом в качестве меры близости объектов группы выбрано отношение суммарных затрат на перебазирование при переходе с объекта на объект к суммарному объему работ в этой группе. Методика реализована в виде пакета прикладных программ для использования персональных компьютеров при. расчете перспективной зоны работы КТРСП с учетом их перебазирования;

разработана методика, позволяющая количественно оценить эксплуатационную надежность участка магистрального газопровода на основе рассчитываемого количественного показателя качества выполнения технологической операции по переиспытанию его на прочность.

Выполненное математическое моделирование надежности участка магистрального газопровода и относительных потерь при возможном отказе, которое дает возможность анализировать статистические характеристики эксплуатации сети газопроводов и прогнозировать их изменение с определенной доверительной вероятностью. При этом предложена модель уточнения толщины стенки данного участка ЛЧМГ на основе прогнозирования технологического риска с использованием байесовского подхода к обработке вероятностно-статистической информации.

Практическая ценность научных исследований и реализация работы в промышленности. Результаты работы позволили создать нормативно-технические документы по организационным и технологическим решениям технического обслуживания и капитального ремонта ЛЧМГ.

Результаты исследований включены в следующие научно-технические разработки (программное обеспечение "ТРУБОПРОВОД"):

"Подготовка технической документации по строительству временных технологических дорог и площадок для сооружения и ремонта трубопроводов" - М.: ГАНГ, версия 4:2:4, 1994;

"Разработка регламента и технологической схемы гидравлического испытания трубопровода" - М.: ИНЭИ РАН, версия 4:1:10, 1994;

"Анкета для определения относительного риска эксплуатации трубопровода" - М.: УГН РАО "Газпром", версия 1:1:1, 1995;

"Обработка базы данных для приоритизации обслуживания и ремонта трубопроводов" - М.: УГН РАО "Газпром", версия 1:1:2, 1995;

"Приоритизация обслуживания и ремонта трубопроводов: варьирование коэффициентов" - М.: УГН РАО "Газпром", версия 1:1:3, 1995;

"Приоритизация обслуживания и ремонта трубопроводов" - М.: УГН РАО "Газпром", версия 1:2:9, 1996;

"Построение эмпирических зависимостей с использованием вероятностно-статистических данных" - М.: ИНЭИ РАН, версия 4:1:6, 1996;

"Анализ безопасных расстояний ст магистральных газопроводов до других объектов в процессе эксплуатации" - М.: ИНЭИ РАН, версия 1:1: 7, 1996;

"Уточнение толщины стенки магистрального газопровода с учетом технологического риска эксплуатации" - М.: ИНЭИ РАН, версия 1:1:11, 1997.

Предложенные в работе решения, методики и рекомендации были использованы при планировании капитального ремонта ЛЧМГ системы РАО "Газпром", в частности при: организации строительства временных технологических дорог и площадок с применением синтетических материалов внедрена АО "Уралтрубопроводстрой" при сооружении газопровода Северный район Тюменской области (СРТО) - Урал (I нитка) ; разработке ОАО "Сварочно-монтажный трест" инструкций и технологических схем гидравлического испытания 3-х участков магист-

ральных газопроводов Торжок - Долина и Перегребная - Пунга - Ухта; определении рациональной зоны работы четырех потоков с учетом их перебазирования П "Мострансгаз", что позволило получить экономический эффект в размере; 572 тыс. рублей (в ценах 1988 г. без учета инфляционных коэффициентов).

Теоретические и практические результаты работы используются при чтении лекций и выполнении дипломных и курсовых работ по дисциплинам "Сварка трубопроводов и конструкций", "Машины для строительства магистральных трубопроводов" и "Сооружение магистральных трубопроводов" для студентов ГАНГ им. И.М.Губкина специальности 09.08 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ".

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

Всесоюзной конференции "Проблемы трубопроводного транспорта нефти и газа" (г. Ивано-Франковск, 1985);

Всесоюзной конференции "Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки" (г. Тюмень, 1985);

1У-ой Всесоюзной конференции "Проблемы трубопроводного транспорта нефти и газа" (г. Ереван, 1988);

Всесоюзной конференции "Проблемы развития нефтегазового комплекса страны" (г. Москва, 1991);

научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (г. Москва. 1994);

научно-технической конференции "Новые технологии в газовой промышленности" (г. Москва, 1995);

межвузовской конференции "Нефть и газ - 96" (г. Москва, 1996);

научно-техническом семинаре "Передовые методы и средства защиты трубопроводных систем от коррозии" (г. Кострома, 1996);

2-ой научно-технической конференции "Актуальные проблемы

состояния и развития нефтегазового комплекса России" (г. Москва, 1996).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 48 работ, в том числе 3 монографии и И брошюр.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, приложения и списка использованной литературы из 204 наименований. Содержание работы изложено на 312 страницах и иллюстрировано 46 рисунками и 20 таблицами.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы исследований, направленной на совершенствование процессов планирования организационных и. технологических мероприятий технического обслуживания и капитального ремонта ЛЧМГ.

Исследованию процессов формирования надежности ЛЧМГ при эксплуатации посвящено достаточно много работ (труды профессоров Березина В. Л., Бородавкина П.П., Васильева Г. Г., Телегина Л.Г., Шутова В. Е., Ставровского Е. Р., Харионовского В. В., Шапиро В. Д. и других исследователей). Процесс формирования надежности ЛЧМГ можно представить в виде иерархической структуры, которая состоит из отдельных этапов: проектные решения, качество изготовляемых и поставляемых материалов и оборудования, надежность сохранности материалов и конструкций при их транспортировке к местам производства строительно-монтажных работ (СМР), производство СМР, эксплуатация ЛЧМГ.

В настоящее время проблема промышленной безопасности практически довольно успешно решается в ряде ведущих европейских стран с использованием методологии риска, позволяющей не только учесть вероятностную природу аварий и дать качественное определение опасности, но и наметить оптимальные методы и средства ее понижения до приемлемого уровня. Единая научно-методическая база иссле-

дований в указанной области знаний позволяет эффективно использовать современные вероятностно-статистические методы на объектах топливной энергетики, в частности, на одном из важнейших ее технологических звеньев - магистральных газопроводах.

В первой главе исследованы современные подходы к проблеме оценки функциональной надежности ЛЧМГ: условий , определяющих безопасность в нормативных требованиях при проектировании и эксплуатации газоопроводов, а также характеристик основных показателей, включаемых в технико-экономический анализ технологического риска.

При этом надежность трактуется как комплексное понятие, т. е. как совокупность следующих главных единичных свойств: безотказность - способность непрерывно сохранять работоспособность, т.е. поддерживать нормальный режим работы и стабильное газоснабжение потребителей; безопасность - способность не допускать ситуации, опасные для людей и окружающей среды; ремонтопригодность - приспособленность к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и устранению их последствий путем обслуживания и ремонтов; режимная управляемость - способность поддерживать нормальный режим посредством управления (с использованием резервов); долговечность - способность объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния (полного износа) при установленной системе технического обслуживания и ремонтов (СТОР); живучесть - способность противостоять возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовым отключением потребителей.

Каадое из этих свойств оценивается некоторой совокупностью показателей или качественных характеристик. Таким образом, проблемы обеспечения надежности газопроводов сосредоточены в основном на проблемах синтеза свойств безотказности, безопасности и ремонтопригодности при проектировании или капитальном ремонте магистрального газопровода.

Выбор необходимых ремонтных мощностей (транспортных средств,

строительной техники, запасов материалов, труб, запасных частей и т.п.), а также дисциплины профилактического обслуживания призван сократить среднее время ликвидации аварий или вероятность их возникновения.

Надежность газоснабжения зависит от качества оперативного управления газопроводом, то есть от того, насколько быстро и эффективно система реагирует на возникающие нештатные ситуации изменением схемы включения оборудования, режима перекачки, маневрированием резервными мощностями и запасами, управлением аварийно-восстановительными работами. Кроме того, в функции управления входит планирование ремонтов, вывод единиц оборудования в ППР, оповещение местных властей и населения об авариях, получение сторонней помощи и организация мероприятий по ликвидации аварий и обеспечению безопасности.

В работе используется самое общее представление об отказнос-ти на сети магистральных газопроводов и ущербах от аварий на линейной части, т. е. значение риска выражается произведением двух величин Р? = , где 0 - среднестатистический показатель частоты отказа, С - средний ущерб от отказов на газопроводах системы. Приведенные в работе расчеты ожидаемого риска для участков П-й категории и категории В газопровода диаметром 1420 мм (в вариантах на рабочее давление 7, 4 МПа и 8,3 МПа) с использованием среднестатистических значений отказности и соблюдением действующих нормативных требований СНиП 2.05.06-85 показали, что при самых широких предположениях социальный риск будет находиться в пределах от 2, 5x10"6 до 3,3x10"6 П/год).

