Моделювання експлуатаційної надійності і раціональне планування системи технічних обстежень сталевих резервуарів для нафтопродуктів

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовані мета і задачі, визначені об'єкт і предмет дослідження, наукова новизна і практичне значення роботи, дана її загальна характеристика.

Перший розділ присвячено аналізу сучасного стану досліджень в області будівельних конструкцій та споруд щодо керування експлуатаційною надійністю сталевих резервуарів для нафтопродуктів з метою забезпечення їх безпечної роботи. Відзначено, що питання моделювання експлуатаційного стану і керування надійністю РВС знаходяться в руслі фундаментальної проблеми технічної діагностики сталевих конструкцій і споруд. Дослідження в цьому напрямку активно проводилися і проводяться в даний час в роботах Березіна В.Л., Болотіна В.В., Венгерцева Ю.О., Горохова Є.В., Єгорова Є.А., Корольова В.П., Овчиннікова І.Г., Перельмутера А.В., Пічугіна С.Ф., Прохорова В.А., Раєвського Г.В., Райзера В.Д., Ржаніцина О.Р., Сухова Ю.Д., Тімашева С.А. та інших. Ці роботи заклали наукові й організаційні основи технічної діагностики як будівельних конструкцій взагалі, так і сталевих резервуарів для нафтопродуктів зокрема; дозволили виявити ряд важливих закономірностей, пов'язаних з експлуатаційною надійністю і довговічністю РВС і сформулювати ряд загальних підходів і рекомендацій для рішення багатьох принципових питань, які виникають при оцінці і прогнозуванні технічного стану сталевих резервуарів, що знаходяться в експлуатації.

Постановка і рішення задач, пов'язаних з керуванням надійністю і забезпеченням безпечної експлуатації РВС виконані в роботах Афонської Г.П., Зеленцова Д.Г., Евтихіна В.Д., Кулик Г.І., Маркелова В.П., Московської О.А., Павлової О.В., Почтмана Ю.М., Скалозуба В.В. та інших.

На підставі аналізу відомих методів і моделей керування експлуатаційною надійністю РВС сформульовані мета і задачі дисертації.

В другому розділі представлені матеріали статистичного аналізу даних про нормативні відкази РВС. Ці дані отримані за результатами натурних обстежень резервуарів, що знаходяться в експлуатації в умовах розподільчих нафтобаз України. Технічні обстеження РВС проводилися за єдиною методикою з урахуванням рекомендацій, викладених у діючих нормативних документах. Усього були зібрані дані більш ніж по 600 резервуарах місткістю від 100 до 5000 куб. м., які знаходиться в експлуатації від 5 до 55 років. Статистичні вибірки формувалися з урахуванням вимоги їхньої репрезентативності. В одну вибірку попадали резервуари ідентичні по виду нафтопродукту, що зберігається, проектним характеристикам, тривалості експлуатації та об'єму. Відкази резервуарів фіксувалися за нормативними ознаками, які передбачені діючими нормативними документами (див. табл.1).

Таблиця1 Нормативні ознаки відказа РВС

Встановлені і систематизовані деякі статистичні закономірності характерних дефектів і ушкоджень РВС. Для оцінки швидкості корозії основних конструктивних елементів резервуарів запропонована модель виду

,(1)

де початкова швидкість корозії i-го конструктивного елемента, що розглядається як випадкова величина, яка має логарифмічно нормальний закон розподілу; k_i керуючий параметр моделі, що враховує тип кородуючого конструктивного елемента і визначається на основі методу найменших квадратів за результатами товщинометрії цього конструктивного елемента.

Відзначено, що модель (1) є модифікацією відомої корозійної моделі Е.М. Гутмана, в якій термін експлуатації t представлено в явному виді. Дана модель враховує випадкову природу корозії, прискорений характер корозійного зносу несучих конструктивних елементів, від'ємні припуски на металопрокат і може бути цілком конкретизована на основі порівняно невеликого обсягу інформації про геометричні параметри конструктивних елементів, одержаної в процесі технічних обстежень РВС.

