автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Создание и внедрение диагностической системы обеспечения безопасности эксплуатации дымовых труб объектов нефтегазового комплекса

На правах рукописи

СУЩЕВ СЕРГЕЙ ПЕТРОВИЧ

СОЗДАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ

СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДЫМОВЫХ ТРУБ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА

Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Уфа 2004

Работа выполнена в Центре исследований экстремальных ситуаций (ЦИЭКС), г. Москва и Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»), г. Уфа

Научный консультант

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Гумеров Асгат Галнмьянович

■ доктор технических наук, профессор Морозов Евгений Михайлович

- доктор технических наук Нядршин Альберт Сахабович

■ доктор технических наук, профессор Абдуллин Рафиль Сайфуллович

Ведущее предприятие

■ Опытный завод Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, г. Москва

Защита диссертации состоится « 1 » октября 2004 г. в 14 00 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР») по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР». Автореферат разослан «30» августа 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, _

доктор технических наук ^ / Р.Х. Идрисов

2оЗ ЗУ»

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Моральный и физический износ, отсутствие плановых ремонтов производственного оборудования порождают резкий рост числа аварий и катастроф во многих отраслях промышленности.

Дымовые трубы предприятий нефтегазовой промышленности являются конечным звеном многих стратегически важных технологических процессов, и вывод их из эксплуатации, как правило, приводит к остановке всего технологического процесса.

Длительность и качество ремонта во многом зависят от правильно и своевременно проведенной технической диагностики дымовой трубы, обнаружения дефектов, влияющих на ее работоспособность, и их устранения.

Дымовые трубы промышленных предприятий - сложные дорогостоящие высотные инженерные сооружения, которые подвергаются значительным нестационарным, ветровым, сейсмическим, высокотемпературным и коррозионным воздействиям и др.

Для защиты несущих стволов дымовых труб от высокой температуры и агрессивных компонентов рабочей среды применяют различные футеровки. При образовании в последних сквозных повреждений (например, трещин) происходит интенсификация разрушения несущего ствола и дымовой трубы в целом. В ряде случаев это сопровождается весьма тяжелыми последствиями для производства, персонала и жизнеобеспечения населения и территории.

Техническая диагностика дымовых труб традиционно проводится путем плановой (как правило, один раз в 10 лет) остановки работы трубы с отключением всего технологического оборудования, подключенного к трубе. Затем производятся сложный и дорогостоящий монтаж грузопассажирского лифта - подъемника внутри ствола дымовой трубы и

2<>ц()1 .

исследование футеровки опускаемым на подъемнике человеком - исследователем путем фотографирования обнаруженных дефектов. В силу ряда причин - необходимости применения сильных источников освещения, закручивания лифта-подъемника в турбулентных восходящих потоках воздушных масс и пр. - не всегда удается получить объективные результаты диагностики в сжатые сроки и в полном объеме. Кроме того, эти работы относятся к категории работ повышенной степени риска.

Все это предопределяет создание и совершенствование методов и средств диагностики и оценки остаточного ресурса дымовых труб с учетом фактического состояния их элементов.

Цель работы - создание и внедрение диагностической системы обеспечения безопасности эксплуатации действующих дымовых труб, включающей оригинальные сканирующие аппараты (СА), технологию мониторинга и диагностики и методы оценки их остаточного ресурса.

Основные задачи работы:

- разработка технологии мониторинга и нового сканирующего аппарата, позволяющего выявлять и регистрировать дефекты действующих дымовых труб при заданном составе и температуре рабочей среды;

- исследование аэродинамических параметров и средств стабилизации сканирующего аппарата в сильно закрученном турбулентном потоке дымовых газов;

- исследование параметров предельного состояния дымовых труб по критерию среднеинтегральной жесткости;

- оценка несущей способности и остаточного ресурса дымовых труб с учетом исходной поврежденное™ несущих элементов и действия агрессивных компонентов высокотемпературных рабочих сред;

- оценка социально-экономического эффекта.

Научная новизна:

- выполнен синтез основных базовых элементов и узлов нового сканирующего аппарата, способного выявлять и регистрировать повреждения действующих дымовых труб (без остановки их работы);

- выявлены основные закономерности полей течения вблизи поверхностей разработанного сканирующего аппарата, позволившие предложить и реализовать технические решения по обеспечению стабилизации в сильно закрученном турбулентном потоке рабочей среды, приводящем как к раскачиванию с нарастающей амплитудой подвешенного внутри трубы СА, так и к сильному его закручиванию относительно оси подвеса;

- разработано программное обеспечение для регистрации, распознавания, выделения дефектов по степени их опасности и приоритетности их ремонта, ведения базы данных;

- предложены методы расчетной оценки остаточного ресурса дымовых труб по критериям среднеинтегральной жесткости с учетом исходной поврежденное™ несущих элементов и действия агрессивных компонентов высокотемпературных рабочих сред.

Практическая ценность

Разработаны и внедрены диагностический комплекс "Сканлайнер" для обследования внутренних поверхностей дымовых труб без остановки технологических процессов и технология его использования. Суть технологии заключается в опускании внутрь трубы при помощи специального крана-манипулятора сканирующего аппарата, способного работать в условиях сильно закрученного высокотемпературного турбулентного потока восходящих дымовых газов. Аппарат оснащен бортовым компьютером, системами подсветки оптической развертки и приема лазерного луча, видеокамерами и системой термостабилизации и защиты от агрессивных воздействий высокотемпературных кислотосодержащих газов, истекающих из трубы.

Аппарат предназначен для диагностики футеровки дымовой трубы с

целью выявления дефектов, влияющих на ее работоспособность или угрожающих обрушением конструкции трубы. На основании результатов диагностики и оценки остаточного ресурса выдаются рекомендации по своевременному ремонту и безопасной эксплуатации дымовой трубы.

На защиту выносятся диагностическая система обеспечения безопасности эксплуатации действующих дымовых труб, включающая технологию диагностики и мониторинга, оригинальный сканирующий аппарат и методы оценки остаточного ресурса.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на конференциях, семинарах, совещаниях, выставках, симпозиумах по вопросам безопасности технических систем в Египте (5-9 января 1996 г., г. Каир), Турции (20-24 июня 1996 г., г. Стамбул), Греции (август 1997 г., г. Солоники), России (1997 г., г. Кемерово), Греции (17-22 мая 1998 г., г. Крит), Израиле (23-28 августа 1998 г., г. Тель-Авив), Армении (сентябрь 1998 г., г. Ереван), Франции (6-11 сентября 1998 г., г. Париж), Нидерландах (19-23 апреля 1999 г., г. Гаага), Италии (21-23 апреля 1999 г., г. Венеция), Голландии (8-11 июня 1999 г., г. Амстердам), России (21-25 июня 1999 г., г. Санкт-Петербург), Таджикистане (22-24 июня 1999 г., г. Душанбе), Англии (18-30 июля 1999 г., г. Бирмингем), Норвегии (9-12 августа 1999 г., г. Осло), России (15-17 октября 1999 г., г. Сочи), Новой Зеландии (январь 2000 г., г. Окленд), России (27 апреля 2000 г., г. Москва), Португалии (10-15 сентября 2000 г., г. Лиссабон), Египте (ноябрь 2000 г., г. Каир), Италии (сентябрь 2002 г., г. Генуя), Румынии (24-26 октября 2002 г., г. Бухарест), России (26-27 марта 2003 г., г. Москва), Македонии (26-29 августа 2003 г., г. Скопья-Охрид), США (26 - 29 марта 2004 г., г. Вашингтон), России (19-21 мая 2004 г., г. Уфа).

Публикации

Основное содержание работы опубликовано более чем в 70 научных трудах, в том числе в двух монографиях и трех нормативных документах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения и 6 глав, основных выводов и рекомендаций, приложения. Она изложена на 336 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу, 127 рисунков. Библиографический список использованной литературы включает 231 наименование.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность и цель диссертационной работы. Сформулированы задачи исследований, связанные с обеспечением безопасной эксплуатации дымовых труб объектов нефтегазового комплекса. Отражены научная новизна, практическая ценность работы и личный вклад автора в разработки. Приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

В первой главе рассмотрены основные причины нарушения работоспособности и безопасности эксплуатации дымовых труб объектов нефтегазовых комплексов. Обоснованы и сформулированы основные направления обеспечения безопасности элементов дымовых труб.

К настоящему моменту на промышленных предприятиях России эксплуатируются более 3000 только железобетонных труб различных конструкций высотой до 420 метров и десятки тысяч металлических дымовых и вентиляционных труб.

Большинство из находящихся в эксплуатации дымовых труб, построенных в период интенсивного промышленного развития в 50-70 гг. прошлого столетия, имеют расчетный срок службы 50 лет. По мере увеличения сроков эксплуатации дымовых труб все острее встают вопросы обеспечения контроля за их состоянием, проведения профилактических работ, а, следовательно, обеспечения безопасной их эксплуатации. По опыту инспекции труб и опыту зарубежных компаний, эксплуатирующих промышленные трубы, через 10 лет эксплуатации около 50 % труб нуждаются в поддерживающем ремонте, а через 20 лет почти 50 % труб нуждаются в капитальном ремонте. Вместе с

я

тем технические службы предприятий, ответственные за безопасное состя-ние дымовых труб, как правило, не имеют необходимой квалификации, подготовки и базы.

В связи с возросшими требованиями по'эколог ии па многих объектах идет замена топлива с угля или мазута на газ, а также утилизация тепла уходящих газов. Из-за спада производства по многих отраслях промышленности имеют место значительное снижение нагрузок и изменение проектных видов топлива, а также частая остановка и пуск промышленных агрегатов. Это приводит к непросктным режимам эксплуатации труб, появлению в них конденсата, быстрому разрушению защитных футеровок, а затем и несуших стволов и созданию аварийных ситуаций. Необходимо отметить, что в последние годы отмечается снижение характеристик надежности и безопасности эксплуатации дымовых труб электростанций.

Анализ аварий показывает, что разрушение дымовых труб прямо связано с нарушением режимов их эксплуатации, практически полным отсутствием технического надзора, недооценкой важности проведения технических диагностических мероприятий. В то же время выход из строя дымовой трубы может привести не только к остановке производства с большими экономическими потерями. Нередко техническое обследование дымовых труб проводится в предаварийном состоянии. Причем, даже в таких ситуациях промышленные предприятия с трудом преодолевают психологические и экономические барьеры.

Созданный в настоящей работе диагностический комплекс "Сканлай-нер" позволяет устанавливать степень износа и безопасный срок эксплуатации дымовых труб без остановки функционирования.

Вторая глава диссертации посвящена разработке технологии мониторинга и диагностики, предусматривающей новый сканирующий аппарат, позволяющий выявлять и регистрировать дефекты действующих дымовых труб.

Суть технологии мониторинга заключается в опускании внутрь трубы

при помощи специального крана-манипулятора сканирующего аппарата, способного работать в условиях сильно закрученного высокотемпературного турбулентного потока восходящих дымовых газов.

Аппарат оснащен бортовым компьютером, системами подсветки оптической развертки и приема лазерного луча, видеокамерами и системой термостабилизации и защиты от агрессивных воздействий высокотемпературных кислотосодержащих газов, истекающих из трубы. На основании результатов диагностики выдаются рекомендации по ремонту и эксплуатации дымовой трубы.

В диагностической системе «Сканлайнер» используется сканирующий аппарат, способный выявлять и регистрировать дефекты футеровки дымовой трубы в процессе ее работы при температуре газовой среды до 300 °С и наличии в ней частиц отработавшего топлива и других агрессивных компонентов (рисунки 1 и 2). При этом обеспечивается автоматическая стабилизация сканирующего аппарата в сильно закрученном турбулентном потоке дымовых газов, предотвращающая его кручение в потоке.

Разработанная диагностическая система включает (рисунок 1) оригинальные средства доставки сканирующего аппарата с поверхности земли к устью дымовой трубы высотой до 400 м без доступа человека-монтажника в опасную зону истекающих из трубы высокотемпературных агрессивных газов, а также обеспечивает спуск аппарата внутрь трубы с постоянной скоростью для регистрации дефектов, обратный подъем аппарата и спуск на землю.

Регистрация, распознавание и выделение дефектов по степени их опасности для функционирования трубы и ведение базы данных осуществляются разработанным компьютерным программным обеспечением.

В сканирующем аппарате применена уникальная технология лазерного сканирования футеровки без использования движущихся механических деталей, в результате чего могут быть измерены как ширина и высота дефектов внутренней поверхности трубы, так и их глубина. В аппарате используется второй канал получения информации о дефектах футеровки - видеоканал с

видеозаписью. Сравнение информации, полученной по лазерному сканированию и видеозаписи, позволяет повысить объективность и точность измерения дефектов внутренней поверхности дымовых труб. Точность измерения дефектов футеровки составляет от 0,5 до 3,0 мм в Зависимости от диаметра трубы. Вся информация о дефектах записывается на специальный компьютер, который размещен внутри аппарата. Эта информация (подобно фотографиям) может быть распечатана или показана на мониторе или записана на видеоленту после обследования трубы. Дополнительно выдается список дефектов трубы с их детальными характеристиками и координатами. Специальная аэродинамическая компоновка аппарата позволяет стабилизировать его в сильно закрученном турбулентном потоке дымовых газов, а система термостабилизации защищает от агрессивного воздействия высокотемпературных кислотосодержащих газов. Приведем основные характеристики сканирующего аппарата.

1 — 2 — 3

Ч 5 I Ч 6 I Ч 7 I

-I 8 I Ч 9 Ч Ю I

н 11 I Ч 12 Ч 13 I

Ч % I Ч I Ч 16 I

Н * I Ц 18 I

Н 19 I

I— 20 I

I - сканирующий аппарат приема и обработки сигналов; 2 - подъемно-транспортный механизм; 3 - блок программного обеспечения для ПК;

4 - мобильное шасси «Газель»; 5 - модули лазерной подсветки; 6 - кран-манипулятор; 7 - драйверы видеокамер; 8 - модуль приема и обработки сигнала; 9 - электроника управления лебедками; 10 - драйверы лазеров;

II -модуль системы электропитания; 12 - тракторный кран; 13 - программы фильтрации сигналов; 14 - система термостабилизации; 15 - манипуляционный трос; 16 - программы математического анализа; 17 - система подсветки видеокамер; 18 - СУБД; 19 - бортовой компьютер; 20 - система аэродинамической стабилизации

Рисунок 1 - Структура и состав диагностического комплекса

Максимальная высота обследуемых труб 400 м. Минимальный диаметр дымовых труб 1,2 м. Максимальный диаметр дымовых труб 30,5 м. Максимальная температура внутри труб 300 °С. Скорость сканирования 10 м/мин.

Разрешающая способность обнаружения дефектов до 2 мм.

