Особенности развития и характеристики смешанного повреждения сетевых структур систем трубопроводного транспорта

Введение. Трубопроводные транспортные системы применяются в различных отраслях промышленного производства при доставке потребителям разнообразных веществ и материалов. Если при развитии аварийной ситуации происходит последовательный переход в состояние неработоспособности случайным образом некоторого количества линейных элементов (трубопроводов), то такой сценарий развития событий называется прогрессирующим повреждением. Если в состояние неработоспособности переходят сразу несколько сходящихся в узел трубопроводов, то такой точечный элемент системы оказывается блокированным. Последовательный переход узлов системы в случайном порядке в состояние блокировки называется прогрессирующей блокировкой. Одновременное развитие в системе процессов прогрессирующего повреждения линейных элементов и блокировки транспортных узлов представляет собой смешанное повреждение. Смешанное повреждение является опасным вариантом аварийной ситуации, а его развитие приводит к быстрой деградации транспортных возможностей системы.

Целью работы является изучение особенностей и закономерностей процесса смешанного повреждения сетевых структур трубопроводных систем, а также оценка способности таких структур противостоять его развитию.

Методы исследования. Определение характеристик стойкости сетевых объектов к развитию процесса смешанного повреждения выполнялось с использованием метода имитационного компьютерного моделирования. При этом характер воздействия на систему задавался при помощи циклограммы, целочисленные параметры которой указывают на чередование процессов последовательного повреждения линейных элементов и узлов сетевой структуры.

Результаты. Установлено, что корректное сравнение стойкости различных сетевых структур к смешанному повреждению возможно только в отношении сопоставимых объектов. Для этого анализируемые системы должны иметь в своем составе одинаковое количество узлов, линейных элементов и потребителей целевого продукта. Кроме того, указанные системы должны быть подвергнуты воздействиям с одинаковой циклограммой. Показано, что соотношение стойкости сопоставимых сетевых структур не зависит от конкретного вида циклограммы смешанного повреждения, а определяется характером действующих внутрисистемных связей.

Выводы. Смешанное повреждение представляет собой опасный сценарий развития аварийной ситуации и сопровождается быстрой деградацией транспортных возможностей трубопроводных систем. Способность сетевых структур трубопроводных систем противостоять развитию процесса смешанного повреждения оценивается при помощи показателей, которые устанавливаются с использованием метода имитационного моделирования. Корректное сравнение стойкости к смешанному повреждению различных структур возможно только в случае их сопоставимости. Для этого они должны иметь в своем составе одинаковое количество узлов, линейных элементов и потребителей продукта. Кроме того, такие системы должны быть подвергнуты процедуре повреждения с одинаковой циклограммой. Соотношение стойкости сетевых структур удовлетворяющих условиям сопоставимости не зависит от принятой циклограммы повреждения, а определяется имеющимся набором внутрисистемных связей.

1. Barker, Geoff. The Engineer’s Guide to Plant Layout and Piping Design for the Oil and Gas Industries [Text] / G. Barker. – Gulf Professional Publishing, 2018. – 532p.

2. Bahadori, Alireza. Hazardous Area Classification in Petroleum and Chemical Plants. A Guide to Mitigating Risk [Text] / A.Bahadori. – CRC Press, 2017. – 564 p.

3. Toghraei, Moe. Piping and Instrumentation Diagram Development [Text] / M. Toghraei. – John Wiley & Sons, Inc, 2019. – 461 p.

4. Wilson, Bob. Detail Engineering and Layout of Piping Systems [Text] / B. Wilson. – Titles on Demand, 2015. – 464 p.

5. Бочков, А.В. Научно-методические основы мониторинга и прогнозирования состояния производственной безопасности ПАО «Газпром» [Текст] / А.В. Бочков, Д.В. Пономаренко // Газовая промышленность. – 2017. – № 3 (749). – С. 20–30.

6. Critical Infrastructure Security. Assessment, Prevention, Detection, Response [Text] / Edited by Francesco Flammini. – WIT Press, UK, 2012. – 326 p.

7. Рябинин, И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем [Текст] / И.А. Рябинин. – СПб.: Политехника, 2000. – 248 c.

8. . Иванцов, О.М. Безопасность трубопроводных систем [Текст] / О.М. Иванцов, И.И. Мазур. – М.: Елима, 2004. – 1104 с.

9. Бочков, А.В. Проблемы оценки опасностей и управления рисками объектов критически важной инфраструктуры Группы «Газпром» [Текст]: аналитический обзор / А.В. Бочков // Вести газовой науки. – 2018. – № 2 (34). – С. 51-87.

10. Тарарычкин, И.А. Обеспечение стойкости трубопроводных систем к повреждениям элементов сетевой структуры [Текст] / И.А. Тарарычкин // Надежность. – 2018. – Т 18. – № 1. – С. 26-31.

11. Тарарычкин, И.А. Развитие аварий и защита от повреждений структурных элементов систем трубопроводного транспорта [Текст] / И.А. Тарарычкин // Безопасность труда в промышленности. – 2018. – № 12. – С. 65-70.

12. Тарарычкин, И.А. Характеристика и сравнительный анализ стратегий защиты трубопроводных систем от повреждения транспортных узлов [Текст] / И.А. Тарарычкин // Газовая промышленность. – 2019. – № 2. – С. 72-77.

13. Тарарычкин, И.А. Компьютерное моделирование развития аварий и повреждения структурных элементов систем трубопроводного транспорта [Текст] / И.А. Тарарычкин // Технологии нефти и газа. – 2019. – № 2. – С. 53-59.

14. Тарарычкин, И.А. Имитационное моделирование процесса повреждения сетевых трубопроводных структур [Текст] / И.А. Тарарычкин, С.П. Блинов // Мир транспорта. – 2017. – Том 15. – № 2. – С. 6-19.

15. Зарубин, В.С. Математическое моделирование в технике [Текст]: Учеб. для вузов / B.C. Зарубин: под ред. B.C. Зарубина, А.П. Крищенко: 2-е изд. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 496 с.

16. Куприяшкин, А.Г. Основы моделирования систем [Текст]: учебное пособие / А.Г. Куприяшкин. – Норильск: Норильский индустр. ин-т, 2015. – 135 с.

17. Строгалев, В.П. Имитационное моделирование [Текст]: Учебное пособие / В.П. Строгалев, И.О. Толкачева. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 280 с.

18. Охорзин, В.А. Компьютерное моделирование в системе Mathcad [Текст] / В.А. Охорзин. – М.: Финансы и статистика, 2006. – 144 с.

19. Тарарычкин, И.А. Моделирование процесса прогрессирующего повреждения трубопроводных транспортных систем с защищенными линейными элементами [Текст] / И.А. Тарарычкин, С.П. Блинов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2018. – Вып. 1 (111). – С. 75-85.

20. Тарарычкин, И.А. Особенности повреждения сетевых структур и развития аварийных ситуаций на объектах трубопроводного транспорта [Текст] / И.А. Тарарычкин, С.П. Блинов // Безопасность труда в промышленности. – 2018. – № 3. – С. 35-39.

21. Худсон, Д. Статистика для физиков. Лекции по теории вероятностей и элементарной статистике [Текст]. / Д. Худсон: пер. с анг. – М.: Мир, 1970. – 295 c.