Модель (1) була чисельно реалізована для визначення швидкості корозії РВС об'ємом від 100 до 5000 куб. м. У табл.2 приведені статистичні оцінки середніх швидкостей поверхневої корозії основних конструктивних елементів _ij і математичні сподівання тих же швидкостей m_u, отримані стосовно до вибірки з 52 резервуарів для товарних нафтопродуктів (бензин, дизельне та пічне паливо і т.ін.) місткістю 2000 куб. м.

Таблиця 2 Розрахункові оцінки швидкості поверхневої корозії РВС-2000, мм/рік

З цієї таблиці зокрема видно, що статистичні середні і обчислені за моделлю (1) оцінки математичних сподівань швидкості корозії основних конструктивних елементів РВС відрізняються в межах 10%. У такий спосіб модель (1), не дивлячись на простоту і наближеність, дозволяє одержувати прийнятні для інженерної практики результати і виключає можливість грубих помилок.

Запропоновано статистичну модель експлуатаційної надійності РВС. Ця модель розглядає зміну технічного стану резервуарів у період експлуатації як випадковий процес, а параметри цієї моделі можуть бути цілком конкретизовані на основі статистичного аналізу даних про нормативні відкази, отриманих за результатами технічних обстежень РВС. Модель має наступний вид

,(2)

де P(t) імовірність безвідмовної роботи РВС у момент часу t; імовірність того, що за час експлуатації t не відбудеться відказ, зафіксований по і-й ознаці (див. табл.1);

_i інтенсивність відказа, зафіксованого по і-й ознаці.

Значення _i визначалися за методом найменших квадратів шляхом рішення наступних задач одномірної мінімізації

,(3)

де j індекс, що відповідає терміну експлуатації t_j; f_ij частота відказа і-го виду за період експлуатації t_j, яка визначається на підставі статистики нормативних відказів; m кількість часових інтервалів експлуатації РВС, прийнятих до уваги в наявній вибірці статистичних даних.

Відзначено, що модель (2) є вельми наближеною, не враховує періодичне відновлення працездатності РВС у процесі експлуатації і може бути корисною насамперед для орієнтовної оцінки граничного терміну безпечної експлуатації (максимального міжревізійного періоду безупинної роботи t^* ) резервуарів, що пов'язано з рішенням рівняння P(t) = P^*, де P^* потрібний рівень надійності, який визначає припустимий ризик відказа резервуара, таке граничне значення імовірності безвідмовної роботи РВС, нижче якого експлуатація споруди повинна бути припинена.

Третій розділ присвячено моделюванню експлуатаційного стану резервуарів для нафтопродуктів. Відповідно до класифікації експлуатаційного стану сталевих конструкцій (див. ДБН 362-92) виділено справний, працездатний, обмежено працездатний і непрацездатний стан РВС.

Розроблена імовірнісна модель експлуатаційної надійності РВС, що враховує періодичне відновлення працездатності споруди і такі найважливіші механізми відказа нафтових резервуарів як корозія, підростання тріщиноподібних дефектів та дефекти геометрії. При цьому корозія розглядалася як фактор, що змінює товщину конструктивних елементів і негативно впливає на їх міцнісні характеристики. Враховувалися дві складові корозії: корозія поверхнева, що охоплює великі ділянки як основного металу, так і зварених з'єднань, і корозія локальна, котра виявляється у виді корозійних виразок, питтингов і плям. Для оцінки швидкості поверхневої і локальної корозії сталевих конструкцій РВС використовувалася модель (1). Сталевий резервуар для нафтопродуктів розглядався як система чотирьох основних конструктивних елементів: днища, покрівлі, циліндричної стінки і вузла сполучення стінки з днищем - уторної зони.

