Введение к работе
Актуальность работы:
Россия по протяженности трубопроводов для транспортировки нефти и нефтепродуктов занимает одно из первых мест в мире. Однако, нет другой страны, где бы эта транспортная магистраль была так изношена, как в России. По оценкам специалистов МЧС в XXI век эти системы жизнеобеспечения страны вошли изношенными на 50-70 %. Утечки из трубопроводной системы приносят стране огромный экономический и экологический ущерб, так как для обнаружения, локализации и сбора разлившегося продукта затрачиваются значительные силы и средства, исчисляемые ежегодно миллиардами рублей.
Для повышения безопасной эксплуатации систем трубопроводного
транспорта углеводородов, в частности для локализации и временного
хранения аварийно растекающихся жидких углеводородов, сегодня в
основном применяются дорогостоящие боновые заграждения и аварийные
емкости многоразового использования. Они требуют очистки от
остаточных углеводородов после использования, технического
обслуживания и хранения в складских условиях между периодами эксплуатации.
Повышение безопасной эксплуатации систем трубопроводного транспорта жидких углеводородов, путем разработки недорогих, эффективных технических решений и методов расчета средств локализации разливов нефти и нефтепродуктов, в том числе горящих, а также использование аварийных емкостей временного хранения жидких углеводородов, выполненных из полимерных рукавных материалов, преимущественно одноразового применения, являются актуальными и своевременными.
Цель диссертационной работы - разработка методов расчета средств локализации аварийно растекающихся углеводородов и емкостей временного хранения нефти из полимерных материалов. Основные задачи исследований:
-
Разработать новые технические решения по локализации аварийно растекающихся жидких углеводородов, в том числе горящих, а также конструкции одноразовых аварийных емкостей временного хранения нефти и нефтепродуктов, с применением рукавных полимерных материалов.
-
Получить аналитические зависимости для определения пространственной формы оболочек с жидким наполнителем, выполненных из рукавных полимерных материалов.
-
Разработать методику расчета вместимости рукавных, аварийных емкостей для временного хранения жидких углеводородов.
-
Разработать методику гидравлического расчета несгораемых защитных ограждений из рукавных, проницаемых полимерных материалов для локализации аварийно растекающихся горящих жидких углеводородов.
-
Провести экспериментальную проверку новых технических решений и аналитических зависимостей для практического использования.
Научная новизна работы:
-
Получены аналитические зависимости для определения пространственной формы рукавных полимерных оболочек с жидким наполнителем.
-
Разработана методика расчета вместимости аварийных емкостей временного хранения жидких углеводородов, с учетом растяжения полимерных материалов рукавных оболочек под действием гидростатического давления наполнителя.
3. Разработана методика гидравлического расчета несгораемых защитных ограждений из проницаемых рукавных полимерных оболочек, заполненных огнетушащим агентом.
Практическая ценность:
-
Разработаны новые способы локализации аварийно растекающихся жидких углеводородов, в том числе горящих, а также средства защиты от вероятных стихийных бедствий (внезапные наводнения, лесные пожары и др.) на объектах трубопроводного транспорта углеводородов с использованием рукавных полимерных оболочек с жидким наполнителем.
-
Разработаны конструкции, технология изготовления и использования одноразовых, аварийных емкостей временного хранения жидких углеводородов из рукавных полимерных материалов, серийно выпускаемых отечественной промышленностью, предотвращающих потери углеводородов от испарения при их временном хранении.
Реализация результатов работы:
Результаты исследований переданы в Главное управление МЧС России по Тюменской области для практического использования.
Достоверность полученных результатов: эксперименты проведены на модельных установках, созданных с учетом теории подобия физических процессов, и на натурных фрагментах, результаты экспериментов обработаны с применением вычислительной техники и методов математического анализа.
На защиту выносятся:
-
Новые технические решения по сооружению боновых заграждений и аварийных емкостей временного хранения жидких углеводородов с применением рукавных полимерных материалов.
-
Аналитические зависимости для расчета геометрических и гидравлических параметров рукавных оболочечных конструкций с жидким наполнителем.
-
Методика расчета вместимости аварийных емкостей временного хранения жидких углеводородов, с учетом растяжения полимерных материалов рукавных оболочек под действием гидростатического давления жидкого наполнителя.
-
Методика гидравлического расчета несгораемых защитных ограждений из проницаемых рукавных, полимерных оболочек, заполненных огнетушащим агентом.
Апробация работы:
-
Результаты работы докладывались на 4-ой научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г.Тюмень, 2005), VII научно-технической конференции молодежи ОАО «АК «Транснефть» (г.Тюмень, 2006г.), международной научно-технической конференции (г.Тюмень, 2007г.), Всероссийской научно - практической конференции (г.Тюмень, 2007 г.), 2-ой Международной научно-технической конференции (г.Тюмень, 2008 г.), конференции Современные наукоемкие технологии (г. Москва, 2008).
-
Новые технические решения, представленные в работе, являются победителями Всероссийского конкурса русских экологических инноваций (г.Москва, 2006г.). Результаты теоретических и экспериментальных исследований экспонировались на четвертой международной выставке «Оборона и защита 2007», проходившей в г. Нижний Тагил; на XV Международной специализированной выставке сооружений и средств защиты водного и воздушного бассейнов, проходившей в г. Санкт-Петербург в марте 2008 года.
Публикации:
По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ, из них 4 патента РФ на изобретения и 1 статья в издании, рекомендованном ВАК России.
Объем работы:
Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных выводов, списка литературы из 89 наименований. Объем диссертации составляет 133 страницы, включающего 15 таблиц, 40 иллюстраций и 5 приложений.