Габариты сканирующего аппарата 1000x1200 мм.

Вес сканирующего аппарата 120 кг.

Вес подъемно-транспортного устройства 720 кг.

Время монтажа устройства 1 день.

Обслуживающий персонал 3 человека.

Сканирующий аппарат (рисунок 2) состоит из трех основных конструктивно связанных модулей и четырех системных блоков:

• модуля лазерной подсветки (МЛП);

• модуля приема и обработки сигнала (МПОС);

• модуля системы электропитания (МСЭП);

• системы аэродинамической стабилизации (САС);

• системы термостабилизации (СТ);

• системы подсветки видеокамер (СПВ);

• бортового компьютера (БК).

Рисунок 2 - Взаимосвязь элементов сканирующего аппарата

Модуль лазерной подсветки выполняет функции осветителя и содержит четыре излучателя в виде полупроводниковых лазеров типа ЛПН-500; четыре генерирующих излучателя мощностью 0,5 Вт на длине волны 0,815 мкм; оптическую систему, состоящую из коллимирующих элементов, конических отражателей и защитного колпака в виде стакана из плавленого кварца.

Модуль приема и обработки сигнала предназначен для визуального осмотра и качественной оценки внутренней поверхности трубы (футеровки) при подсветке ее осветителями (лазерами, галогеновыми лампами), которые формируют оптический сигнал как в виде узкой линии, так и в виде пучка. Результаты сканирования внутренней поверхности трубы поступают в бортовой компьютер и отражаются на стандартном мониторе.

Модуль снабжен лазерным и галогеновыми осветителями. Он имеет сферический обтекатель, выполненный из плавленого кварца, линзовый компенсатор искажений изображения, цифровую видеокамеру типа CR-DV J70EG фирмы JVC и контроллер коммуникаций этой камеры. В модуле приема и обработки смонтирована система выключения аппарата с использованием магнита. В приемном модуле смонтированы 16 камер на базе СДД матрицы и обзорная видеокамера для определения местонахождения (координат) аппарата в трубе.

Принцип работы модуля приема и обработки сигнала следующий. Посредством лазерного осветителя световой пучок формирует на внутренней поверхности трубы изображение линии, которое с помощью зеркала может перемещаться в вертикальном направлении в пределах заданного угла. Изображение этих линий проецируется объективом ПЗС - камеры в плоскость ПЗС - матрицы. Каждое из положений линий в пределах заданного угла при сканировании зеркалом фиксируется в соответствующих кадрах ПЗС - камеры.

Оптико-электронная часть выполняет включение и выключение устройства; прием/передачу данных по каналу связи с внешним компьютером;

определение параметров экспозиции (яркость галогенового осветителя, время выдержки электронного затвора камер); управление осветителем (предварительный подогрев, установка заданной яркости); управление камерами (включение/выключение, установка времени выдержки, установка усиления) и запись данных на жесткий диск компьютера.

Модуль системы электропитания предназначен для автономного питания бортового компьютера, системы подсветки видеокамер, а также модуля лазерной подсветки. В качестве автономных источников питания используются шесть никель-кадмиевых аккумуляторов (напряжением 6 В - для электропитания видеокамер и напряжением 12 В - для галогеновых ламп подсветки).

Система аэродинамической стабилизации стабилизирует аппарат в закрученном турбулентном потоке дымовых газов при опускании его на тросе со скоростью 10 м/мин. Стабилизация аппарата позволяет оптимально работать оптико-осветительной системе сканирующего аппарата. Аэродинамическая компоновка аппарата включает базовую конфигурацию ствола, аппарат с внутренним оборудованием; конфигурацию стабилизирующих в закрученном потоке крыльев и систему подсветки аппарата.

В качестве бортового компьютера используется промышленный компьютер марки «NEAT» с жестким диском емкостью 1 Гб. Подключение плат коммутации видеокамер и управления осветителями осуществляется через общую шину ISA.

Разработаны специальные программы драйверов для управления вводом изображений, формирования и сшивания «кольцевых» изображений трубы, фильтрации шумов и распознавания и классификации дефектов.

Для обеспечения работоспособности аппарата в условиях функционирующей трубы аппарат снабжен системой термостабилизации с двухсекционным термозащитным корпусом, выполненным из нержавеющей стали по типу сосуда Дьюара, а также контейнерными секциями с переносными стаканами, содержащими хладоагент.

Система подсветки видеокамер выполняет роль осветителя внутренней поверхности дымовой трубы, а также определяет допустимую разрешающую способность блока ТВ - камер. Применяемые галогеновые лампы имеют следующие характеристики: число камер 16; потребление от источника питания блоком камер 12х2.4А; размер светочувствительной области для формата 500x256 - 4,8x3,2 мм; допустимое расстояние для объектива 12 мм.

Включение видеокамер аппарата производится у оголовка дымовой трубы с помощью магнита запуска. Далее при помощи подъемно-транспортного механизма аппарат подводится к устью дымовой трубы и опускается в полость.

При этом модуль лазерной подсветки сформированным пучком лучей создает яркий след контролируемой поверхности в виде узкой кольцевой полосы. Зеркально-линзовая оптическая система модуля приема и обработки сигнала формирует изображение всей кольцевой зоны подсветки на чувствительных элементах ПЗС матрицы видеокамеры. Дефекты контролируемой поверхности проявляются в виде искривлений наблюдаемой полосы. В процессе спуска аппарата в полость трубы осуществляется запись кольцевых участков футеровки.

Модуль приема и обработки сигнала включает питание 16 видеокамер, при этом происходит автоматическая установка требуемого накала галогено-вых ламп и оптимальной выдержки. Ввод информации в бортовой компьютер осуществляется по участкам.

Предложенная технология контроля футеровки дымовых труб помимо собственно сканирующего аппарата потребовала создания специального комплекса подъемно-транспортных механизмов (ПТМ), предназначенного для манипуляций со сканирующим аппаратом. Указанные манипуляции включают в свой состав последовательное выполнение следующих операций:

- подъем подготовленного к работе сканирующего аппарата от основания дымовой трубы до отметки, превышающей верхний торец последней;

- разворот сканирующего аппарата над верхним торцом дымовой трубы до его совмещения с вертикальной осью трубы;

- спуск включенного в режим записи сканирующего аппарата от верхнего положения до заданной глубины внутри дымовой трубы;

- останов сканирующего аппарата на заданной глубине внутри дымовой трубы;

- подъем сканирующего аппарата до верхнего положения;

- разворот сканирующего аппарата над верхним торцом дымовой трубы от положения на вертикальной оси трубы до положения, обеспечивающего спуск аппарата с внешней стороны дымовой трубы до ее основания;

- спуск сканирующего аппарата до основания дымовой трубы.

Общий вид сканирующего аппарата показан на рисунке 3.

Рисунок 3 - Сканирующий аппарат

Третья глава диссертационной работы охватывает вопросы обоснования обеспечения нормального функционирования разрабатываемого сканирующего аппарат

Проектирование спускаемого аппарата - зонда (СА-3) для исследования внутренней поверхности вертикальных труб требует выбора его оптимальной формы и компоновки. Это, прежде всего, связано с тем, что движущийся по трубе газовый поток закручен, имеет неравномерное поле скоростей и определенную степень неоднородности. Использование традиционных аэродинамических форм СА-3 приводит к неустойчивости движения, большим колебаниям, вызывающим соударение аппарата с внутренними поверхностями.

Для получения точной и подробной информации о течении вблизи СА в качестве исходной системы уравнений были взяты уравнения Навье-Стокса, которые для упрощения алгоритмизации задачи приведены к обобщенной форме дифференциального уравнения. Если обозначить зависимую переменную через Ф, то обобщенное дифференциальное уравнение примет вид:

—(рф)+Шу(рУф)= ёЦГятаёФ (1)

(И

где Г - коэффициент диффузии; Б - источниковый член; р - плотность; V -вектор скорости.

Конкретный вид Г и в зависит от смысла переменной Ф. Зависимая неременная Ф может быть равна единице (в этом случае получается уравнение неразрывности) либо может обозначать различные величины, такие как составляющие скорости и и V, температура и т. д.

При интегрировании (1) на всех внешних границах расчетной области в качестве граничных условий принимались параметры невозмущенного потока, а на теле задавалось условие непротекания, т.е. равенство нулю составляющих скорости.

Для расчета обтекания цилиндрических тел с изломом образующей ис-

пользовался так называемый "метод контрольного объема", при котором расчетная область разбивалась декартовой сеткой с равномерным сеточным шагом по обеим осям на 150 непересекающихся, но граничащих друг с другом контрольных объемов в направлении оси х и на 90 контрольных объемов в направлении оси у. Для повышения точности разностной схемы использовалась шахматная сетка, т. е. контрольные объемы для расчета составляющих скорости были сдвинуты на полшага относительно контрольных объемов для

V Ду

расчета давления. При этом сеточное число Рейнольдса Rec = °° было

ц/р

V -L

принято равным 1000, а рассчитанное по длине модели Rec = —-= 35000,

ц/р

где V„- скорость набегающего потока; Ах - размер грани контрольного объема; L - длина модели.

После интегрирования системы уравнений Навье-Стокса по каждому контрольному объему получалась новая система уравнений, состоящая из дискретных аналогов дифференциального уравнения (1), в которые входят значения переменной Ф в нескольких соседних узлах:

aP<t>P=aN<PN+aE<t>E+as<I>s+a№0ir+... + Ьф, (2)

где Ф = и или Ф = v; ац„ ав as... - коэффициенты, определяемые способом нахождения конвективных и диффузионных потоков через грани контрольного объема, а также способом представления разностного уравнения; Ьф -источниковая часть разностного уравнения, представляющая собой разность давлений между соседними контрольными объемами. Диффузионные потоки, например, для верхней (1-й) грани контрольного объема

ДХ определялись с использованием центрально-разностной

/I

схемы, т.е. дискретный аналог записывался в виде О* = с1,(Фы - Фр), где <1, = цАх / Ау - диффузионный коэффициент. Для записи дискретных аналогов конвективных потоков использовалась квадратичная интерполяция про-

тив потока (схема Леонарда) 3-го порядка точности.

В качестве блока расчета давления применялась процедура SIMPLE, в которой фактически

5p = p-pi, (3)

где р - истинное давление, р1 - значение давления на некотором i-ом итерационном шаге. Уравнение для расчета поправки давления выводится из уравнения неразрывности и имеет вид

брР = «n5Pn + аЕбрЕ + as5ps + aw5pw - b' /ар, (4)

где b' = y,vjAx + 0,5(у, + у3 )ujAy - у 3v3Ax - 0,5(у, + у3 )и^Ду * 0 - так называемый источник массы для данного контрольного объема, не равный нулю на некотором i-ом шаге итерации. По определению источник массы и поправка давления при сходимости решения стремятся к нулю.

Процедура SIMPLE включает в себя следующую последовательность операций:

1. Задание начальных условий для всех зависимых переменных.

2. Решение уравнения (2) при Ф = и и Ф = v для определения предварительных значений составляющих скорости. Для обеспечения устойчивости счета в каждом уравнении системы (2, 3 и 4) применялась релаксация с использованием инерции:

(ctp+rj Фр = г,Ф'р + aN Фы + аЕФЕ + as0s + aw +aw + ...Ьф,

где г, = 100 - коэффициент релаксации для расчета составляющих скорости, Фр - значение переменной Фр, взятое с предыдущего шага итерации.

3. Решение уравнения (4) для поправки давления. Аналогично предыдущему шагу использовался коэффициент релаксации г, = 50.

4. Определение уточненного поля давления по формуле (3). На данном шаге применялась нижняя релаксация:

Р = р'+ГрЬр,

где тр= 0,2 - коэффициент нижней релаксации для поправки давления. 5. Корректировка скоростей по формулам

V! = V;-Р,(бр„ -5рр)гу; и2 -Р2(6рЕ -5рр)Гу;

где Р, =

\

Дх

к*)

, Р, = I — I и т.д., гу = 0,2 - коэффициент нижней релаксации

>\ \ У /2

для уточнения составляющих скорости.

6. Принятие полученных значений зависимых переменных в качестве исходных и переход к операции 2.

Решение систем уравнений (2) и (4) проводилось поточечным итерационным методом Гаусса-Зейделя, в котором значения переменных рассчитываются путем последовательного обращения к каждой узловой точке. Для обеспечения сходимости решения предварительно применялась стабилизирующая процедура, заключающаяся в преобразовании всех неблагоприятно сказывающихся на устойчивости численного решения членов. Итерации повторялись до достижения сходящегося решения. В качестве критерия сходимости было выбрано суммарное рассогласование составляющих скорости на последовательных итерационных шагах.

В работе выполнены расчеты полей течений вблизи поверхности СА.

Значения коэффициентов сопротивления даны в таблице 1.

Таблица 1 - Значения коэффициентов сопротивления

Расстояние между дисками, /

1,0 1.5 2,0

Сг 1,288 1,239 1,292

Для исследования характера поведения спускаемых аппаратов-зондов в сильно возмущенном неравномерном газовом потоке использовались следующие модели, показанные в таблице 2.

Таблица 2 - Исследованные модели

Сферическая модель имела диаметр й = 80 мм, выполнена из алюминия; коническая представляла затупленный конус с диаметром при основании <1 = 54 мм (материал - медный сплав); третья модель представляла собой

цилиндр со сферическим затуплением и диаметром с! = 34 мм. Все указанные модели имели крепления к подвесному устройству в донной части.

При разработке моделей СА-зондов исходили из того, что реальный аппарат имеет головной излучатель сферической формы (диаметром (1 = 200 мм) и хвостовую приемную часть в виде цилиндра (диаметром с! = 120 мм и высотой Ь = 120 мм), а базовое расстояние между ними изменялось в пределах от 800 до 1300 мм. Для обеспечения возможности проведения аэродинамических исследований без превышения допустимой величины загромождения рабочей части аэродинамической трубы был выбран масштаб уменьшения 1 :6.

Конструктивно модель была выполнена из соединенных на резьбе отдельных элементов, что позволяло изменять ее конфигурацию. Были использованы экраны как плоские, так и конические диаметром от 68 (два диаметра сферической головной части - базовый размер 34 мм) до 170 мм (пять диаметров) с шагом в один диаметр, цилиндры диаметром 34 мм и длиной 17 мм, позволяющие изменять длину модели, а также место установки экранов. В этих цилиндрах были выполнены отверстия для размещения элементов крепления подвески, что обеспечивало возможность исследования влияния положения мест крепления на устойчивость модели. Также были изготовлены варианты хвостовой части модели как цилиндрической, так и конической формы.