Для всестороннего исследования проблемы обеспечения и поддержания надежности ЛЧМГ признано необходимым разработать математические модели, которые с достаточной степенью точности будут описывать явления, происходящие в системе технического обслуживания и капитального ремонта участков газопроводов. Для расчетов

параметров эффективного технического обслуживания и капитального ремонта разработаны соответствующие алгоритмы. Кроме того, для решения практических задач, связанных с совершенствованием организационных и технологических процессов при капитальном ремонте ЛЧМГ, необходимо формирование таких мероприятий, которые, будучи направлены на повышение качества выполнения работ, обеспечат снижение технологического риска эксплуатации магистрального газопровода в целом. Указанные проблемы определили цель и задачи настоящего исследования.

Вторая глава посвящена исследованию иерархических структур планирования технического обслуживания и капитального ремонта ЛЧМГ на основе использования метода анализа иерархий.

Решение задачи приоритизации обслуживания и капитального ремонта системы объектов газопроводного транспорта осуществляется путем оценки технологического риска эксплуатации каждого объекта. При этом экспертная оценка относительного риска представляется сочетанием двух составляющих, экспертно характеризующих: влияние на возможность отказа объекта (составляющая А); влияние на масштабы последствий такого отказа (составляющая В). Составляющие численно оцениваются суммой: 7-и обобщенных индексов опасности отказа (А^ 1=1,2,.... 7) и 2-х обобщенных индексов последствий отказа (В}, 1=1,2). Индексы Aí и В[ представляют собой первый (иерархически высший) уровень факторов риска.

Значения индексов, в свою очередь, подсчитываются по определенным алгебраическим выражениям, логически или физически объединяющим ряд параметров второго уровня з.^ ^ и Ь4 3. Значения этих параметров вычисляются по определенным правилам в зависимости от балльных оценок качественной и количественной информации о состоянии данного объекта ЛЧМГ. Общее количество учитываемых параметров экспертной системы составляет 93 показателя, которые формируют 26 групп параметров 2-го (нижнего) уровня иерархии.

Составляющие риска масштабированы, при этом величина относительного риска эксплуатации для каждого объекта выражается в долях единицы й01 = Г^/Мах^}, где 1 = 1,2, ...,п - количество сравниваемых объектов, ^ - масштабированная величина относительного риска эксплуатации Ьго объекта. Мах{Я;} - максимальная величина относительного риска эксплуатации в рассматриваемой системе объектов.

Информационная исходная база данных в системе организована как открытая, допускающая пополнение как анкеты показателей, так и состава учитываемых параметров. Основные особенности индексов 1-го уровня иерархической структуры принятия решения состоят в возможности учета в разработанной экспертной системе следующих факторов: категории участка магистрального газопровода; марки стали; качества труб; степени ответственности газопровода по назначению; типа нагрузки; типов и конструкций изоляционного покрытия; нарушений нормативных требований к безопасным расстояниям; нарушений правил охраны газопроводов; факторов повреждений самой трубы; уровня фактического рабочего давления; степени ответственности участка газопровода по попутному отбору газа и многих других характеристик и факторов, отвечающих практике эксплуатации и нормирования безопасности магистральных газопроводов.

В основу расчетного алгоритма заложены следующие соотношения

А! = х1а} ; щ = ^нш/(Р2„прк1 к„) + риЛ?ги ; (1)

с! Г

А1 = х1а1 = х1 Е ри Т. С, чик , (2)

1-1 к-1

где А! и А, (1=2,3,...,7) - индексы опасности отказа; согласно нормам проектирования трубопроводов СНиП 2.05.06-85: ш - коэффициент условий работы; Р?1н - нормативное временное сопротивление; 1?2н - нормативный предел текучести; - коэффициент надежности

по материалу; к„ - коэффициент надежности по назначению; пр - коэффициент надежности по нагрузке; р„ - максимальное допустимое рабочее давление; 6=1,2,... - количество групп, составляющих индекс А4; { = 1,2,... - количество параметров в данной группе индекса Ai; X), ри и - регулируемые весовые коэффициенты; С - индекс градации, который при наличии какого-либо характеризуемого признака составляет 6=1, при отсутствии признака С = 0.

В алгоритм расчета были заложены определенные значения установочных коэффициентов, критерием выбора которых являлись следующие соображения: учет мнений экспертов предприятий, осуществляющих вывод объектов ЛЧМГ на капитальный ремонт путем сопоставления расчетных оценок (приоритетов вывода объектов на ремонт) с реальными планами капитальных ремонтов; последующая корректировка структуры учитываемых факторов риска и уточнение значений оценки через установочные коэффициенты.

Представленный подход позволяет формализовать анализ структуры проблемы, сопоставлять суждения различных экспертов и выявлять несогласованности. При построении иерархии необходимо достаточно полно описать проблему как задачу иерархически организованного выбора. Результат процесса решения зависит от этого начального этапа, т.е. от выбранной иерархической структуры, которая в общем случае является далеко не единственной.

Разработаные алгоритмы расчета приоритетов проведения ре-монтно-восстановительных работ на ЛЧМГ позволили оценить эффективность различных вариантов решений по обеспечению надежности (капитального ремонта, повышения технического уровня системы обслуживания и т. п.). Методика была апробирована на реальных объектах газотранспортных предприятий РАО "Газпром"; полученные с применением методики результаты приоритизации в значительной мере совпали с планируемым порядком вывода реальных газотранспортных объектов на капитальный ремонт.

Предложенные в работе методики создали определенную организационную структуру исследований, в которой могут быть отражены предпочтения групп экспертов, их цели, критерии и способы поведения, а также альтернативные варианты решений и оценки ресурсов, требуемых для реализации каждой альтернативы.

Третья глава посвящена исследованию эффективного перебазирования ремонтно-восстановительных подразделений для капитального ремонта магистральных газопроводов. Основы организации планирования и управления производством технологическими ресурсами при капитальном ремонте магистральных газопроводов заложены в работах Березина В.Л., Телегина Л. Г., Карпенко М.П., Халлыева Н. X. и др., где показано, что главной целью совершенствования отраслевой организации капитального ремонта следует считать улучшение использования технологических ресурсов, и их оптимальное перераспределение при перебазировке КТРСП. Особенно это важно в условиях рыночной экономики, когда отрасль проводит радикальные мероприятия по перестройке организации и управления капитальным ремонтом крупных магистральных газопроводов.

Условия территориальной рассредоточенности, а также линейный характер основных объектов капитального ремонта предопределили подвижный характер КТРСП. Перебазирование ресурсов при капитальном ремонте ЛЧМГ осуществляется транспортом - железнодорожным, автомобильным, речным, морским и частично даже воздушным, нередко перебазирование КТРСП осуществляется своим ходом.

Автором установлено, что при решении оптимизационной задачи этого плана одним из важнейших этапов является математическое моделирование процесса перебазирования КТРСП. Установлено, что перебазирование технологических ресурсов КТРСП - задача типичная (многократного пользования), в основе которой лежит задача линейного программирования транспортного типа. Основные критерии, принимаемые для оценки конкурентоспособных решений: критерий наи-

меньших затрат и критерий минимума времени на перебазирование. Постановка задачи проводилась по разработанной автором схеме назначения перебазирования ресурсов при капитальном ремонте магистральных газопроводов с предыдущего объекта на последующий.

Все виды транспорта работают в тесном взаимодействии друг с другом, и перевозки грузов (в нашем случае машин, механизмов и оборудования) от пунктов отправления к пунктам назначения могут выполняться одним или несколькими видами транспорта, последовательно участвующими в процессе перебазирования.

Выбор транспорта для перебазирования технологических ресурсов, участвующих в капитальном ремонте ЛЧМГ, в каждом конкретном случае зависит от единичной массы и параметров, дальности перебазировки, наличия подъездных путей, территориального размещения грузообразующих (поставщики) и грузопоглощающих (потребители) пунктов и др. Автором разработана классификация форм доставки технологических ресурсов при перебазировке РВП от объекта к объекту.

Анализ натурных данных плана по капитальному ремонту магистральных газопроводов показал, что проблема перебазирования технологических ресурсов в оптимальные сроки остается одной из главных проблем в области организации и управления капитальным ремонтом. Затраты времени на перебазировку КТРСП оценивались по времени на: устранение недоделок по замечаниям заказчика на предыдущей трассе; подготовку и доставку техники на новую трассу; доставку техники с ремонтных баз, железнодорожных станций на новую трассу; ремонт техники силами КТРСП.

Автором установлено, что резерв сокращения времени на перебазирование КТРСП необходимо искать в снижении времени на его транспортировку и возможный ремонт техники, выполняемый в период перебазировки. Потери этого времени составляют в среднем 30-35% от общего времени перебазирования.

Так как исследование вопроса перебазирования технологических ресурсов позволяет рассматривать перебазировку КТРСП с помощью математического аппарата линейного программирования, автором дана общая характеристика методов решения целочисленных транспортных задач.

