Обеспечение стойкости трубопроводных систем к повреждениям элементов сетевой структуры

Целью работы является изучение закономерностей развития процесса прогрессирующего повреждения сетевых структур трубопроводных систем и разработка рекомендаций по обеспечению стойкости таких инженерных объектов. Под процессом прогрессирующего повреждения понимается процедура перехода линейных элементов (трубопроводов) системы в состояние неработоспособности, осуществляемая в случайной последовательности. Оценка способности системы противостоять развитию процесса прогрессирующего повреждения выполнялась при помощи показателя стойкости Fw, представляющего собой среднюю долю трубопроводов, переход которых в состояние неработоспособности приводит к отключению от источника всех потребителей продукта.

Методы исследования. Определение значений 0 < Fw < 1 выполнялось с использованием метода имитационного компьютерного моделирования. При выполнении структурного анализа систем множество всех линейных элементов рассматривалось как состоящее из 5-ти подмножеств G1, …, G5 соединяющих точечные элементы различных типов.

Результаты. Установлено, что элементы, принадлежащие различным подмножествам, оказывают разное влияние на стойкость системы к прогрессирующим повреждениям. Наибольшее влияние оказывают элементы подмножеств G1 и G2. Эти элементы формируют «ядро» сетевого объекта. Наименьшее влияние на стойкость к повреждениям оказывают элементы принадлежащие подмножествам G4 и G5. Их можно рассматривать как «дальнюю периферию» сетевой структуры. Дальняя периферия взаимодействует с ядром при помощи элементов, принадлежащих подмножеству G3. Это «ближняя периферия», обеспечивающая связь ядра с дальней периферией. Влияние элементов подмножества G3 на стойкость к повреждениям оказывается слабее, чем элементов, принадлежащих ядру, однако сильнее, чем элементов, принадлежащих дальней периферии. Таким образом, строение трубопроводной системы можно представить в виде некоторого многослойного объекта. В составе ядра находятся линейные элементы, связывающие между собой потребителей продукта и источник. При этом чем больше связей будет в ядре, тем выше будет и стойкость сетевой структуры.

Выводы. Установлено, что стойкость сетевых структур трубопроводных систем к развитию процесса прогрессирующего повреждения зависит от их состава, а множество всех трубопроводов можно разделить на 5 подмножеств, элементы которых в различной степени влияют на стойкость всей системы. Сетевая структура трубопроводной системы может быть представлена в виде многослойного объекта с ядром, ближней и дальней периферией. Установлено, что стойкость к повреждениям в значительной мере зависит от количественного состава и характера взаимодействия элементов отдельных слоев. Сетевые структуры типа «дерево» характеризуются низким уровнем стойкости к прогрессирующим повреждениям. Повысить показатель стойкости таких объектов можно путем формирования ядра и введения в состав системы дополнительных линейных элементов. 

1. Тарарычкин И.А. Структурный синтез трубопроводных транспортных систем, стойких к повреждениям линейных элементов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. №. 1 (107). С. 96 – 106.

2. Строгалев В.П. Имитационное моделирование / В.П. Строгалев, И.О. Толкачева. 2-е изд. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. – 295 с.

3. Басакер Р. Конечные графы и сети / Р. Басакер, Т.Саати. М.: Наука, 1973. – 368 с.

4. Охорзин В.А. Компьютерное моделирование в система Mathcad: учеб. пособие / В.А. Охорзин. М.: Финансы и статистика, 2006. – 144 с.

5. Кристофиденс Н. Теория графов. Алгоритмический подход / Н. Кристофиденс. М.: Мир. 1978. – 432 с.

6. Зыков А.А. Основы теории графов / А.А.Зыков. М.: Вузовская книга. 2004. – 664 с.