Для исследования влияния веса модели на устойчивость ее положения была сконструирована и изготовлена единая полая модель из легкого материала (органического стекла), повторяющая форму выбранной оптимальной модели. Во внутренней полости модели размещался груз (свинцовая дробь весом по 100 г). Для обеспечения требуемого положения центра масс использовались пенопластовые прокладки. Для проведения тензометрических испытаний была использована специальная цилиндрическая секция, внутри которой обеспечивалось размещение посадочного цилиндра тензометрических весов диаметром с! = 20 мм.

Закрепление модели при проведении динамических испытаний на вертикальной оси осуществлялось с помощью шпильки, проходящей через сквозное отверстие, выполненное в одной из цилиндрических секций. Резьбовые концы этой шпильки соединялись, соответственно, с двумя осями, и при затяжке осуществлялась фиксация модели относительно осей.

Положение секции, имеющей резьбовые соединения, можно легко менять по длине модели при ее монтаже, чем обеспечивается изменение места оси вращения.

Разработанная конструкция модели позволила относительно небольшим набором деталей обеспечить получение различных вариантов конфигураций моделей и осуществить выбор оптимальной формы.

Для каждой установки была принята своя методика испытаний. На установке типа «вертикальная труба» исследовалось обтекание свободно подвешенных моделей. Каждая модель крепилась на ните (тросе) определенной длины. Приводился в движение воздушный поток и фиксировалось время максимального отклонения модели от оси (до стенок аэродинамической трубы), что соответствовало угловой амплитуде Де = 11,5°. Если модель за время 30 мин не достигала максимальной раскачки, то используемая аэродинамическая компоновка была подвержена дополнительным весовым (выбор оптимального веса) и тензометрическим испытаниям при меняющихся конструктивных параметрах модели.

Измерения аэродинамических сил и моментов для выбранной компоновки спускаемого аппарата-зонда проводились в дозвуковой трубе по стандартной методике определения интегральных силовых нагрузок с использованием тензовесов.

Третий вид испытаний заключался в выборе массы СА-3. С этой целью для оптимальной компоновки спускаемого аппарата проводились эксперименты при различных соотношениях веса и аэродинамической силы. Испытания проводились на вертикальной установке по методике, соответствующей первому виду аэродинамических продувок.

И, наконец, при демонстрационных испытаниях исследовались аэродинамическая стабилизация и устойчивость шарнирно-закрепленной модели к воздействию возмущений (отклонений от первоначального положения). При работающей аэродинамической трубе модель в потоке отклонялась на угол 0° ...45° и визуально фиксировался переходной процесс.

Проведенный цикл исследований моделей СА-3 позволил выявить основную компоновочную схему спускаемого аппарата, наиболее устойчивую к возмущениям в виде скоса потока и его закрутки.

Из всего многообразия исследуемых форм моделей СА-3, выполненных в виде сферы, затупленных конуса и цилиндра, цилиндра с дисками была выбрана базовая модель (№ 6). В качестве критерия выбора, как отмечалось ранее, использовалось время раскачки до амплитуды смещения, равной радиусу вертикальной трубы, кроме того, вносились возмущения в поток в виде перекрытия части проходного сечения трубы.

Для выбранной базовой модели были определены оптимальные геометрические параметры с использованием вертикальной трубы. Модель крепилась на тросе длиной 860 мм (2860 мм) в диаметрально противоположных точках А. Трос пропускался по направляющим В. Стабилизация по углу крена не предусматривалась.

Всего было исследовано более пятидесяти различных вариантов сочетания геометрических параметров базового варианта модели. В работе приведены значения оптимальных геометрических параметров модели № 6.

В дальнейшем тензометрические испытания проводились в дозвуковой аэродинамической трубе в диапазонах скорости V = 16-30 м/с, углы атаки а = 0-15°. Исследовали обтекаемые модели № 6 с оптимальными параметрами.

Визуализация структуры потока осуществлялась с использованием "метода шелковинок". Испытания показали, что с кромок диска происходит срыв потока, и практически весь корпус модели находится в области отрывного течения (рисунок 4). Этим достигалось минимальное воздействие воз-

душного потока на корпус модели.

В процессе проведения испытаний измерялись осевая сила X, нормальная сила У и продольный момент Мг.

Результаты экспериментов приводились к безразмерным аэродинамическим коэффициентам:

С„ = У/(р„ - Б), Су = У/(р„ - Б), тг = М 1(р„ • Э^з), где V - скоростной напор, р„ - плотность, V - скорость невозмущенного потока, в - характерная площадь, например, в = тсс!* /4.

При изменении скорости V,, аэродинамические коэффициенты практически оставались постоянными. Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Аэродинамические параметры СА

Параметры Значения аэродинамических коэффициентов при скоростях V»

21,17 26,53 30,15

С, 1,14 1,12 1,10

Су «0 *0 «0

*0 «0 «о

Полученные значения аэродинамических коэффициентов позволили установить величину аэродинамической силы, действующей на модель, и оценить влияние модели на устойчивость движения.

На основе тензометрических испытаний была вычислена сила аэродинамического сопротивления базового варианта модели № 6. Она равнялась X = Сх ц„ • 82= 0,82 Н. Как показали эксперименты, минимальный вес модели, при котором наблюдалась ее стабилизация, соответствовал Р = 8,0 Н, т.е. превышал аэродинамическую силу в десять раз. Наиболее целесообразное размещение груза модели оказалось в средней части, т. е. в районе расположения второго диска.

Рисунок 4 - Схема воздушного потока, действующего на спускаемый аппарат

Для скорости обтекания V. =21,32 м/с были проведены эксперименты по влиянию угла атаки на аэродинамические коэффициенты. Результаты испытаний приведены в таблице 4. Таблица 4 - Аэродинамические параметры СА

Параметры Значения аэродинамических коэффициентов в зависимости от угла атаки а

0° 5° 10° 15°

С* 1,14 1,10 1,05 1,044

Су «О *0 «0 »0

ш2 »0 *0 *Ю «О

Целью этих испытаний было определение поведения моделей, шарнир-но закрепленных как в равномерном воздушном потоке, так и в возмущенном (скос потока за воздушным винтом). Исследовались две основные конфигурации - цилиндрическая модель и модель с двумя дисками (базовая модель).

Проведенные испытания показали, что при любых положениях оси вращения цилиндрическая модель в возмущенном потоке при выведении из нулевого состояния отклоняется, занимая положение поперек потока, т. е. является статически неустойчивой.

ляется статически неустойчивой.

Для базовой модели в равномерном потоке исследовался характер обтекания с помощью шелковинок. При их анализе подтвержден вывод о том, что обтекание носит явно отрывной характер с развитой отрывной зоной, захватывающей и кормовую часть модели.

В равномерном воздушном потоке при скоростях до 30 м/с при размещении оси вращения в районе второго диска (до и за ним) базовая модель ве- * ла себя устойчиво, совершая незначительные колебания относительно нулевого угла атаки. При отклонении модели на угол до 300° (в обе стороны) по- « следняя после 2-3 периодов затухающих колебаний возвращалась в нулевое положение.

Аналогичное поведение сохранялось и в случае возмущенного потока (перед моделью устанавливался воздушный винт, который приводился во вращение набегающим потоком).

Проведенные демонстрационные испытания (динамические испытания свободно колеблющейся модели) позволяют сделать вывод о том, что выбранная конфигурация СА-зондов при рассмотренных положениях оси вращения является статически устойчивой.

Таким образом, на основе проведенного комплексного исследования различных моделей СА-зондов была выбрана базовая конфигурация модели, которая в условиях проводимых экспериментов стабилизировалась в закрученном потоке.

Четвертая глава посвящена разработке методов оценки остаточного ресурса дымовых труб по критериям снижения жесткости, несущей способности и долговечности их несущих элементов при эксплуатации.

Для детального анализа состояния объектов обычно проводят визуальное обследование с применением специальной диагностической аппаратуры. Для экспресс-оценки состояния сооружения может быть использован метод, основанный на анализе изменений его спектральных характеристик. В целях оперативной оценки физического состояния (в частности, обнаружения

скрытых дефектов) сооружений предлагается использовать подход, основанный на сопоставлении (отношении) экспериментальных и расчетных (проектных) изгибных жесткостей опасных сечений упругих конструкций по отношению квадратов соответствующих частот собственных колебаний.

Как известно, дымовые трубы при возведении могут иметь начальные несовершенства, что вызывает отклонение значений площадей рабочих сечений и моментов инерции от проектных параметров. Механические характеристики материалов (модуль упругости, нормативное сопротивление) также могут отличаться от проектных значений как вследствие естественной неоднородности, так и по технологическим причинам. В процессе эксплуатации конструкций в связи с эффектами старения происходит дальнейшее снижение указанных параметров и, следовательно, несущей способности. Характерно, что при этом не происходит заметного снижения материалоемкости дымовых труб.

Полагая, что при оценке прочности дымовых труб можно пренебречь изменением массовых характеристик, а конструкция допускает применение балочной (консольной) расчетной схемы, несущую способность можно охарактеризовать жесткостью опасных сечений В = EJ, т. е. произведением модуля упругости Е на момент инерции нормального сечения J.

Указанные предпосылки дают возможность оценивать несущую способность труб по спектру частот собственных колебаний а»« по п собственным формам (i = 1, 2, З...п), связанных со средней жесткостью в соотношением

' Н4т

Здесь ш = const - погонная масса; Н - пролет консольной балки (высота сооружения); а, - частотный коэффициент, зависящий от упругих свойств опорного сечения - заделки консоли в основании. Для консоли с постоянными по пролету параметрами и жесткой заделкой коэффициент а, - имеет значения: а, = 1,875; а2 = 4,694; сщ = (2i-l)jt/2(i > 2).

Введем время I с началом отсчета 1 = 0, совмещенным с моментом ввода сооружения в эксплуатацию. Формула (5) определяет расчетный частотный спектр конструкций как новых (т.е. при I = 0), так и находящихся в эксплуатации (I > 0), при вводе соответствующего значения жесткости В

Далее полагается, что начальное состояние конструкции соответствует некоторым исходным (проектным) данным. Т.е., если сооружение запроектировано на несущую способность от конкретной нагрузки, то процент уменьшения жесткости будет соответствовать снижению данной (проектной) несущей способности. Если сооружение предназначено для службы в сейсмически активном районе, т.е. по проекту является сейсмостойким на О баллов, то процент уменьшения жесткости будет соответствовать снижению указанного (О) ресурса сейсмостойкости.

Оценить снижение несущей способности сооружения на произвольном временном интервале I ... /+Д1 можно по разности жесткостей на границах этого интервала, для которого / = 0 (начало эксплуатации, проектные данные) - частный случай. В общем случае относительный износ оценивается по формуле

и, например, переходя к основной частоте, с учетом выражения (5) в предположении, что граничное условие сохранилось (i = 1, а, = const):

Если необходим прогноз износа по данным, основанным на теоретических соображениях о накоплении повреждений со временем, то достаточна оценка по формуле (7), поскольку в данном случае оба значения основной частоты определяются расчетом.

Для оценки износа эксплуатируемых труб текущие значения частот

(о определяют экспериментально спектральным анализом виброграмм, и

(6)

(7)

процент износа определяется средним значением по п формам собственных колебаний объекта:

4=100Ш,Д,=1-(»Г4'/о>!У- (8)

Среднеквадратичное отклонение частоты при среднем значении соср определяется по формуле

В.-ч/ЙЖ».-®,)2. ®„=*1®, <9>

Ы 1-1

В данном методе расчетные значения частот определяются программными средствами с учетом градиентов параметров сооружения по осевой координате, слоистости и разнотипности поперечных сечений, а также упругой податливости основания. Т.е. точность и достоверность экспресс-метода достигаются за счет принятия во внимание при расчете таких факторов, как неравномерность распределения инерционных (массовых) и жесткостных характеристик по координате, податливость опорного сечения конструкции и композитность структуры сечений.

Остаточный относительный ресурс Р элемента определяется как дополнение до единицы (или в процентах-до 100 %) величины износа

Р/РО=Р=1-$, (Ю)

где Р0 - ресурс элемента при 5 = 0.

Реализация данной методики для расчета труб связана с трудностями возбуждения их колебаний и с влиянием податливости грунтового основания при экспериментальном определении спектра собственных частот. Рассматриваемые в работе методы контроля прочности реализованы на существенно различных по конструкции объектах трех типов: зданиях, промышленных дымовых трубах и заглубленных в грунт сваях. В виде основного частного случая фигурируют вертикальные осесимметричные объекты на податливом основании, допускающие применение расчетной схемы: полый усеченный

конус как консольный стержень с переменными параметрами и упруго-податливой заделкой.

Вопросы допустимости остаточного ресурса с позиций возможности дальнейшей эксплуатации или требуемого объема модернизации (усиления, ремонта) объекта связаны с проблемой нормирования. Однако проверку допустимости зафиксированного остаточного ресурса можно осуществить прочностным расчетом ослабленной износом трубы известными методами на действие эксплуатационных нагрузок с учетом возможного изменения служебных свойств материала за период эксплуатации.

Пятая глава посвящена расчетной оценке несущей способности и ресурса металлических конструктивных элементов дымовых труб с учетом особенностей воздействия повреждающих факторов рабочей среды, связанных с повышенной температурой и коррозионной активностью рабочей среды. Указанные факторы в сочетании с особенностями воздействия ветровых и сейсмических нагрузок вызывают в металлических элементах дымовых труб большинство известных локализованных и протяженных (развитых) повреждений, способствующих повышению уровня номинальных и местных напряжений.

Характеристики несущей способности и долговечности элементов устанавливались с использованием широко известных подходов механики разрушения, механохимии металлов, теории упругости и пластичности. Особенности предложенных методов оценки ресурса элементов заключаются в том, что они базируются на временных критериях накопления общих и локальных коррозионно-механических повреждений.

В процессе эксплуатации дымовых труб в конструктивных элементах происходит снижение их рабочего сечения вследствие реализации пластических деформаций, обусловленных действием механических напряжений во, высоких температур (ползучести) £„ и коррозионной среды ек. Степень повреждения рабочего сечения элемента будем оценивать глубиной Н. Тогда скорость роста повреждения на основании принципа линейного суммирова-

ния можно записать: <Ш/Л = (аН/Л)Е + (dH/dt)n + (ёН/сИХ, где (dH/dt)e - степень изменения поперечного (рабочего) сечения элемента в результате мгновенного приложения внешней нагрузки; (с1Н/&)п - скорость изменения поперечного сечения, обусловленного деформацией ползучести; (сШ/Л), -скорость роста повреждения из-за проявления механохимической коррозии. Установлено, что скорость роста повреждения в трубах, обусловленного действием внешних нагрузок и ползучести, может быть установлена на основании известных уравнений теории пластичности и ползучести по следующей аналитической зависимости:

где 50 - начальная (до эксплуатации) толщина стенок труб; А и т - константы, определяющие процессы деформационного упрочнения и разупрочнения металла от действия высоких температур. Скорость роста повреждения в результате механохимической коррозии представлена в линейной зависимости от интенсивности напряжений а; и деформации е,: (сИ/ЛХ = Оо[(1 + кст -а;Х1 + к6 •£})], где и0 - скорость коррозии ненапряженного металла; к<, и ке - механохимические параметры. Учитывая, что ст, = Се" (Сип- константы деформационного упрочнения стали), можно записать: (с1Н/&Х =о0[(1 + ка •С-е")(1 + кЕ £;)]• Таким образом, скорость повреждения элементов дымовых труб при эксплуатации может быть представлена в следующем виде:

(П)

ш.

