вид  
29 Января 2020г, Среда€ — ,  $ — загрузить приложение Armtorg.News для Андроидзагрузить приложение Armtorg.News для iphone

АО «ИркутскНИИхиммаш». Трутаев С.Ю. Современные подходы к разработке новых типов трубопроводной арматуры и разъёмных соединений для нефтегазовой отрасли

9 Декабря 2019

АО «ИркутскНИИхиммаш». Трутаев С.Ю. Современные подходы к разработке новых типов трубопроводной арматуры и разъёмных соединений для нефтегазовой отрасли

Предлагаем к прочтению следующую статью из шестого номера журнала «Вестник арматуростроителя». В материале пойдет речь о разработке новых типов трубопроводной арматуры и разъёмных соединений для нефтегазовой отрасли.

Разработка новых типов трубопроводной арматуры и разъёмных соединений для нефтегазовой отрасли является сложной научнотехнической задачей, требующей от конструктора не только выдающихся инженерных навыков, но и наличия в его распоряжении развитой научно-исследовательской, технологической и инженерной инфраструктуры.

В первую очередь это касается разработки изделий, ориентированных на применение в тяжелых и экстремальных условиях эксплуатации, таких как высокие давления, температуры, динамические нагрузки и т. д.

Неверный учет отмеченных факторов, действующих на изделие во время эксплуатации, может существенно сокращать его жизненный цикл и становиться причиной появления аварийных ситуаций и инцидентов на производстве. Так, анализ аварийности на отечественных предприятиях нефтегазовой отрасли показывает, что подавляющее их количество происходит по причине разгерметизации разъёмных соединений оборудования [1-4].

При этом в качестве основных причин разгерметизации отмечаются неправильно выбранные на стадии проектирования материальное и конструктивное исполнения разъемных соединений, не обеспечивающие надежную и длительную эксплуатацию при фактически действующих повреждающих факторах.

АО «ИркутскНИИхиммаш». Трутаев С.Ю. Современные подходы к разработке новых типов трубопроводной арматуры и разъёмных соединений для нефтегазовой отрасли

Учитывая сложившуюся ситуацию, АО «ИркутскНИИхиммаш» на постоянной основе проводит мероприятия по разработке и внедрению новых перспективных конструкций трубопроводной арматуры и разъёмных соединений, а также совершенствованию методов их расчета и оптимизации [5-7].

В Институте имеется обширная научно-исследовательская и испытательная база, а также опытно-промышленное производство, что создает оптимальные условия для развития в указанном направлении.

Для оптимального проектирования трубопроводной арматуры и разъёмных соединений специалистами Института разработано собственное специализированное программное обеспечение, базирующееся на применении метода конечных элементов [8, 9].

Отмеченное программное обеспечение позволяет осуществлять:

• параметрическую оптимизацию геометрии деталей технологического оборудования, включая трубопроводную арматуру и разъёмные соединения;
• прочностной анализ технологического оборудования;
• уточненный расчет спектров собственных колебаний оборудования с учетом действия статических нагрузок;
• динамический анализ оборудования при действии вибрационных, сейсмических и др. видов динамических нагрузок;
• расчетно-экспериментальную оценку напряженно-деформированного состояния оборудования по результатам натурных исследований.

АО «ИркутскНИИхиммаш». Трутаев С.Ю. Современные подходы к разработке новых типов трубопроводной арматуры и разъёмных соединений для нефтегазовой отрасли

В основе разработанного программного обеспечения лежит авторская библиотека объёмных конечных элементов со смешанной степенью интерполяции как геометрии, так и перемещений, а также возможностью сочетания в одном конечном элементе как субпараметрического, так и изопараметрического подходов. Это позволяет получать требуемые оптимальные решения в кратчайшие сроки при сохранении приемлемой точности расчетов (рис. 1).

Библиотека (табл. 1) представлена пятью объемными конечными элементами, а именно гексаэдром с числом узлов от 8 до 32, элементом гибридной формы с числом узлов от 7 до 29, призмой с числом узлов от 6 до 24, пирамидой с четырехугольным основанием с числом узлов от 5 до 21 и тетраэдром с числом узлов от 4 до 16.

Одной из перспективных разработок Института стали так называемые бугельные разъемные соединения, являющиеся более совершенными и технологичными аналогами классических фланцевых разъемных соединений. Данное направление успешно развивается в Институте с 2002 г. под научным руководством д.т.н. Погодина В.К.

В последние десятилетия разработано и внедрено в промышленность порядка 10 новых конструкций бугельных соединений [10-14], а также методик по их расчету и конструированию, в т. ч. принятых на национальном уровне [15, 16]. Бугельные разъёмные соединения являются разновидностью муфтовых разъёмных соединений [1, 3].

Бугельные разъёмные соединения могут применяться для герметизации трубопроводов, сосудов, аппаратов опасных производственных объектов, в т. ч. работающих при высоких давлениях и температурах. По сравнению с фланцевыми разъёмными соединениями бугельные разъёмные соединения обладают целым рядом преимуществ, ключевым из которых является в разы меньшая металлоёмкость.

