• Сегодня: Суббота, Июнь 24, 2017

Оценка категории состояния и остаточного ресурса трубопроводов методом динамических испытаний

Рис. 1. Комплекс для динамических испытаний зданий, сооружений и трубопроводов типа «Струна-Стрела»

Аннотация

Для оценки категории технического состояния и остаточного ресурса трубопроводов предлагается применять интегральный, расчетно-экспериментальный метод динамических испытаний. Метод динамических испытаний оценивает жесткость всего контролируемого участка трубопровода в целом и фиксирует любые изменения жесткости на всем контролируемом участке, поэтому он относится к интегральным методам. В статье показаны результаты применения динамических параметров участков трубопроводов, полученных при экспериментальных испытаниях, для определения их категории технического состояния и остаточного ресурса.


Применяемые в настоящее время методы диагностики и мониторинга трубопроводов не обеспечивают надежную оценку их остаточного ресурса. Большинство этих методов основано на точечном сборе данных путем визуального и инструментального контролей. Собираются точечные данные о видимых дефектах поверхности трубопровода, толщинах стенок трубопровода, прочности, состоянии сварных швов, акустической эмиссии в ограниченных чувствительностью датчиков зонах, то есть используется локальная информация по местам сбора данных. При этом существует опасность пропуска скрытых дефектов на участках между контролируемыми точками.

Расчет остаточного ресурса трубопровода выполняется по измеренным в контролируемых точках данным толщин стенок трубопровода [1]. Такой подход при выборочной локальной оценке толщин и прочностных параметров, акустической эмиссии трубопроводов может дать ошибочный результат. Необходим метод, обеспечивающий диагностический охват всего контролируемого участка. Таким интегральным методом является метод динамических испытаний. Суть его заключается в том, что на контролируемом участке трубопровода, представляющем из себя неразрезную балку, по определенной схеме устанавливаются трехкомпонентные акселерометры и снимаются ускорения по пространственным осям Х, У и Z.

Наиболее рациональным считается установка до 4-5 трехкомпонентных акселерометров на контролируемом участке трубопровода. Например, для наземного участка трубопровода, лежащего на двух опорах, достаточно установить один датчик на фундамент одной из опор, второй – в центре пролета трубопровода, два оставшихся – в районе опор.

Для оценки категории технического состояния и остаточного ресурса трубопроводов применялся метод динамических испытаний с использованием мобильного диагностического комплекса типа «Струна-Стрела-Толкун».

Мобильный диагностический комплекс типа «Струна-Стрела-Толкун» включает в себя:

  • трехкомпонентные сейсмовибрационные датчики – от 3 до 5 шт.;
  • соединительные кабели – от 2 до 5 шт.;
  • многоканальный аналого-цифровой преобразователь (типа Е440 или USB3000);
  • компьютер с пакетом программ для анализа сейсмовибрационных сигналов.
Комплекс для динамических испытаний зданий, сооружений и трубопроводов типа «Струна-Стрела»
Рис. 1. Комплекс для динамических испытаний зданий, сооружений и трубопроводов типа «Струна-Стрела»
Снятие динамических параметров участка теплотрассы. Установка трехкомпонентного акселерометра в центре пролета участка теплотрассы
Рис. 2. Снятие динамических параметров участка теплотрассы. Установка трехкомпонентного акселерометра в центре пролета участка теплотрассы
Полевой пункт сбора данных  динамических параметров теплотрассы
Рис. 3. Полевой пункт сбора данных динамических параметров теплотрассы
Снятие динамических параметров  участков трубопроводов на верхних участках теплотрассы
Рис. 4. Снятие динамических параметров участков трубопроводов на верхних участках теплотрассы

Оценка категории технического состояния и остаточного ресурса трубопровода производится путем сравнения нормативных значений периодов собственных колебаний участков трубопроводов, со значениями периодов собственных колебаний, полученных из экспериментальных наблюдений. Теоретическое обоснование колебаний разрезных балок приводится в работах С.П. Тимошенко, И.Л. Корчинского, Н.И. Безухова, О.В. Лужина, Н.В. Колтунова, Я.Г. Пановко и других авторов [3, 4, 5, 6]. Однако имеются трудности в описании колебаний трубопроводов перекачивающих жидкость или газ и представляющих собой расчетную схему в виде неразрезной балки.

Автором предлагается технология по оценке технического состояния трубопровода с учетом влияния перекачиваемой жидкости, как неразрезной балки.

Анализ данных, полученных при динамических испытаниях системы «основание-сооружение»

При динамических испытаниях системы «основание-сооружение» записывались ускорения по осям Х, У, Z грунтового основания, опор трубопроводов и ускорения участков трубопроводов.

Для регистрации ускорений использовался многоканальный сейсмоизмерительный комплекс «Стрела-Струна-Толкун», позволяющий подключать пять и более трехкомпонентных датчиков ускорений.

С помощью комплекса «Струна-Стрела-Толкун» были выполнены динамические испытания системы «основание-сооружение» и получены динамические параметры трубопроводов при динамическом воздействии от работы теплоэнергетического оборудования и перекачиваемой воды…


Полная версия материала доступна по подписке на журнал «Инженерная защита»


Литература

  1. Методика оценки остаточного ресурса трубопроводов пара и горячей воды III и IV категорий. АООТ «ВНИКТИнефтехимоборудование»: Волгоград, 1997.
  2. Методика оценки и сертификации инженерной безопасности зданий. МЧС России. 2003.
  3. Корчинский И.Л. Расчет строительных конструкций на вибрационную нагрузку. М.: Стройиздат, 1948.
  4. Безухов Н.И., Лужин О.В., Колтунов Н.В. Устойчивость и динамика сооружений в примерах и задачах. М.: Высшая школа, 1987.
  5. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М.: URSS, 2007.
  6. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. М.: URSS, 2009.
Геннадий Нигметов

Ведущий научный сотрудник
Всероссийского научно-исследовательского института по проблемам
гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций (ВНИИ ГОЧС),
к.т.н., доцент