л

= 0,5 • ¿о ехр(0,5• в,) ■ А ■ е? + +ка •,С•.е?)(\ + к£ ■.е, )\ (12)

Интегрирование этого уравнения позволяет определить долговечность I конструктивных элементов дымовых труб:

"пр

/= Г-^-(13)

¿1 0,5• • ехр(0,5■£,)■ А е™ +1Щ\ + ка С е")(\ + ке е1 )\ н о

Предельные геометрические и механические параметры уравнения (12) определялись по фактическому состоянию конструктивных элементов с учетом деформационного старения материала, наличия сквозных и несквозных повреждений. Предельное состояние конструктивных элементов с трещинообразными повреждениями эксплуатационного и металлургического происхождения оценивалось по критериям механики упр/гопластического разрушения (Е.М. Морозов) с применением относительного предела трещиностойкости. В работе получены расчетные формулы для определения параметров конструктивных элементов в предельном состоянии и параметра Р по несущей способности (Рнс). В дальнейшем, базируясь на величинах Рмс и уравнении (13), в работе установлены закономерности и получены аналитические зависимости для оценки параметра Р по долговечности конструктивных элементов с наиболее характерными сквозными и несквозными повреждениями.

В шестой главе отражен социально-экономический эффект от внедрения диагностической системы обеспечения безопасности эксплуатации дымовых труб.

Дымовые трубы промышленных предприятий, являющиеся конечным звеном технологических процессов, - сложные и дорогостоящие высотные инженерные сооружения, внутри которых движется поток агрессивных газов высокой температуры. Технический контроль дымовых труб изнутри традиционно производится путем монтажа пассажирского подъемника и съемки видеокамерой. При этом необходимо полное отключение оборудования предприятия, подключенного к трубе. Это связано со значительными трудовыми затратами и большими финансовыми потерями.

Созданный диагностический комплекс "Сканлайнер" - это уникальная,

не имеющая аналогов в мире технология и оборудование для неразрушающе-го контроля дымовых труб изнутри без выключения оборудования предприятия, работающего с трубой.

По всей территории России находится более 21000 крупных дымовых труб на предприятиях ТЭК, металлургии, газопереработки и др. Реальный экономический эффект за счет проведения неразрушающего контроля дымовых труб без прерывания выпуска продукции составил 200 млн руб./год. При внедрении технологии на всех предприятиях России эффект может составить 2,1 млрд руб./год.

Социально-экономический эффект от применения технологии обследования дымовых и вентиляционных труб без остановки технологических процессов с применением диагностического комплекса "Сканлайнер" формируется по следующим направлениям:

1. Экономия денежных средств за счет исключения простоев оборудования и недовыпуска конечной продукции. Как показывают расчеты, убытки от нормативного простоя дымовой трубы для проведения диагностических исследований футеровки в течение 3-х суток составляют от 1,1 млн рублей до 34,4 млн рублей. Нормативный срок диагностики дымовых труб по требованиям Госгортехнадзора составляет 5 лет. Учитывая, что количество дымовых труб России составляет около 21000, при внедрении технологии диагностики на всех предприятиях - владельцах дымовых труб экономический эффект может составить 2,1 млрд руб./год.

2. Снижение затрат на капитальный ремонт дымовых труб за счет диагностики и последующего устранения дефектов футеровки на ранней стадии их развития. Практика эксплуатации дымовых труб показывает, что устранение дефектов футеровки железобетонной трубы высотой 150 м в течение первого года их образования и развития обходится в 5-6 раз дешевле, чем комплексный ремонт футеровки и железобетонного ствола через 2-3 года, и в ценах 2000 года может составлять 8-9 млн руб. на одну трубу.

3. Предотвращение чрезвычайных ситуаций, вызванных аварийным

обрушением дымовых труб. При этом возможны не только гибель людей и тяжелые разрушения зданий, но и нарушение жизнедеятельности населения и территорий, большие материальные потери, например, как в случае разрушения трубы теплоэлектроцентрали, обеспечивающей теплом район города.

Реальный экономический эффект за счет проведения неразрушающего контроля дымовых труб без прерывания выпуска продукции предприятия составил 200 млн руб./год в период с 1997 по 2000 гг.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ

1. Создана и внедрена диагностическая система, позволяющая осуществлять неразрушающий контроль внутренних поверхностей (футеровок) и оценивать ресурс дымовых и вентиляционных труб без остановки технологических процессов.

2. Разработан и изготовлен сканирующий аппарат (СА), способный выявлять и регистрировать дефекты футеровки дымовой трубы в процессе её работы при температуре газовой среды плюс 300 °С и наличии в ней частиц отработавшего топлива и других агрессивных компонентов.

Обеспечена стабилизация сканирующего аппарата в сильно закрученном турбулентном потоке дымовых газов, приводящем как к раскачиванию с нарастающей амплитудой подвешенного внутри трубы сканирующего аппарата, так и к сильному его закручиванию относительно оси подвеса. Разработаны и изготовлены средства доставки сканирующего аппарата с поверхности земли к устью дымовой трубы высотой до 400 м без доступа человека -монтажника в опасную зону истекающих из трубы высокотемпературных агрессивных газов, спуска сканирующего аппарата внутрь дымовой трубы с заданной постоянной скоростью для регистрации дефектов футеровки, подъема сканирующего аппарата назад к устью трубы и спуска сканирующего аппарата на землю. Создано компьютерное программное обеспечение для регистрации, распознавания, выделения дефектов по степени их опасности для функ-

ционирования трубы, ведения баз данных.

3. Выполненный комплекс исследований на лабораторных макетах и в реальных дымовых трубах позволил:

- оценить коэффициенты поглощения светового потока футеровками дымовых труб в зависимости от вида применяемого топлива (газ, мазут, уголь) и типа футеровки (кирпич, металл, полимербетон);

- выявить возможность использования методов диагностики дефектов дымовых труб (рентгеновского, ультразвукового, оптического, метода акустической эмиссии) и выбора типа каналов для диагностики;

- скорректировать требования к разрешающей способности оптического и лазерного каналов;

- установить характер аэродинамических потоков внутри дымовой трубы и осуществить аэродинамическую стабилизацию сканирующего аппарата внутри трубы;

- выявить закономерности закручивания сканирующего аппарата внутри трубы относительно оси подвеса и сконструировать специальный ма-локрутящийся трос;

- выбрать оптимальные типы конструкций дымовых труб и разработать универсальный механизм дистанционного крепления крана - манипулятора к оголовку дымовой трубы.

4. Базируясь на фундаментальных положениях механики разрушения, механохимии металлов, теории упругости и пластичности, выявлены основные закономерности физического износа металлических элементов дымовых труб при различных эксплуатационных условиях.

Предложены методы расчетного определения степени физического износа металлических конструктивных элементов дымовых труб с учетом выявленных закономерностей снижения несущей способности и долговечности в условиях температурного и коррозионного действия рабочих сред.

5.Фактический экономический эффект от внедрения разработанной диагностической системы составил 200 млн рублей в год.

Основные результаты работы опубликованы в следующих

научных трудах:

1. Ларионов В.И., Нигметов Г.М., Сущев С.П., Фролова Н.И., Угаров А.Н. Оценка уязвимости и сейсмического риска с использованием ГИС-технологий от возникновения неустойчивости грунтовых оснований зданий при землетрясениях // Сейсмостойкое строительство. - 1999. - № 2. - С. 41-45.

2. Сущев С.П. Мониторинг безопасности промышленных дымовых труб // Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Книга 5 / Под ред. В.А. Котляревского. - Изд-во Ассоциации строительных вузов.-2001.-С. 206-224.

3. Шахраманьян М.А., Ларионов В.И., Сущев С.П., Нигметов Г.М. Мобильный комплекс для оперативной оценки сейсмостойкости зданий и сооружений // Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Книга 5 / Под ред. В.А. Котляревского. - Изд-во Ассоциации строительных вузов. - 2001. - С. 347-387.

4. Шойгу С.К., Воробьев Ю.Л., Фалеев М.И., Сущев С.П. и др. Комплексная оценка риска от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера // 25 лет - от идеи до технологии: Сб. научн. тр / ВНИИ ГОЧС. -М., 2001.-С. 70-87.

5. Гордеева О.Г., Ларионов В.И., Сотин В.Н., Сущев С.П. и др. Беспроводной мобильный диагностический комплекс оценки сейсмостойкости и устойчивости зданий и сооружений // Сб. докл. всероссийского совещания по качеству строительства в сейсмических районах (Улан-Удэ, 2001). - С. 25-29.

6. Сущев С.П., Гордеева О.Г. Современные средства диагностики технического состояния зданий и сооружений // Инновационные технологии предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Информационное сообщение на круглом столе. - М.: Информационное изд-во ВНИИ ГОЧС, 2002.-С. 43-44.

7. Сущев С.П. Мониторинг безопасности футеровок промышленных дымовых труб без остановки технологического процесса // Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Книга б / Под ред. В.А. Котляревского. - Изд-во Ассоциации строительных вузов. - 2003. - С. 311321.

8. Котляревский В.А., Сущев С.П. Оценка остаточного ресурса сооружений // Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Книга 6 / Под ред. В.А. Котляревского. - Изд-во Ассоциации строительных вузов. - 2003. - С. 277-311.

9. Сущев С.П., Ларионов В.И., Николаев A.B., Фролова Н.И. и др. Оценка и картографирование сейсмического риска на федеральном, региональном и локальном уровнях с применением ГИС «Экстремум» // Материалы Всероссийской конференции "Оценка и управление природными рисками" (Риск - 2003). - С. 369-373.

10. Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных труб. ПБ 03-445-02 / Госгортехнадзор РФ. - М., 2003.

11. Сущев С.П., Ларионов В.И., Фролова Н.И., Угаров А.Н. Оценка сейсмического риска с применением ГИС-технологий // Оценка и управление природными рисками. - М.: Издательская фирма «КРУК», 2003. - Т. 6. -С. 209-231.

12. Сущев С.П., Ларионов В.И., Акатьев В.А. и др. Техническое диагностирование футеровок промышленных дымовых труб без остановки технологических процессов // Безопасность труда в промышленности. - 2003. -№ 6 - С. 38 - 42.

13. Котляревский В.А., Сущев С.П., Ларионов В.И. и др. Применение мобильных диагностических комплексов для оценки прочности, устойчивости и остаточного ресурса зданий и сооружений // Безопасность труда в промышленности. - 2004,-. № 3. - С. 44 - 46.

14. FRONTIER. Программа анализа сейсмостойкости зданий и сооружений с использованием консольной схемы для ПК (авторы:

B.A. Котляревский, A.M. Аверченко, С.П. Сущев, A.B. Забе.аен к лр) //Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий: Учеб. пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2001. - Т. 5.

15. Пакет прикладных программ «Струна-2» для оценки сейсмостойкости и устойчивости зданий и сооружений и разработки сертификатов безопасности зданий и сооружений («Струна-2») (авторы: М.А. Шахраманьян, В.И. Ларионов, С.П. Сущев, Г.М. Нигметов). Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2001610013,11 января 2001 г.

16. Программа для ЭВМ "Loss Assessment Tool" (LAT) (авторы: В.И. Ларионов, А.Н. Угаров, С.П. Сущев, Н.И. Фролова и др.). Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2003612723, 25 декабря 2003 г.

17. Программа для ЭВМ "QUAKELOSS" (авторы: В.И. Ларионов, А.Н. Угаров, С.П. Сущев, Н.И. Фролова). Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003612726, 26 декабря 2003 г.

18. Программа для ЭВМ "WEB-BASED LOSS ASSESSMENT TOOL" ("WebLAT") (авторы: В.И. Ларионов, А.Н. Угаров, Сущев С.П., Н.И.Фролова и др.). Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004610470,17 февраля 2004 г.

19. Сущев С.П. Оценка остаточного ресурса дымовых труб. - Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 50 с.

20. Сущев С.П. Программное обеспечение расчетов физического износа дымовых труб. - Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 20 с.

21. Зайнуллин P.C., Сущев С.П. Оценка параметров растущей трещины в трубах. - Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 36 с.

22. Сущев С.П. Экспресс-оценка остаточного ресурса дымовых труб. - Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 20 с.

23. Зайнуллин P.C., Сущев С.П., Щепин Л.С., Гумеров P.P. Определение остаточного ресурса трубчатых конструктивных элементов с несплош-ностями. - Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 24 с.

24. Сущй» С.П., Калачинсков М.В., Ходько A.A. Определение и повышение остаточного ресурса труб с прогарами в стволе / Под ред. проф. P.C. Зайнуллина. - Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 23 с.

25. Сущев С.П., Кузнецов Д.Б., Пирогов А.Г. Повышение прочности накладных элементов труб // Мониторинг и безопасность трубопроводных систем. - Уфа: Транстэк, 2004. - № 1. - С. 11 -13.

26. Сущев С.П., Пирогов А.Г. Оценка долговечности труб с не-сплошностями по критериям механики разрушения // Мониторинг и безопасность трубопроводных систем. - Уфа: Транстэк, 2004. - № 1. - С. 27 - 30.

27. Сущев С.П. Оценка характеристик усталостной долговечности дымовых труб // Мониторинг и безопасность трубопроводных систем. - Уфа: Транстэк, 2004. - № 1. - С. 32 - 34.

28. Сущев С.П. Технология мониторинга дымовых труб // Вопросы безопасности объектов нефтегазового комплекса: Сб. научн. тр. / Под ред. С.П. Сущева и В.И. Ларионова. - М.: ЦИЭКС, 2004. - С. 21 - 26.

29. Сущев С.П. Аэродинамические исследования сканирующего аппарата для действующих дымовых труб И Вопросы безопасности объектов нефтегазового комплекса: Сб. научн. тр. / Под ред. С.П. Сущева и В.И. Ларионова. - М.: ЦИЭКС, 2004. - С. 27 - 34.

30. Сущев С.П. Оценка остаточного ресурса дымовых труб по критериям снижения жесткости и долговечности их несущих элементов при эксплуатации // Вопросы безопасности объектов нефтегазового комплекса. - М.: ЦИЭКС, 2004.-С. 35-38.

