Удосконалено методи керування трубопровідними транспортними системами з метою вирішення проблеми підвищення надійності та ефективності їх функціонування на етапах експлуатації та розвитку. Розроблено новий підхід до імітаційного керування процесами експлуатації та розвитку трубопровідних транспортних систем, що враховує якість, ефективність і надійність їх функціонування. Розв'язано основні задачі диспетчерського керування трубопровідними транспортними системами: пряму задачу аналізу, ідентифікації станів та оптимізації режиму роботи активних елементів. Доведено існування та одиничність розв'язку прямої задачі аналізу, оцінено швидкість збіжності її розв'язку з методом Ньютона, сформульовано задачі математичного програмування, задачі оптимізації режиму роботи насосних станцій під час їх спільної роботи на трубопровідну транспортну мережу, а також задачі ідентифікації стану потокорозподілу у трубопровідних транспортних системах. Запропоновано способи зведення даних задач до розв'язку нелінійних рівнянь спеціального виду: перша зведена до розв'язку системи нелінійних рівнянь, що мають єдиний розв'язок і розрахунки за формулами, друга - до розв'язання спеціальної системи нелінійних рівнянь. Розроблено алгоритм розв'язку даної задачі, що дозволяє одержати необхідний результат.

  Скачати повний текст

Розроблено математичні моделі та методи оцінки напружено-деформованого стану (НДС) потенційно небезпечних ділянок магістральних нафтогазопроводів, що експлуатуються за складних умов і за наявності пластичних деформацій. Застосовано новий підхід до розв'язання задачі про пружнопластичний стан труб у загальному випадку комбінованого навантаження внутрішнім тиском, розтягом (стиском), згином та крученням, що грунтується на безмоментній теорії циліндричних оболонок і деформаційній теорії пластичності. Запропоновано ефективні методи визначення НДС та характеристик жорсткості за межею пружності прямолінійних елементів трубопроводів. Створено комплексні розрахунково-експериментальні методи оцінки НДС балкових переходів у гористій місцевості та висячих переходів великої довжини з урахуванням наявності пластично-деформованих зон за результатами вимірювання їх статистичних і геометричних параметрів. Уточнено методику визначення НДС ділянок підземних трубопроводів в процесі механізованого капітального ремонту з заміною ізоляційного покриття в траншеї шляхом урахування піддатливості грунту на суміжних з підкопаною частиною ділянках та впливу поздовжньої стискальної сили. Розв'язано задачу про проздовжньо-поперечний згин та втрату стійкості ділянки трубопроводу за умови наявності поздовжньої стискальної сили під час підняття з рівної основи. Досліджено вплив пластичних деформацій на випинання та втрату стійкості відкритих ділянок магістральних трубопроводів.

  Скачати повний текст

Побудовано критерії циклічної міцності елементів трубопроводу з тріщинами, за якими можна визначати такі параметри циклічного навантаження, за яких забезпечується заданий ресурс експлуатації. Розроблено розрахункову модель для визначення періоду зародження втомної тріщини біля сплюснутого концентратора напружень. Встановлено вплив корозивно-активних і водневовмісних середовищ на міцність і довговічність газопроводів шляхом прогнозування росту корозійно-механічної тріщини в трубопроводах, виготовлених з високопластичних і високоміцних матеріалів, і на підставі створених математичних моделей запропоновано методику розрахунку залишкового ресурсу труби газопроводу з дефектом за умов дії вологого сірководню. Вперше одержано замкнуті формули для обчислення коефіцієнтів запасу міцності ділянок трубопроводів з тріщинами у зварних з'єднаннях з урахуванням змінних вздовж труби та за її товщиною залишкових напружень. Оцінено вплив даних напружень на статичну міцність ділянки трубопроводу з поверхневими тріщинами у зварному шві і, згідно з нормативними документами, встановлено категорійність їх небезпеки.

  Скачати повний текст

На підставі результату експериментальних досліджень за фізичними методами розв'язано обернені задачі механіки деформівних твердих тіл з власними напруженнями з урахуванням неоднорідності їх розподілу під датчиками вимірювальних приладів та структурно-фазових змін у зоні термічного впливу. Розвинуто розрахунково-експериментальний метод визначення залишкових напружень біля стикових зварних швів без попередньої обробки торців труб. Запропоновано методику визначення впливу структурно-фазових перетворень в околі шва на початкові покази приладу SMMT-3. Одержано узагальнені формули для визначення теоретичних коефіцієнтів концентрації напружень трубопроводів біля поверхневих дефектів, змодельованих півеліпсоїдом обертання. Проаналізовано розподіл напружень в околі зварних швів та дефектів типу виразок-каверн у магістральних нафтогазопроводах, для визначення яких розроблено програмне забезпечення. Оцінено вплив залишкових технологічних напружень на коефіцієнт запасу міцності трубопроводу з дефектами типу виразок-каверн в околі кільцевого зварного шва.

