Для поддержания качества эксплуатации и работоспособности магистральных газопроводов, срок службы которых более 30 лет, необходимо выполнение регулярного техобслуживания и ремонтных работ. По этой причине стало достаточно распространенным направление по организации ремонтно-строительных работ на основании полученной в процессе диагностики информации о состоянии и вида найденных неисправностей.
Кроме того, стал актуальным вопрос принятия правильных с технической точки зрения решений касательно капремонта газопроводов на основании полученных после изучения эксплуатационных показателей результатов.
Технологичное решение данного вопроса даст возможность значительно снизить траты на ремонт и поддержание стабильной эксплуатации магистральных газопроводов.
Как показала практика эксплуатации и ремонтов магистральных газопроводов, важно учитывать следующие основные и неразделимо связанные между собой направления технологического проектирования ремонтно-строительных работ:
- диагностика состояния магистрального газопровода;
- приоритетность выполнения ремонта;
- оптимальная методика осуществления работ;
- контроль качества на всех этапах.
Главной задачей в выполнении ремонтно-строительных работ в текущий момент является распределение очередности их выполнения на различных участках по убыванию приоритетности, основанной на изучении степени коррозионной опасности. Не менее важной задачей является выполнение работ без прекращения подачи газа на остальных участках.
Рисунок 1. Главные задачи ремонтно-строительных работ на магистральных газопроводах
Выбор оптимального метода осуществления ремонтно-строительных работ выполняется на основании полученной в процессе диагностирования информации касательно типа и величины поломки. Классифицируются следующие методики ремонта на магистральных газопроводах:
- М1 — шлифование;
- М2 — заваривание;
- М3 — монтаж муфты;
- М4 — врезка катушки;
- М5 — замена участка газопровода.
Оценка необходимости выполнения полной замены участка магистрального газопровода осуществляется с применением системы оценивания в виде баллов. Полностью менять участок линейной части с дефектом определенного вида целесообразно только в том случае, если:
С(замена) ≤ С(ремонтно-строительные работы),
где: С(замена) — это финансовые траты, необходимые для осуществления замены всего участка, а С(ремонтно-строительные работы) — это сумма, которую необходимо выделить для восстановления функциональности данного участка газопровода.
Эксперты при балльном оценивании затрат на комплексную замену линейного участка применяют следующую формулу:
(1) С(замена) = С(П) + С₽ + С(З) + С(Т) = k1 + k2xL(участка) + k3xDн2,
где: С(П) — финансовые вложения на работы по подготовке к проведению замены; С₽ — финансовые вложения на комплексную переукладку линейного участка; С(З) — сумма, которая необходима для заключительных операций; С(Т) — неполученный доход из-за проведения замены; L(участка) — длина заменяемого газопровода в метрах; Dн — его наружный диаметр в метрах; k1, k2 и k3 — эмпирические показатели.
Эксперты при балльном оценивании затрат на выполнение ремонтно-строительных работ линейного участка применяют следующую формулу:
(2) С(ремонтно-строительные работы) = Si=1,k (С(Пi) + С(Рi) + С(Зi) + С(Тi)),
где: С(Пi) — финансовые вложения на работы по подготовке по i-ой неисправности; С(Рi) — финансовые вложения на устранение i-му дефекту; С(Зi) — сумма, которая необходима для заключительных операций по i-ой неисправности; С(Тi) — неполученный доход из-за проведения ремонтных работ; i = 1,2,…,k — количество дефектов, обнаруженных на линейном участке газопровода, длиной L.
Важно отметить, что непосредственное влияние на скорость ремонта и его качество будет оказывать уровень технической оснащенности ремонтно-строительных бригад. От этого показателя будет зависеть размер составляющей С(Рi) в формуле подсчета финансовых вложений на ремонт участка газопровода. К такой оснащенности в первую очередь относиться оборудование для резки труб, механизированной подготовки торцов, а также для размагничивания стыков, с помощью которого можно снизить время подготовки и сварки торцов и получить качественные сварные швы.
Таким образом, оснащение ремонтных служб соответствующими машинами и оборудованием позволит существенно сократить время восстановления дефектного участка и повысит рентабельность ремонта относительно работ по замене участка МГ.
