Снип газопроводы наружные: Наружные газопроводы, сооружения / СНиП 2.04.08-87*

Проектирование газопроводов жилых и промышленных объектов

В этой статье:

• Что собой представляет процесс проектирования газопроводов
• Требования и нормативные акты проектирования газопроводов
• Нюансы проектирования газопровода для жилых домов
• Документы, необходимые для проектирования газопроводов жилых домов
• Особенности проектирования газопроводов промышленных объектов
• Факторы, влияющие на проектирование газопроводов
• Особенности проектирования и монтажа надземных и подземных газопроводов
• Этапы проектирования и строительства систем газоснабжения и газопроводов

Проектирование газопроводов начинается со сбора документации и согласования технических условий. Это сложный и длительный процесс, в ходе которого учитывается множество факторов: характер местности, тип и способ прокладки труб (подземный/надземный), погодные условия, объем потребления газа и многое другое.

Без проекта невозможно строительство системы газификации любой сложности, неважно, идет речь о жилых домах или промышленных объектах. Из нашего материала вы узнаете, какие документы необходимо согласовать до начала проектирования газопроводов, из каких этапов и нюансов состоит сам процесс.

Что собой представляет процесс проектирования газопроводов

Под проектированием понимают последовательную работу, которая состоит из предпроектного этапа, подготовки задания на проектирование газопровода и соответствующей документации. Благодаря данному процессу достигается высокое качество, соблюдение сроков и бюджета строительства, реконструкции или ремонта. Также удается обеспечить безопасную и эффективную эксплуатацию объекта на протяжении всего жизненного цикла.

Проектирование газопровода предполагает выполнение сложных инженерных работ, к которым относится подготовка проекта, сбор пакета документов. Также специалистам нужно ознакомиться с требованиями, характеристиками объекта или участка, подлежащего газификации, и условиями, в которых будет прокладываться система для транспортировки газа.

Для проведения всех изысканий необходимо иметь конкретный уровень допуска и квалификацию.

Обязательной составляющей проекта трубопровода является схема монтажа оборудования, в процессе подготовки которой опираются на пожелания клиента и требования действующего закона.

В проекте содержатся показатели и расчеты энергетической эффективности газифицируемого объекта, причины для выбора одного из подходов к монтажу системы, подробные спецификации всех материалов и питающих устройств.

В процессе проектирования газопроводов составляется не один документ, а набор документации, в которую входят:

1. схемы размещения системы, находящейся на поверхности земли или под ней;
2. схемы дымоотводов, каналов вентиляции;
3. технические условия поставок газа на объект;
4. акты обследования всех дымовых, вентиляционных каналов по отдельности;
5. исполнительная документация по магистрали, к которой планируется подключение, требуемая в соответствии с установленными нормами;
6. паспорта и сертификаты на каждое устройство, монтируемое в систему;
7. пояснительная записка.

Это интересно!

“Подводный трубопровод: проблемы проектирования и эксплуатации”

Подробнее

По законам нашей страны обязательным условием строительства, реконструкции газовых магистралей, монтажа соответствующих приборов является создание проектной документации.

Требования и нормативные акты проектирования газопроводов

Проектирование газоснабжения при возведении, ремонте зданий проводится в соответствии с НПБ и СП, фиксирующими такие правила:

• Необходимо предоставить свободный доступ к любой части магистрали, при помощи которой обеспечивается поставка газа. Данное требование распространяется на газовое оборудование, в том числе поэтому оно не должно быть закрыто на временной/постоянной основе.
• Требуется предусмотреть на трубопроводах контрольные проводники – они позволяют проверить содержание газов в воздухе подземного этажа, если туда нет иного доступа.
• Не допускается прокладывать газопроводы в жилых помещениях.
• Необходимо согласовать документы по проекту с газораспределительной организацией.

Для газификации нежилых объектов количество норм технологического проектирования газопроводов еще больше, так как деятельность производств может привести к дополнительным рискам при использовании подобного оборудования. Все требования в обязательном порядке учитываются при составлении пакета рабочей и проектной документации.

Прежде чем приступить к непосредственным работам на газопроводе, нужно получить положительное заключение экспертизы по проекту. Его необходимо согласовать в ГРО и отдать на проверку в органы госстройнадзора. Любые несоблюдения норм приведут к тому, что разрешение не будет выдано.