Така розбивка РВС на підсистеми пояснюється тим, що циліндрична стінка, днище і покрівля резервуара зазнають вплив різноманітних навантажень, відрізняються конструктивно, мають різні розрахункові схеми, виконують приватні функціональні задачі і характеризуються різними технічними параметрами. Отже, циліндрична стінка, днище та покрівля - це підсистеми РВС. При цьому потрібно враховувати, що якщо стінку резервуара розглядати як правильну циліндричну оболонку, то при впливі внутрішнього тиску практично вся стінка знаходиться в безмоментному стані, де переважними є напруження, що розтягують. Виключення складає вузол сполучення циліндричної стінки з плоским днищем, що є яскраво вираженою зоною моментного стану (зоною крайового ефекту), де переважують згинаючі напруження. У зв'язку з цим у нижньому поясі, крім перевірки умови міцності за розтягуючими напруженнями, у місцях сполучення стінки з днищем необхідна додаткова перевірка умови міцності за згинаючими напруженнями. Тому вузол сполучення стінки з днищем доцільно розглядати окремо як підсистему резервуара - окрему коротку оболонку, що вимагає спеціального розрахунку на міцність з урахуванням крайового ефекту. Слід також відзначити, що серед перерахованих чотирьох підсистем резервуара днище і покрівля виконують, в основному, обгороджуючу функцію і забезпечують жорсткість конструкції, а стінка і вузол сполучення є несучими конструктивними елементами.

Вважалося, що резервуар відповідає своєму функціональному призначенню, якщо він задовольняє умовам міцності, стійкості і герметичності. Запропонована модель надійності має вигляд

,(4)

де P_р(t) імовірність безвідмовної роботи резервуара в момент часу t; відповідно, імовірності збереження міцності, стійкості і герметичності РВС у той же момент часу.

Імовірність визначалася з умов спільного збереження міцності всіх поясів циліндричної стінки і вузла сполучення. При цьому імовірність збереження міцності і-го пояса визначалася з умови невід'ємності поточного запасу міцності цього пояса

(5)

а імовірність збереження міцності вузла сполучення з умови невід'ємності поточного запасу міцності зони сполучення стінки з днищем

.(6)

Тут R_wyi(t), R_wy(t) поточні значення міцнісних показників, відповідно, i-го пояса стінки та вузла сполучення, які визначалися з урахуванням впливу корозії і гіпотетичного підростання тріщиноподібних дефектів; поправковий коефіцієнт, що враховує зміну величини згинаючого моменту M₀(t) при наявності дефектів геометрії циліндричної стінки в зоні її сполучення з днищем; h_i(t), h_y(t) поточні значення товщини i-го пояса і вузла сполучення; p_i розрахункова величина гідростатичного тиску в i-му поясі стінки; r радіус серединної поверхні резервуара.

Імовірність збереження стійкості резервуара в момент часу t визначалася з умови невід'ємності поточного запасу стійкості циліндричної стінки

(7)

де ₁(t), ₂(t) поточні значення меридіонального і кільцевого напружень у стінці від подовжніх та радіальних зовнішніх навантажень відповідно; _cr1(t), _cr2(t) поточні значення критичних напружень при стиску, відповідно, в осьовому і радіальному напрямках.

Імовірність збереження герметичності резервуара в момент часу t визначалася з умови спільного збереження герметичності всіх основних конструктивних елементів РВС. При цьому умова невід'ємності поточного запасу герметичності довільного конструктивного елемента має вид

,(8)

де h₀ і v відповідно, початкова товщина і швидкість локальної корозії конструктивного елемента.

На основі моделі надійності (4) сформульовані критерії оцінки експлуатаційного стану РВС. Ці критерії мають вид наступних нерівностей

(9)

(10)

(11)

Тут P^* необхідний рівень надійності РВС у процесі експлуатації; нерівність (9) це умова перебування резервуара в справному чи працездатному стані; імовірність того, що поточний корозійний знос основних конструктивних елементів резервуара знаходиться в межах нормативних припусків; P_ос(t) імовірність безвідмовної роботи основи резервуара; нерівності (10) і (11) критерії, відповідно, обмежено-працездатного і непрацездатного стану. Нагадаємо, що критерій безвідмовної роботи резервуара з необхідним рівнем надійності (умова безпечної експлуатації РВС) описується нерівністю .