Оценить техническую и экономическую рентабельность ремонта можно посредством нескольких коэффициентов удорожания. В качестве примера приведем расчет, с помощью которого можно наглядно сделать заключение о целесообразности выполнения работ при k = 3, поскольку С(замена) = 251 > С(ремонтно-строительные работы)(k = 3) = 245:
- L(участка) = 150 м — длина участка газопровода;
- Dн = 0,82 м — наружный диаметр газопровода;
- Li(i=1,2,…,5) = 5 м — длина подлежащего ремонта участка;
- k1 = 55,1;
- k2 = 1,3 м-1;
- k3 = 0,88 м-2;
- М4 — способ выполнения ремонта.
Обратите внимание, что непосредственное влияние на решение о целесообразности выполнения ремонта оказывает длина линейного участка газопровода, на котором будет осуществляться ремонт. К примеру, если снизить этот показатель всего на 10 метров, в таком случае ремонт уже может быть нецелесообразным, а эффективнее провести полную замену всего участка.
Главные принципы разработки технологических и управленческих решений относительно капремонта магистралей основываются на прикладном софте для ПЭВМ. Он, в свою очередь, представляет собой экспертную систему для выполнения анализа состояния участков газопроводов по утвержденным критериям качества эксплуатации. Для создания данного софта применяются методики оценивания приоритетности по множеству критериев на основании полученных данных, а также независимых экспертных заключений по условиям, которые не поддаются количественному анализу.
Для оценки и расчета приоритетов осуществления ремонтно-строительных работ для участков газопроводов на основании технических и экономических показателей берутся в расчет следующие данные:
- объем работ на каждом из объектов, который был определен в процессе экспертной оценки приоритетности выполнения ремонта;
- текущее состояние участков газопроводов из мониторинговой системы.
Рисунок 2. Схема анализа состояния газопровода для внесения в программу выполнения ремонта
Чтобы выполнить правильное проектирование капитального ремонта на основании приоритетности восстановления участков газопровода, важно учесть следующие моменты:
- принцип попарного сравнения для оценивания приоритетности участков в процессе создания программы ремонтно-строительных работ;
- структуру проблем планирования ремонтно-строительных работ на магистральных газопроводах.
Метод попарного сравнения состоит в исследовании иерархической структуры проблемы с множествами ответвлений в виде промежуточных стадий, отражающих критерии, факторы риска, а также события, которые могут повлиять на показатели на следующих стадиях. Эксперты назвали 9 критериев, которые могут влиять на безопасность эксплуатации магистрального газопровода:
- Проектные и конструкционные решения.
- Ущерб, понесенный экологией вследствие аварийной ситуации.
- Диагностическая информация о текущем состоянии металла, из которого произведены трубы.
- Качество изоляционного материала и катодной защиты, коррозийные процессы в почве.
- Стабильность почвы и функциональность монтажных сочленений.
- Площадь разрушений, которые могут возникнуть из-за аварийной ситуации.
- Информация, полученная в процессе гидравлических испытаний.
- Информация о случавшихся ранее утечках и авариях.
- Наличие встроенной защиты от повреждений, полученных механическим путем.
За основу расчета, учитывая существующие актуальные подходы оценки качества эксплуатации технических систем, можно взять количественную оценку вероятности появления аварии на данном участке магистрального газопровода. Первичная информация по каждому линейному участку может включать одновременно до сотни показателей.
Принцип подсчета очередности участков газопровода для выполнения ремонта на основании критериев их состояния заключается в следующем: для выполнения оценки приоритетности важно выявить участки, которые получат максимальный приоритет путем сопоставления критериев и характеристик объекта.
Формула для оценивания риска дальнейшей эксплуатации участков газопровода должна включать систему соотношений, последовательный учет которых даст возможность комплексно оценить вероятность появления отказов системы и последствий от них в виде балльной системы. Очевиден тот факт, что факторы риска имеют различную значимость и вносят разный вклад в итоговое оценивание риска.
Эксперты заявляют, что главную роль в сортировке объектов по оцениванию риска и необходимости выполнения ремонтных работ играют данные об их истории и условиях эксплуатации. С помощью аналитических зависимостей можно выполнить количественную оценку индексов и величину риска дальнейшей эксплуатации участка. Таким образом, можно ранжировать их по этим показателям.
Если количество участков газопроводов увеличивается, в таком случае это становится причиной необходимости использования ПЭВМ, которая позволит реализовать описанный выше алгоритм попарного сравнения. Помимо этого софт даст возможность создать базу по исследованию разных объектов и быстрого получения данных о порядке выполнения ремонтно-строительных работ на газопроводах.
Заключение: С помощью данного подхода можно сформировать комплексную структуру исследований, где отражаются результаты исследований различных экспертных групп, их цели, критерии и способы поведения, а также альтернативные решения и оценки необходимых для их реализации ресурсов.