Реконструкция и развитие региональных объектов транспорта газа на основе системного анализа (на примере ООО "Газпром трансгаз Томск")

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность темы. С увеличением возраста газотранспортной системы (ГТС) и требованием дальнейшего развития газовой промышленности важной проблемой становится повышение эффективности реконструкции существующих и надежности вновь создаваемых газопроводов. Данная проблема приобретает наибольшую остроту для Сибири и Дальнего Востока. В настоящее время поставки природного газа в Западно-Сибирском регионе осуществляет ООО «Газпром трансгаз Томск» (до 2008 года - ООО «Томсктрансгаз»). Объекты ГТС как в Восточной Сибири в целом, так и в ООО «Газпром трансгаз Томск» нуждаются в развитии и реконструкции в соответствии с утвержденной приказом Минпромэнерго РФ № 340 от 3 сентября 2007 г. «Программой создания в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке единой системы добычи, транспортировки газа и газоснабжения с учетом возможного экспорта газа на рынки Китая и других стран Азиатско-Тихоокеанского региона». Отсюда вытекает ряд важных научно-технических вопросов, связанных с развитием газотранспортной системы в этом регионе. В первую очередь, необходимо решать вопросы экономически обоснованного развития систем транспорта газа для промышленных и коммунальных потребителей. Кроме того, важное значение имеет разработка стратегии и практики менеджмента при развитии и реконструкции ГТС. Это определяет необходимость развития методических подходов к решению задач развития и реконструкции региональных объектов транспорта газа на примере ООО «Газпром трансгаз Томск».

Цель исследования состоит в разработке методов повышения эффективности реконструкции и развития региональных объектов транспорта газа на основе системного анализа.

Основные задачи исследования:

1. Оценка текущего состояния и перспектив развития объектов газотранспортной системы ООО «Газпром трансгаз Томск».

2. Применение методических подходов системного анализа для решения задач реконструкции и развития объектов ГТС ООО «Газпром трансгаз Томск».

3. Разработка технических, технологических и управленческих подходов для практической реализации мероприятий по реконструкции и развитию региональных объектов транспорта газа.

4. Разработка методов оценки и управления рисками, связанными с реконструкцией и развитием объектов транспорта газа.

Научная новизна.

В диссертации разработаны методические подходы, связанные с применением системного анализа при решении задач реконструкции и развития региональных газотранспортных систем. Автором обоснованы и систематизированы технические, технологические, управленческие и кадровые факторы, влияющие на эффективность реконструкции и развития региональной газотранспортной системы как подсистемы газовой отрасли.

Разработаны методические положения, позволяющие системно интегрировать технические, технологические и управленческие мероприятия, реализующие программы реконструкции и развития газотранспортной системы с учетом региональных и структурных особенностей дочернего общества. В работе обоснованы методические подходы анализа и управления рисками различной природы, возникающими при решении задач реконструкции и развития газотранспортной системы.

Защищаемые положения.

1. Разработка комплексного подхода к повышению эффективности реконструкции и развития региональной газотранспортной системы на основе методов системного анализа с учетом структурных, технологических и региональных особенностей ГТС.

2. Интеграция технических, технологических, управленческих и кадровых решений, направленных на повышение эффективности реконструкции и развития региональной газотранспортной системы.

3. Разработка классификации, оценки и управления рисками, связанными с реконструкцией и развитием ГТС ООО «Газпром трансгаз Томск».

Практическая значимость работы заключается в комплексном решении научно-прикладной задачи, связанной с применением методических подходов для обоснования взаимосвязанных технических, технологических, управленческих и кадровых мероприятий реконструкции и развития газотранспортных систем. Результаты работы используются при разработке и реализации программ реконструкции и развития газотранспортной системы ООО «Газпром трансгаз Томск».

Комплексное решение научно-прикладной задачи, связанной с применением разработанных методических подходов, позволяет повысить обоснованность и эффективность реконструкции и развития региональной газотранспортной системы.

Апробация работы и публикации.

Материалы диссертации докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на: всероссийской научно-технической конференции «Вопросы газификации субъектов Российской Федерации Сибирского региона» (г. Новосибирск, 2005); региональной научно-практической конференции «Газификация субъектов Сибирского федерального округа РФ и развитие сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций на территории Западной Сибири» (г. Томск, 2005); 1-ом Сибирском региональном форуме «Качество жизни: развитие кадрового потенциала региона» (г. Томск, 2005); региональной научно-практической конференции «Развитие газификации в Сибирском ФО» (г. Томск, 2006); Высшем экономическом совете Сибирского ФО (г. Новосибирск, 2006); международной конференции «Новые высокие технологии газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи CITOGIC-2006» (г. Томск, 2006), II-ом Сибирском региональном форуме «Качество жизни: роль корпоративной культуры» (г. Томск, 2007); региональной научно-практической конференции «Эффективное использование природного газа» (г. Иркутск, 2007); международной конференции «Новые высокие технологии газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи CITOGIC-2007» (г. Казань, 2007); всероссийской научно-практической конференции «Развитие сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций в Российской Федерации» (г. Екатеринбург, 2007); всероссийской научно-практической конференции «Использование природного газа» (г. Томск, 2007).