Автором разработана методика распределения технологических ресурсов на стадии планирования в многоуровневой иерархической системе капитального ремонта газопроводов. Сложность проблемы распределения технологических ресурсов в плановом периоде обусловлена значительным количеством эксплуатационных организаций и газопроводов, входящих в систему, иерархическим принципом их построения, множеством связей между ними, которые необходимо учитывать на данной стадии управления.

В результате планирования использования ресурсов на уровне управления получается разукрупненный план ремонтно-восстановительных потоков в категориях конечного продукта (объем работы в км) в конце планового периода, выделяемых ресурсов (машин и механизмов) для осуществления этого плана и наборы показателей, характеризующих план. Данный план, как предварительный, направляется ,3-му КТРСП.

На основе П^ ио,ш осуществляется процедура формирования исполнительного варианта плана КТРСП и управления. Было установлено, что технологическая взаимосвязь работы ресурсов и вариантность организационных способов при капитальном ремонте заданных участков магистральных газопроводов являются основой формирования множества допустимых вариантов плана. При этом было определено также, что вариант плана определяет соответствующую структуру производственных связей между отдельными специализированными организациями, а также определяет режим использования ресурсов.

Имея варианты планов использования ресурсов по участкам магистрального газопровода, можно провести их количественный анализ

для выработки окончательного варианта плана КТРСП. В работе представлена укрупненная блок-схема процесса распределения технологических ресурсов в двухуровневой системе КТРСП - управление РСУ (РСУ - ремонтно-строительное управление).

Капитальный ремонт участков магистральных газопроводов ведется несколькими КТРСП одного АО "Трансгаз" или РСУ. Автором рассмотрен вариант организации производства работ при котором все РВП одновременно начинают и одновременно заканчивают основные работы. При этом, производительность КТРСП и их общее количество не зависит от приближений срока ввода объекта. Было принято, что по мощности технологических ресурсов КТРСП равны и могут выполнить в среднем одинаковый объем работ по технологическому содержанию и последовательности; капитальный ремонт участка, на который необходимо перебазировать ресурсы, ведется в одинаковых природно-климатических условиях; диаметры ремонтируемых газопроводов равны; ремонт техники и устранение замечаний заказчика на предыдущем объекте не влияет на длительность перебазирования КТРСП.

При окончании работ на объектах технологические ресурсы проходят этапы: демонтаж, доставка на железнодорожные станции погрузки, погрузка на платформы; перебазирование по железной дороге; разгрузка, доставка со станции к объекту, монтаж и приведение ресурсов в рабочее состояние.

Отметим, что время перебазирования на первом этапе можно считать как время фиктивной работы на объектах прежней трассы -оно определяет нижнюю границу допустимого значения времени перебазирования. Верхнюю границу допускаемого значения определит время третьего этапа. Следовательно, допускаемое время на перебазирование для КТРСП равно значению (совокупность которых определит матрицу допускаемого времени перебазирования по железной дороге)

= Т - аи + Ъ,)

(3)

Решалась следующая задача: отыскать набор (х^), минимизирующий функцию Ц Е, Си П=3,2,..., п : 3 = 1,2, ...,п) и удовлетворяющий ограничениям: Ц хи =1; ^ хи =1; jeJ; ¿£1;

хи е (0,1); П,3) С

Приведенная математическая модель является двухиндексной задачей назначения, которая была решена численно путем реализации метода сокращения невязок в обычной транспортной задаче. При этом бал разработан соответствующий алгоритм и пакет прикладных программ для ПЭВМ.

Исходя из очевидного факта, что магистральные газопроводы прокладываются в различных природно-климатических зонах, характеризуются большой протяженностью и отдаленностью один от другого, возникает задача перебазирования технологических ресурсов при формировании КТРСП непосредственно на объектах капитального ремонта. Для оценки работы технологических ресурсов в различных природно-климатических условиях и на различных диаметрах газопроводов введены соответствующие матрицы запрещения перебазирования с объекта на объект. Анализ сокращения времени перебазирования показал, что доставка техники на новую трассу с учетом ее движения через ремонтные базы занимает 12-20% от затрат общего времени на перебазирование. Поэтому автором исследована задача перебазирования с минимаксным критерием: найти набор X = {х31к:)}, минимизирующий соответствующий функционал и удовлетворяющий определенным ограничениям (1=3,2.....ш; о = 1,2, ...,п; к=1,2, ...,р; 1 € I;

j £ J; к 6 К; 1кз € Е)

Т(Х) = шах1>к>3 б(х51кз)) ; (4)

бСх31кд) = 0, если хз1кз = 0; 6(хв1к1) = 1, если х31к:) > 0; (5) ХБ1к: = ^ы'' Ц Ц: хзИЦ = ^Б]'- Ц ХБ1к] = Сзк • (6)

В данной задаче предполагается, что ресурсы с объектов за-

конченного капитального ремонта и объектов ремонта техники вывозятся полностью и время перевозки не зависит от количества перевозимых ресурсов.

Для решения задачи использовался метод последовательного поиска. При этом минимизируется не только максимальное время перебазирования, но и ближайшее меньшее, следующее за ним. Получение плана перебазирования оптимального в совокупности особенно важно при перебазировании ресурсов на капитальный ремонт приоритетных газопроводов.

Опыт капитального ремонта магистральных газопроводов показал, что внедрение эффективной формы организации производства работ КТРСП позволяет увеличить средний темп капитального ремонта и снизить простои подразделений. Особое значение в связи с этим приобретает вопрос определения рациональной зоны работы ремонтно-восстановительных подразделений с учетом их перебазирования.

В условиях многообъектности и значительной удаленности объектов друг от друга, ведении капитального ремонта в различных природно-климатических зонах задача определения рациональной зоны работы КТРСП должна решаться по некоторому общему для всех подразделений принципу. Объекты должны быть распределены так, чтобы технологические потоки оказались в приближенно равных условиях с точки зрения единовременных затрат на перебазирование технологических ресурсов. При этом, КТРСП должны функционировать с полной загрузкой производственных мощностей и быть экономически эффективными.

Задача была сформулирована следующим образом: распределить газопроводы или их участки по группам так, чтобы в каждой группе суммарный объем работ соответствовал производственной мощности потока, а суммарные затраты, связанные с перебазированием технологических ресурсов были минимальными. Иными словами, задача сводится к классификации газопроводов или их участков без обучения с

известным числом классов.

Автором задача решена с применением кластер анализа. В качестве меры близости объекта к группе объектов выбрано отношение величины суммарных затрат на перебазирование технологических ресурсов с объекта на объект к величине сметной стоимости работ. Найденный центр тяжести каждой группы может быть рекомендован для пункта расположения ремонтных и вспомогательных служб КТРСП.

Множество магистральных газопроводов или их участков М разбивается на заданное число потоков к, минимизирующее целевую функцию

0 = С(М3) / % Ц т1 ; 5 = 1,2.....к ; 1 € М3 , (7)

где С(МБ) = [а рП,М2) + С] - суммарные транспортные затраты на передислокацию технологических ресурсов при капитальном ремонте группы объектов М",Б; Е, гд1 - стоимость (объем) работ в группе М3 объектов (П.

При решении задачи соблюдены следующие требования и условия: Ц. МБ - условие выражает требование, что любой объект должен попасть хотя бы в одну группу; М3 п мь =0, 5*1;- условие является требованием того, что каждый объект попал бы лишь в одну группу разбиения; * О, I, з 6 - условие, что в любой группе М3 от всякого объекта можно попасть на любой объект этой группы (квадратная матрица р имеет элементы 0\/1); Ц % = а -требование равномерной загруженности всех потоков (загруженность потоков должна быть пропорциональна их годовым производительнос-тям И5).

Каждое разбиение множества М и его качество зависят от выбора и распределения первой совокупности газопроводов или их участков, принимаемых за эталоны. Так как из всего множества М сочетаний по к может быть достаточно велико, установление множества на-

чальных эталонных газопроводов или их участков следует признать необходимым. На стадии планирования сроков начала и конца работ на магистральных газопроводах или их участках эталонные объекты могут быть выбраны из множества сочетаний в ходе решения задачи (при установленном плане работ они могут быть заданы руководством РСУ).

Применительно к этой задаче автором разработана методика, которая реализована в виде пакета прикладных программ для использования ПЭВМ при расчете перспективной зоны работы КТРСП с учетом их перебазирования. Выполненные многовариантные расчеты показали работоспособность алгоритма и возможность получения удовлетворительного приближенного решения для практических целей.

В четвертой главе диссертации выполнено исследование формирования эксплуатационной надежности в процессе переиспытания магистрального газопровода при капитальном ремонте.

В работе рассмотрена механическая модель распространения магистральной трещины в условиях линейного напряженного состояния. Предполагалось, что режим нагружения задан в виде функциональной зависимости напряжения от времени 6(t). Переходя к самим повреждениям, была введена мера повреждения М, которая нормируется О < M < причем равенство M единице является условием разрушения. Мере повреждений иногда удается придать определенный физический или механический смысл, однако при рассматриваемом феноменологическом подходе к явлению разрушения это не обязательно.

