РОЗДІЛ 2
РОЗРОБКА ТА ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ЛОКАЛІЗАЦІЇ НАСКРІЗНИХ ДЕФЕКТІВ
ГАЗОПРОВОДУ
Розроблено метод локалізації місця витоку газу з газопроводу, проведено
теоретичні дослідження динаміки руху пристрою для локалізації місця витоку
газопроводом до місця аварійного витоку методом математичного моделювання
нестаціонарних газодинамічних процесів, який реалізовано розв'язанням системи
диференційних рівнянь в часткових похідних, що містить рівняння руху газу та
рівняння нерозривності. Методом скінчених елементів проведено дослідження
процесу гальмування пристрою для локалізації місця витоку в місці аварійного
витоку газу. Оцінено ефективність газопроводу під час часткового перекриття
його порожнини пристроєм для локалізації місця витоку.
2.1. Розробка пристрою для локалізації місця витоку газу з газопроводу
Не дивлячись на покращення якості спорудження газопроводів, удосконалення
системи контролю за їх станом та системи протикорозійного захисту, а також
збільшення обсягів профілактичного і капітального ремонту, безаварійна
експлуатація газопроводів неможлива. Аварії на газопроводах призводять до зміни
режиму їх роботи, втрат газу та екологічних збитків.
Старіння ГТС України та неякісне ізоляційне покриття спричиняють збільшення
кількості аварійних відмов. Витрачаються значні зусилля, час і кошти на
усунення наскрізних дефектів газопроводів. Технологія ремонту навіть незначних
наскрізних дефектів вимагає:
а) припинення перекачування газу;
б) випорожнення ділянки газопроводу, яка підлягає ремонту;
в) перекриття порожнини газопроводу для запобігання попаданню в зону вогневих
робіт вибухонебезпечних і горючих газів за допомогою гумових шарів, які вводять
у порожнину газопроводу через отвори, спеціально вирізані для цього;
г) заміни дефектної ділянки новою трубою;
д) видалення цих герметизувальних елементів і заварювання отворів;
е) продувки газопроводу та заповнення газом;
є) відновлення перекачування [64, 74].
Під час проведення такого комплексу робіт газопровід простоює в середньому
більше 20 годин. Потрібно також зважати на величину зниження пропускної
здатності газопроводу в разі від'єднання окремих ниток багатониткового
газопроводу або повну зупинку подачі газу споживачам на однонитковому
газопроводі. Крім того, під час випорожнення та продувки газопроводу
втрачається значна кількість газу [48, 77], який до того ж негативно впливає на
довкілля і підвищує небезпеку виникнення вибухів і пожеж.
Ремонт аварійних витоків без припинення перекачування є найефективніший вид
ремонту, так як збитки зводяться до мінімуму. Однак цей вид ремонту передбачає
наявність високорозвиненої технічної бази, яка дозволяє локалізувати місце
витоку газу з газопроводу та провести ремонт без випорожнення, продувки
газопроводу і припинення транспортування газу.
Під терміном виток будемо розуміти наскрізний дефект, який супроводжується
втратою герметичності газопроводу і виходом газу назовні.
За даними Європейської організації EGIG, яка співпрацює з дев'ятьма найбільшими
газотранспортними підприємствами Західної Європи і з 1970 року збирає дані щодо
відмов газопроводів витоки складають 72 % від загальної кількості відмов
усереднене значення причин виникнення яких наведено на рис. 1.3. Решта 28 %
складають розриви. При цьому 92 % відмов причиною яких є корозія складають
витоки, а 8 % розриви. У 4 % всіх випадків відмов згідно бази даних EGIG
спостерігалось запалення газу.
За дослідженнями Кіченка С.Б. [54] одним з найважливіших параметрів, який
характеризує степінь небезпеки дефекту є його осьова довжина, яка визначає вид
руйнування – виток або розрив. Протяжні вздовж осі дефекти мають тенденцію до
розриву, тоді як відносно короткі – тенденцію до витоку. Так звану границю
“виток – розрив” знайти складно, але встановлено, що для більшості
трубопроводів дефекти з осьовою довжиною, рівною трьом товщинам стінки (3д) або
менше, приводять до витоку, а дефекти з осьовою довжиною більше 3д – до
розриву. При цьому у визначення границі “виток – розрив” включений значний
коефіцієнт безпеки. Тому щоб запобігти загрозі розриву газопроводу під час
локалізації витоку та ремонтних робіт необхідно обмежити застосування методу.
Метод може застосовуватись тільки для витоків осьова довжина яких не більша
3д.
Основними вимогами, яким повинен відповідати пристрій для локалізації місця
витоку є:
а) невелика трудомісткість підготовчих операцій;
б) здатність швидко локалізувати місце витоку;
в) надійність щодо забезпечення герметичності локалізованої зони для проведення
ремонтних робіт на весь період їх проведення;
г) можливість оперативно демонтувати пристрій після закінчення ремонтних робіт.
Вищевикладене дозволяє сформулювати призначення методу локалізації місця витоку
газу з газопроводу під час ремонту газопроводу: метод локалізації місця витоку
газу з газопроводу, як частина комплексу ремонтно-технологічного обладнання,
призначений для швидкої і своєчасної локалізації витоків, осьова довжина яких
не перевищує 3д, не припиняючи транспортування газу з забезпеченням надійної
герметизації зони ремонтних робіт на весь час їх проведення.
На основі аналізу ремонтних ситуацій розроблено конструкцію пристрою для
локалізації місця витоку газу з газопроводу (рис. 2.1). У разі виявлення
пошкодження пристрій 1 за командою запасовують у камеру запуску. Під дією
Рис. 2.1. Локалізація місця витоку газу з газопроводу:
1 – пристрій для локалізації місця витоку газу з газопроводу; 2 – газопровід; 3
– виток; 4 – стопорний вузол.
напору транспортованого продукту він рухається газопроводом 2 до місця витоку 3
в потоці т