Моделі (4), (9)-(11) були чисельно реалізовані стосовно до резервуарів різного об'єму. У табл. 3 приведені розрахункові значення граничного терміну безпечної експлуатації середньостатистичного резервуара для товарних нафтопродуктів місткістю 5000 куб м., отримані за імовірнісною (4) та статистичною (2) моделями надійності (стовпці T^* і t^*), а також граничні терміни перебування резервуара в справному чи працездатному й обмежено працездатному стані (стовпці T₁ і T₂).

Таблиця 3 Розрахункові оцінки граничного терміну безпечної експлуатації РВС-5000, роки

Відзначено, що модель надійності (4) дає комплексну оцінку технічного стану РВС, добре погоджується зі статистикою нормативних відказів (див. стовпці T^* і t^*) і може бути використана для прогнозування в часі імовірності безвідмовної роботи сталевих резервуарів для нафтопродуктів.

У четвертому розділі досліджуються питання керування надійністю сталевих резервуарів для нафтопродуктів, що вже знаходяться в експлуатації, а також тих, що знаходяться на стадії проектування. Інтервал експлуатації, що розглядався, був поділений на N частин рівної довжини. Отримані у такий спосіб точки розбивки (моменти часу t₀,t₁,…t_N) були названі контрольними. Запропоновано модель керування експлуатаційною надійністю РВС на основі раціонального планування системи технічних обстежень. Ця модель має наступний вигляд

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

Тут C_э експлуатаційні витрати, необхідні для забезпечення безпечної роботи РВС за період служби [t_0, T], що складаються з витрат на технічні обстеження, витрат на ремонти і збитку від гіпотетичних відказів споруди за термін служби; c_ij, s_ij вартості, відповідно, обстеження та ремонту j-го виду в і-й контрольний момент часу; x_ij елемент матриці обстежень бінарна перемінна, яка дорівнює 1, якщо в і-й контрольний момент часу проводиться обстеження j-го виду і дорівнює 0 в протилежному випадку; y_ij елемент матриці ремонтів, який дорівнює 1, якщо в і-й контрольний момент часу здійснюється ремонт j-го виду і 0 в протилежному випадку; m кількість конструктивних елементів резервуара, що враховуються в моделі; r^* параметр дисконтування різночасних витрат; w^* середня величина збитків від відказу резервуара; обмеження (13) це умова безпечної експлуатації резервуара; обмеження (16) умова фінансової забезпеченості обстежень і ремонтів у момент часу t_i; обмеження (14) і (15) визначають структуру матриць обстежень і ремонтів.

Результатом рішення задачі (12)-(16) є матриця обстежень, яка визначає такі терміни і види технічних обстежень протягом заданого періоду служби резервуара, що дозволяють мінімізувати експлуатаційні витрати, необхідні для забезпечення потрібного рівня надійності споруди. У цілому оптимізаційна модель (12)-(16) відбиває концепцію безпечної експлуатації (відказ резервуара вважається неприпустимим протягом усього терміну служби), враховує різночасність витрат і може бути корисною, насамперед, для наукового обґрунтування періодичностей технічних обстежень РВС, що знаходяться в експлуатації.

Модель (12)-(16) відноситься до класу багатокрокових задач дискретної оптимізації комбінаторного типу. Для її рішення був розроблений спеціальний алгоритм (SVалгоритм), що реалізує метод гілок і границь у рамках наступної системи допущень: а) критерієм проведення ревізії технічного стану РВС у попередній контрольній точці t_i є прогнозоване порушення умови безпечної експлуатації резервуара в наступній контрольній точці t_i+1; b) якщо в момент часу t_i виконуються ремонтно-відбудовчі заходи, то ці заходи повинні забезпечувати перехід резервуара в справний чи працездатний стан і безпечну експлуатацію споруди до наступної контрольної точки; з) здійснення ремонтів якого-небудь конструктивного елемента повинне мати як наслідок повне відновлення цього елемента. За міру переваги на множині припустимих рішень задачі (12)-(16) була прийнята величина поточних експлуатаційних витрат.