По теме диссертации опубликованы 9 научных работ (в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ - 7).

1. Анализ основных этапов развития и современного состояния газотранспортной системы ООО «Газпром трансгаз Томск»

Магистральный транспорт газа это основной вид деятельности ООО «Газпром трансгаз Томск». Девять линейно - производственных управлений магистральных газопроводов обеспечивают поставку 16 млрд. м3 газа в год потребителям Юго-Восточной части Западной Сибири, включая Тюменскую (частично), Томскую, Омскую, Новосибирскую, Кемеровскую области и Алтайский край.

Транспортировка газа от производителей газа к пунктам его сдачи производится по магистральным газопроводам: МГ «Нижневартовский ГПЗ - Парабель - Кузбасс» транспортирует до 11 млрд. м3 в год и МГ "СРТО - Омск - Новосибирск - Кузбасс", по которому транспортируется до 5,0 млрд. м3 газа с газовых месторождений. Большая часть газопроводов находится в эксплуатации от 20 до 25 лет и более (рис. 1). В связи с этим они имеют значительные коррозионные повреждения, и повышение рабочего давления до проектного уровня может привести к разрывам газопроводов.

Рис. 1. Распределение магистральных газопроводов по срокам эксплуатации

Результаты многолетних теоретических и экспериментальных исследований, а также опыт эксплуатации магистральных газопроводов показывают, что на газопроводах со сроком службы свыше 20 лет происходят необратимые деградационные процессы, приводящие к ухудшению характеристик металла труб и снижению защитных свойств изоляционных покрытий, что в свою очередь приводит к авариям (рис. 2).

Рис. 2. Распределение аварий по годам

Проведенный анализ показал, что газотранспортная система ООО «Газпром трансгаз Томск» имеет ряд особенностей, основные из которых следующие:

1. ГТС расположена в семи регионах РФ, занимающих площадь 900 тыс. км2, что составляет 25% европейской части РФ. Более половины газопроводов расположены в труднодоступных районах со сложными гидрографическими условиями (болота, поймы многочисленных рек, их протоки, старицы, озера), что в значительной степени затрудняет обслуживание и проведение ремонтных работ на линейной части.

2. Более 40% газопроводов эксплуатируются свыше 25 лет. На многих линейных участках общей протяженностью около 2000 км установлено разрешенное рабочее давление ниже проектного, что, снижает производительность системы в целом. С учетом наличия таких участков газопроводов, степени амортизации компрессорных станций технически возможная пропускная способность наиболее загруженного газопровода «НВ ГПЗ - Парабель - Кузбасс» в настоящее время практически исчерпана и составляет 8,2 млрд. м3 в год.

3. Однониточное исполнение значительной части газопроводов не обеспечивает достаточную надежность снабжения газом потребителей, не позволяет проводить планово - профилактические и ремонтные работы на линейной части без прекращения приема газа от поставщиков.

Результаты проведенных исследований показали необходимость разработки и реализации программ реконструкции и развития ГТС ООО «Газпром трансгаз Томск» с использованием методов системного анализа.

2. Декомпозиция ГТС ООО «Газпром трансгаз Томск» на подсистемы и отдельные объекты с учетом современного состояния и перспектив развития, структура задач этапов анализа и синтеза ГТС, а также место этих задач в проблеме формирования программ реконструкции и развития газотранспортной системы

Анализ современного состояния ГТС ООО «Газпром трансгаз Томск» позволяет рассматривать ГТС как сложную распределенную организационно-техническую систему, включающую подсистемы различного уровня иерархии и функциональной принадлежности.

Каждая из составляющих ГТС требует дальнейшей декомпозиции до уровня, позволяющего описывать каждый элемент с помощью соответствующих моделей. Уровень детализации декомпозиции зависит от состава задач системного анализа.

