Метод та пристрій контролю напружено-деформованого стану магістральних трубопроводів за їх формою перерізів

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню проблеми оцінки напружено-деформованого стану відкритих ділянок лінійної частини магістральних трубопроводів. Показано, що відкриті ділянки лінійної частини магістральних трубопроводів знаходяться під дією різноманітних впливів, кількісний, а іноді і якісний аналіз яких в реальних умовах неможливий. Під дією зовнішніх впливів у тілі труб нагромаджуються дефекти, в тому числі дефекти форми перерізу, які впливають на загальний напружено-деформований стан конструкції. Розроблено математичну модель деформування трубопроводу, яка враховує можливі деформації його перерізів, і тим самим дозволяє більш точно описати явища, що відбуваються з лінійною частиною магістральних трубопроводів в процесі тривалої експлуатації. Розроблено первинний перетворювач та мікропроцесорний пристрій для контролю конфігурації форми перерізу труби. Створено метод відтворення просторової конфігурації відкритих ділянок трубопроводу на основі даних про форму його перерізів з використанням методу локальних варіацій.

Диссертация посвящена решению проблемы оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) открытых участков линейной части магистральных трубопроводов ЛЧМТ. Диссертация состоит из введения, четырех глав и приложений. Обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследований, подана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, отражены основные результаты работы. Показано, что открытые участки ЛЧМТ функционируют под воздействием разнообразных внешних факторов, количественный, а иногда и качественный анализ которых в реальных условиях невозможен. Во время длительной эксплуатации в теле трубы накапливаются дефекты, в том числе дефекты формы сечений, которые воздействуют на НДС конструкции. Проделанный анализ современного состояния диагностирования ЛЧМТ показал, что существующие системы контроля трубопроводов обладают рядом недостатков. Ограниченные функциональные возможности рассмотренных технических средств не позволяют получить всю необходимую информацию о параметрах состояния трубопровода, что влияет на результат контроля его НДС. Существующие расчетные методы определения НДС ЛЧМТ позволяют получать адекватную картину состояния только в случае, когда удается точно оценить все воздействия на участок трубопровода. Розработанная математическая модель деформирования трубопровода включает возможные деформации его сечений и, тем самым, позволяет более точно описать явления в теле трубы ЛЧМТ в процессе его эксплуатации. Впервые создан расчетный метод контроля НДС ЛЧМТ, который, в отличие от существующих, учитывает форму сечения трубы магистрального трубопровода. Создан метод восстановления пространственной конфигурации открытых участков трубопроводов на основании информации о форме его сечений с использованием метода локальных вариаций. Розработано алгоритмическое обеспечение, реализующее математическую модель деформирования трубопровода, и позволяющее моделировать НДС конкретных открытых участков ЛЧМТ. Розработано алгоритмическое и программное обеспечение метода контроля НДС трубопроводов на основании информации о координатах ограниченого числа точек поверхности трубопровода. С целью выявления требований к средствам контроля формы сечений проведены исследования методами имитационного моделирования. При этом бьло установлено, что аналитическое представление формы сечения трубопровода, полученное в результате интерполяции кубическим сплайном со сглаживанием результатов измерений может быть использован для контроля НДС трубопровода. Розработан первичный преобразователь и микропроцессорное устройство для контроля конфигурации формы сечения трубы. Промышленное использование розроботанных методов и технических средств контроля НДС при проведении ремонтных робот на участках трубопровода около села Лопушне Мижгирского района Закарпатской области Долинского ЛВУМГ подтвердило их эффективность.

The dissertation is devoled to the solution of the stress and strained state estimations problem for the trunk pipeline’s linear portion above-ground segments. It was shown, that above-ground segments of the trunk pipelines linear portion are situated under the action of different influences, the quantitative and sometimes the qualitative one’s analysis is impossible in the real working conditions. As results of these external influences action the defect’s appearence and accumulation takes place in pipeline, in particullary - the defects of section shape, which make the influence on the general stress and strained state of the construction. The mathematical model of the deformation process in pipeline is designed taking to account the possible deformation of the one’s sections. If allows to describe the processes, which take place in the trunk pipeline linear portion during the long term exploitation, with the increasing level of accuracy. The sensor and microprocessor device for the pipeline section shape configuration control are designed, the method of above-ground pipeline’s segments space configuration reconstruction is given based on the information about the one’s section shape using the local variations method.