Розробка моделі (12)-(16) та SV-алгоритму дозволила запропонувати загальну методику керування експлуатаційною надійністю нафтових резервуарів на основі раціонального планування системи технічних обстежень. З застосуванням даної методики побудовані економічно ефективні періодичності технічних обстежень РВС. Ці плани-графіки обстежень (Пповне, ПДповне з дефектоскопією, Ч часткове, ДНобстеження днища) резервуарів для товарних нафтопродуктів різного об'єму в залежності від необхідного рівня надійності P^* приведені в табл.4.

Аналіз результатів, поданих в табл. 4 показує, що підвищення вимог до надійності резервуарів пов'язано зі збільшенням обсягу технічної діагностики, причому періодичності обстежень, що визначаються за табл. 4 вигідно відрізняються від аналогічних періодичностей, наведених у діючих рекомендаціях з експлуатації нафтових резервуарів тим, що в них диференціюється обсяг і структура наданої технічної діагностики РВС відповідно до необхідного рівня надійності.

Традиційно моделі оптимального проектування РВС спрямовані на мінімізацію металоємкості (початкової вартості) споруди і не враховують витрати, необхідні для забезпечення безпечної роботи нафтосховища в процесі експлуатації, які звичайно збільшуються при зменшенні проектної маси резервуара. Отже такі моделі не дають комплексної оцінки економічної ефективності проектних рішень, що у певній мірі знижує їх практичну цінність. У рамках економічного підходу до оптимального проектування будівельних конструкцій значний практичний і теоретичний інтерес становлять моделі оптимізації РВС за критерієм мінімуму повних очікуваних витрат, в яких визначаються такі значення проектної товщини основних конструктивних елементів резервуара і така система технічних обстежень, які дозволяють мінімізувати суму витрат, що вкладаються в споруду на протязі її життєвого циклу.

Запропонована модель оптимального проектування РВС має наступний вигляд

(17)

(18)

(19)

де C вартість повних очікуваних витрат, необхідних для забезпечення життєвого циклу споруди; C₀ початкова вартість резервуара, що включає вартість металопрокату , виготовлення , транспортування C_Т і монтажу C_М; C_э експлуатаційні витрати, визначені раніше; оптимізуємі значення товщини і-го конструктивного елементу резервуара; відповідно, верхня і нижня границі варіювання значень ; n кількість поясів стінки; T заданий термін служби РВС; матриця технічних обстежень резервуара протягом терміну T; область припустимих реалізацій , яка визначається нерівностями (13)-(16).

З застосуванням моделі (17)-(19) визначаються такі значення товщини основних конструктивних елементів прообразу резервуара і така система технічних обстежень, що дозволяють забезпечити необхідний рівень надійності РВС протягом нормативного терміну служби при мінімізації повних очікуваних витрат. Дана модель може бути корисною при проектуванні нафтових резервуарів для прийняття економічно раціональних проектних рішень. корозія нафтовий резервуар герметичність

Задача (17)-(19) розв'язувалася з використанням SV-алгоритму і методу покоординатного спуску стосовно до РВС місткістю 5000 куб. м, висотою 15 м і діаметром 21 м. Кількість поясів стінки приймалася рівною 10, густина нафтопродукту 0,0009 кг/см³, величина надлишкового тиску в газовому просторі резервуара 2,0 кПа, вакуум 0,25 кПа. Снігове навантаження приймалося по II сніговому району, а вітрове навантаження по III вітровому району.

Таблиця 4 Раціональні періодичності технічних обстежень РВС-5000

Аналізуючи приведені результати чисельної реалізації моделі (17)-(19), неважко помітити, що підвищення надійності РВС пов'язане, в основному, зі збільшенням проектних значень товщини днища і перших двох поясів циліндричної стінки, а також зі збільшенням обсягу технічної діагностики споруди в процесі експлуатації. Крім того, з підвищенням вимог до надійності спостерігається стабілізація значень товщини основних конструктивних елементів РВС, а забезпечення безпечної експлуатації досягається за рахунок збільшення обсягу технічної діагностики.

ВИСНОВКИ

У дисертації отримані наступні основні наукові та практичні результати.