В работе показано, что целесообразно рассматривать четыре уровня иерархии ГТС ООО «Газпром трансгаз Томск». На первом уровне выделены «южное» (СРТО-Омск, Омск-Новосибирск.) и «северное» (Нижневартовский ГПЗ-Парабель, Парабель-Кузбасс) направления ГТС. Второй уровень декомпозиции включает линейные участки и площадочные объекты по каждому направлению. Третий уровень иерархии связан с декомпозицией линейной части на магистральные газопроводы, распределительные сети, газопроводы-отводы и резервные нитки. На этом же уровне декомпозиции площадочные объекты разделены на компрессорные станции (КС), газораспределительные (ГРС), газоизмерительные станции (ГИС), объекты управления линейными участками ГТС и др.

Четвертый уровень включает линейные участки магистральных газопроводов одинакового диаметра (менее 400 мм, 500 мм, 700 мм, 800 мм, 1000 мм и 1020 мм). Также выделены участки переходов МГ (реки, водоемы, дороги). Компрессорные станции ООО «Газпром трансгаз Томск» подразделяются по виду ГПА (электроприводные, газотурбинные).

Дальнейшая декомпозиция целесообразна только в случае, если решаются задачи реконструкции и развития применительно к отдельным участкам МГ (например, участки, требующие переизоляции труб в первоочередном порядке) или классам (типам) оборудования площадочных объектов ГТС.

В соответствии с «Программой создания в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке единой системы добычи, транспортировки газа и газоснабжения…», структура будущей ГТС будет включать целый ряд дополнительных подсистем и объектов. К числу таких объектов относятся станция подземного хранения газа (ПХГ), а также сеть автомобильных газонаполнительных станций АГНКС (сеть АГНКС не являются непосредственной подсистемой ГТС, однако ее функционирование непосредственно связано с функционированием газотранспортной сети ООО «Газпром трансгаз Томск»). Также учтены перспективы перехода к многониточным коридорам и строительства перемычек. В этом случае верхние два уровня декомпозиции могут быть представлены в виде, показанном на рис. 3.

Рис. 3. Декомпозиция некоторых подсистем ГТС ООО «Газпром трансгаз Томск» с учетом развития

Разработка программ реконструкции и развития газотранспортной системы (как и других промышленных объектов газовой отрасли) включает в себя три этапа:

-- 1-й этап -- решаются задачи системного уровня;

-- 2-й этап -- формируются принципиальные технические решения на уровне отдельных участков газотранспортной системы;

-- 3-й этап -- проводятся синтез системы и оценка системной надежности и безопасности ГТС, эффективности инвестиций, анализ системных рисков.

В работе показано, что процедура синтеза ГТС при обосновании программ реконструкции и развития должна включать в себя последовательное решение следующих задач:

- определение потребности в материально-технических ресурсах;

-определение потребности инвестиций, необходимых для развития ГТС;

- оценка системной надежности и промышленной безопасности ГТС;

- оценка экологической безопасности реализации функционирования и развития ГТС;

- оценка экономической эффективности развития ГТС;

- анализ рисков развития ГТС.

Проведенные исследования показали, что к числу наиболее важных мероприятий реконструкции региональных ГТС (для условий ООО «Газпром трансгаз Томск») относятся:

- реконструкция КС с применением малолюдных технологий, сокращение газоперекачивающих агрегатов (ГПА) на КС (с 5-ти до 4-х) при той же мощности, повышение их производительности с 29 млн. м3 в сутки до 32 млн. м3 в сутки;

- снижение потребления электроэнергии за счет регулирования привода, применения электроприводных ГПА с высоким коэффициентом полезного действия (КПД);

- снижение расходов за счет применения безмасляных электродвигателя и нагнетателя (на магнитном повесе), сухих уплотнителей нагнетателя;

- использование современных систем управления ГПА и КС, обеспечивающих надежность, малолюдность, работу в дневную смену;

- применение современных материалов строительства зданий, следовательно, снижение потерь тепла и мощности котельных;

- применение ультразвуковых расходомеров, повышающих эффективность работы ГПА, за счет снижения потерь электроэнергии.

Анализ показал, что для повышения эффективности мероприятий программ реконструкции и развития требуется системная интеграция технических, технологических, управленческих и кадровых решений.

3. Обоснование технологических, управленческих и организационных решений, повышающих эффективность реконструкции и развития ГТС

Повышение эффективности реконструкции определяется объемами работ на линейной части ГТС по определению дефектности труб. Для этого была разработана методика контроля труб с использованием таких методов как метод магнитной памяти металла (МПМ), сканирующих устройств и измерителей концентрации напряжений (КН) для их экспресс-сортировки на пригодные, непригодные и трубы, требующие дополнительного контроля и ремонта.