  Скачати повний текст

Розроблено нові методи аналізу гармонійних коливань трубопровідних систем. Модифіковано метод динамічних жорсткостей, який дозволяє використовувати єдиний варіант розрахункової схеми та модель, побудовану на основі методу початкових параметрів, з метою здійснення статичних і динамічних розрахунків трубопроводів, що забезпечує неперервність розрахунків у граничному переході від динаміки до статики та їх високу точність у разі квазістатичної поведінки трубопроводу. Запропоновано методи моделювання розгалужень і криволінійних елементів, які дозволяють моделювати трубопроводи довільної конфігурації. Розроблено метод "розмикання за переміщеннями" для пошуку власних частот і форм коливань, особливістю якого є те, що дослідник наперед задає напрямок пошуку власних мод коливань і має можливість одночасно знаходити власні форми та частоти коливань. За допомогою методів теорії оболонок досліджено коливальну поведінку згину труби. Вперше в світі одержано вираз для динамічного коефіцієнта збільшення податливості згину, який дозволяє з великим ступенем точності враховувати овалізацію даного елемента трубопроводу у разі гармонійних коливань, що надає можливість використовувати стержневі, а не складні оболонкові моделі для повноцінного моделювання трубопроводів. На підставі розроблених розрахункових методів створено комп'ютерну програму, що дозволяє проводити аналіз гармонійних коливань складних трубопровідних систем. Визначено можливості використання розробленого методу та програми для обробки даних вібродіагностики. Досліджено підходи, в яких використано заміри вібраційних переміщень і швидкостей. Показано високу ефективність методу для цих задач завдяки можливості навантажувати систему кінематично, тобто амплітудами переміщень. З використанням розроблених методів досліджено коливальну поведінку нафтопроводу під час аварії, наведено рекомендації щодо протидії руйнувань подібних об'єктів. Досліджено вібраційні властивості ділянки трубопроводу АЕС, визначено місця з максимальними вібраційними швидкостями, на яких доцільно розміщувати вібродатчики.

  Скачати повний текст

Розроблено аналітичний метод для дослідження стійкості прямолінійного трубопроводу в ідеально-пластичному середовищі. Розглянуто надкритичну поведінку трубопроводу. Запропоновано аналітичний метод для знаходження коефіцієнтів інтенсивності напружень (КІН) у згині труби з двома поздовжніми осьовими поверхневими тріщинами. Для замкненої оболонки з круговою віссю побудовано граничну криву залежності критичного моменту від тиску. Для розв'язку задач, пов'язаних з геометрично нелінійним деформуванням трубопроводу як стержня й оболонки запропоновано оригінальний чисельний алгоритм, розроблений з використанням базового та коректуючого рішення.

  Скачати повний текст

У рамках теорії пружності розроблено новий підхід до визначення величини динамічного навантаження стінки труби, необхідної для ефективного зниження зварювальних напружень (ЗН) у кільцевих швах труб, який базується на використанні загального виду залежності деформації стінки циліндричної оболонки від зовнішнього статичного напруження. Створено методи розрахунку оптимальних режимів обробки вибухом (ОВб) труб різного типорозміру. Установлено й аналітично описано залежність ефективності зниження ЗН у кільцевих швах труб за ОВб за режимами, обраними відповідно до розробленої методики, від величини вихідних зварювальних ЗН. Ця залежність дозволяє прогнозувати результати ОВб і коригувати її режими. Запропоновано принципово новий метод зниження ЗН у кільцевих швах труб шляхом створення вибухом попередніх (для зварювання) пластичних деформацій стінки труби, які компенсують деформації, що виникають за наступного зварювання, який дозволяє збільшити продуктивність і ергономічність процесу зниження ЗН обробкою вибухом. Науково обгрунтовано й експериментально підтверджено можливість усунення істотної систематичної помилки, що виникає під час визначення напруженого стану металоконструкцій за методом магнітопружної тензометрії, яка передбачає використання особливості методу вимірювання різниці нормальних напружень.