Текущая величина M является в конечном счете функцией t, а условие разрушения M = 1 определяет время разрушения t. Для нахождения текущего значения M(t) нужно располагать дифференциальным или интегральным уравнением, устанавливающим зависимость искомой величины от режима нагружения.

Дифференциальное кинетическое уравнение повреждений силового типа представлено в виде

dM/dt = e 6(t) + cf 1 M(t) . (8)

где ci и p - постоянные. Если предположить, что функция поврежден-ности Mit) однозначно определяется размерами дефекта в металле трубы M(t) = L/ô , где L - размеры дефекта (например, длина трещины, область изменения которой лежит в пределах от 0 до ô); ô -толщина стенки трубы, то через какое-то время Мб) глубина дефекта будет определяться функциональным соотношением b = F [a, et, в, б, б, Мб)], где L(t=0) = а и b - соответственно начальное и конечное значение величины (в частности, длины а < L < Ь) дефекта.

При рассмотрении режима подъема давления до испытательного в виде линейного 6(t) = 6j (t/Ц ) или нелинейного закона 6(t) = 6}

о

(t/Ц) , когда напряжение 6(t) возрастает от нуля до б за время tt (6j - напряжение, соответствующее моменту времени Ц), а также натурные экспериментальные данные анализа результатов производства работ по переиспытанию участков магистральных газопроводов, в работе были определены параметры d и э, входящие в исходное кинетическое уравнение. Так, результаты экспериметальных исследований (a¡, b¡,6¡,t() привели соответственно к следующим величинам параметров а и р: tí = 27,027 [час], & = 0.362x10"4 [1/(МПа час)] (первая модель) и ос = 50 [час], р = 4,43*10"3 [1/МПа] (вторая модель) .

Таким образом, использование результатов испытаний газопроводов на прочность дает возможность получить зависимости, характеризующие промежуток времени до разрушения определенного дефекта при различных значениях испытательного давления. Выполненные расчеты позволяют предположить, что время выявления дефекта больше зависит от величины начального дефекта, чем от величины испытательного давления. Так, при а = 1 мм время до разрушения равно tpl = 33,1 ч (рисп = 8,14 МПа) и tp2 = 29,7 ч (рисп =9,8 МПа), в то время как для а = 9 мм - tpl = 18,6 ч и tp2 = 16,2 ч.

Анализ аварий при переиспытании ЛЧМГ показывает, что практически все они происходят из-за имеющихся дефектов. Появление дефектов или развитие первоначально имеющихся дефектов происходит в результате разного рода процессов накопления повреждений. Для оценки надежности конструкций с постепенными отказами необходима постановка задачи, описывающая физические процессы в металле труб или сварных соединений, приводящих к разрушению. Методы оценки надежности таких конструкций можно отнести к разделу теории надежности машин и конструкций. Применение этих методов приводит к сложным задачам даже в случае одного дефекта. Магистральный газопровод - конструкция протяженная, представляющая собой последовательную систему с элементами из труб и сварных соединений. В связи с тем, что количество элементов на участке газопровода велико, появляется возможность применения методов экстремальных порядковых статистик.

Считая величины а и 6 случайными, распределение глубины начального дефекта (а) будем считать степенным F} (а) = (а/б)1,1 с математическим ожиданием Е[а] = ш б/(т+3) . При этом величина б равна б = р(х)[0/(26)], где р(х) - случайная величина, равномерно распределенная в интервале [0,3 ]. Разрушению соответствует время t, при котором b = б. Тогда закон распределения для случайной величины t до отказа элемента есть

1

F(t) = 3 - SUdfs6 + l)[exp(t/d) - 1] + l)m dx, 0 < t < tc ; (9) о

F(t) = 1 , t > tc . (30)

где tc - время до разрушения при нулевом начальном дефекте и наименьшем напряжении.

Автором разработана методика определения предельного распределение времени безотказного испытания участка магистрального га-

зопровода. Показано, что распределение времени безотказного испытания отдельного участка газопровода является экспоненциальным. Очевидно, что экспоненциальный закон распределения является частным случаем закона распределения Вейбулпа с параметром формы, равным единице. Асимптотическая формула для функции распределения времени безотказной работы системы в целом имеет вид L(t) = = 1 - exp(-t/a„) , где а,, - параметр, зависящий от числа элементов в системе. Параметр а„ является корнем уравнения

1

nil- SKafiS + 1) Техред*) - 1] + l)m } = 1 . (И)

о

Решение уравнения автором было осуществлено известными численными методами. Таким образом результаты испытания участка газопровода представляются как испытание системы из п элементов, каждый из которых имеет определенную функцию распределения времени безотказной работы.

Обработка статистических данных по переиспытанию участков магистральных газопроводов осуществлено с применением Байесовского метода: вся неопределенность сосредоточена в параметре и. Сначала этот параметр имеет априорное распределение. После поступления эмпирической информации, в нашем случае это результаты испытания участка газопровода, априорное распределение изменяется. Результат изменения - апостериорное распределение, которое находится. Таким образом, апостериорное распределение параметра, характеризующего величину дефекта, является характеристикой качества испытаний юр, формирующего надежность газопровода в эксплуатации.

Величина шр является показателем качества выполнения технологической операции по переиспытанию газопровода на прочность. Чем меньше тр, тем хуже совокупность технологических операций по

испытанию данного участка газопровода, т. е. увеличение параметра тр свидетельствует о формировании более высокого уровня эксплуатационной надежности испытываемого газопровода. В работе показано как меняется параметр Ир в зависимости от деления газопровода на участки.

В частности, исходя из конструктивных параметров газопровода I = 90 км; 0„ = 1420 мм; р„ = 7, 4 МПа; 5 = 14,6 мм; ЛЬ = Ь/п = 32 м, величин испытательных давлений рт1п = 1,1р = 8,14 МПа; ртах = Рзав = 9, 80 МПа; = 395,85 МПа; 6аах = 476,57 МПа и парамет-

ров кинетического уравнения а * 27,027 [час], р = 0,362x10"4 [1/(МПа час)] (первая модель), предполагая, что на каждом участке испытания во всех вариантах был отказ при = 16 ч, а также 4-ех вариантов разбиения газопровода для независимого испытания участков на прочность, были получены параметры тр в соответствии с изложенным в работе алгоритмом.

Результаты выполненных расчетов показали, что разбиение испытываемого газопровода на участки приводит к более высокому уровню качества испытаний, что в первую очередь связано с увеличением уровня испытательного давления на данном участке газопровода. Так, при испытании всего газопровода целиком параметр Шо = = Ир/гарп1ах = 0,594, в тоже время при раздельном испытании трех участков данного газопровода (вариант 4) параметр гар возрастает в 1,68 раза. Таким образом, разработанный критериальный подход к оценке формирования эксплуатационной надежности газопровода в процессе гидравлического испытания позволяет оценить предлагаемую технологическую схему испытаний всего газопровода с точки зрения качества выполнения работ.

Пятая глава диссертации посвящена исследованию возможности уточнения конструктивных параметров участка магистрального газопровода в процессе капитального ремонта.

Анализ подходов и выполненных работ по вопросу применения

оценки риска для обоснования требований к проектным решениям газопроводов показал, что существующие методы оценки технологического риска с учетом минимальных безопасных расстояний от магистральных газопроводов не всегда отражают специфические условия проектирования и капитального ремонта объектов газопроводного транспорта. В связи с этим возникла необходимость в проведении специальных исследований, направленных на изучение взаимосвязи между нормируемой для газопровода толщины стенки и уровнем оцениваемого технологического риска, а также обеспечение возможности уточнения методики регламентации толщины стенки при появлении дополнительной информации об отказах газопроводов и нарушении действующих норм и правил.

При проектировании магистральных газопроводов задают определенный набор параметров хг,..., хп), для которых (непосредственно или через определенные расчетные условия) фиксируют значения х2(,...,кnf}. Эти фиксированные значения должны обеспечить определенный запас надежности. Следствием применения той или иной системы нормативов является реализация определенного уровня безопасности газопроводов (с поправкой на качество сооружения и эксплуатации).

Нормируемые значения ряда важных для безопасности параметров проектируемых газопроводов (безопасные расстояния, глубина заложения газопровода, охранные зоны и др. выбраны, в основном, эмпирическим путем, на основании предшествующего опыта. Развиваемый в работе принцип регулирования безопасности газопроводов делает возможным расчетное обоснование эмпирических нормативов и их корректировку по мере получения информации о поведении газопроводов в эксплуатации. Этой цели отвечает известный в теории вероятностей метод Байеса.

Математическая модель риска основана на использовании некоторых базовых параметров в мультипликативной функциональной зави-

симости

Я = Хе хб Ь6 щ А^, х0 1,0 , (12)

где = Х/Хс; х0 = х/хб; \.0 = и\.6\ «0 = ; X - интенсивность отказов, 1/(км*год); х - протяженность ЛЧМГ, в пределах которого возможная авария представляет реальную угрозу для людей, км; I -время прогнозирования, год; и - отношение числа погибших людей к потенциальному числу возможных жертв; 'Х6, х6, 1б, щ - некоторые выбранные значения соответствующих параметров, которые будем называть базовыми.