1. Здійснена статистична обробка великого масиву даних технічних обстежень резервуарів для нафтопродуктів різного об'єму і віку, що знаходяться (знаходилися) в експлуатації в умовах розподільчих нафтобаз України. Встановлені закономірності накопичення характерних дефектів та пошкоджень РВС в процесі експлуатації.

2. Побудовано модель швидкості корозії сталевих конструкцій резервуарів для нафтопродуктів, засновану на даних товщинометрії цих конструкцій у процесі експлуатації. Ця модель забезпечує одержання прийнятних для інженерної практики результатів і виключає можливість грубих помилок.

3. Розроблено статистичну та імовірнісну моделі експлуатаційної надійності РВС. Перша з них заснована на статистиці нормативних відказів, стосовно до резервуарів, що знаходяться в експлуатації в умовах розподільчих нафтобаз України, є досить наближеною і може бути корисною насамперед для орієнтовної оцінки максимально припустимого міжревізійного періоду експлуатації РВС. Друга модель заснована на імовірнісному описі умов міцності, стійкості та герметичності РВС, враховує періодичне відновлення працездатності та основні механізми відказів нафтових резервуарів і дозволяє прогнозувати в часі імовірність безвідмовної роботи цих споруд.

4. Сформульовано критерії оцінки експлуатаційного стану РВС, які дозволяють ідентифікувати справний, працездатний, обмежено працездатний та непрацездатний стан цих споруд.

5. Розроблено модель керування надійністю РВС, що знаходяться в експлуатації, та модель оптимального проектування РВС. З застосуванням першої моделі визначаються періодичності технічних обстежень, що дозволяють забезпечити необхідний рівень експлуатаційної надійності при мінімізації експлуатаційних витрат. За допомогою другої моделі визначаються такі значення товщини основних конструктивних елементів прообразу резервуара і така система технічних обстежень протягом нормативного терміну експлуатації, що дозволяють забезпечити необхідний рівень надійності РВС при мінімізації повних очікуваних витрат, вкладених у споруду.

6. Розроблено загальну методику керування експлуатаційною надійністю нафтових резервуарів на основі раціонального планування системи технічних обстежень. З застосуванням цієї методики формуються економічно ефективні плани-графіки технічних обстежень РВС, які дозволяють зменшити (в порівнянні з аналогічними періодичностями обстежень, що наведені в інструкціях з експлуатації) ризик відказів цих споруд.

7. Розроблено алгоритми і програмне забезпечення для чисельної реалізації запропонованих моделей із застосуванням сучасних комп'ютерних технологій.

8. Отримані в дисертації результати знайшли практичне застосування при діагностуванні технічного стану сталевих конструкцій і визначенні залишкового ресурсу РВС, що знаходяться в експлуатації в умовах нафтобаз Дніпропетровського регіону і можуть служити теоретичною основою для доповнення і уточнення діючих нормативних документів по експлуатації РВС у частині загальних рекомендацій з проведення технічних обстежень.

ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА

1. Егоров Е.А., Семенец С.С. Основные этапы деградации нефтяных резервуаров в процессе эксплуатации// Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. Дніпропетровськ: ПДАБтаА. 2000. №8. С. 30-33.

2. Егоров Е.А., Семенец С.С. Вероятностная модель скорости коррозии конструктивных элементов резервуаров для хранения товарных нефтепродуктов // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. Дніпропетровськ: ПДАБтаА. 2001. №4. С. 35-41.

3. Егоров Е.А., Семенец С.С. Вероятностные модели деградации нефтяных резервуаров, находящихся в эксплуатации, без учета ревизий технического состояния // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. Дніпропетровськ: ПДАБтаА. 2001. №5. С. 30-36.

4. Егоров Е.А., Семенец С.С. Оптимизация нефтяных резервуаров по критерию минимума полных ожидаемых затрат //Труды научно-техн. семинара “Диагностика в строительстве”. Днепропетровск. 2002. С. 74-81.

5. Егоров Е.А., Семенец С.С. Модели управления эксплуатационной надежностью и оптимального проектирования стальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов// Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. Дніпропетровськ: ПДАБтаА. 2002. № 4.С. 15-21.