  Скачати повний текст

Розкрито метод і створено прилади для безконтактних вимірювань струмів (БВС), визначення місця, напряму та глибини залягання підземного трубопроводу (ПТ). Запропоновано та реалізовано в апаратурі типу БІТ-К паралаксний спосіб БВС ПТ за різних глибин його залягання з корекцією рельєфної похибки. Розроблено схеми та виготовлено серію апаратури БІТ-КВП з вольтметром і пам'яттю та інтерфейсом для передачі вимірів у комп'ютер для опрацювання та документування. Досліджено її метрологічні характеристики. Розвинуто метод визначення розподілу струму катодного захисту для інтегрального та диференційного контролю стану протикорозійного захисту на різних гілках і ділянках ПТ з оперативним виявленням місць незадовільної ізоляції за критерієм критичних відносних витрат струму та з кількісними оцінками перехідного опору "труба - земля" на різних ділянках ПТ. Досліджено ефект витікання струму через локальні пошкодження ізоляції ПТ. Запропоновано та реалізовано у варіантах портативні прилади типу ОРТ, ОРТ+В. Удосконалено методику оперативного визначення розміщення та дистанційного контролю роботи установки катодного захисту ПТ.

  Скачати повний текст

На підставі узагальнення статистичних даних щодо аварійності магістральних трубопроводів у межах України визначено найтиповіші відмови та причини їх виникнення. Одержано математичний розв'язок за допомогою матриці основних показників екологічної небезпеки для прогнозування масштабів забруднення довкілля у разі відмов нафтопроводів. Вивчено проникність грунтів різного гранулометричного складу під час фільтрації сирої нафти та дизельного палива, формування нафтового забруднення у підземних водах і перекриваючих їх відкладах. Виконано розрахунки інтенсивності витоку газу метану у разі корозійних пошкоджень трубопроводу, користуючись рівняннями термодинаміки тіла зі змінною масою, а для прогнозування динамічних параметрів витоку газу у випадку відмови трубопроводу на повний переріз розроблено математичну модель на базі системи рівнянь руху, нерозривності та енергії. Запропоновано методи їх практичної реалізації. Під час проектування продуктопроводів визначено методичні основи кількісної оцінки ризику. Скореговано концепцію удосконалення технологічного проектування трубопровідного транспорту нафти і газу на енергозбереження.

  Скачати повний текст

Запропоновано ввести до батогів занурюваної ділянки глибоководного трубопроводу великого діаметра шарнірних вставок для ефективного зниження внутрішніх зусиль. Вперше проведено теоретичний й експериментальний аналіз глибоководного випуску великого діаметра з шарнірними вставками в процесі занурення на великі глибини, який включає розробку методу розрахунку підводних трубопроводів з шарнірними вставками, розробку методики проведення експериментальних досліджень, одержання залежностей, що дозволяють прогнозувати напружено-деформований стан трубопроводів великих діаметрів під час їх занурення на великі глибини, встановлення критеріїв, що забезпечують надійне, за умовами міцності, занурення глибоководних випусків базовим способом. Обгрунтовано коректність основних передумов прийнятих під час розробки методу розрахунку шляхом зіставлення досвідчених і розрахункових значень параметрів, що харакгеризують напружено-деформований стан занурюваного трубопроводу з шарнірними вставками. Встановлено суттєвий вплив введення шарнірних вставок на зняття внутрішніх зусиль у трубопроводах великого діаметра під час їх занурення на великі глибини.

  Скачати повний текст

Розвинуто розрахунково-експериментальний метод визначення залишкових напружень у зонах багатошарових кільцевих швів трубопроводів і оцінено їх вплив на довговічнсть зварних з'єднань за наявності гострокінцевих дефектів за дії повторно-змінних навантажень. У межах теорії оболонок побудовано математичну модель для визначення компонентів напруженого стану з урахуванням двовимірного розподілу залишкових несумісних деформацій, локалізованих біля шва, та структурно-фазових змін у зоні термічного впливу. Наведена модель базується на розв'язанні обернених задач теорії оболонок з власними напруженнями та передбачає застосування експериментальної інформації, одержаної за неруйнівними методами. З використанням математичної моделі закриття тріщини та концепції ефективного розмаху коефіцієнта інтенсивності напружень, одержано розрахункову модель для врахування впливу залишкових напружень на втомне руйнування за циклічного навантаження. Оцінено вплив залишкових напружень на довговічність трубопроводу з осьовим поверхневим дефектом у зоні зварного з'єднання під дією експлуатаційного навантаження.