Для величины допустимого риска Я выбирается некоторый интервал изменения в окрестности базового значения Р(1й < 0} = ц, где = ; q - достаточно близкое к единице число, q = 0,95.

Таким образом, задача заключается в удовлетворении указанного неравенства за счет варьирования управляемыми параметрами, например, толщиной стенки газопровода. В работе для этой цели формируются модели: для величины Хо - модель надежности; для величины - модель относительных людских потерь. Это позво-

лило реализовать методику анализа и уточнения толщины стенки газопровода при его капитальном ремонте с учетом исследования особенностей формирования априорных данных с использованием принципа Байеса в процессе обоснования изменений конструктивных параметров данного участка магистрального газопровода.

Рассчитав параметры распределения Стьюдента для всех моделей в процессе настройки (надежности и относительных потерь), автор нашел эталонные параметры. Так, для толщины стенки бу = 22 мм рассматриваемого участка газопровода Ш-й категории с диаметром = 3420 мм, рабочим давлением ру =7,4 МПа показателем ответственности Лу = 1,0 и нормативном минимальном безопасном расстоянии Ьу = 250 м имеем величину q = 0,95. В случае нарушения дейс-

твующих нормативных требований к безопасным расстояниям изменяется и величина технологического риска. Как показано в работе, эти изменения можно компенсировать увеличением толщины стенки с сохранением уровня безопасности. Так, при бу = 22 мм и Ц, = 200 м имеем q = 0,896 и с увеличением толщины стенки до величины бу = = 25 мм получаем заданную первоначально величину безопасности, т.е. q = 0,95.

Таким образом, выполненное математическое моделирование надежности участка магистрального газопровода и относительных потерь при возможном отказе дает возможность не только анализировать статистические характеристики эксплуатации сети газопроводов, но и прогнозировать их изменение с определенной доверительной вероятностью. При этом может быть реализована модель уточнения толщины стенки данного участка магистрального газопровода на основе прогнозирования технологического риска с использованием байесовского подхода к обработке вероятностно-статистической информации.

Шестая глава исследования посвящена разработке диалоговых систем для расчета организационных и технологических процессов при планировании капитального ремонта ЛЧМГ. В частности, разработана структура системы анализа проектных решений или результатов наблюдений за функционированием газопровода и составляющие каталога компьютерной системы.

В процессе интерпретации проектных решений или текущей информации о значении качественных и количественных показателей функционирования объектов системы магистральных газопроводов и обработки экспертных оценок различных параметров технического состояния объектов используется значительное количество трудоемких процедур: поиск различной справочной информации; пересчет справочных данных к условиям, адекватным объекту наблюдения и контроля; выполнение оценочных расчетов, необходимых для воспол-

нения недостающих данных; использование различных форм представления информации (графики, матрицы, графы и т.д.); решение систем алгебраических и дифференциальных уравнений, операции с матрицами и векторами и т.п.; запоминание и сохранение полученных результатов для последующего использования.

Исходя из этого, были намечены и реализованы некоторые пути автоматизации расчетов систем газоснабжения: создание проблемно-ориентированных баз данных и баз знаний; создание проблемно-ориентированных пакетов прикладных программ; создание пакетов программ машинной графики; создание диалоговых системм для обеспечения эффективного взаимодействия с пользователем. При этом разработаны диалоговые системы для: установления очередности капитального ремонта участков ЛЧМГ и расчета изменений конструктивных параметров газопровода в процессе капитального ремонта с учетом технологического риска.

При разработке диалоговых систем предполагалось, что планирование капитального ремонта ЛЧМГ рассматривается группой экспертов, цель которых: высказать суждения об относительной важности этих объектов; гарантировать такой процесс получения суждений, который позволит количественно интерпретировать суждения по всем объектам. Очевидно, что для достижения второй цели требуется использование разработанных автором методов. Таким образом, в результате обработки анкетных мнений экспертов имеется возможность получить практически все необходимые исходные коэффициенты для анализа приоритетов участков магистральных газопроводов при оценке их технического состояния и очередности их вывода на ремонт. Алгоритм автоматизированного расчета реализован в виде комплекса программ, который позволяет эксперту самостоятельно выполнить все операции от ввода и корректировки данных до анализа получаемых результатов.

В частности, программный комплекс "ТРУБОПРОВОД" ШБК/версия

1:2:9 - приоритизация обслуживания и ремонта трубопроводов) функционирует в 32-х разрядной среде WINDOWS 95 или WINDOWS NT и обладает интуитивно понятным графическим интерфейсом, присущим соответствующей операционной системе. Для управления работой комплекса не требуется знания каких-либо специальных команд, на каждом этапе работы с программой эксперт может осуществлять выбор в соответствующем меню при помощи мыши или клавиш управления курсором.

По мере освоения системы можно решать и более сложные задачи -различным способом объединять и группировать данные, варьировать ранее выбранные значения признаков, формировать и печатать различные отчеты.

Система (RISK/версия 1:2:9) позволяет наглядно представлять данные на экране монитора в графическом виде, а также распечатывать графики, необходимые для последующего анализа.

Поставка программного комплекса (RISK/версия 1:2:9) осуществляется на дискетах. Установка комплекса на компьютер пользователя производится путем запуска в среде WINDOWS 95 или WINDOWS NT программы SETUP.EXE с первой из поставляемых дискет, т.е. таким же образом, как и любое другое WINDOWS-приложение.

Для полноценного функционирования комплекса программ "ТРУБОПРОВОД" (RISK/версия 1:2:9) необходим персональный компьютер со следующими характеристиками: процессор Intel Pentium; монитор SVGA; объем оперативной памяти 16 MB; струйный или лазерный принтер формата А4; операционная система WINDOWS NT WORKSTATION или WINDOWS 95; 32-разрядная версия Active X компоненты Chart FX фирмы Software FX;

Минимальной конфигурацией ПЭВМ, на которой система работоспособна, является следующая: процессор Intel 386; сопроцессор Intel 387; дисплей SVGA 256 кб; объем оперативной памяти 8 MB; операционная система WINDOWS 95.

В качестве системы программирования для решения задач выбран язык VISUAL FoxPro 5.О фирмы Microsoft. Информационная база данных комплекса представляет собой совокупность реляционных таблиц в формате dbf и логических связей между ними.

Минимальная часть базы данных, необходимая для функционирования комплекса, создается при выполнении процедуры установки, далее база данных расширяется в процессе эксплуатации комплекса программ.

В результате автоматизированного расчета формируется вероятностное обоснование очередности технического обслуживания и вывода на капитальный ремонт участков магистральных газопроводов на основе оценки относительного риска эксплуатации каждого участка. При этом анализируется вклад отдельных диагностических показателей и характеристик, который дает возможность обосновать технико-экономические показатели предстоящего капитального ремонта с учетом необходимости ремонта отдельных конструктивных элементов газопровода. Результаты архивируются в виде базы данных и выводятся на печать в виде отчета, который может включать в себя текст, таблицы и рисунки.

Таким образом, представляется возможным с максимальной эффективностью выполнить оценочные расчеты технико-экономических показателей (в смысле планирования последовательности и величины материальных затрат) капитального ремонта участков магистральных газопроводов с учетом приоритетности отдельных объектов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Исследована и определена оптимальная структура иерархии принятия решений по обеспечению надежности проектирования технического обслуживания и капитального ремонта ЛЧМГ и состав основных критериев, факторов, показателей, входящих в эту иерархию.

Определены методы сбора и обработки экспертной информации для многокритериального выбора вариантов решений по обеспечению надежности газопроводов при их капитальном ремонте.

2. В результате выполненного автором анализа существующих методов оценки состояния магистральных газопроводов определены и систематизированы методы организации и управления техническим обслуживанием и ремонтом ЛЧМГ, а также изложены основные принципы проведения исследований и оценки приоритетов вариантов решений по обслуживанию и ремонту газопроводов на основе комплексного учета числовой, модельной, неформальной и качественной информации, которые объединяют возможности экспертных и традиционных систем статистической обработки исходных данных и рассмотрены перспективные методы приоритизации ремонтно-восстановительных работ, в том числе математические модели оценки относительного риска эксплуатации отдельных участков газопроводов и методы анализа иерархий. Разработаны методы решения задач этого плана с помощью пакетов прикладных программ с подробным анализом полученных результатов.

3. Показано, что технологическая взаимосвязь работы ресурсов и вариантность организационных способов при капитальном ремонте заданных участков магистральных газопроводов являются основой формирования множества допустимых вариантов плана. При этом определено, что вариант плана определяет соответствующую структуру производственных связей между отдельными специализированными организациями, а также определяет режим использования ресурсов.

