Введение к работе
Актуальность проблемы. Концепция энергсшческой политики России п новых экономических условиях предполагает коренную перестройку Т0ШИІВПО—энергетического комплекса и перевод экономики России на энергосберегающий путь развития, существенное снижение энергоемкости национального продукта.
Одним из актуальных вопросов данной концепции является состояние и перспективы развития системы магистральных нефтепроводов России, которые нашли отражение в "Энсргешчсской стратегии России". Эта стратегия предусматривает стабилизацию в ближайшее время добычи нефти в объеме 300 млп.т в год и транспортировки се из традиционных регионов добычи в центры переработки.
В настоящее время п России эксплуатируется 49,6 тыс.км магистральных нефтепроводов; 13,3 млн.м3 резервуариых емкостей; 403 нефтеперекачивающие станции. Из них в Западной Сибири эксплуатируется 21 тыс.км магистральных нефтепроводов. А в самом крупном акционерном обществе "Сибнефтспровод" действует 28 нефтепроводов, протяженностью 10,2 тыс.км, эксплуатируется 83 НПС и 2,6 млн.м3 резервуариых емкостей, т.е. около 30% имеющихся в России.
В новых условиях хозяйствования требования к пефтспроводному .транспорту становятся качественно новыми, под которые сеть магистральных нефтепроводов (МН) технологически не проектировалась. В основном она была ориентирована на поставку пефтсн по. интегрированным показателям качества в одном потоке с учетом их смешения. В то же время система МН является достаточно гибкой, с высокой степенью управляемости и эффективности [4,8,11,14,56].
Она создавалась в 60 - 80 - е годы, когда шло интенсивное строительство МН из Западной Сибири п европейскую часть cipanu, и
- К II І.!'- II 1ЮЄ і і'41 II !'.' ', Л 11-411.. і iML'llll. . і і і І і І Єр її .іч,,,;іі.,І!. ' . і !' і'
,"фТГГ;ГГ,Г^,Т! І VCTV - KnriKiv - Пклгк Hu-A'iiennproncK - Аижспо - („уджспек,
.гч - hri'll-lh - " ІII-Мі' і ! .'І'.' Ь І 1ІІ/К І ІЄН.! 11 11'Ні. і-. - ! . > п. 'І.і шч., v. . рі
Холмогоры - Клин и др. Ha начальном этапе они работали в напряженном плм-)і"е г tirperpv-iKoi'i более 10% от поминальною обьсма перекачки, но
н.гііш.і;. .. ;''S- і М..'І і К"'-і ill.l,; .1 і'ч І'ІІІ її: jlll і '.МІЛІЦІЙ ; іспри 'і
загрузка нефтепроводов снизилась за зю время до 40 — 45% (рисі)
[19,20,22,45,63].о
| 1.0
I ^v
_^~_ —л^~ ——
. ^^ - * "*
2 0,8
«J и о
Р 0.0
S 0,4
І„
Годы
Рис. І. Загрузка нефтепроводов Западной Сибири (сопоставление с проект нон)
.тег —Я %. Аналогичная ситуация складывается и г. акционерном общестпе "Сибпефюіровод". Здесь к 2000 і оду доли МП, ! <\\л\ а шруюшпчея ҐЮ.1СЄ 20 леї сосіавиі 46'.м, а свыше ЗО леї — 20 % |.0,(> . .''j.
Анализу указанной проблемы, в том числе и в регионе Западной Сибири, посвящено большое число исследований и разработок. Их авторами п той или иной мере решены важные, однако локальные задачи по совершенствованию режимов эксплуатации нефтепроводов, повышению их надежности, снижению энергоемкости и т.д. Следует иметь в виду, что в современных условиях для повышения эффективности и надежности стареющей системы нефтепроводов, проведения реконструкции ее — весь круг вопросов, образующих проблемную ситуацию, необходимо решать в комплексе,) системно и скоординированно по всему жизненному циклу системы нефтепроводов, исходя из обеспечения наибольшего значения интегрального критерия эффективности [58,61,64,66].
В такой постановке названная проблема практически не ставилась предшественниками и поэтому до настоящего времени реально оставалась нерешенной.
Все это позволяет сделать вывод о том, что создание единой методики, способов и технических решений, составляющих комплексную управляемую во времени ресурсо- и энергосберегающую технологию эксплуатации и технического обслуживания сложных нефтетранспортных систем, реализуемых с использованием современных технических средств формирования, передачи и обработки необходимой информации с помощью математических моделей и алгоритмов, является проблемой актуальном, ускоряющей внедрение новых технологий при транспорте больших потоков нефти. В связи с тем, что в одной работе невозможно осветить все аспекты этой крупной и сложной народнохозяйственной проблемы, автор основное внимание уделил задачам технико-технологического и организационно—методического направления [48,54,57].