31. Зайнуллин P.C., Сущев С.П., Щепин Л.С. Прогнозирование стресс-коррозионного разрушения труб // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья. Материалы научно-практической конференции (19 мая 2004 г.). - Уфа: ИПТЭР, 2004. - С. 3 - 8.

32. Сущев С.П., Ходько A.A. Проблемы оценки ресурса действующих дымовых труб // Проблемы и методы обеспечения надежности и безо-

пасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья. Материалы научно-практической конференции (19 мая 2004 г.). - Уфа: ИПТЭР, 2004. - С. 9 - 10.

33. Сущев С.П., Калачинсков М.В. Оценка износа дымовых труб //Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья. Материалы научно-практической конференции (19 мая 2004 г.). - Уфа: ИПТЭР, 2004. - С. 21 -24.

34. Зайнуллин P.C., Сущев С.П., Вячин П.Ю., Велиев М.М. Оценка ресурса труб с учетом коррозии и ползучести // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья. Материалы научно-практической конференции (19 мая 2004 г.). - Уфа: ИПТЭР, 2004. - С. 25 - 32.

35. Сущев С.П. Взаимосвязь ветровых нагрузок и частотных характеристик дымовых труб // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья. Материалы научно-практической конференции (19 мая 2004 г.). - Уфа: ИПТЭР, 2004. - С. 33 - 36.

36. Сущев С.П. Основные подходы к оценке предельного состояния труб с трещиноподобными дефектами // Предельное состояние труб с не-сплошностями / Под ред. проф. P.C. Зайнуллина. - СПб.: ООО «Недра», 2004. - С. 4 - 9.

37. Зайнуллин P.C., Сущев С.П., Щепин J1.C. Напряженное и предельное состояние труб с замкнутыми несплошностями // Предельное состояние труб с несплошностями / Под ред. проф. P.C. Зайнуллина. - СПб.: ООО «Недра», 2004. - С. 10 - 23.

38. Сущев С.П., Щепин JI.C. Совместное влияние трещиноподобных дефектов и несплошностей на несущую способность труб // Предельное состояние труб с несплошностями / Под ред. проф. P.C. Зайнуллина. - СПб.: ООО «Недра», 2004. - С. 24 - 28.

39. Сущев С.П., Щепин Л.С. Определение несущей способности элементов с незамкнутыми несплошностямн // Предельное состояние труб с не-сплошностями / Под ред. проф. P.C. Зайнуллина. - СПб.: ООО «Педра», 2004. -С. 29-38.

40. Александров A.A., Сущев С.П. Определение ресурса цилиндрических элементов резервуаров по критериям механохимии металлов. - Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2004. - 56 с.

41. Зайнуллин P.C., Мокроусов С.М., Медведев А.П., Сущев С.П. и др. Определение безопасного срока эксплуатации действующих трубопроводов в условиях коррозионного износа. Методические рекомендации. (Согласованы Госгортехнадзором РФ) - СПб.: ООО «Недра», 2004. - 15 с.

42. Сущев С.П., Капачинсков М.В., Ходько A.A. Изменение свойств металла дымовых труб при эксплуатации / Под ред. проф. P.C. Зайнуллина. -Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2004. - 20 с.

43. Сущев С.П., Кузнецов Д.Б. Оценка статической и циклической прочности труб со сквозными повреждениями // Мониторинг и безопасность трубопроводных систем. - Уфа: Транстэк, 2004. - № 1. - С. 10-11.

44. Сущев С.П. Основы расчета ресурса действующих дымовых и вентиляционных труб. - Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2004. - 126 с.

45. Сущев С.П. Скорость развития повреждений в металлических элементах дымовых труб при эксплуатации в высокотемпературных коррозионных рабочих средах // Прикладная механика механохимического разрушения. - Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2004. - № 2. - С. 3 - 4.

46. Сущев С.П. Кинетика изменения напряжений в дымовой трубе, находящейся под действием собственного веса и коррозионной среды // Прикладная механика механохимического разрушения. - Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2004. - № 2. - С. 21 - 22.

47. Сущев С.П. Диагностическая система обеспечения безопасности дымовых труб нефтегазовых промышленных объектов. - СПб.: ООО «Недра», 2004. - 32 с.

48. Пат. 2152065. Способ контроля внутренней поверхности дымовых труб и устройство для его осуществления / A.A. Акатьев, С.П. Сущев, Л.М. Тимашева, В.Я. Колючкин и др. - Приоритет от 27.04.98.

Приложение А

Разработка, изготовление и внесете оборудования и технологии для диагностики технического состояния внутренних поярехностей дымовых и вентиляционных труб промышленных предприятий без остановки технологического пронесся Дымовые трубы пртлтятшм. нрсдирвитчЯ, «ииюптеегвуояечкы* %мяом тмшппмюк щнщесео» - таят*

<|>«ручши, myrp* wrgfMx дмтггея мтдеягремияяих Игм* ыимвай тепкутуры. Техмпескмй тигрмь дымммх трув юйутрн трвдмтоино произведите* путем J muhimu пдееажярсхогв водоияме« и съемки идншмсрой. При >том мобхвя полям «тклкрюме обвруджтмяареяпршп»«, иодюпо tamora к трубе. Это гмин» со2 гпгвггеямшп трудпвими arrpi гашк Вадмииыи финитны** мггсряии.

Садовый дяятотпевлЯ комплекс "ОшииМиер* - это уимсальимц ямеюгаяя Mt&voror • маре технология и пборулмяиие дов пеучзруюавщего дмивцк груб нтутрп 6п выключав« овдрудомии* предприятия, {ш6иш>в*и> mfdft.

Сажуипнгиявмоп»

Сгл

ON<r«MMN MfTpb Тр)*М «И «оиицм •а«ци !>■*!• кр*я«-мамн*}дагара

янтмрумнго yJWi^ i* w

)(д»1М* ti^iat lavp)чсаимго ища*11цм| iT дщi» турбумялиг» wrw» A—«Питан«

Цпнм WWWWftyOM, МОСЧИИ XWWCTIOI

UIH>HU>WÍ|Wjhihw * щттчммфчм луча, аи,ив>'ачд»ам> я (»етпЯ г«ри*гге6я.,нпа9(я н lumiTw от агрсссаанмд •мдаЬетыЙ вмечян.мтра iaw/»i waiitpm*«—

rwm.wniw—ия m «ру*и.

РВулпМи fiiWW» зяялмстяш дфми ^'У01*11 диа«м1 груби» миммп «* ** Tt*R®«o<»erw. «д*

На от«н<т* yn;<№Tir«> доагяогпмт ■ыдаит* рмгочил*««» пв рсм*а iv жимуцтаим л t ту; бы.

Состав дамждчшмм кошиска "ОсмиаЯвср"

OcHMHHf характерно пжн «иштншког» К9М1ЛНШ1 Ч!шмйму*

2 Mwniufl^bHhril TiiaMcrj»;»JiH'BU\ rjjvñ 1 2 м

¿.МмкимсыьиыП домлриммоМ** груЛ - ТО Ja,

4 Мжшмцлммтп^^^мгфво^жяуемык rpv¿>-ЗгхД

5 < к^** п. ш 3» itponaim* - Hj ¡¿/ чыи

pjojKtmimewi с гюсоСжнт* прмт<*и$>уж<*ии дефект« ггрмяин -„■»2 чtt.

КVfacM аетимрукниего«wnttfiif- (Юкг, 9 1ЮДКМИ0 Tp»IMl№pVWW>«fp<>&6t&a> 73ACI.

1С neptóM ¡LJ- J >(СЯ.(1 ИЛАШер 2ы<.'Н1й*ИИКв>

H Орем* жч*гаАа<у>лгио<^трП1«л>ргк<чг<1 устройсчт • I

Примеры роултш» диагностики

дефмсгвя дымовых труб с мной»» нянисш "Сканлайнер"

/•./ни

Коияыгюр

'í'ILUlf «IUW Н РЛьМО '№ЯМ<|МС »W'ma*«ltHÍt

Люи №Ktm.a -рфйаоя;

Б*>* 13>111Ш ir- лефехпи лы*>ыа tpvfi н аюсоЛам ж \стр j«atm.

fi&ojtitri* ií^ífí rp«.ifliur дьп«'нж rpvS H.i ^ wcr«nt wwii »»Minqv^imVriy^ п

Рейльмив пковлмич^ск (й ya сч«г

MefM(H'>uia«4Wii> taifniK< ш >мм<и1Ш ipy(t oc< преримшпм нь-вшжи

11р.»ДЧ«1ИЛ СкГ áWll МЧИ J>vú '||»Л При ЖКР Грвимн IfSHlJ К'ИШ xa

Россия*»та<с7«х*?ы*и1»-3 1 »ырл ру^^од.

11 удостоена Государственной премии в 2002 г

<

Приложение 2

Основные средства разработанной диагностической систем

Ншмеаовшк обкх~ •я

№

п/п

Обага* мл

Состав —!—

—

ношкк «С|Ш-

Мобняыш* бес цхмааво* д»г-

восгачесхж* ком-шве «Стрел»

дяи оНаммяи |Ц1|«м1 мцтасч фуирога деМрпуютх дыиоамх труб без оегшом протмаспехшго процесса

^ шел*

• ПЦНММЮ-

Мобильный диагностический комплекс предназначен дллюиереим осномыхд*-намкчосок харапериспос ияия* а оо-оружапй, определена» ах реально* се»с-мостойхосга ■ опоаш пространственно» жесткости дашй ■ сооружена!

Прогреммлое обесле-

Кмашатср

Трехкомлонетпые

• Многоканальный аналого-цифровой преобразователь,

• Соедпшгелшае »бели;

• Компьютер с пакетом программ обработки вяб-росигвала _______

Комплекс рщмбо-та* Цстпром ис-сяцюпяшй эв> треншышх сшуа-аиЬВНООг юи-ояасс получал се-робршую ыелшь на выставке «ауч-амюнет

г Брюсселе. В 2002 пщг шшипс удостоен Прсмт Пра-втельсгва РФ

Кашисас разр«6о-тя| Центром шс-следоваеей зес-тремиюшх стуа-щА В 1999 г им-пак получил ое-ребряную медаль

г Брюсселе

3 Тслпоюомерульт-рачвуюаоЯ «Булат 1M* * Толщиномер лредазчначен да* нчиерення толщены юделяй ю инструкционных метадлгкскях саиао». ори одностороннем доступе 1 ины. Приерш работы приборе осноаан на улыргвуюкм гашуаьс-ном по - чеггаас тмереяю. который к-пользует свойства уштразеухонп ко.кбв-ний ¡принятия от граищы ражяа сред с раяымя акуспчоаова соаротшлскмми Акустический котшет обеакчивюта прижимом нонтакпюй поверхности преобразователя к контролируемой поверхности Диапазон измеряемых толщин дм преобразователя - от 0,8 до 75,0 мм * Блок зякгрмный * Преобрюоаакяи з шт Масса-од гг

4 Ъепрокни* m-мертель прочности беша HIC -МГ4 ТО Прибор аредаазначен да> неразрутяаюис-го «»грела «речлестн бетена метода уяриме мшулла. Прибор домлег тнме oiii'irmm фшию-мехаяпвзше СМЙСТП МЯСрМММ » ГЖЛИЖХ (1фОЧ-мсп, ткраосп и та). Предал дейеппи собора освомн м вкероая! «арамстра «устачкаюг» яшули*. мзшмавяея m яшж смервуяра ipn ееударешп бой» * ■»Kpxaocit «мггрвяруеного млсраа-ж. * Элтрившйбяя; Сикрбюр (вреобрв- ЭОЮГСА); * Контрвлиюеусгрой- спо; * Бдокшгаши Масса ве более 1,2 кг

J Тешммвор «ИТИС-МОв» д Тенлсвиэвр (релюдочен дл> впреаеяеим лохалшого изменам тсрмичесгого «в-прдаиыови материала еграждаюиич конструкций тр\€ 1 * Эвммвор, :* Шпгтв Масса к более 5 аг

6 Ультргаумжой орибор «У К-15М» пВ ^'Х; мННВ Прибор презгаявчс* an мдарутюас-ГО иошролх крочност к однородности строительных напрятав я тжпрутаЫ m ГОСТ 17624 Основой улиричююго импульсного методе опрсдмми цячшь сгаш гариктрс» бпом к жедеюбе-п» вжструвдкй служит an» гфочиостыо бе-гаю v скоростью |вцнь стране«** а «ем враямышх улырюаут-•их Паш Оядогледо аюрост» улиреэцпа фоягжиктс» оосрсхпек «ремеяя расцпстршкпк ш» бвгаЛ ультргмуюю» частот or amaro уднрамуюжого иреобраэоаатсла (пита-тем), всзбуждммяего эта шккбшоа » ма-ташале л> адтаго (прнппнщЦ, он» мого базой цюаучамш Лрдаяость бе-то» » частности стшцтцм уямраяу-иаиввлвмогитяроихими^—м. • Улыромчюио» tip*- бсе. * Внешний датчик Маоа 5 хг

7 Склерометр ОМШ-1 ^ • , i ч ^ ** ^ ' % Сисримегр лдемаяне* an ощщягяс-ни щхяшхт беляв леяям упругого отопка ко ГОСТ 22690-88 Пределы » мереяаЛ от 50 до 50Э яУси: Пршшвжй-стм ошоаа« яа улре с норыирошопюв шерлей бойк» о нянршкау бегав ■ юмереша aenmt его отсиж» (Н) Ороч-■к» бегст яриоат по гр&зуфоаоч- я приноси» бйш Склерометр ОМШ-1 Масса 1 5tr

8 Пра&рдда ■сшааямбетот ПИБ L t. i Щ-ъ** 1 W ■ 1 1 Прсшикаче* дя оярг.ччгч щютяиси бегоя» методом отрмаа со дщпиимин ив ГОСТ 22690-88. • щ ртчч» насос. • law пятнят, раЯпчай пцроца- лиир. • шимяр; • jaxiwrr дм «ицчи jctpoOcna; • ояор«. бшямак; идеиюс ;строасгж> Масса 1er 1

4

I

>J

РНБ Русский фонд

2006-4 122

Фонд содействия развитию научных исследований. Подписано к печати 22.07.2004 г. Бумага писчая. Заказ № 138. Тираж 100. Ротапринт ГУП «ИПТЭР», 450055, г.Уфа, проспект Октября, 144/3.

17 СЕН 200*

Введение

Глава 1. Состояние проблемы контроля технического состояния и определение остаточного ресурса труб. Цель и задачи исследований.

1.1 Характеристики объекта исследования.

1.2 Основные факторы разрушений и аварийность труб.

1.3 Методы и средства обследования технического состояния дымовых труб.