4. Установлены общие закономерности при формировании перспективных планов работы комплексных ремонтно-строительных потоков (КТРСП) при капитальном ремонте магистральных газопроводов. Разработана методика определения рациональной зоны работы КТРСП с учетом их перебазирования в плановый период времени. Для решения использован математический аппарат кластер-анализа. При этом в

качестве меры близости объектов группы выбрано отношение суммарных затрат на перебазирование при переходе с объекта на объект к суммарному объему работ в этой группе. Методика реализована в виде пакета прикладных программ для использования персональных компьютеров при расчете перспективной зоны работы КТРСП с учетом их перебазирования.

5. Предложена методика критериального расчета качества выполнения работ по испытанию газопровода гидравлическим методом на основе использования кинетического уравнения и методов вероятностно-статистической обработки информационного потока данных по испытанию. Установлено, что разбиение испытываемого газопровода на участки приводит к более высокому уровню качества испытаний, что в первую очередь связано с увеличением уровня испытательного давления на данном участке газопровода. Разработанный критериальный подход к оценке формирования эксплуатационной надежности газопровода в процессе гидравлического испытания позволяет оценить предлагаемую технологическую схему испытаний всего газопровода с точки зрения качества выполнения работ.

6. Разработана математическая модель оценки технологического риска, составными частями которой являются две вероятностно-статистические модели: модель надежности участка магистрального газопровода и модель относительных потерь. На основе предложенных в работе моделей доказана возможность расчетного обоснования изменения толщины стенки в процессе капитального ремонта участка магистрального газопровода, а также возможность уточнения нормативных требований к толщине стенки по мере получения дополнительной информации в процессе эксплуатации системы магистральных газопроводов. Показана эффективность применения для расчетного анализа и уточнения толщины стенки принципа Байеса, позволяющего: "настраивать" расчетный алгоритм оценки риска на принятые нормативные значения толщины стенки; пересматривать и при необходимости кор-

ректировать эти нормативы при поступлении дополнительной информации об эксплуатируемых газопроводах.

7. Разработан ряд диалоговых систем для анализа и корректировки нормативных требований к организационным и технологическим параметрам, описывающим процесс технического обслуживания и капитального ремонта магистральных газопроводов. Созданы соответствующие программные средства, позволяющие проводить сложные вероятностные расчеты. Диалоговые системы, основу которых составляют пакеты прикладных программ, выполнены в виде оболочки для персонального компьютера и включают в себя автономные графические, расчетные и архивные блоки.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Короленок A.M. Математическая модель перебазирования машин и оборудования для строительства магистральных трубопроводов. - Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности, 1983, N 10, с. 6-8.

2. Короленок А.М. Определение рациональной зоны работы потоков с учетом их передислокации. - Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности, 1984, N 2, с.4-5.

3. Короленок A.M. Транспортная задача перебазирования потоков для строительства магистральных трубопроводов с минимаксным критерием. - Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности, 1984, N 3, с. 24-27.

4. Короленок А.М., Зоненко В.И. Вероятностно-статистическая модель времени перебазирования технологических ресурсов для строительства магистральных трубопроводов. - Нефтепромысловое строительство, 1984, N5, с. 13-15.

5. Короленок А. М., Кукин Ю. С., Орехов В. В. Расчет потребности в строительных машинах для сооружения объектов нефтяной и га-

зовой промышленности. - М.: МИНГ, 1985. - 43 с.

6. Короленок А. М., Елецких Е. А., Горелов С. А. Сборник заданий по курсовому проекту "Машины для строительства магистральных трубопроводов". - М.: МИНГ, 1986. - 32 с.

7. Короленок A.M. Оптимизация надежности строительства и эксплуатации перехода трубопроводов через крупные преграды. - М.: ВНИИПКТОНГС, 1988. - 12 С.

8. Короленок A.M. Определение функции полезности конструкции перехода магистрального трубопровода через преграды. - М.: ВНИИПКТОНГС, 1988, с. 12-16.

9. Короленок A.M. Задачи перебазирования технологических ресурсов в трубопроводном строительстве. - М.: ВНИИПКТОНГС, 1988, N 4, с. 4-6.

10. Короленок A.M., Березин В.Л., Телегин Л.Г. Перебазирование технологических ресурсов при строительстве магистральных трубопроводов. - М.: ВНИИПКТОНГС. 1989. - 60 с.

11. Березин В.Л., Телегин Л.Г., Короленок A.M. и др. Методические указания по самостоятельной работе студентов специальности 0908 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ". - М.: ВНИИСТ, 1989. - 142 с.

12. Чирсков В. Г., Березин В. Л., Телегин Л. Г., Короленок А. М. и др. Строительство магистральных трубопроводов. Справочник. -М.: Недра, 1991. - 476 с.

13. Васильев Г.Г., Горелов С. А., Короленок А. М. и др. Расчет программы работ по техническому обслуживанию и ремонту трубопро-водостроительных машин. - М.: Нефть и газ, 1992. - 48 с.

14. Колотилов Ю. В., Ермаков В. К., Короленок А. М., Васильев Г.Г., Щепин Н. Ф., Горковчук Г.В. Временные дороги для строительства и ремонта трубопроводов. - Харьков: Строитель, 1995. - 126 с.

15. Ермаков В.К., Колотилов Ю. В., Короленок A.M. Современные

технологические процессы строительства временных дорог и площадок при сооружении и ремонте линейной части магистральных трубопроводов. Харьков: Строитель, 1995. - 100 с.

16. Ермаков В.К., Короленок A.M., Колотилов Ю.В., Щепин Н.Ф. Оценка технико-экономических показателей строительства временных технологических дорог с использованием резинотканевых синтетических материалов. - Экономика, организация и управление производством в газовой промышленности. - М.: ИРЦ Газпром, 1995, N 9-10, с. 14-23.

17. Аргасов Ю. Н., Эристов В. И., Шапиро В. Д., Колотилов Ю. В., Короленок А.М., Желонкин В.И. Методика экспертной оценки относительного риска эксплуатации линейной части магистральных газопроводов. - М.: ИРЦ Газпром, 1995Г - 99 с.

18. Колотилов Ю.В., Ермаков В.К., Щепин Н.Ф., Короленок A.M. Особенности использования синтетических материалов при строительстве временных технологических дорог в заболоченной местности. Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, 1995, N 6, с. 5-14.

19. Телегин Л.Г., Васильев Г.Г., Короленок A.M. и др. Сооружение магистральных трубопроводов в условиях Крайнего Севера. Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, 1995. -38 с.

20. Колотилов Ю. В., Ермаков В. К., Короленок А. М. и др. Эксплуатационные свойства резинотканевых синтетических материалов. -Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, 1996, N 1-2, с. 7-20.

21. Федоров Е. И., Колотилов Ю. В., Короленок А. М., Чан Ф. М. Восстановление эмпирической зависимости для назначения безопасных расстояний от магистральных трубопроводов. - Нефтяное хозяйство, 1996, N 3, с. 46-48.

22. Колотилов Ю.В., Короленок А.М., Унтилов С.В. Нормативные

требования и методические основы обоснования технологических параметров испытания трубопроводов на прочность и герметичность. -Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, 1996, N 5, с. 13-26.

23. Колотилов Ю. В., Федоров Е. И., Короленок А. М. и др. Использование понятия технологического риска для сравнения нормативных требований. - Нефтяное хозяйство, 1996, N 6, с. 57-58.

24. Колотилов Ю. В., Ермаков В.К., Короленок А.М. и др. Диалоговая система для разработки рекомендаций по строительству временных технологических дорог. - Экономика, организация и управление производством в газовой промышленности. - М.: ИРЦ Газпром, 1996, N 1-3, с. 25-35.

25. Колотилов Ю.В., Щепин Н.Ф., Ермаков В.К., Короленок A.M. Организация строительства временных технологических дорог, армированных резинотканевой лентой. - Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, 1996, N 3, с. 9-21.

26. Колотилов Ю.В., Ермаков В.К., Короленок A.M. Моделирование процессов деформации армированного основания временной технологической дороги. - Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, 1996, N6, с. 17-24.

27. Короленок A.M., Посягин Б.С., Тухбатуллин Ф.Г. и др. Оценка технического состояния магистральных трубопроводов методом анализа иерархий. - М.: ИРЦ Газпром, 1996. - 69 с.

28. Короленок А. М., Колотилов Ю. В., Михайличенко С. А. и др. Влияние термогазодинамических режимов на конструктивные параметры газопровода. - М.: ИРЦ Газпром, 1996. - 76 с.

29. Короленок А.М. Возможные подходы к решению целочисленных транспортных задач в процессе капитального ремонта магистральных газопроводов. - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М.: ЦОНиК ГАНГ, 1996, N 1, с. 70-72.

30. Короленок A.M. Общая схема распределения ресурсов в плановом периоде капитального ремонта магистральных газопроводов.

В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М.: ЦОНиК ГАНГ, 1996, N 1, с. 72-75.

31. Короленок A.M. К вопросу учета перебазирования технологических ресурсов на стадии планирования капитального ремонта магистрального газопровода. - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М.: ЦОНиК ГАНГ, 1996, N 1, с. 75-77.

