Розвиток наукових основ забезпечення працездатності обладнання при транспортуванні стиснутого природного газу

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-прикладної проблеми забезпечення працездатності обладнання при реалізації технологічних процесів транспортування стиснутого природного газу морськими акваторіями. В роботі встановлено закономірності впливу схем та швидкостей реалізації процесу завантаження ємностей високого тиску, виконаних у вигляді рухомого трубопроводу, на їх напружено-деформований стан. Досліджено умови формування кільцевих тріщин в композитному підсиленні ємностей комбінованого типу, особливості взаємодії підсилення і металевого лейнера в процесі експлуатації та оцінено вплив наявності тріщин на формування напружено-деформованого стану металевих лейнерів з врахуванням можливості їх корозійного пошкодження. Дістали подальший розвиток теоретико-методологічні засади комплектування технологічних морських транспортних засобів обладнанням для підготовки та стиснення газу, запропонований новий підхід до оптимізації процесів розвантаження морських транспортних засобів в існуючу газотранспортну інфраструктуру. Розроблено метод та засоби оцінки працездатності обладнання для транспортування стиснутого природного газу з врахуванням фактичного технічного стану та навантажень, зумовлених особливостями реалізації технологічних процесів. Запропоновано новий критерій досконалості для порівняльної оцінки ємностей різних типів і робочих тисків, який визначається відношенням маси ємності до об’єму газу, що перевозиться в ній, приведеного до нормальних умов.

Диссертация посвящена решению важной научно-прикладной проблемы обеспечения работоспособности оборудования при реализации технологических процессов транспортировки сжатого природного газа путем разработки метода оценки его технического состояния, совершенствования конструкции грузовых емкостей и формирования методологических основ комплектования оборудованием технологических барж и разгрузочных терминалов. Установлены закономерности влияния термодинамических процессов на формирование температурных нагрузок оборудования для транспортировки сжатого природного газа и получены количественные зависимости, учитывая которые можно предотвратить потерю работоспособности емкостей вследствие выхода их рабочих температур за пределы допустимых значений. Для емкостей высокого давления, выполненных в виде подвижного трубопровода, установлены закономерности влияния способов и скоростей реализации процесса загрузки на их напряженно-деформированное состояние, указывающие на необходимость оценки долговечности элементов соединения линейных участков с учетом двухчастотности процесса погрузки. Исследованы условия формирования кольцевых трещин в композитном усилении емкостей комбинированного типа. Доказано, что напряженно-деформированное состояние металлического лейнера возле кольцевых трещин, приближенных к днищам, характеризуется склонностью к росту напряжений и увеличению вероятности разрушения. Предложен метод оценки работоспособности оборудования для транспортировки сжатого природного газа с учетом нагрузок, обусловленных особенностями реализации технологических процессов, и фактического технического состояния. Для его определения на базе высокочастотного индуктивного датчика создана автоматизированная система контроля с возможностью воспроизведения участков потерь металла в трехмерном виде. Разработана технология изготовления многополостного сосуда высокого давления повышенной работоспособности с использованием композитных и стальных труб. Специально введенным для сравнительной оценки емкостей различных типов и рабочих давлений критерием совершенства, который определяется отношением массы емкости до объема газа, приведенного к нормальным условиям, обоснована целесообразность ее использования в виде длинномерной конструкции, ограниченной параметрами морского транспортного средства. Предложен новый подход к оптимизации процессов разгрузки морских транспортных средств в существующую газотранспортную инфраструктуру с использованием двух ветвей соединительного газопровода. Соблюдение рекомендаций по режимам работы разгрузочных терминалов обеспечивает разгрузку из морских транспортных средств до 80% газа без введения в действие компрессорного оборудования, а также минимизирует влияние особенностей технологических процессов на работоспособность магистральных газопроводов. Комплексный учет теоретических и экспериментальных исследований влияния технологических процессов загрузки и разгрузки морских транспортных средств на формирование напряженно-деформированного состояния элементов оборудования позволил разработать меры обеспечения его работоспособности при транспортировке сжатого природного газа.

The dissertation is devoted to solving the important scientific and applied problem of equipment performance assurance in the implementation of compressed natural gas transportation processes across offshore zones. The paper established the influence patterns of charts and speeds for feeding process of the high-pressure reservoirs, constructed in the form of movable pipelines, onto their strain-stress state. The conditions of ring cracks formation in composite reinforcement of combined type reservoirs, peculiarities of reinforcement coupling with metallic liner in operation, were investigated, the impact of cracks presence for metallic liners strain and stress state formation, considering the possibility of corrosion damage, were assessed. The theoretical and methodological principles of processing offshore transport facilities, stocking with equipment for gas treatment and loading, got the further development, the new approach for unloading operations optimization of offshore transport facilities into existing gas transport infrastructure was proposed. The method and operability tools for compressed gas transportation, taking into consideration the existing technical state and loading due to the processes implementation peculiarities were developed. The new criterion of excellence for comparative assessment of various type and operating pressure reservoirs, determined by the ratio of the mass of the reservoir to the volume of gas to be transported in it, reduced to normal conditions, was proposed.