Выводы по разделу.

Глава 2. Разработка технологии мониторинга и диагностики дымовых труб промышленных объектов нефтегазового комплекса.

2.1 Структура диагностического комплекса.

2.2 Сканирующий аппарат.

2.3 Подъемно-транспортный механизм.

Выводы по разделу.

Глава 3. Научное обоснование стабильности функционирования сканирующего аппарата диагностического комплекса.

3.1 Исследования аэродинамики сканирующего аппарата.

3.2 Установка и аппаратура для аэродинамических исследований.

3.3 Экспериментальные исследования аэродинамики моделей аппаратов-зондов.

Выводы по разделу.

Глава 4. Разработка метода экспресс-оценки физического износа дымовых труб.

4.1 Научные основы разработанного метода.

4.2 Программные средства оценки физического износа сооружений.

4.3 Экспериментальные исследования по экспресс-оценки физического износа 163 Выводы по разделу.

Глава 5. Особенности прогнозирования остаточного ресурса и оценки приоритетности ремонта металлических несущих элементов дымовых труб с повреждениями.

5.1 Построение основного кинетического уравнения повреждаемости металла дымовых труб с учетом температурно-временных и коррозионных факторов.

5.2 Расчетная оценка ресурса дымовых труб в условиях коррозионного износа.

5.3 Определение и повышение остаточного ресурса дымовых труб с прогарами в стволе.

5.4 Определение характеристик прочности и ресурса металлического ствола дымовых труб по критериям механики разрушения.

Выводы по разделу.

Глава 6. Социально-экономический эффект от внедрения диагностической системы.

В инженерной практике встречаются многочисленные и многообразные виды повреждений и разрушений дымовых труб. Поэтому каждому конструктору и эксплуатационнику приходится решать задачи анализа прочности конструктивных элементов дымовых труб промышленных объектов и выбора соответствующих средств объективного контроля их состояния и предотвращения разрушений в процессе эксплуатации.

Дымовые трубы большой высоты, как и другие высотные сооружения (башни, мачты), находятся практически под непрерывным действием ветровых нагрузок, вызывающих заметные колебания и связанные с ними знакопеременные напряжения. Кроме того, эксплуатационные условия дымовых труб таковы, что, помимо указанных колебательных процессов, внутренние поверхности находятся под влиянием высокотемпературных агрессивных газовых потоков, снижающих расчетные сопротивления строительных материалов. Среди причин, вызывающих накопление дефектов и снижение несущей способности конструкций, кроме естественного старения качества строительных материалов, наиболее важными являются много- и малоцикловая усталость, хрупкое разрушение и ползучесть.

Как показывает опыт, зачастую даже при реализации удачных проектных решений незначительные ошибки при монтаже, а также отклонения от расчетных режимов эксплуатации и нарушения порядка в проведении штатных регламентных работ по диагностике состояния конструкций и обслуживанию приводят к аварийным ситуациям с тяжелыми последствиями.

Необходимо также учитывать, что дымовые трубы находятся под действием пульсационного давления ветра. Для высоких вертикальных цилиндрических и конических труб, представляющих достаточно гибкие конструкции, характерны периоды собственных колебаний, находящиеся в области спектра пульсаций скорости ветра. Например, для стальных труб высотой до 20 м при толщине силовой стенки 15 мм периоды основного тона собственных колебаний составляют 0,01- 0,03 с. Для таких низкочастотных сооружений необходимо учитывать низкочастотную часть ветрового спектра.

На современном этапе развития общества уровень промышленного производства определяет не только уровень жизни отдельно взятого человека, но и оборотный потенциал страны. Моральный и физический износ, отсутствие плановых ремонтов производственных порождает резкий рост уровня аварий и катастроф во многих отраслях промышленности.

Дымовые трубы предприятий нефтегазовой промышленности являются конечным звеном многих стратегически важных технологических процессов и вывод их из эксплуатации, как правило, приводит к остановке всего технологического процесса.

Длительность и качество ремонта во многом зависят от правильно и своевременно проведенной технической диагностики дымовой трубы, обнаружения дефектов, влияющих на ее работоспособность и их устранение.

Дымовые трубы промышленных предприятий - сложные, дорогостоящие высотные инженерные сооружения, которые подвергаются значительным нестационарным, ветровым, сейсмическим, высокотемпературным и коррозионным воздействиям и др.

Для защиты несущий стволов дымовых труб от высокой температуры и агрессивных компонент рабочей среды применяют различные футеровки. При образовании в последних сквозных повреждений (например, трещин) происходит интенсификация разрушения несущего ствола и дымовой трубы в целом. В ряде случаев это сопровождается с весьма тяжелыми последствиями для производства, персонала и жизнеобеспечения населения и территории, в случае отключения жизненно важных производств.

Техническая диагностика дымовых труб традиционно проводится путем плановой (как правило, один раз в 10 лет) остановки трубы с отключением всего технологического оборудования, подключенного к трубе. Затем производится сложный и дорогостоящий монтаж грузопассажирского подъемник - лифта внутри ствола дымовой трубы и исследование футеровки путем опускания на подъемнике человека - исследователя и фотографирования обнаруженных дефектов. В силу ряда причин: необходимости применения сильных источников освещения, закручивания лифта-подъемника в турбулентных восходящих потоках воздушных масс и пр. - не всегда удается получить объективные результаты диагностики в сжатые сроки и в полном объеме. Кроме того, эти работы относятся к категории повышенной степени риска.

Все это предопределяет создание и совершенствование методов и средств диагностики и оценки остаточного ресурса дымовых труб с учетом фактического состояния их элементов.

Цель работы - создание и внедрение диагностической системы обеспечения безопасности эксплуатации действующих дымовых труб, включающей оригинальные сканирующие аппараты, технологию мониторинга и диагностики и методы оценки их остаточного ресурса.

Основные задачи исследования:

- разработка, технологии мониторинга и нового сканирующего аппарата и позволяющего производить выявление и регистрацию дефектов действующих дымовых труб при заданном составе и температуре рабочей среды;

- исследование аэродинамических параметров и средств стабилизации сканирующего аппарата в сильно закрученном турбулентном потоке дымовых газов;

- исследование параметров предельного состояния дымовых труб по критерию среднеинтегральной жесткости;

- оценка несущей способности и остаточного ресурса дымовых труб с учетом исходной поврежденности несущих элементов и действия агрессивных компонентов высокотемпературных рабочих сред;

- оценка социально-экономического эффекта.

Научная новизна:

- выполнен синтез основных базовых элементов и узлов нового сканирующего аппарата, способного выявлять и регистрировать повреждения действующих дымовых труб (без остановки их работы);

- выявлены основные закономерности полей течения вблизи поверхностей разработанного сканирующего аппарата (СА), позволившие предложить и реализовать технические решения по обеспечению стабилизации в сильно закрученном турбулентном потоке рабочей среды, приводящем как к раскачиванию с нарастающей амплитудой подвешенному внутри трубы СА, так и к сильному его закручиванию относительно оси подвеса;

- разработано программное обеспечение для регистрации, распознавания, выделения дефектов по степени их опасности и приоритетности их ремонта, ведения базы данных;

- предложены методы расчетной оценки остаточного ресурса дымовых труб по критериям среднеинтегральной жесткости с учетом исходной поврежденности несущих элементов и действия агрессивных компонентов высокотемпературных рабочих сред.

Практическая ценность

Разработан и внедрен диагностический комплекс "Сканлайнер" для обследования внутренних поверхностей дымовых труб без остановки технологических процессов и технологий его использования. Суть технологии заключается в опускании внутрь трубы при помощи специального крана-манипулятора сканирующего аппарата, способного работать в условиях сильно закрученного высокотемпературного турбулентного потока восходящих дымовых газов. Аппарат оснащен бортовым компьютером, системами подсветки оптической развертки и приема лазерного луча, видеокамерами и системой термостабилизации и защиты от агрессивных воздействий высокотемпературных кислотосодержающих газов, истекающих из трубы.

Результатом является диагностика дефектов футеровки дымовой трубы, влияющих на ее работоспособность или угрожающих обрушением конструкции трубы. На основании результатов диагностики и оценке остаточного ресурса выдаются рекомендации по своевременному ремонту и безопасной эксплуатации дымовой трубы.

На защиту выносятся диагностическая система обеспечения безопасности эксплуатации действующих дымовых труб, включающая технологию диагностики и мониторинга, оригинальный сканирующий аппарат и методы оценки остаточного ресурса.

Апробация работы

Основные результаты, полученные в диссертации докладывались на конференциях, семинарах, совещаниях, выставках, симпозиумах по выбросам безопасности в Египте (5-9 января 1996, г. Каир), Турции (20-24 июня, г. Стамбул); Греции (август 1947 г., Солоники); России (1997 г., г. Кемерово); Румынии (1-4 ноября 1997 г.); Греции (17-22 мая 1998 тг., г. Крит); Израиле (23-28 августа 1998 г., г. Телль Авив); Армении (сентябрь 1998 г., г. Ереван); Франции (6-11 сентября 1998 г., г. Париж); Малайзия (10-18 ноября 1998 г.); Нидерланды (19-23 апреля 1999 г., Гаага), Италии (21-23 апреля 1999 г., Венеция); Голландии (8-11 июня 1999 г., Амстердам); России (21-25 июня 1999 г., Санкт-Петербург); Таджикистане (22-24 июня 1999 г., Душанбе); Англии (18-30 июля 1999 г., Бирмингем); Норвегии (9-12 августа 1999 г., Осло); России (15-17 октября 1999 г., Сочи); Новая Зеландия (январь 2000 г., Окленд); России (27 апреля 2000 г., Москва); Португалия (10-15 сентября, 2000 г., Лиссабон); Египет (ноябрь 2000 г., Каир); Италия (сентябрь 2002г., Генуя); Румыния (24-26 октября 2002 г., Бухарест); России (26-27 марта 2003 г., Москва); Македония (26-29 августа 2003 г., Скопья-Охрид); США (26 - 29 марта 2004 г., Вашингтон); России (19-21 мая 2004 г., Уфа).

Публикации

Основное содержание работы опубликовано внаучных работах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения и 6 глав, основных выводов и рекомендаций, приложений. Она изложена на 336 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицы, 127 рисунков. Список литературы включает 231 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ

1. Создана и внедрена диагностическая система, позволяющая осуществлять неразрушающий контроль внутренних поверхностей (футеровок) и оценивать ресурс дымовых и вентиляционных труб без остановки технологических процессов.

2. Разработан и изготовлен сканирующий аппарат (СА), способный производить выявление и регистрацию дефектов футеровки дымовой трубы в процессе работы трубы, при температуре газовой среды +300 °С, наличии частиц отработавшего топлива в газовой среде и окислов кислот.

Обеспечена стабилизация сканирующего аппарата в сильно закрученном турбулентном потоке дымовых газов, приводящем как к раскачиванию сканирующего аппарата с нарастающей амплитудой, подвешенному внутри трубы, так и к сильному закручиванию сканирующего аппарата относительно оси подвеса. Разработаны и изготовлены средства доставки сканирующего аппарата с поверхности земли к устью дымовой трубы высотой до 400 м без доступа человека - монтажника в опасную зону истекающих из трубы высокотемпературных агрессивных газов, спуск сканирующего аппарата внутрь дымовой трубы с заданной постоянной скоростью для регистрации дефектов футеровки, подъем сканирующего аппарата назад к устью трубы и спуск сканирующего аппарата на землю. Создано компьютерное программное обеспечение для регистрации, распознавания, выделения дефектов по степени их опасности для функционирования трубы, ведения баз данных.

3. Выполненный комплекс исследований на лабораторных макетах и в реальных дымовых трубах позволил:

- оценить коэффициенты поглощения светового потока футеровок дымовых труб, в зависимости от вида применяемого топлива (газ, мазут, уголь) и типа футеровки (кирпич, металл, полимербетон);

- выявить возможность использования методов диагностики дефектов дымовых труб (рентгеновский, ультразвуковой, оптический, метод акустической эмиссии) и выбор типа каналов для диагностики;

- скорректированы требования к разрешающей способности оптического и лазерного каналов;

- установить характер аэродинамических потоков внутри дымовой трубы и теоретические и экспериментальные работы по осуществлению аэродинамической стабилизации сканирующего аппарата внутри трубы;

- выявить закономерности закручивания сканирующего аппарата внутри трубы относительно оси подвеса и конструирование специального малокрутящего троса;

- выбрать оптимальные типы конструкций дымовых труб и разработан универсальный механизм дистанционного крепления крана — манипулятора к оголовку дымовой трубы.

4. Базируясь на фундаментальных положениях механики разрушения, механохимии металлов, теории упругости и пластичности выявлены основные закономерности физического износа металлических элементов дымовых труб при различных эксплуатационных условиях.

Предложены методы расчетного определения степени физического износа металлических конструктивных элементов дымовых труб с учетом выявленных закономерностей снижения несущей способности и долговечности в условиях температурного и коррозионного действия рабочих сред.

5.Фактический экономический эффект от внедрения разработанной диагностической системы составил 200 млн рублей в год.

1. Айзенберг Я.М. О распределении горизонтальной сейсмической нагрузки между поперечными стенами зданий с жесткой конструктивной схемой. В сб. "Исследования по сейсмостойкости зданий и сооружений". — М.: Стройиздат, I960.

2. Ананьев И.В. Справочник по расчету собственных колебаний упругих систем. — М.: ОШЗ Гостехиздат, 1946.

3. Ананьев И.В., Колбин Н.М., Серебрянский Н.П. Динамика конструкций летательных аппаратов. —М.: Машиностроение, 1972.

4. Ажогин Ф.Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей. М.: Металлургия, 1974. — 256 с.

5. Адамович В.К. Паничкин Ю.Н. К вопросу об экстраполяции результатов испытаний на длительную прочность. — Проблемы прочности (К), 1972, № 2. С. 32-36.

6. Андропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высшая школа , 1969. -510 с.

7. Антикайн П.А. Металлы и расчет на прочность элементов паровых котлов. М.: Энергия, 1969. 445 с.

8. Баркадзе Е.И. Влияние динамической жесткости здания на его сейсмостойкость Инженерная сейсмология № 1-2. — Ленинакан: Изд-во Душанбе, 1964.

9. Барштейн М.Ф. Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра. — М.: Стройиздат, 1978.

10. Бате Е., Вильсон Е.В. Численные методы анализа и метод конечных элементов. — М.: Стройиздат, 1982.

11. П.Бакши О.А., Зайнуллин Р.С. О снятии сварочных напряжений в сварочных соединениях с механической неоднородностью приложением внешней нагрузки.// Сварочное производство, 1973, №7. С.-10-11.