32. Короленок A.M. Решение задачи перебазирования технологических ресурсов ремонтно-восстановительного потока с минимаксным критерием. - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М.: ЦОНиК ГАНГ, 1996, N 2, с. 9-14.

33. Короленок A.M. Определение рациональной зоны работы ре-монтно-восстановительных подразделений с учетом их перебазирования в плановый период времени. - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М.: ЦОНиК ГАНГ, 1996, N 2, с. 15-24.

34. Короленок A.M. Процесс распределения технологических ресурсов в двух уровневой системе "ремонтно-восстановительный поток - управление". - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М.: ЦОНиК ГАНГ, 1996, N 3, с. 9-17.

35. Короленок А.М. Перебазирование технологических ресурсов при формировании ремонтно-восстановительного потока на участке газопровода. - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М.: ЦОНиК ГАНГ, 1996, N3, с. 17-20.

36. Эристов В.И., Шапиро В. Д., ЛимВ. Г., Короленок A.M. и

др. Экспертная оценка относительного риска эксплуатации объектов газовой промышленности для установления очередности обслуживания и ремонта трубопроводов. - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М. : ЦОНиК ГАНГ, 1996, N3, с. 61-78.

37. Короленок A.M. Методология системного анализа продолжительности перебазирования технологических ресурсов. - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М. : ЦОНиК ГАНГ, 1996, N 4, с. 29-34.

38. Короленок A.M. Постановка задачи назначения перебазирования технологических ресурсов для капитального ремонта магистрального газопровода. - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. -М. : ЦОНиК ГАНГ, 1996, N4, с. 34-38.

39. Лим В.Г., Шапиро В.Д., Короленок A.M., Колотилов ¡0. В. Диалоговая система установления очередности технического обслуживания и капитального ремонта участков магистральных газопроводов. - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М.: ЦОНиК ГАНГ, 1996, N 4, с. 38-48.

40. Короленок A.M. Технологическое прогнозирование капитального ремонта магистральных газопроводов. - М. : Нефтяник, 1997. -295 с.

41. Лим В.Г., Короленок A.M. Структура системы анализа результатов наблюдений за функционированием магистрального трубопровода. - Экономика, организация и управление производством в газовой промышленности. - М. : ИРЦ Газпром, 1997, N 7, с. 9-13.

42. Федоров Е.П., Колотилов Ю.В., Короленок А.М., Дедешко В. В., Унтилов C.B. Использование результатов испытаний трубопроводов для построения кинетического уравнения. - Транспорт и под-

земное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, 1997, N 6, с.9-17.

43. Короленок A.M. Диалоговая система для анализа безопасных расстояний от газопроводов до других объектов. - Нефтяное хозяйство, 1997, N2, С. 36-38.

44. Колотилов Ю.В., Короленок A.M., Унтилов C.B. и др. Диалоговая система для подготовки рекомендаций и рабочих схем производства работ по очистке полости, испытанию и удалению воды. -Транспорт и подземное хранение газа. - М. : ИРЦ Газпром, 1997, N 2, с. 9-23.

45. Колотилов Ю.В., Федоров Е.И., Короленок A.M., Дедешко В. В., Унтилов С. В. Вероятностная оценка герметичности участка трубопровода при его испытании. - Транспорт и подземное хранение газа. - М. : ИРЦ Газпром, 1997, N 3, с. 13-22.

46. Посягин Б. С., Короленок А. М., Федоров Е. И. К вопросу оценки качества выполнения работ по испытанию участка магистрального газопровода на прочность. - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М.: ЦОНиК ГАНГ, 1997, N 1, с. 43-48.

47. Посягин Б. С., Короленок А. М., Федоров Е.И. Представление и анализ результатов переиспытаний в виде вероятностно-статистических данных. - В кн.: Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М.: ЦОНиК ГАНГ, 1997, N2, с. 14-24.

48. Посягин Б.С., Короленок А.М. Математическое моделирование повреждений участка магистрального газопровода при переиспытании. - В кн. : Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. - М.: ЦОНиК ГАНГ, 1997, N 3, с. 22-34.

Соискатель ^^^-Короленок A.M.



з

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М.ГУБКИНА

На правах рукописи УДК 622.691.4.07.С252.6)

КОРОЛЕНОК АНАТОЛИЙ МИХАЙЛОВИЧ

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

Специальность 05.15.13 - "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ'

Диссертация

иР

Ч

на соисканиэ^1йой ^епени доктрС^еЬшч^их наук

иЧГ- л/-у , -чл

х ,4>г Я ¡^У у

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................5

1. СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ НЕОБХОДИМОСТИ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ........ 12

1.1. Проблемы оценки функциональной надежности линейной части магистральных газопроводов............. 12

1.2. Современные системы планирования и управления капитальным ремонтом магистральных газопроводов..... 29

1.3. Цель и задачи исследований.......................... 36

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЕРАРХИЧЕСКИХ СТРУКТУР ПЛАНИРОВАНИЯ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ.................. 38

2.1. Теоретические основы и принципы использования

метода анализа иерархий для оценки приоритетов...... 38

2.2. Структура проблемы планирования капитального ремонта и технического обслуживания объектов газопроводного транспорта........................... 59

2. 3. Разработка принципов синтеза решений для ранжирования системы участков магистральных газопроводов............................................. 94

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО ПЕРЕБАЗИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ТРУБОПРОВОДНЫХ РЕМОНТНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ ПОТОКОВ для

КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ.......... 104

3.1. Методология системного анализа продолжительности перебазирования технологических ресурсов......... 105

3.2. Распределение технологических ресурсов на стадии планирования в многоуровневой иерархической

системе капитального ремонта газопроводов........--Л. 114

3. 3. Математическое моделирование процесса перебазирования комплексных трубопроводных ремонтно-строительных потоков............................. 132

3. 4. Определение рациональной зоны работы комплекс-

ных трубопроводных ремонтно-строительных потоков с учетом их перебазирования в плановый период времени........................................ 150

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕИСПЫТАНИЯ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА ПРИ КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ............................. 165

4.1. Математическое моделирование повреждений участка магистрального газопровода в процессе переиспытания........................................... 165

4.2. Представление и анализ результатов переиспытаний в виде вероятностно-статистических данных....... 181

4. 3. Разработка методики оценки качества выполнения

работ по переиспытанию участка магистрального газопровода на прочность............................ 192

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УТОЧНЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ

ПАРАМЕТРОВ УЧАСТКА МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА В ПРОЦЕССЕ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА............................... 203

5.1. Исследование процессов формирования технологического риска при эксплуатации магистрального газопровода......................................... 203

5.2. Математическое моделирование надежности линейного участка магистрального газопровода............. 211

5.3. Разработка методики уточнения толщины стенки участка магистрального газопровода в процессе капитального ремонта.............................-.-Г. 219

6. РАЗРАБОТКА ДИАЛОГОВОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ОРГАНИЗАЦИОННЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ............................................. 235

6.1. Структура системы анализа проектных решений или результатов наблюдений за функционированием газопровода и составляющие каталога компьютерной системы............................................. 235

6.2. Диалоговая система для установления очередности капитального ремонта участков магистральных газопроводов.......................................... 247

6. 3. Диалоговая система для расчета изменений конструктивных параметров газопровода в процессе капитального ремонта с учетом технологического риска............................................... 277

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ............................................. 289

ЛИТЕРАТУРА.................................................. 292

ПРИЛОЖЕНИЕ.................................................. 313

ВВЕДЕНИЕ

Единая система газоснабжения Российской Федерации формировалась на протяжении 30-летнего периода как единая инженерно-техническая и снабженческо-сбытовая система. При планировании ее создания, формирования и развития были реализованы основные технические и организационно-технологические решения: оптимизация трасс и производительности магистральных газопроводов; расстановка и техническое оснащение компрессорных станций, обустройство газовых промыслов; рациональное размещение газохранилищ, сооружения отводов и распределительных сетей; создание иерархически организованной автоматизированной системы управления газоснабжением и др.

Тем самым в рамках единой системы газоснабжения было обеспечено взаимосвязанное функционирование и комплексное управление всеми производственно-технологическими процессами. При этом одной из важнейших проблем повышения надежности работы газотранспортных систем была определена проблема контроля технического состояния линейной части магистральных газопроводов, а также эффективное планирование своевременного и качественного выполнения планово-предупредительных и капитальных ремонтов отдельных участков системы магистральных газопроводов.

Требование надежности функционирования является первоочередной проблемой единой системы газоснабжения, чему способствует -совершенствование концептуальной и методической базы выработки и принятия таких решений по управлению техническим обслуживанием и капитальным ремонтом участков магистральных газопроводов, которые максимально учитывали бы факторы, определяющие это положение [148,1723.