Цель и задачи исследовании. Целью проведенных исследовании является разрабоїка комплексной технолоіпп >і:снлуаіации п
под нагрузкой и под влиянием меняющейся окружающей среды. Со временем іііііеіісіі(|)ііцпруются коррозионные процессы велсдепше . : лр.'іііі.і и '.- ;.'ції. им. . пар> .і.пч! поі | . ; іг. ' !,i . и :ііі".'.іц п внутренняя коррозия вследствие изменения сое і аил транспортируемо! о продукта, d частости, при увеличении водопасыщеппосш нефти и наличии серы. Зіу проблему следует рассмоірсії» с учеюм потока опсазов (рнс.2).
І2000
10Я2 1083 10Є4 1985 I960 1087 196В 1089 1 0Ш> 1001 100? 1003 1004 100Г>
1'мс. 2. Характеристики нефтепроводов іпгіпдіюіі Сибири
гррмоо v ініпмгп;иімґм*і ivifinu1 Oil.
< 'p',v " " ' '' імп.ч. -. ! ч ..JO леї
' ](. и и . p _. ai;!,! '' .50 леї
В этих услопиях исключительно остро стоит проблема повышения
эксплуатационной надежности и эффективности системы нефтепроводов с
учетом их техническою уровня, параметров, специфики эксплуатации. Это
особенно важно для нефтепроводов большого диаметра, по которым
транспортируется около 60% всей добываемой нефти через малообжитые,
труднодоступные, удаленные регионы, т.е. эксплуатируются в
экстремальных услопиях (рис.ЗУ
1>пс. 3. Основные потоки Тюменской нефти
Эти цели достигаются автором на основании системного решения задач в следующих направлениях, которые являются этапами работ, определяющими, в известной мере, рост средне-технического уровня эксплуатации, модернизации и реконструкции сложных пефтетранспортных стареющих систем с учетом их специфики и взаимодействия с окружающей средой [51,53,62].
Первое направление - развитие системно—целевой методологии применительно к специфике проблемы и определение на ее основе приоритетных направлений совершенствования технологии ресурсо— и энергосбережения при эксплуатации нефтеперекачивающих станций в течение всего жизненного цикла.
IJiopoe направление — разработка концепции, меюдов, способов п средств орі аінпацпії научной, инженерной и управленческой деяіелі.поеіи
им рігк -п ,ь : :р : . і ір.і і і : і.п ,
u оптимизации режимов паСюты НІ 1С п линейном чаеіп.
маїемаїическнх моделей, зкспсримепіалі.ньїе ис.счс.ювліпіл іксплуаіаіппі
рсісрпуаримх парков нефіепроводов, реализуемые iij>ii реконсірукппп.
' ! рий '..тмин в " і и ; . . і' ': 11 .'їв- її " пін ір ' і. і
системы, увеличения загрузки оборудования и снижении энергоемкое III.
Чсгверюе направление - разработка методических положении и математических моделен управления надежностью и техническим ресурсом системы нефтепроводов па основе совершепепювания техническою обслуживания и диагностики.
Пнюс направление — разработка принципом и иуіеіі повышении эффективности нефтепроводов в условиях их неполном заірузкп пуіем опінмизацпи тепловых и гидравлических режимов лппеііпоіі част при минимизации зперіотческих затрат.
При реализации этих направлений автором проведен сіісіемнвпі анализ свойств нефтстранспортной системы, выполнено научное обобщение работ, посвященных рассмаїрипаемвім -задачам, с целью
ІСХІПІЧеСКИе НОЛОЖеНПИ, МСЮДЫ, UloioUI.I. .м I iLiMd І ІГВ CMIL. лічдипі.
N11 ч В.ІІЄ'ірвіИ,І В о І р,Н ЦІ і НІ ІЧИ іе.П.ІП 1-1 ііліЦі " Ч' ' І ' І '. і ф: І В ' І ' І І 1 і
НОРМ а І ШИП.IX ДОК у МЄИ1 Oil, реї лиМСНІСЖ, МСІОДИВ. її іК 11 > % К ЦІ ВІ, jphoBP.l,,iB|lb
в.і \мєіііічі І У).Мі І ', 1.1, - і;.