Пригодными к дальнейшей эксплуатации признаются трубы, на которых при контроле методом МПМ не были выявлены зоны концентрации напряжений с предельным градиентом поля:

Кпр = dH/dx,

соответствующим начальному этапу развития повреждения, и не были выявлены другими методами неразрушающего контроля (НК) недопустимые дефекты.

Непригодными к дальнейшей эксплуатации признаются трубы с предельным градиентом поля Кпр в зонах КН, с различными дефектами (язвины на внутренней и наружной поверхностях, расслоение металла, механические повреждения, гофры и др.) и утонением стенки в отдельных участках на 10-20 %. Часть труб с незначительными зонами КН и дефектами, утонением стенки менее 10 % рекомендуются к повторному применению после их ремонта.

Магнитограмма, характеризующая напряженно-деформированное состояние в одном из сечений трубы диаметром 1020 мм с локальным изменением поля Н и градиента поля dH/dx характеризует наличие дефектов в виде вмятин и язвин наружной коррозии (рис. 4).

Проведенный анализ показал, что использованные методы диагностики технологичны и позволяют повысить надежность ГТС ООО «Газпром трансгаз Томск».

Рис. 4. Магнитограмма напряженно-деформированного состояния (А) и распределение градиента магнитного поля (Б)

Наряду с технологической, другой важной составляющей повышения эффективности реконструкции ГТС является повышение эффективности управленческой деятельности за счет использования новых информационных технологий. В качестве такой технологии может выступать ERP-система, в основе которой лежит принцип создания единого хранилища данных, содержащего всю информацию, накопленную организацией в процессе ведения деловых операций, включая финансовую информацию, данные, связанные с производством, управлением персоналом или любые другие сведения. Это устраняет необходимость в передаче данных от системы к системе. Кроме того, любая часть информации, которой располагает предприятие, становится одновременно доступной для всех сотрудников, обладающих соответствующими полномочиями. Такая технология эффективна для компаний, имеющих большую территориальную удаленность филиалов и предъявляющих особые требования к управляемости, организации документооборота и информационному обеспечению.

Качественная оценка экономического эффекта внедрения интегрированной корпоративной системы, полученная методом экспертных оценок, приведена в таблице 1.

Таблица 1. Оценка экономического эффекта от внедрения новых информационных технологий

Системная интеграция всего комплекса организационно-технических мероприятий программ реконструкции и развития должна осуществляться в соответствии с принципами проектного менеджмента. На примере организации деятельности ООО «Газпром трансгаз Томск» в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке показано, что комплекс мероприятий должен включать:

создание организационной структуры - Управления по эксплуатации газопроводов в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке и линейно-производственных управлений;

организацию центра подготовки кадров;

организацию комплексного обследования строящихся объектов, разработку планов и графиков строительства и ввод в эксплуатацию законченных объектов;

разработку производственных программ, организацию системы технологической связи, приобретение производственной базы, оснащение автотранспортом и т. д.

Выполнение программ реконструкции и развития должно опираться на высокую организацию труда, внедрение современных технологий, современный менеджмент. Уже на этапе проектирования объектов магистрального транспорта газа с учетом условий размещения должны быть заложены современные технологические решения: безлюдные технологии, полная телемеханизация объектов, космическая связь и т. д.

Анализ управленческих решений показал, что в рамках системной интеграции мероприятий особое внимание должно уделяться формированию и развитию системы непрерывного образования, профессиональной подготовке и повышению квалификации персонала, что в значительной степени связано с широкомасштабным внедрением новых информационных технологий.

4. Идентификация и классификация рисков, возникающих при реализации программ реконструкции и развития ГТС, систематизированы методы анализа и управления рисками

В работе предложена классификация рисков, связанных с реализацией программ реконструкции и развития ГТС (Таблица 2).

экономический газотранспортный корпоративный

Таблица 2. Классификация рисков, связанных с реализацией программ реконструкции и развития ГТС

Выполненные исследования показали, что для анализа рисков, связанных с реализацией мероприятий по реконструкции и развитию ГТС, наиболее приемлемыми являются следующие: метод анализа опасности и работоспособности (Hazop - Hazard and Operability Study); метод анализа видов и последствий отказов (FMEA - Failure Mode and Effects Analysis); метод анализа «деревьев отказов» и событий (FTA - Fault Tree Analysis; ETA - Event Tree Analysis); метод количественного анализа риска (QRA - Quantitative Risk Analysis).

Данные методы были использованы для идентификации рисков, возникающих при реализации программ реконструкции объектов транспорта газа ООО «Газпром трансгаз Томск».