12. Бидерман В. JI. Механика тонкостенных конструкций. М.: Машиностроение, 1977. - 448 с.

13. Бояршинов С.В. Основы строительной механики машин. М.: Машиностроение, 1973. - 456 с.

14. Безопасность жизнедеятельности / С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; под общ. ред. С.В. Белова. М.: Высшая Школа, 2001.-485 с.

15. Берлинер Ю.И. Волнистые компенсаторы для нефтяной и газовой промышленности. -М.: Недра, 1979. 142 с.

16. Белашев А.Д. Эксплуатация баллонных и групповых резервуарных установок сжиженного газа. — Л.: Недра, 1979. — 158 с.

17. ВСН 286-90. Указания по расчету железобетонных дымовых труб. М., Минмонтажспецстрой, 1990.

18. Верзаков Г.Ф., Киншт Н.В., Рабинович В.И., Тимонен Л.С. Введение в техническую диагностику. — М.: Энергия, 1968.

19. Волохов А.Н., Виноградов М.Н. Кинематический метод измерения скорости воздушного потока. В сб. «Промышленная аэродинамика», № 4. Изд.

20. Волков Л.П., Колоколова Н.Н., Волова А.Г., Булгаченко А.Ф. Статистическая оценка состояния предразрушения при циклическом нагружении И Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 1991. -№3. —С. 36.

21. Гутман Э.М. Механохимия металлов и защита от коррозии. М.: Металлорургия, 1981.-271 с.

22. Гольденблат Н.Н., Быховский В.А. О развитии методов расчета сооружений на сейсмостойкость. В сб. "Методы расчета зданий и сооружений на сейсмостойкость". — М.: Строййздат, 1958.

23. Гольденблат Н.Н., Николаенко Н.А. Расчет конструкций на действие сейсмических и импульсных сил. — М.: Госстройиздат, 1961.

24. Г.И.Глушков Расчет сооружений, заглубленных в грунт. — М.: Стройиздат, 1977, стр.78.

25. Горлин С.М., Слезингер И.И. Аэродинамические измерения. — М.: Наука, 1964.

26. Гроздов В.Т. Техническое обследование строительных конструкций зданий и сооружений.— СПб.: ВИТУ, 1998.

27. ГОСТ 30062-93. Арматура стержневая для железобетонных конструкций. Вихретоковый метод контроля прочностных характеристик.

28. ГОСТ 22783-77. Бетоны. Метод ускоренного определения прочности на сжатие.

29. ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы испытаний.

30. ГОСТ 26134-84 (1994). Бетоны. Ультразвуковой метод определения морозостойкости.

31. ГОСТ 22690-88 (1989). Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля

32. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.

33. ГОСТ 28570-90. Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций.

34. ГОСТ 17624-87 (с попр. 1989). Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.

35. ГОСТ 24846-81. Грунты. Методы измерений деформаций оснований зданий и сооружений.

36. ГОСТ 24332-88 (с поправкой 1990). Кирпич и камни силикатные. Ультразвуковой метод определения прочности при сжатии.

37. ГОСТ 7512-82 (1994). Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод.

38. ГОСТ 23858-79 (1995). Соединения сварные стыковые и тавровые арматуры железобетонных конструкций. Ультразвуковые методы контроля качества. Правила приемки.

39. Гольденблат И.И., Бажанов В.П., Копнов В.А. Длительная прочность в машиностроении. М.: Машиностроение, 1977. — 248 с.

40. ГОСТ 24305 80 / СТ СЭВ-799-77. Аппараты колонные стальные сварные. Технические требования. - М.: Изд.во стандартов, 1980. -7 с.

41. Гаррисон У.Г., Анализ крупных аварий на предприятиях переработки углеводородов за 30 лет // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1988. № 9. - С. 114 - 117.

42. Горкунов Э.С. Драгошанский Ю.Н., Миховски М. Эффект Баркгаузена и его использование в структуроскопии ферромагнитных материалов. Влияние упругой и пластической деформаций обзор 11 // Дефектоскопия. 1999. — №7. - С. 3 -32.

43. Гусенков А.П. Прочность при изометрическом и неизотермическом малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1979. - 295 с.

44. Елышш A.M., Ижорин М.Н., Жолудов B.C., Овчаренко Е.Г. Дымовые трубы. М: Стройиздат, 2001. - 296 е.: ил.

45. Заключение экспертизы промышленной безопасности на дымовую вентиляционная трубу агломерационного цеха АИЛ ОАО «ЗСМК». №3-06-3C-2001. — М.: ЦИЭКС, 2001.

46. Заключение экспертизы промышленной безопасности на дымовую железобетонную трубу обжига извести АИЛ ОАО «ЗСМК». №4-06-ЗС-2001. — М.: ЦИЭКС, 2001.

47. Иванова B.C., Кузеев И.Р., Закирничная М.М. Синергетика и фракталы. Универсальность механохимического поведения материалов. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998. - 363 с.

48. Иванов В.Н., Селиванов В.В. Динамика разрушения деформируемого тела. М.: Машиностроение, 1987. — 272 с.

49. Иванов Б.Э., Игнатова Е.В., Синицын С.Б. Решение задач динамики и устойчивости методом конечных элементов. — М.: МИСИ, 1990.

50. Калманок А.С. Практические методы расчета многоэтажных здании на горизонтальные нагрузки. В Сб. "Вопросы расчета конструкций жилых и общественных зданий со сборными элементами". — М.: Стройиздат, 1968.

51. Карапетян Б.К. Изучение колебаний некоторых инженерных сооружений. Труды институтов АН Тадж. и Арм. ССР № 1-2. Душанбе, Изд-во АН Тадж. СССР.

52. Комисарчик Р.Г. Методы технического обследования ремонтируемых зданий. —М.: Стройиздат; 1975.

53. Котляревский В.А., Ганушкин В.И., Костин А.А., Костин А.И., Ларионов В.И. Убежища гражданской обороны. Конструкции расчет. М., Стройиздат, 1989.

54. Котляревский В.А. и др. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. М., Изд-во Ассоциации строительных вузов «АСВ». Кн.1: 1995. Кн.2: 1996. Кн.З: 1998. Кн.4: 1998. Кн.4: 2001.

55. Конструирование и расчеты машин химических производств / Под ред. Э.Э. Кольмана-Иванова. М.: Машиностроение, 1985. - 408 с.

56. Крюков Н.П. Аппараты воздушного охлаждения. М.: Химия, 1983. -168 с.

57. Кнотт Дж. Микромеханика разрушения и трещиностойкость / Механика разрушения / Разрушение материалов. Под ред. Д.Тэплина. М.: Мир, 1979. - С. 27 -29.

58. Коллакот Р. Диагностика повреждений: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. -519с.

59. Лифшиц В.И., Татаринов В.Г. Основные положения определения остаточного ресурса сосудов и аппаратов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2000. — №8. - С. 8-10.

60. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды / 3-е Изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1983. - 224 с.

61. Леонтьев Н.Н., Соболев Д.Н., Амосов А.А. Основы строительной механики стержневых систем. — М.: АСВ, 1996.

62. Лишак В.И. К расчету крупнопанельных зданий повышенной этажности И Строительная механика и расчет сооружений. — 1969. — №1.

63. Лужин О.В. К расчету балок с применением алгебры матриц: Сб. «Исследования по теории сооружений», вып. XV. М., Стройиздат, 1968.

64. Лужин О.В., Злочевский А.Б., Горбунов И.А., Волохов В.А. Обследование и испытание сооружений. — М.: Стройиздат; 1987 г.

65. Медведев В.Ф. Сбор и подготовка нефти и воды. — М.: Недра, 1986. -221 с.

66. Морозов Е.М. Техническая механика разрушения. Уфа.: МНТЦ «БЭСТС», 1997. - 389 с.

67. Матохин Г.В., Матохин А.В., Гридасов А.В. Диагностика и оценка остаточного ресурса элементов конструкций из низколегированных сталей // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 1991.- №3.-С. 28-35.

68. Митрофанов А.В., Киченко С.Б. Расчет остаточного ресурса сосудов, работающих под давлением // Безопасность труда в промышленности. 1999. - № 12. - С. 26 -28.

69. Магалиф В .Я., Якобсон Л.С. Расчеты трубопроводов на вычислительных машинах. М.: Энергия, 1969. - 296 с.

70. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. - 400 с.

71. Медведев С.В. Сейсмика горных взрывов. — М.: «Недра», 1964.

72. Медведев С.В. Экспериментальные исследования колебаний жестких сооружений при сейсмических воздействиях. Труды института физики земли АН СССР, № 1. — Изд-во АН СССР, 1958.

73. Медведев С.В., Карапетян Б.К., Быховский В.А. Сейсмические воздействия на здания и сооружения. — М.: Стройиздат, 1968.

74. Морозов А.С., Ремнева В.В., Тонких Г.П. и др. Организация и проведение обследования технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений. — М.: 2001.

75. Малинин Н.Н. Расчеты на ползучесть элементов машиностроительных конструкций. — М.: Машиностроение, 1981. -221 с.

76. Малинин Н.Н., Хажинский Г.М. К построению теории ползучести с анизотропным упрочнением // Изв. АН СССР. Механика твердого тела.- 1969.- №3.

77. Миненков Б.В., Стасенко И.В. Прочность деталей из пластмасс. — М.: Машиностроение, 1977. 264 с.

78. Мэнсон С. Температурные напряжения и малицикловой усталость . -М.: Машиностроение, 1974. -344 с.

79. Напетваридзе Ш.Г., Ильясов Б. Сейсмические силы и деформации в протяженном сооружении. Труды ИСМиС АН ГССР «Сейсмостойкость сооружений». — Тбилиси: «Мецниереба», 1968.

80. Назаров А.Г. Метод инженерного анализа сейсмических сил. — Ереван: издательство АН Арм.ССР, 1969.

81. Назаров А.Г. Сейсмические толчки и удары и их действие на сооружения //Тр. Бюро антисейсм. строительства АН Груз. ССР. Тбилиси, 1945.

82. Нормы Американского общества инженеров-механиков для котлов и сосудов высокого давления. М.: ЦНИИавтомининформ, 1974. — вып. 4.

83. Нормы расчета на прочность элементов реакторов, парогенераторов, сосудов и трубопроводов атомных электростанций, опытных и исследовательских ядерных реакторов и установок. — М.: Металлургия, 1973. 408 с.

84. Новоселов В.Ф. Трубопроводный транспорт нефти и газа. Технологический расчет нефтепродуктопроводов: Учебное пособие. Уфа: Изд. Уфимс. нефт. ин-та, 1986. - 93 с.

85. Наймарк О.Б., Беляев В.В. О стадийности процесса разрушения при квазистатических и ударно-волновых нагрузках // Деформирование и разрушение структурно-неоднородных материалов и конструкций. Свердловск: УрО АН СССР, 1989. -С.107-116.

86. Наймарк О.Б., Зильбершмидт В.В., Филимонова J1.B. К описанию деформационных процессов при мартенситных превращениях // Деформирование и разрушение структурно-неоднородных материалов и конструкций. Свердловск: УрО АН СССР, 1989. - С. 116-123.

87. Наймарк О.Б. Кинетические переходы в средах с дефектами, деформационные свойства и разрушение твердых тел // Проблемы нелинейной механики деформируемого тела. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. - С. 23-41.

88. Новиков Н.Н. Дефекты кристаллического строения металлов. М.: Металлургия, 1983. - 232 с.

89. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов системных электрических установок ПНАЭ Г-7-002-86 // Госатомэнергонадзор. -М.: Энергоатомиздат, 1989. 525 с.

90. Нахалов В.А. Надежность швов труб теплоэнергетических установок. -М.: Энергоатомиздат, 1983. 184 с.

91. Отчет о техническом состоянии несущих и ограждающих конструкций административного здания, расположенного по адресу: г. Москва, ул. Ленская, 31. — М.: ЦИЭКС, 2000.

92. Отчет о НИР «Проведение оценки реальной сейсмостойкости зданий с использованием мобильного диагностического комплекса». — М.: ЦИЭКС, 2000.

93. Окерблом Н.О., Демянцевич В.П., Байкова И.П. Проектирование и технология изготовления сварных конструций. JL: Судпрогиз, 1963.-602 с.

94. Петерсон Р. Коэффициенты концентрации напряжения. -М.: Мир, 1977.-302 с.

95. Поляков С.В. Сейсмостойкие конструкции зданий. М., «Высшая школа», 1969.

96. Патон Е.О., Шеверницкий В.В., Дзевальтовский И.И. Ослабление оболочек сварными патрубками// Химическое машиностроение. 1937.-№5-С. 12-15.

97. Пуарье Ж.П. Высокотемпературная пластичность кристаллических тел. — М.: Металлургия, 1982. 272 с.

98. Пирогов А.Г., Кузнецов Д.Б. Проблемы прогнозирования ресурса трубопроводов при циклических нагрузках// Прикладная механика механохимического разрушения. 2003. №4, - С. 4-9.

99. Пособие по организации и проведению контроля за техническим состоянием эксплуатационных характеристик зданий и сооружений, расположенных в сейсмоопасных регионах Российской Федерации. МО РФ; М.: 1996.

100. Правила и нормы технической эксплуатации жилищного фонда.

101. Прочность. Устойчивость. Колебания. Справочник в трех томах. М., «Машиностроение», 1968.

102. Рекомендации по определению технического состояния ограждающих конструкций промышленных зданий. М.: Стройиздат; 1988 г.

103. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. ЦНИИСК Госстроя СССР. М.: 1989.

104. Рабинович И.М. Основы строительной механики стержневых систем. М.: Госстройиздат, 1960.

105. Ржаницын А.Р. Строительная механика. — М.: Высшая школа, 1982.

106. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. — М.: Наука, 1966.-2 с.

107. Работнов Ю.Н., Милейко С.Т. Кратковременная ползучесть. — М.: Наука, 1970.-220 с.

108. Расчет машиностроительных конструкций на прочность и жесткость // Н.Н. Шапошников, Н.Д. Тарабасов, В.Б. Петров, В.И. Мяченков. М.: Машиностроение, 1981. - 333 с.

109. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник // под ред. В.И. Мяченкова. М.: Машиностроение, 1989. - 520 с.

110. Рахмилевич 3.3., Радзин И.М., Фарамазов С.А. Справочник механика химических и нефтехимических производств.-М.: Химия, 1985.-592 с.

111. Родионова С.С., Кузнецов И.А., Горкунов Э.С. Влияние холодной пластической деформации на физические свойства латуни // Дефектоскопия. 1998. - № 3. - С. 25-32.

112. Родионова С.С., Кузнецов И.А., Горкунов Э.С. Физико-химические свойства стали 10ГНА после деформационно-термического упрочнения // Дефектоскопия.-1998. — № 6. С. 60-70.

113. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник / Г.Г. Рабинович, П.М. Рябых, П.А. Хохряков и др.; // под ред. Е.Н. Судакова. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1979.-568 с.

114. Романов О.Н., Никифорнин Г.Н. Механика коррозионного разрушения конструкционных металлов. — М.: Металлургия, 1986. -294 с.

115. Расчет и конструирование трубопроводов: Справочное пособие // Под ред. Б.В. Зверькова. Л.: Машиностроение, Ленинград, отд-ние, 1979. -245 с.

116. Расчеты на прочность в машиностроении // С.Д. Пономарев, В.Л. Бидерман, К.К. Лихарев и др. М.: Машгиз, 1956. - т. 2. - 884 е.; 1958.- т. 2.- 974 с.

117. Ржаницын А.Р. Теория ползучести. М.: Стройиздат, 1968. - 416 с.

118. Руководство по эксплуатации промышленных дымовых и вентиляционных труб. Комитет Российской Федерации по металлургии. М.: 1993.

119. Саламандра Г.Д. Фотографические методы исследования быстропротекающих процессов. М.: Наука, 1974.

120. Смирнов А.Ф., Александров А. В., Лащенников Б.Я., Шапошников Н.Н. Строительная механика. Динамика и устойчивость сооружений. —М.: Стройиздат, 1984.

121. Смоленская Н.Г. Современные методы обследования зданий. — М.: Стройиздат; 1979 г.

122. Студеницын А.И., Колебания стержней переменного сечения с учетом деформации сдвига и упругой податливости опоры. Автореферат кандидатской диссертации, М.: 1955.

123. Сытник B.C., Клюшин А.Б. Геодезический контроль точности возведения монолитных зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1981.

124. Сборник методик по прогнозированию возможных аварий, катастроф, стихийных бедствий и РСЧС (книга 1) М.: 1994.

125. Светлицкий В.А. Механика трубопроводов и шлангов. М.: Машиностроение, 1982. - 280 с.

126. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов: Пер. с анг. М.: Мир, 1979.-392 с.

127. Семишкин В.П. Напряженное состояние толстостенного тора, нагруженного внутренним давлением // Изв. вузов. Машиностроение. 1978- №2.- С. 10-13.

128. Соколовский В.В. Теория пластичности. — М.: Высшая школа, 1969.-608 с.

129. Соснин О.В. Энергетический вариант теории ползучести и длительной прочности. Ползучесть и разрушение неупрочняющихся материалов. Сообщение 1 // Проблемы прочности. 1973. - № 5. -С. 45-49.

130. Стасенко И.В. Расчет трубопроводов на ползучесть. М.: Машиностроение, 1986. - 256 с.

131. Сидорин В.П. Комбинированная установка ЛК-бу. М.: Химия, 1985.-80 с.

132. Соколкин Ю.В., Шестаков П.Д. Кинетика процесса накопления циклических повреждений // Деформирование и разрушение структурно-неоднородных материалов и конструкций. Свердловск: УрО АН СССР, 1989.-е. 27 - 32.

133. Стеклов О.И. Мониторинг крупногаборитных сварных конструкций, эксплуатирующихся при воздействии экологически и коррозионно-опасных сред // Сварочное производство. 1992. - № 8. - С. 4-6.

134. Стеклов О.И. Техническая характеристика оборудования и сооружений нефтегазового и нефтегазохимического комплексов // Дефектоскопия. 1996. - № 9. - с. 113-121.

135. Стасенко И.В. Установившаяся ползучесть тонкостенной трубы в общем случае действия сил // Изв. вузов. Машиностроение. — 1973. -№ 7. -С. 21—25.

136. Стасенко И.В. Установившаяся ползучесть толстостенной трубы // Изв. вузов. Машиностроение. 1974. - № 2. - С. 14—17.

137. Стасенко И.В. Поверхность постоянной мощности диссипации для тонкостенной трубы//Изв. вузов. Машиностроение. — 1975. — № 5.-С. 20-24.

138. Стасенко И.В. Модифицированная формулировка теории упрочнения // Изв. вузов. Машиностроение. — 1975. — № 8. С. 171-173.

139. Стасенко И.В. Предельное состояние толстостенного трубопровода//Вестник машиностроения. 1975,— №8.- С. 1213.

140. СНиП 3.06.07-86. Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний.

141. СНиП II-7-81 (1995, с изм. 4 1997). Строительство в сейсмических районах.

142. СНиП II.7-81*. Строительство в сейсмических районах. Комплект карт ОСР-97-А,В,С и другие материалы для Строительных норм и правил. М., ОИФЗ, 1998.

143. СНиП 2.03.01-84 (1989, с изм. 1988, 1 1989, 2 1992). Бетонные и железобетонные конструкции.

144. СНиП 2.03.11-85. Пособие по контролю состояния строительных металлических конструкций зданий и сооружений в агрессивных средах, проведению обследований и проектированию восстановления защиты конструкций от коррозии.

145. Стасенко И.В. Установившаяся ползучесть толстостенной трубы в общем случае действия сил // Расчеты на прочность. — М.: Машиностроение.- 1977.- вып. 18.- С. 267-273.

146. Стасенко И. В. Оценка напряжений в толстостенных криволинейных трубах // Изв. вузов. Машиностроение. 1980. - № 9.- С. 36-38.

147. Стасенко И.В. Неустановившаяся ползучесть трубопроводных систем // Расчеты на прочность. — М.: Машиностроение, — 1981. — вып. 22.- С. 97-109.

148. Стасенко И. В., Маурин А. С. Установившаяся ползучесть тонкостенных труб при комбинированном нагружении // Проблемы прочности.- 1977. № 6. — С.3-26.

149. Стасенко И. В., Семишкин В. П. Неустановившаяся ползучесть толстостенных труб при комбинированном нагружении // Расчеты на прочность. — М.: Машиностроение, 1978.— вып. 19.— С. 110122.

150. Стасенко И. В., Семишкин В. П. Ползучесть неравномерно нагретых толстостенных труб // Расчеты на прочность. — М.: Машиностроение, 1980.- вып. 21.- С. 111-117.

151. Стасенко И. В., Семишкин В. П. Кинетика напряженного состояния в толстостенных трубах при неустановившейся ползучести//Расчеты на прочность. — М.: Машиностроение. — 1983. -вып. 24.- С. 140-147.

152. Сущев С.П. Диагностическая система обеспечения безопасности дымовых труб нефтегазовых промышленных объектов. СПб.: ООО «Недра», 2004. - 32 с.

153. Сущев С.П. Оценка остаточного ресурса дымовых труб. — Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. 50 с.

154. Сущев С.П. Оценка параметров растущей трещины в трубах. Под редакцией проф. Р.С. Зайнуллина. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. -36 с.

155. Сущев С.П. Экспресс-оценка остаточного ресурса дымовых труб. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003. - 20 с.

156. Сущев С.П., Кузнецов Д.Б. Оценка остаточной и циклической прочности труб со сквозными повреждениями // Мониторинг и безопасность трубопроводных систем. Уфа: Транстэк, 2004. - №1. -С. 10-11.

157. Сущев С.П., Кузнецов Д.Б., Пирогов А.Г. Повышение прочности накладных элементов труб. // Мониторинг и безопасность трубопроводных систем. Уфа: Транстэк, 2004. - №1. - С. 11 - 13.

158. Сущев С.П., Пирогов А.Г. Оценка долговечности труб с несплошностями по критериям механики разрушения (Соавтор: А.Г. Пирогов) // Мониторинг и безопасность трубопроводных систем. -Уфа: Транстэк, 2004. №1. - С. 27 - 30.

159. Оценка характеристик усталостной долговечности дымовых труб. // Мониторинг и безопасность трубопроводных систем. — Уфа: Транстэк, 2004. №1. - С. 32 - 34.

160. Сущев С.П., Ларионов В.И. Технология мониторинга дымовых труб. // Вопросы безопасности объектов нефтегазового комплекса. Сборник научных трудов под редакцией С.П. Сущева и В.И. Ларионова. М.: ЦИЭКС, 2004. - С. 21 -26.

161. Сущев С.П. Аэродинамические исследования сканирующего аппарата для действующих дымовых труб. // Вопросы безопасности объектов нефтегазового комплекса. Сборник научных трудов под редакцией С.П. Сущева и В.И. Ларионова. М.: ЦИЭКС, 2004. - С. 27 -34.

162. Сущев С.П. Оценка остаточного ресурса дымовых труб по критериям снижения жесткости и долговечности их несущих элементов при эксплуатации. // Вопросы безопасности объектов нефтегазового комплекса. М.: ЦИЭКС, 2004. - С. 35 - 38.

163. Сущев С.П. Основные подходы к оценке предельного состояния труб с трещиноподобными дефектами. // Предельное состояние труб с несплошностями. Под редакцией проф. Р.С. Зайнуллина. — СПб.: ООО «Недра», 2004. С. 4 - 9.

164. Сущев С.П., Щепин J1.C. Напряженное и предельное состояние труб с замкнутыми несплошностями. // Предельное состояние труб с несплошностями. Под редакцией проф. Р.С. Зайнуллина. — СПб.: ООО «Недра», 2004. С. 10 - 23.

165. Сущев С.П., Щепин JI.C. Совместное влияние трещиноподобных дефектов и несплошностей на несущую способность труб. // Предельное состояние труб с несплошностями. Под редакцией проф. Р.С. Зайнуллина. СПб.: ООО «Недра», 2004. - С. 24 - 28.

166. Сущев С.П., Щепин Л.С. Определение несущей способности элементов с незамкнутыми несплошностями. // Предельное состояние труб с несплошностями. Под редакцией проф. Р.С. Зайнуллина. СПб.: ООО «Недра», 2004. - С. 29 - 38.

167. Сущев С.П. Механика катастроф. Оценка остаточного ресурса трубчатых конструктивных элементов в условияхмеханохимической повреждаемости. Под редакцией проф. Р.С. Зайнуллина. М.: ФЦ НТП ПП «Безопасность», 2004. - 56 с.

168. Тимошенко С.П., Гере Д.Ж. Механика материалов. М.: Мир, 1976.

169. Трохан A.M. Измерение скорости газовых потоков кинематическими способами. ПМТФ, 1962, № 2.

170. Техническое обслуживание и ремонт зданий и сооружений. Справочное пособие. Под ред. М.Д. Бойко. М.: Строийздат 1993.

171. Тарабарин. .И., Вячин П.Ю., Пирогов А.Г., Влияние температуры на степень деформационного старения трубных сталей // Прикладная механика механохимического разрушения. 2004. - № 1. -С. 28

172. Техническое заключение о состоянии несущих конструкций здания по адресу: г. Москва, пр-т Вернадского, стр.10. — М.: ЦИЭКС, 2001.

173. Техническое заключение о состоянии несущих конструкций высотной части и ограждающих конструкций стилобатной части здания ГВЦ Центробанка России, расположенного по адресу: г. Москва, ул. Свободы, 57. — М.: ЦИЭКС, 2001.

174. Тайрс С., Отани Р. Теория высокотемпературной прочности материалов. М.: Металлургия, 1986. - 280 с.

175. ФаворинМ.В. Моменты инерции тел. М.: «Машиностроение» 1970.

176. Фарамазов С.А. Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация. М.: Химия, 1984. -328 с.

177. Федосенко Ю.К. Вопросы теории вихретоковой дефектоскопии накладными преобразователями. Строгое математическое решение двумерных задач // Дефектоскопия. 1982. — № 2. - С. 2-10.

178. Хапонен Н.А., Иванов Г.Л., Худошин А.А. Перспективы развития неразрушающего контроля // Безопасность труда в промышленности. 2001. - № 1. - С. 48-50.

179. Химченко Н.В., Бобров В. А. Неразрушающий контроль в химическом и нефтяном машиностроении. М.: Машиностроение, 1978.-264 с.

180. Хаметов Т.И. Геодезическое обеспечение проектирования, строительства и эксплуатации зданий, сооружений: Учебное пособие. М.: Издательство АСВ, 2000.

181. Хажинский Г.М. О теории ползучести и длительной прочности металлов // Изв. АН СССР. МТТ. 1971. - № 6. - С.29-36.

182. Хилл Р. Математическая теория пластичности. — М.: ГТТИ, 1956. -407 с.

183. Худсон Д. Статистика для физиков. — М.: Мир, 1967. — 242 с.

184. Шестериков С. А. Релаксация и длительная прочность трубок при сложном нагружении. — Научные труды Института механики МГУ. 1973.- №23,

185. Шорр Б. Ф. Основы расчета на ползучесть неравномерно нагретых деталей // Прочность и деформация в неравномерных температурных полях. М.: Атомиздат, 1962. С. 183-239.

186. Чуракаев A.M. Переработка нефтяных газов. М.: Недра, 1983.279 с.

187. Чалек И. Ползучесть металлических материалов. М.: Мир, 1987.-304с.

188. Юргенсон X. Гибкость и прочность трубопроводов. М.: Госэнергоиздат, 1959. - 216 с.

189. Экспертиза промышленной безопасности (сборник документов) / Колл. авт. М.: Государственное предприятие НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехназдора России, 2000. - 136 с.

190. Kornecki A. Stress Distribution in a Pressurized Thick Walled Toroidal Shell. - College of Aeronautics. Cranfield, Note 137, Jan., 1963, pp.1-16.

191. Rabotnov Yu. N. Redistribution of Reactions at Transient Power-Law Creep. Creep in structures. - 970. - pp. 153—166.

192. Spence J. An upper bound analysis for the deformation of smooth pipe bends in creep. — Creep in structures. 1970. - pp. 234—246.

193. Wilson E. L., Bathe K. J. and Peterson E. E. Finite element analysis of linear and nonlinear heat transfer. // Nuclear Engineering and design. — 1974.- vol.29. pp. 110—124.

194. Ahid D.Nashif, David I G.Johnes, John P.Henderson. Vibration damping. N-Y, Toronto, Singapore, 1985.

195. Biot M. Mechanical Analysis for the Predication of Earthquake, Bull, of Soc. Seism. Of Amer., v.31. No 2, 1941.

196. Genovese F. & Vestroni F. Identification of dynamic characteristics of a masonry building. Abstract Volume CD-ROM Processing of the eleventh European conference of earthquake engineering. France Paris September, 1998 p. 173.

197. Jafari M.K. & Shafiee A. Dynamic behavior of mixed used for core of Karkheh dam. Abstract Volume CD-ROM Processing of the eleventh European conference of earthquake engineering. France Paris September, 1998 p. 179.

198. John G. Shipp, Se, Fasce, and Mikael K.Kallros, Se A rational dynamic analysis for IBC 2000. Eleventh world conference on earthquake engineering. Acapulco, Mexico, June, 1996 Volume of abstracts.