Надежность газопровода, как и любой технической системы, есть его способность выполнять заданные функции в заданном объеме в течение рассматриваемого периода времени при определенных условиях эксплуатации. Функцией газопровода является стабильное удовлетворение спроса потребителей на газ согласно оговоренным заранее условиям [1].
Надежность трактуется как комплексное понятие, т.е. как совокупность следующих главных единичных свойств [2, 3]: безотказность способность непрерывно сохранять работоспособность, т.е. поддерживать нормальный режим работы и стабильное газоснабжение потребителей; безопасность - способность не допускать ситуации, опасные для людей и окружающей среды; ремонтопригодность - приспособленность к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и устранению их последствий путем обслуживания и ремонтов; режимная управляемость - способность поддерживать нормальный режим посредством управления (с использованием резервов); долговечность - способность объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния (полного износа) при установленной системе технического обслуживания и ремонтов; живучесть - способность противостоять возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовым отключением потребителей.
Каждое из этих свойств оценивается некоторой совокупностью показателей или качественных характеристик. Таким образом, проблемы обеспечения надежности газопроводов сосредоточены в основном на проблемах синтеза свойств безотказности. Безопасности и ремонтопригодности при проектировании или капитальном ремонте магистрального газопровода.
Обоснование мероприятий по обеспечению надежности является неотъемлемой частью процедуры проектирования [4]. Эти мероприятия имеют результатом: повышение безотказности (готовности) элементов газопровода за счет использования лучших (более надежных) единиц оборудования, повышения качества строительства, монтажа и эксплуатации объектов; создание различного рода резервов (структурных, нагрузочных, временных, информационных, функциональных).
Первые мероприятия уменьшают вероятность (частоту) аварий и отказов элементов, вторые снижают потери эффективности функционирования газопровода в случаях возникновения отказов, что выражается в сокращении времени работы на аварийных режимах или глубины аварийного снижения производительности газопровода. Обычно при проектировании применяют комбинацию обоих способов. Общая схема формирования характеристик надежности проектируемого газопровода изображена на рис.1.
Рис. 1. Схема формирования характеристик надежности магистрального
газопроовода
Особые мероприятия служат целям обеспечения безопасности работы газопровода. Сюда надо отнести проектные решения, понижающие вероятность отказов в особо ответственных пунктах: при пересечении трасс газопровода с шоссейными и железными дорогами, нефте- и продуктопроводами и др. Технико-организационные мероприятия по предупреждению и ликвидации аварий, а также по сокращению зоны поражения при взрывах и пожарах на газовых промыслах, компрессорных станциях и других объектах способствуют повышению безопасности обслуживающего персонала и населения. Особое внимание уделяется мерам по повышению экологической безопасности при строительстве и эксплуатации объектов отрасли.
Исследование процесса формирования надежности проектируемого газопровода расчленяется на отдельные этапы исследования качества проектных решений, качества поставляемого оборудования, строительства, эксплуатации и ремонтного обслуживания, а также эффективности управления объектами и газопроводом в целом.
При выборе технологической схемы газопровода и входящих в него объектов (линейных участков, КС), применяемого оборудования, конструкции линейной части, характеристик возводимых зданий, сооружений и вспомогательных систем должны быть учтены:
возможности и особенности практической реализации проекта (характеристики оборудования, организация строительства, способы контроля качества, приемочных испытаний и т.п.);
особенности управления функционированием газопровода в будущем, возможные колебания спроса, изменения режимов транспорта и поставки газа в связи с отказами и авариями, регулирование аварийных дефицитов и пр. ;
эволюция состояния технологических объектов во времени, изменение напряженного состояния труб, старение изоляции, моральный и физический износ компрессорного оборудования. а также технический уровень и организация эксплуатации и обслуживания объектов (техническая диагностика. профилактические ремонты и осмотры, ремонтные запасы и т.п. ).
Характерными способами резервирования линейной части магистральных трубопроводов являются секционирование участков путем сооружения перемычек между параллельными нитками, лупингование, то есть прокладка параллельной нитки на некоторой части перегона между перекачивающими станциями, дублирование трубопроводов на опасных участках (например, дюкеров на переходах через реки, параллельных ниток на горных участках).
Нагрузочные резервы позволяют сохранить нормальный режим при отказах (или увеличить подачу газа для покрытия возросшего спроса) путем перераспределения нагрузки между газоперекачивающими агрегатами одной или нескольких КС. Этот вид резервирования реализуется путем согласованного выбора размещения станций, типоразмеров ГПА и номинальной (проектной) производительности газопровода. Фактически он сводится к резерву рабочей мощности ГПА.
Нагрузочные резервы (как и пропускная способность) изменяются по сезонам с изменением температуры воздуха (от которой зависит располагаемая мощность ГПА) и температуры перекачиваемого газа, а также при вариациях режимов перекачки, связанных с отказами. восстановлениями, профилактикой и т.п. Нагрузочные резервы в различных частях газопровода имеют различную величину. Определяемые проектом уровни нагрузочного резервирования должны обеспечивать компромисс между экономической целесообразностью и необходимостью поддерживать устойчивые режимы функционирования системы.
Если система работает в режиме, далеком от предельно допустимого уровня, то это обычно способствует уменьшению интенсивности отказов и аварийных потерь. Особенно нежелательна интенсификация режимов разработки месторождений. При повышенных отборах имеет место преждевременное обводнение месторождений, разгерметизация скважин, падение дебитов скважин из-за засорения призабойной зоны и другие нежелательные явления.
Запас газа в геометрической емкости труб играет заметную роль при выполнении суточных и недельных графиков поставок. При аварийных ситуациях и пиках потребления определенная доля аккумулированного газа может быть отобрана из системы с тем, чтобы уменьшить глубину дефицита. При этом снижается давление газа в трубах, но обеспечивается спрос 8 потребителей, если снижение не слишком велико.
Выбор необходимых ремонтных мощностей (транспортных средств, строительной техники. запасов материалов, труб, запасных частей и т.п.), а также дисциплины профилактического обслуживания призван сократить среднее время ликвидации аварий или вероятность их возникновения.
Надежность газоснабжения зависит от качества оперативного управления газопроводом, то есть от того, насколько быстро и эффективно система реагирует на возникающие нештатные ситуации изменением схемы подключения оборудования, режима перекачки, маневрированием резервными мощностями и запасами, управлением аварийно-восстановительными работами. Кроме того, в функции управления входит планирование ремонтов, вывод единиц оборудования в ППР, оповещение местных властей и населения об авариях, получение сторонней помощи и организация мероприятий по ликвидации аварий и обеспечению безопасности.
Литература:
Лукьянов А.С., Эскин В.И., Шевчук Л.М. Количественная оценка риска при выборе стратегии инвестирования в системах энергетики. – Известия АН. Энергетика, 1995, № 6, с.57-62.
Ставровский Е.Р., Сухарев М.Г., Ткач Д.Л. Математические модели и методы расчета надежности газопроводных сетей и систем. М., ИНЭИ РАН. – 74 с.
Ставровский Е.Р. Методы исследования надежности Единой системы газоснабжения и экономических механизмов управления ею. Известия АН. Энергетика, 1995, № 6, с.71-79.
СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы. Госстрой СССР. М., ЦИТП Госстроя СССР, 1985.