  Скачати повний текст

Вивчено напружено-деформований стан за межею пружності тонкостінних труб, що знаходяться під дією навантаження внутрішнім тиском, згином і поздовжньою силою. Розвинуто підхід зведення плоскої задачі до одновимірної. Значну уваги приділено розрахунку жорсткості елементів тонкостінних труб, за якого застосовується модель, в якій результуюча сила та згинальний момент інтегруються за поперечним перерізом труби відносно напруження, що змінюється залежно від параметрів деформації їх вісей. Використано методику визначення "єдиної" кривої деформування гіпотетичного матеріалу, з якого виготовлено ділянку тонкостінної труби під тиском, за умов її розрахунків на плоский згин з розтягом з урахуванням пластичних деформацій. Виведено аналітичні залежності поздовжньої сили та згинального моменту від параметрів деформації вісі труби для ідеального пружнопластичного матеріалу та пружнопластичного матеріалу з лінійним зміцненням. Для матеріалу труби, що у пластичній зоні змінюється за степеневим законом, за допомогою числових методів та з використанням математичного пакета програм MatCAD 8.0 pro опрацьовано алгоритм та програму розрахунку згинального моменту та поздовжньої сили на ЕОМ. З використанням запропонованого підходу розраховано переміщення труби, навантаженої внутрішнім тиском, згинальним моментом і поздовжньою силою та на підставі цих розв'язків зроблено висновки щодо впливу внутрішнього тиску та поздовжньої сили на жорсткість труби.

  Скачати повний текст

Досліджено коливні процеси гнучких, пружних і в'язкопружних трубопроводів з інерційним рухомим навантаженням, що моделюється рухомою рідиною (РР). Розглянуто крайові задачі коливань гнучких і пружних трубопроводів (ГПТ) за різних форм закріплення кінців та з урахуванням додаткового поздовжнього натягу силами тертя з повним урахуванням сил інерції РР. Визначено динаміку систем з інерційним навантаженням, яке базується на застосуванні двохвильового представлення розв'язку та асимптотичного методу. Описано наближені розв'язки та встановлено умови стійкості прямолінійних і підвішених криволінійних ГПТ. Проаналізовано двохвильові особливості коливань трубопроводів та залежність власних частот, ексцесів (перекосів) форм власних коливань від швидкості руху потоку рідини; критичні швидкості (КШ) рухомого навантаження, за яких система втрачає стійкість. Проведено дослідження коливань трубопроводу з реологічного матеріалу на моделях стандартного та слабкосингулярного спадкового тіла. Встановлено, що значення КШ і власних частот визначаються через миттєвий модуль пружності; спадкові властивості матеріалу труби зумовлюють затухаючі коливання та наявність деформації повзучості; декремент залежить від швидкості руху рідини (ШРР) і зростає з її ростом; коефіцієнт повзучості змінює знак, що відповідає посиленню повзучості за наближення ШРР докритичного значення. Досліджено вимушені коливання трубопроводу з реологічного матеріалу за кінеметичного та силового збудження, двохвильові особливості коливань та форми вимушених коливань.

  Скачати повний текст

Розроблено спосіб автоматичного профілювання горизонтальної складової напруженості магнітного поля за проходження із вимірювальною системою над трубопроводами в перпендикулярному відносно їх осей напрямку. Запропоновано використання тришарової нейронної мережі для безконтактного визначення струму в стінках одного та двох підземних трубопроводів на основі даних профілю напруженостей магнітного поля над даними трубопроводами. Встановлено спосіб, в якому передбачено використання умовних рівнянь та одержання на їх базі нормальних рівнянь для безконтактного визначення струмів в стінках підземних трубопроводів за перпендикулярного проходження над ними. Надано структурну схему та виготовлено систему для безконтактного визначення струму в стінках підземних трубопроводів. Визначено метрологічні показники даної системи під час безконтактного визначення струмів у стінках контрольованих трубопроводів.

  Скачати повний текст

Стоврено робочий орган для ущільення грунту під магістральними трубопроводами. Розкрито механізм і особливості процесу ущільнення грунту під трубопроводом плоскими поверхнями робочого органа, що рухаються одна проти одної, які дозволяють керувати ступенем та рівномірністю ущільнення грунту під трубопроводом за один прохід грунтоущільнювального обладнання. Встановлено функціональний взаємозв'язок між еквівалентними напруженнями та коефіцієнтами ущільнення грунту під трубопроводом під час ущільнення. Розроблено математичні моделі для визначення напружень і коефіцієнтів ущільнення грунту в характерних точках грунтового масиву під трубопроводом. Створено новий робочий орган для ущільнення грунту під трубопроводом, який реалізовано у конструкції машини МП-М, призначеної для ущільнення грунту під трубопроводами. Показано, що впровадження результатів досліджень дозволяє у стислі терміни виконувати значні обсяги робіт з капітального ремонту трубопроводів та сприяє виходу України на міжнародні ринки з сучасною наукомісткою продукцією та технологією.