Для различных сценариев реализации программ реконструкции и развития были определены периоды принятия управленческих решений, связанных со сроками начала строительства или модернизации, что необходимо для управления различными видами рисков.

Заключение

Основные выводы диссертационной работы:

1. Анализ состояния и перспектив развития региональной газотранспортной системы (на примере ООО «Газпром трансгаз Томск») показал, что ГТС должна рассматриваться как иерархическая распределенная развивающаяся система, детальность описания подсистем которой зависит от типа решаемых задач и глубины прогнозирования.

2. Развит комплексный подход применительно к задачам повышения эффективности реконструкции и развития ГТС в части учета структурных, технологических, региональных особенностей ГТС дочернего общества, а также с учетом роли данной подсистемы ОАО «Газпром» в решении задач функционирования и достижения стратегических целей газовой отрасли.

3. Последовательно выполнена декомпозиция, анализ и синтез ГТС ООО «Газпром трансгаз Томск», в том числе, линейная часть, компрессорные станции, подводные переходы, АГНКС и т.п., с учетом современного состояния и перспектив развития дочернего общества, что позволило повысить объективность обоснования мероприятий программ реконструкции и развития.

4. Показана необходимость обоснования не только технических и технологических мероприятий, но также целесообразность одновременной реализации организационных, управленческих и кадровых мероприятий.

5. Для повышения эффективности реконструкции в части обоснования объемов работ по линейной части ГТС, разработана и апробирована методика применения метода магнитной памяти металла, сканирующих устройств и измерителей концентрации напряжений, что позволило выполнить экспресс-сортировку на пригодные, непригодные и трубы, требующие дополнительного контроля и ремонта.

6. Обоснованы целесообразность, перечень мероприятий и последовательность реализации интегрированной автоматизированной системы управления производственно-хозяйственной и финансово-экономической деятельности ООО «Газпром трансгаз Томск». Показано, что внедрение автоматизированной системы управления позволяет существенно повысить эффективность производственной деятельности, включая решение задач реализации программ реконструкции и развития ГТС ООО «Газпром трансгаз Томск».

7. В соответствии с принципами проектного менеджмента обоснованы направления организационной деятельности ООО «Газпром трансгаз Томск» в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, включающие создание организационной структуры, организацию центра подготовки кадров, комплексное обследование строящихся объектов, разработку планов и графиков строительства и ввод в эксплуатацию законченных объектов, организацию текущей производственной деятельности. Такой подход развивает методологию системной интеграции при обосновании мероприятий программ реконструкции и развития в части усиления значимости организационной, управленческой и кадровой составляющей.

8. Выполнена идентификация и классификация рисков, связанных с реализацией программ реконструкции и развития ГТС, а также систематизированы основные методы оценки и управления возникающими рисками. Показано, что в целях снижения рисков для каждого сценария реализации программы реконструкции и развития должны быть определены периоды принятия управленческих решений, связанные со сроками начала строительства или модернизации.

Литература

1. Маркелов В.А. Развитие газотранспортной системы на востоке России //Газовая промышленность, 2006, № 9, С.46-48.

2. Маркелов В.А. и др. Контроль и оценка ресурса протяженных участков газопроводов // Газовая промышленность, 2006, № 8, С.30-31.

3. Маркелов В.А., Зайковский В.Э., Куликов А.В. Внедрение ERP-системы в Томсктрансгазе // Газовая промышленность, 2007, № 2, С.37-39.

4. Маркелов В.А. Восстановление дюкера с применением полимерно-тканевого рукава. - В кн. Труды XVII Международного конгресса «Новые технологии в газовой, нефтяной промышленности, энергетике и связи», Москва: 2008, С. 26-31.

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

6. Дедиков Е.В. Клишин Г.С., Маркелов В.А. и др. Моделирование выбросов и утечек природного газа //Газовая промышленность, 2000, № 1, С.29-32.

7. Маркелов В.А. Томсктрансгаз: развитие рынка газомоторного топлива в сибирском федеральном округе. // Газовая промышленность, 2005, № 4, С.21-23.

8. Маркелов В.А. Состояние и перспективы развития ГТС ООО «Газпром трансгаз Томск»: применение системного анализа // Тезисы докладов Международной научно-практической конференции «Путь инноваций и новые технологии в газовой промышленности (15-17 октября 2008), М.: ООО «ВНИИГАЗ, 2008, С.90.

9. Маркелов В.А., Михаленко В.А., Пронин Е.Н., Куликов А.В. Автоматизация управления взаимоотношениями с клиентами в газомоторном бизнесе // Спец. выпуск Газовая промышленность, 2008, № 626, С.33-35.

Размещено на Allbest.ru