АО «ИркутскНИИхиммаш». Трутаев С.Ю. Современные подходы к разработке новых типов трубопроводной арматуры и разъёмных соединений для нефтегазовой отрасли

Так, по данным [1], металлоёмкость БРС для трубопровода диаметром 50 мм при давлении рабочей среды 35 МПа приблизительно в 7 раз меньше стандартного фланцевого соединения. На рисунке 2 изображен пример, визуально подчеркивающий преимущества бугельных соединений перед фланцевыми. Указанные соединения изготовлены в АО «ИркутскНИИхиммаш» для сопряжения частей трубопроводов DN 50, PN 320.

Помимо очевидных преимуществ в металлоёмкости бугельные разъёмные соединения прекрасно демонстрируют себя в условиях повышенных вибраций, свойственных, например, трубопроводным обвязкам насосно-компрессорного оборудования [17].

Для оценки показателей надежности бугельных соединений при работе в отмеченных условиях в Институте под руководством к.т.н. Трутаева С.Ю. проводился специальный комплекс расчетных и натурных исследований (рис. 3). Исследования были направлены на определение условий работоспособности бугельных разъёмных соединений по критерию сохранения оптимальной формы эпюры контактного давления при эксплуатации в условиях действия вибрационных нагрузок.

АО «ИркутскНИИхиммаш». Трутаев С.Ю. Современные подходы к разработке новых типов трубопроводной арматуры и разъёмных соединений для нефтегазовой отрасли

В частности, было установлено, что работоспособность бугельных разъёмных соединений сохраняется при относительном динамическом перемещении между самим бугелем и примыкающим к нему участком трубопровода до 100 мкм. Несмотря на кажущуюся малость данного показателя, в реальных условиях эксплуатации этот параметр практически не достижим.

Так, например, для бугельного разъёмного соединения, размещенного в середине пятиметрового пролета трубопровода DN 120, отмеченные относительные перемещения в 100 мкм могут быть достигнуты при амплитуде вынужденных колебаний трубопровода более 10 мм в стреле прогиба, что в десятки раз превышает допустимый уровень вибрации [18].

На сегодняшний день Институтом выпускается целый спектр бугельных разъёмных соединений по ТУ 3647 – 067 – 00220227 – 2016 [19] для различных сфер применения со следующими техническими характеристиками (табл. 2).

В зависимости от требуемых параметров эксплуатации в бугельных разъёмных соединениях могут быть использованы различные типы уплотнительных поверхностей для использования совместно с металлическими или неметаллическими уплотнительными кольцами (рис. 4). Так, например, на высокие давления и температуры применяется бугельное разъёмное соединение с уплотнением типа СКОУ по ГОСТ Р 55429 [15].

По требованию заказчика бугельные разъемные соединения могут поставлять как в качестве отдельного изделия с ниппелями под приварку (рис. 5а), так и в составе технических устройств, например, трубопроводной арматуры (рис. 5б), технологических аппаратов (рис. 5в), трубопроводов (рис. 5г).

АО «ИркутскНИИхиммаш». Трутаев С.Ю. Современные подходы к разработке новых типов трубопроводной арматуры и разъёмных соединений для нефтегазовой отрасли

Выводы

Разработка и внедрение на реальных производствах нефтегазовой отрасли перспективных конструкций трубопроводной арматуры и разъёмных соединений является сложной научно-технической задачей, требующей применения самых современных подходов к процедурам проектирования, изготовления, испытания и апробации конечных изделий.

Предлагаемые АО «ИркутскНИИхиммаш» подходы к проектированию трубопроводной арматуры и разъемных соединений, а также разрабатываемые и внедряемые Институтом уникальные методики и программное обеспечение позволяют решить указанную задачу в полном объеме, что обеспечивает длительную и надежную эксплуатацию технологического оборудования на многих предприятиях нефтегазовой отрасли РФ.

АО «ИркутскНИИхиммаш» приглашает к сотрудничеству промышленные предприятия, проектные организации, торговые компании, выражая готовность изготовления трубопроводной арматуры и бугельных разъемных соединений по конкретным требованиям заказчиков согласно опросным листам.

Литература

АО «ИркутскНИИхиммаш». Трутаев С.Ю. Современные подходы к разработке новых типов трубопроводной арматуры и разъёмных соединений для нефтегазовой отрасли