  Скачати повний текст

Досліджено питання виявлення деяких дефектів у підземних трубопроводів, а також визначено їх параметри за тепловими методами. Розроблено тривимірну теплофізичну модель трудобопроводу з локальними дефектами, що є джерелами тепла, в якій враховано зміну з часом зовнішніх чинників, які впливають на теплове поле на поверхні грунту над трудобопроводом. Розроблено математичний апарат з застосуванням числового методу скінченних різниць а числово-аналітичного методу потенціалів. Використання комбінації методів дозволяє розв'язувати більш різноманітні задачі теплової діагностики трубопроводів, а також підвищує її точність. Теплофізичні моделі та математичний апарат їх аналізу реалізовано в комп'ютерному комплексі обробки інформації "Трубопровід". На підставі аналізу моделей розроблено таблиці чутливості теплового методу для проведення контроля трубопроводів. Проаналізовано похибки, що виникають у процесі проведення теплового контролю, виявлено найбільш сприятливі умови для його проведення.

  Скачати повний текст

На підставі проведених експериментальних досліджень удосконалено математичну модель впливу на напружений стан підводного трубопроводу (ПТ) його натягу та глибини укладання, а також кута нахилу стінгера та довжини провисаючої ділянки. Уточнено вплив кута диференту трубоукладного судна (ТУС) на напружений стан ПТ у процесі його укладання. Вперше з урахуванням експериментальних даних удосконалено залежності між основними елементами та головними розмірами ТУС і показниками навантаження та основними характеристиками технологічного обладнання. Вирішено задачі оптимізації, пов'язані з забезпеченням максимальної продуктивності ТУС. Проведено виміри на ТУС "Сулейман Вєзіров" з використанням методів математичної статистики та уточнено часовий технологічний цикл розробки показників, включених у цільову функцію економіко-математичної оптимізаційної моделі впливу технологічних характеристик ТУС (швидкостей зварювання стику ПТ і протягання його секції, числа допоміжних технологічних ліній) на його економічні показники.

  Скачати повний текст

Встановлено, що множинні корозійно-механічні дефекти довжиною до 100 мм не містять загрози потенційного руйнування нафтопроводу "Дружба". Визначено потенційну можливість реалізації крихкого катастрофічного руйнування вздовж твірної труби для різних систем "матеріал - середовище" залежно від форми наявних початкових дефектів під час утворення в ній наскрізної тріщини.

  Скачати повний текст

Наведено результати аналізу проблеми підвищення надійності та безпеки експлуатації магістральних трубопроводів і доведено, що традиційні методи, які базуються на точковому контролі чи із застосуванням інспекційних снарядів є недостатньо ефективними та малодостовірними, а теоретичні засади та методи, що використовують ультразвукові спрямовані хвилі, недостатньо розвинуті. Розроблено ряд математичних моделей, що описують поширення цих хвиль і забезпечують теоретичне обгрунтування для вперше запропонованих методів контролю величини напружено-деформованого стану, наявності дефектів і значення пружних констант стінок трубопроводів модами спрямованих кільцевих хвиль. Вперше запропоновано метод неперервного контролю стінок магістральних трубопроводів за натуральних умов їх експлуатації об'ємними ультразвуковими хвилями. Висвітлено теоретичні основи та методологію оцінювання та прогнозування параметрів термоакустичного явища. Розроблено пристрої, що реалізують запропоновані методи контролю та проведено їх лабораторні та натурні випробування.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив напружено-деформованого стану на інтенсивність і локалізацію корозійного ураження матеріалів, що контактують з середовищами різної активності в околі концентраторів напружень типу порожнин, ракових, щілин, зокрема у зоні зварних швів. Проведено вивчення у даному аспекті пружно-деформівмних тіл з концентраторами напружень, а також елементів конструкцій зі зварним швом, що контактують з робочими середовищами. Розроблено аналітичний метод, що передбачає врахування впливу напружено-деформованого стану та на інтенсивність і локалізацію корозійного ураження матеріалів в околі різного роду концентраторів напружень. Установлено розподіли електричних і електродних потенціалів в околі концентраторів типу пор, електричних щілиноподібних порожнин, зварних швів. Визначено розміри та координати поділу анодних і катодних ділянок та встановлено розміри потенційно небезпечних щодо корозійної пошкоджуваності ділянок залежно від геометрії заповнених середовищем концентраторів напружень і відповідного напружено-деформованого стану. З метою оціки росту концентраторів напружень типу раковин змодельовано процес корозійного руйнування з боку внутрішньої поверхні труби, за умов коли його інтенсивність на дні дефекту залежить від рівня напружень розтягу та провідності середовища. Оцінено залишковий ресурс трубопровідних елементів, що контактують з робочими середовищами.

  Скачати повний текст