Существующая система сбора, обработки и использования статистической информации о техническом состоянии линейной части ма-

гистральных газопроводов, накапливающейся при их диагностировании высокопроизводительными методами, нуждается в дальнейшем совершенствовании [193]. Одним из главных направлений должно-стать создание прогностических систем с элементами искусственного интеллекта [107,149], которые объединяют возможности экспертных и традиционных систем статистической обработки. Это позволило бы унифицировать методы неформального анализа качественных данных о надежности объектов трубопроводного транспорта, разработать развитые базы знаний, суммирующих опыт специалистов, и использовать в прогнозах показателей функционирования системы газопроводов значительно больший объем сведений, чем это было до сих пор.

Повышение эффективности использования информации, накапливающейся при диагностических обследованиях технического состояния газопроводных объектов дорогостоящими высокопроизводительными методами внутритрубной дефектоскопии (ультразвуковое или магнитное сканирование), применяемых самостоятельно или в сочетании с контролем поляризационных потенциалов, параметров напряженно-деформированного состояния, других наблюдаемых параметров линейной части магистральных газопроводов основано на одновременной разработке пакетов прикладных программ и методов комплексного учета числовой, модельной, неформальной и качественной информации для исследования и оценки приоритетов вариантов решений по техническому обслуживанию и капитальному ремонту линейной части магистральных газопроводов.

В связи с этим возникла необходимость в проведении специальных исследований, направленных на изучение:

общеметодических положений, регламентирующих использование основных понятий, показателей и математических моделей для обоснования методов планирования организационных и технологических процессов технического обслуживания и капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов;

принципов совершенствования систем сбора и обработки статистических данных о состоянии сложных технических систем, к которым относятся магистральные газопроводы;

условий и способов принятия решений по оценке состояния трубопроводов и, как следствие, оценки приоритетов вариантов решений по техническому обслуживанию и капитальному ремонту;

принципов и правил выработки, согласования и назначения оптимальных сроков проведения технического обслуживания и ремонта трубопроводов с учетом технико-экономических критериев (изменение режимов эксплуатации, выявляемость дефектов, достоверность и стоимость существующих методов диагностического контроля и т.д.).

Представленная диссертационная работа является научным обобщением по проблеме обеспечения эксплуатационной надежности функционирования линейной части магистральных газопроводов путем системного анализа числовой, модельной, неформальной и качественной информации об эксплуатации газотранспортных сетей.

Соответственно определена структура иерархии принятия решений по обеспечению надежности проектирования технического обслуживания и капитального ремонта линейной части магистрального газопровода и состав основных критериев, факторов, показателей, входящих в эту иерархию. Определены методы сбора и обработки экспертной информации для многокритериального выбора и ранжирования вариантов решений по обеспечению надежности газопроводов при их капитальном ремонте. Кроме того:

разработаны алгоритмы расчета приоритетов для оценки эффективности различных вариантов решений по обеспечению надежности (капитального ремонта, повышения технического уровня системы обслуживания и т.п.), выполнен анализ существующих методов оценки состояния магистральных газопроводов, а также методов организации и управления техническим обслуживанием и капитальным ремонтом.

Определены принципы исследования и оценки приоритетности решений по обслуживанию и ремонту газопроводов с полным учетом числовой, модельной, неформальной и качественной информации, а также^созда-ния гибридных систем, объединяющих экспертные и традиционные системы обработки данных;

разработаны методы оценки приоритетов проведения ремонт-но-восстановительных работ, а также математические модели оценки относительного риска эксплуатации отдельных участков газопроводов на основе метода анализа иерархий. На примерах показаны возможности предложенных процедур решения конкретных задач управления надежностью газопроводов с помощью разработанных пакетов прикладных программ, проведен анализ полученных результатов;

установлены общие закономерности формирования перспективных планов работы комплексных трубопроводных ремонтно-строительных потоков (КТРСП) при капитальном ремонте линейной части магистральных газопроводов. Разработана методика определения рациональной зоны работы КТРСП с учетом их перебазирования в плановый период времени. Здесь использован математический аппарат кластер-анализа. При этом в качестве меры близости объектов группы выбрано отношение суммарных затрат на перебазирование при переходе с объекта на объект к суммарному объему работ в этой группе. Методика реализована в виде пакета прикладных программ для использования персональных компьютеров при расчете перспективной зоны работы КТРСП с учетом их перебазирования;

разработана методика, позволяющая количественно оценить эксплуатационную надежность участка магистрального газопровода на основе рассчитываемого количественного показателя качества выполнения технологической операции по переиспытанию его на прочность.

Выполненное математическое моделирование надежности участка магистрального газопровода и относительных потерь при возможном отказе, которое дает возможность анализировать статистические ха-

рактеристики эксплуатации сети газопроводов и прогнозировать их изменение с определенной доверительной вероятностью. При этом предложена модель уточнения толщины стенки данного участка магистрального газопровода на основе прогнозирования технологического риска с использованием байесовского подхода к обработке вероятностно-статистической информации.

Результаты работы позволили создать нормативно-технические документы по организационным и технологическим решениям технического обслуживания и капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов.

Результаты исследований включены в следующие научно-технические разработки (программное обеспечение "ТРУБОПРОВОД"):

"Подготовка технической документации по строительству временных технологических дорог и площадок для сооружения и ремонта трубопроводов" - М.: ГАНГ, версия 4:2:4, 1994;

"Разработка регламента и технологической схемы гидравлического испытания трубопровода" - М.: ИНЗИ РАН, версия 4:1:10, 1994;

"Анкета для определения относительного риска эксплуатации трубопровода" - М.: УГН РАО "Газпром", версия 1:1:1, 1995;

"Обработка базы данных для приоритизации обслуживания и ремонта трубопроводов" - М.: УГН РАО "Газпром", версия 1:1:2, 1995;

"Приоритизация обслуживания и ремонта трубопроводов: варьирование коэффициентов" - М.: УГН РАО "Газпром", версия 1:1:3, 1995;

"Приоритизация обслуживания и ремонта трубопроводов" - М.: УГН РАО "Газпром", версия 1:2:9, 1996;

"Построение эмпирических зависимостей с использованием вероятностно-статистических данных" - М. : ИНЗИ РАН, версия 4:1:6, 1996;

"Анализ безопасных расстояний от магистральных газопроводов до других объектов в процессе эксплуатации" - М.: ИНЗИ РАН, вер-

сия 1:1:7, 1996; г

"Уточнение толщины стенки магистрального газопровода с учетом технологического риска эксплуатации" - М.: ИНЭИ РАН,г- версия 1:1:11, 1997.

Предложенные в работе решения, методики и рекомендации были использованы при планировании капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов системы РАО "Газпром", в частности при: организации строительства временных технологических дорог и площадок с применением синтетических материалов внедрена АО "Уралтрубопроводстрой" при сооружении газопровода Северный район Тюменской области (СРТО) - Урал (I нитка) ; разработке ОАО "Сва-рочно-монтажный трест" инструкций и технологических схем гидравлического испытания 3-х участков магистральных газопроводов Торжок - Долина и Перегребная - Пунга - Ухта; определении рациональной зоны работы четырех потоков с учетом их перебазирования П "Мострансгаз", что позволило получить экономический эффект в размере: 572 тыс.рублей (в ценах 1988 г. без учета инфляционных коэффициентов).

Теоретические и практические результаты работы используются при чтении лекций и выполнении дипломных и курсовых работ по дисциплинам "Сварка трубопроводов и конструкций", "Машины для строительства магистральных трубопроводов" и "Сооружение магистральных трубопроводов" для студентов ГАНГ им. И.М.Губкина специальности 09.08 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ".

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

Всесоюзной конференции "Проблемы трубопроводного транспорта нефти и газа" (г. Ивано-Франковск, 1985);

Всесоюзной конференции "Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки" (г. Тюмень, 1985);

1У-ой Всесоюзной конференции "Проблемы трубопроводного транспорта нефти и газа" (г. Ереван, 1988);

Всесоюзной конференции "Проблемы развития нефтегазового комплекса страны" (г. Москва, 1991);

научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (г. Москва, 1994);

научно-технической конференции "Новые технологии в газовой промышленности" (г. Москва, 1995);

межвузовской конференции "Нефть и газ - 96" (г. Москва, 1996);

научно-техническом семинаре "Передовые методы и средства защиты трубопроводных систем от коррозии" (г. Кострома, 1996);

2-ой научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (г. Москва, 1996).

Выполненные исследования являются актуальными, так как связаны с реализацией насущных задач по обеспечению высоконадежного трубопроводного транспорта. Исследования выполнялись в соответствии с комплексными научно-техническими программами Минвуза РСФСР "Нефть и газ Западной Сибири" на 1986-1990 гг. и РАО "Газпром" -"Высоконадежный трубопроводный транспорт" на 1990-1995 гг., а также реализуемыми программами РАО "Газпром". Разработанные методики и алгоритмы (в частности, реализованные в виде пакетов программ для персональных компьютеров), позволяют эффективно управлять процессом совершенствования планирования технического обслуживания и капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов, способствуя повышению их эксплуатационной надежности.

1. СОСТОЯНИ