6. Егоров Е.А., Семенец С.С. Вероятностная модель определения периодичности проведения технических обследований стальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов// Шляхи підвищення ефективності будівництва в умовах формування ринкових відносин: Збірник наукових праць.Вип. 11.К.:КНУБА, 2002.С. 92-99.

7. Семенец С.С. Оптимальное управление надежностью нефтяных резервуаров, находящихся в эксплуатации // Сб. научных трудов Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры “Строительство, материаловедение, машиностроение”. Днепропетровск: ПГАСиА. 2002. С. 29-30.

8. Семенец С.С. Модель оптимального управления эксплуатационной надежностью нефтяных резервуаров на стадии их проектирования // Сб. научных трудов Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры “Строительство, материаловедение, машиностроение”. Днепропетровск: ПГАСиА. 2002. С. 30-31.

У публікації [1] автору належить формалізація основних етапів фізичного зносу нафтових резервуарів; у публікації [2] адаптація корозійної моделі Е.М. Гутмана до визначення швидкості корозії сталевих конструкцій РВС; у публікації [3] розробка моделей прогнозування змін технічного стану резервуарів, що знаходяться в експлуатації; у публікації [4] розробка моделі оптимального проектування РВС; у публікації [5] розробка моделей керування експлуатаційною надійністю РВС; у публікації [6] методика визначення граничного терміну безпечної роботи РВС.

АНОТАЦІЯ

Семенець С.С. Моделювання експлуатаційної надійності і раціональне планування системи технічних обстежень сталевих резервуарів для нафтопродуктів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди. Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпропетровськ, 2002.

Дисертаційна робота присвячена подальшому розвитку методів моделювання експлуатаційного стану сталевих резервуарів для нафтопродуктів (РВС). У рамках економічного підходу і концепції безпечної експлуатації досліджуються питання ефективного керування надійністю РВС як у процесі експлуатації, так і на стадії проектування. Отримані результати можуть служити науковою основою для доповнення та уточнення нормативної документації щодо експлуатації РВС у частині загальних рекомендацій з проведення технічних обстежень.

Перший розділ присвячений аналізу сучасного стану проблеми керування надійністю РВС, що знаходяться в експлуатації. Обговорюються основні механізми відказів нафтових резервуарів. Показано необхідність подальших досліджень, спрямованих на розробку моделей і методів керування експлуатаційною надійністю РВС.

В другому розділі систематизовані характерні дефекти та ушкодження сталевих конструкцій РВС, що знаходяться в експлуатації. На основі даних товщинометрії побудована модель швидкості корозії основних конструктивних елементів РВС, що враховує випадкову природу корозії, від'ємні припуски на прокат і прискорений характер корозійного зносу несучих конструкцій. Розроблена модель надійності РВС, яка заснована на статистиці нормативних відказів резервуарів, що знаходяться в експлуатації в умовах розподільчих нафтобаз України.

У третьому розділі проаналізовані основні етапи фізичного зносу РВС у процесі експлуатації. Розроблено модель експлуатаційної надійності РВС, засновану на імовірнісному описі критеріальних умов міцності, стійкості і герметичності, яка враховує періодичне відновлення працездатності та основні механізми відказу РВС. Сформульовано критерії оцінки експлуатаційного стану РВС.

У четвертому розділі розглянуті питання розробки моделей і алгоритмів ефективного керування надійністю сталевих резервуарів для нафтопродуктів. Запропоновано загальну методику керування надійністю РВС на основі раціонального планування системи технічних обстежень, аналізуються можливості її застосування в процесі експлуатації і на стадії проектування. Побудовано плани-графіки технічних обстежень РВС різного об'єму, які дозволяють забезпечити необхідний рівень експлуатаційної надійності резервуарів при мінімізації експлуатаційних витрат. Отримані оптимальні (у сенсі мінімуму повних очікуваних витрат) значення товщини основних конструктивних елементів РВС-5000.

Ключові слова: сталеві резервуари, дефекти і ушкодження, механізми та ознаки відказу, технічні обстеження, міцність, стійкість, надійність, економічна ефективність, безпека експлуатації.

АННОТАЦИЯ