Научили иоиіпіі.т выполненных исследшкший. Впервые па основе системного подхода проанализирована сложная псфтстранспортная система Западной Сибири, определены основные ну і и повышения се эффективности; па основании этого сформулирована мешдпка разработки комплекса мероприятии по управлению жизненным циклом системы, повышению се эффективности, снижению энергозатрат, повышению эффективности эксплуатации; разработаны основные направления ее реконструкции. Реализация работы позволяет продлить жизненный цикл системы, сохранить и улучшить имеющиеся свойства.
При разработке каждого из направлении данной концепции получены новые частные научные результаты:
— научная концепция, структура и организация инженерно —
технического мониторинга в процессе проектирования системы МН, а
также реконструкции, как основы реализации предложенной новой
технологии. Система мониторинга позволяет постоянно отслеживать
основные технические показатели линейной части н НПС, их
эффективность, техническое состояние отдельных элементов, показатели их
обслуживания и ремонта [52,60,68];
— методические положения и технические решения по приданию
системных свойств труппе автономных нефтепроводов, позволяющих
повысить эффективность функционирования линейной части целостной
системы в условиях неполной загрузки;
— концепция структуры, функции системы управления надежностью
и техническим ресурсом энергетического оборудования в совокупности с
обслуживающими системами, предусматривающими идентичность их
технического состояния, наработки и интенсивности отказов;
И)
— результаты экспериментальных исследований по тепловому
...*.;. ;. *.;.;--~.ч. J--r.,„ :..1.., „.:..:::.- .,,::.1: ,u;i;.-;ih jh ... , .,;.. л -м.лі.,-
"Калипер" [12,17,21,2:5,28,29,30];
— принципы реконструкции и технического перевооружения сложных
" ! т і -1; 11"." і і > г 11 ц і. і ^ см.-іі'м. основанные 11,t спсісмпом пол\оле. ьомплеьл
моделей, учитывающий дифференцировано реальные условия возрастной
системы, одновременность реконструкции, эксплуатации, позволяющую
определить распределенную во времени потребность в трубах, силовых
агрегатах и обеспечивать снижение энергоемкости за счет увеличения
эффективности энергопривода [31,33,34,35,37].
Практическая ценность. Реализация научных результатов, внедрение
разработанной комплексной управляемой ресурсо- и энергосберегающей
технологии эксплуатации сложных нефтетранспортных систем в условиях
неполной производительности позволяет решить задачу по повышению
эффективности транспорта нефти в сложной нефтетранспортной системе
России — Западно-Сибирской. Экономический эффект от
внедренных результатов составляет 5 млрд.руб в ценах 1996 г.
"Сибнефтспровод", Тюменском, Сургутском. Нефтеюганском и других
\МН. Кроме того, резч-лыапл рабо іы использованы при ра.іраооїке реальных целевых комплексных проірамм экономии лнері орес\рсов is единой нефтетранспортной системе, генеральной схеме реконструкции и технического перевооружения МН Западной Сибири.
Апробация работы. Результаты выполненных исследований и основные положения диссертации доложены автором на Международных, Всесоюзных и Всероссийских конференциях, семинарах, научно-технических советах различного уровня: Международного — 5 докладов (научно—практическая конференция "Новые высокие технологии и проблемы реструктурирования и приватизации предприятий", г.Екатеринбург, 1995г.; Международная научно-практическая конференция "Безопасность жизнедеятельности в Сибири и на Крайнем Севере", г.Тюмень, 1996 г.; Первый Международный конгресс "Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будущего", г.Тюмень, 1996 г.; "Международный семинар по европейским технологиям для улучшения целостности трубопроводов", . г.Тюмень, 1996г.); Всесоюзного и Всероссийского — 9 докладов (конференция "Научно-техническое обеспечение развития экономики Тюменской области", г.Тюмень, 1993 г.; семинар "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики", г.Иркутск, 1993 г.; научно-техническая конференция "Актуальные проблемы состояния и развития нефтепроводного комплекса России", г. Москва, 1994г.; конференция "Проблемы нефтегазового комплекса России", г. Уфа, 1995 г.;научный семинар по проблеме "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики", г. Киев, 1995 г.; научно-техническая конференция "Проблемы трубопроводного транспорта нефти и газа Западной Сибири", г. Тюмень, 1995 г.; семинар для руководящих кадров Тюменской области "Реорганизация экономики и государственные рамочные условия", г. Берлин, 1995 г.; научный семинар по проблеме "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики", г. Апатиты Мурманской обл., 1996 г.; научно-техническая
конференция "Транспорт нефти и газа в Западной Сибири", г. Тюмень,