1. Погодин, В. К. Разъёмные соединения и герметизация в оборудовании высокого давления / В. К. Погодин. – Иркутск : ИркутскНИИхиммаш, 2001. – 405 с.
2. Продан, В. Д. Герметичность разъёмных соединений оборудования, эксплуатируемого под давлением рабочей среды : учеб. пособ. / В. Д. Продан. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. – 280 с.
3. Божко, Г. В. Разъёмные герметичные соединения / Г. В. Божко // Вестник Тамбовского государственного технического университета. – 2010. – Т. 16, № 2. <strong>– С. 404-420.
4. Погодин, В. К. Разъёмные соединения. Технология применения в оборудовании под избыточным давлением. Проектирование / В. К. Погодин : в 2 т. – Братск : Изд-во БрГУ, 2013. – Т. 1. – 366 с.
5. Трутаев, С. Ю. Инновационные подходы к проектированию новых типов разъёмных соединений / С. Ю. Трутаев, В. К. Погодин, А. Д. Михайлов // Научная индустрия европейского континента : материалы IX международной научно-практической конференции (01-03 декабря 2013 г.). – Прага (Чехия), 2013. <strong>– С. 50-52.
6. Создание нормативной базы на сборку, техническое обслуживание и ремонт разъёмных соединений с уплотнительными прокладками из терморасширенного графита / В. К. Погодин [и др.] // Безопасность труда в промышленности. – 2005. – № 2. – С. 45-49.
7. Трутаева, В. В. Разработка методов оптимального проектирования разъёмных соединений высокого давления / В. В. Трутаева, С. Ю. Трутаев, В. К. Погодин // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2015. – № 9. – С. 22-25.
8.Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. – М. : Мир, 1975. – 542 с.

АО «ИркутскНИИхиммаш». Трутаев С.Ю. Современные подходы к разработке новых типов трубопроводной арматуры и разъёмных соединений для нефтегазовой отрасли9. Бате, К. Численные методы анализа и метод конечных элементов / К. Бате, Е. Вильсон. – М. : Стройиздат, 1982. – 448 с.

10. Разъёмное соединение [Текст] : пат. 2280210 РФ : МПК F16L23/02 / Погодин В. К. [и др.] ; заявитель и патентообладатель ОАО «Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения». – № 2005103073/06 ; заявл. 07.02.2005 ; опубл. 20.07.2006. – 3 c.
11. Разъёмное соединение [Текст] : пат. 2280209 РФ : МПК F16L21/02 / Погодин В. К. [и др.]; заявитель и патентообладатель ОАО «Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения». – № 2005121860/06 ; заявл. 11.07.2005 ; опубл. 20.07.2006. – 3 c.
12. Разъёмное соединение [Текст] : пат. 2322632 РФ : МПК F16L21/02 / Погодин В. К. [и др.] ; заявитель и патентообладатель ОАО «Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения». – № 2006128541/06 ; заявл. 04.08.2006 ; опубл. 20.07.2008, Бюл. № 20/2008. – 3 c.
13. Разъёмное соединение [Текст] : пат. 121336 РФ : МПК F16L23/02 / Гридин Г. Д., Кузнецов К. А., Хабуев В. О. ; заявитель и патентообладатель ОАО «Иркутский научно - исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения». – № 2011125669/06 ; заявл. 22.06.2011 ; опубл. 20.10.2012. – 3 c.
14. Разъёмное соединение [Текст] : пат. 2440534 РФ : МПК F16L21/00 / Гридин Г. Д., Кузнецов К. А. ; заявитель и патентообладатель ОАО «Иркутский научно- исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения». – № 2010124228/06 ; заявл. 11.06.2010; опубл. 20.01.2012. – 3 c.
15. ГОСТ Р 55429 – 2013. Соединения бугельные разъёмные. Конструкция, размеры и общие технические требования. – 2013. – 30 с.
16. ГОСТ Р 55430 – 2013. Соединения трубопроводов разъёмные. Оценка технического состояния и методы испытаний. Безопасность эксплуатации. – 2013. – 42 с.
17. Якубович, В. А. Оценка вибросостояния энергомеханического оборудования : справ. пособ. / В. А. Якубович. – М. : РАО ГАЗПРОМ, ДАО «ОРГЭНЕРГОГАЗ», ИТЦ «ОРГТЕХДИАГНОСТИКА», 1997. – 215 с.
18. ГОСТ 32388 – 2013. Трубопроводы технологические. Нормы и методы расчета на прочность, вибрацию и сейсмические воздействия. – 2013. – 120 с.
19. ТУ 3647 – 067 – 00220227 – 2016. Бугельные разъёмные соединения. – Иркутск : АО «ИркутскНИИхиммаш», 2016. – 27 с.


Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 6 (55) 2019


Метки трубопроводная арматура ИркутскНИИхиммаш журнал новые разработки Вестник Арматуростроителя Нефтегазовая промышленность нефтегазовая отрасль статья журнал "Вестник арматуростроителя"

Смотрите также:
Заметки главного редактора. Производство регулирующих клапанов Samson AG. Часть I Заметки главного редактора. Производство...
Уважаемые друзья и коллеги! Сегодня медиагруппа ARMTORG рада представить вам эксклюзивную серию видеорепортажей из рубрики «Заметки...
Итоги 2019. АО «Армалит» Итоги 2019. АО «Армалит»
Перед вами новая статья из седьмого выпуска журнала «Вестник арматуростроителя». Речь пойдёт об итогах производственной...
Компания LD провела обучающее мероприятие для дилеров из Монголии Компания LD провела обучающее мероприятие для...
На заводе ООО «ЧелябинскСпецГражданСтрой» (ГК LD) успешно завершено обучение дилеров LD в Монголии ‒ компании Odcon Holding.
Последние добавления библиотеки(Предложить книгу)