Система газопотребления здания включает в себя газоиспользующие и технические устройства, внутренний и основной газопровод – при проектировании это важно помнить.

Газ используется для отопления зданий, приготовления пищи, обеспечения горячего водоснабжения.

Подключая газ или осуществляя другие виды работ с газопроводом, необходимо учитывать:

• Технические условия газораспределительной компании, куда относятся точки входа, количество подключаемых устройств, максимальные объемы потребления.
• Нормы НПБ и СП, устанавливающие правила проведения ремонта, реконструкции, строительства объектов.
• Необходимость участия представителей поставщика газа в подключении и запуске новой системы.
• Нормы безопасности, распространяющиеся на технические устройства, их установку и эксплуатацию.

Это интересно!

“Правила прокладки газопроводов внутри и снаружи зданий”

Подробнее

Ключевым фактором при проектировании и прокладке газопроводов является наличие знаний и опыта у проектировщиков и специалистов, которые будут монтировать все необходимые устройства и системы.

Во время составления проекта необходимо продумать разводку внутренних трубопроводов, места подключения, установки приборов, счетчиков.

При подготовке к строительству и реконструкции трубопроводов и иных объектов капитального строительства основываются, в первую очередь, на ПП РФ № 87. В соответствии с этим документом, подраздел, описывающий систему газоснабжения, обязательно присутствует в любом проекте. Содержание подраздела зависит от функциональных характеристик и типа объекта, который может быть жилым, производственным, пр.

Также при проектировании газопроводов учитывают нормы:

• ПП РФ № 1314 – фиксирует правила подсоединения зданий к газораспределительным сетям;
• СП 118.13330.2012 – указывает требования к газификации объектов общественного назначения;
• СП 54.13330.2016 – устанавливает нормы газификации МКД;
• СП 56.13330.2011 – содержит в себе правила газификации производственных объектов;
• СП 402. 1325800.2018 – определяет особенности проектирования газоснабжения жилых домов.

Это интересно!

“Нюансы проектирования эстакад трубопроводов”

Подробнее

Не менее важно соблюдать нормы пожарной безопасности и санитарно-гигиенические требования. Использовать стройматериалы, оборудование можно только при наличии деклараций и сертификатов в системе ЕАИС.

Когда проектирование технологического газопровода предполагает ремонт имеющейся системы либо замену некоторых ее составляющих, подготовку всех необходимых документов допускается делегировать. Для этого заключают договор с фирмой, предоставляющей соответствующие услуги и входящей в СРО.

В рабочей и проектной документации указывают технические условия подключения, зоны ответственности поставщика газа и владельца здания.

Это интересно!

“Проектирование нефтепроводов: состав работ и особенности разработки”

Подробнее

Строительные нормы и правила содержат в себе:

• параметры газа для различных объектов, то есть его температуру, содержание примесей, состав, другие характеристики;
• нормы давления газа в трубопроводах для разных видов объектов;
• расчетный и гидравлический расход газа для жилых домов, производств, учреждений.

Правила обустройства наружных газопроводов содержатся в п. 4 СНиП. При проектировании наружных газопроводов нужно учитывать, что к ним относятся надземные, наземные, подземные. В п. 5 описаны нормы, затрагивающие газорегуляторные пункты и установки (ГРП, ГРУ), а в п. 6 представлены указания по внутреннему устройству газоснабжения.

При проектировании газопровода опираются на все пункты и подпункты СНиП, а составление документации предполагает следующие шаги:

• Предварительная оценка, изучение объекта, его конструктивных, архитектурных решений, подсчет годовых лимитов потребления, расхода газа, пр.
• Составление проекта внутреннего устройства системы газоснабжения, в основу которого ложатся параметры давления в трубопроводе, подбираемые в соответствии с характеристиками и назначением здания.
• Подготовка и написание проекта наружного газоснабжения.
• Проектирование газорегуляторных пунктов и установок.
• Подготовка блока в документации, посвященного очистке газораспределительной системы.
• Окончательное оформление и согласование проекта с заказчиком.

Нюансы проектирования газопровода для жилых домов

Компонентами системы, поставляющей газ в жилые дома, являются:

• ввод;
• подвальный газопровод;
• общие стояки;
• квартирные разводки;
• газовые приборы.

Это интересно!

“Проектирование и строительство магистральных трубопроводов”

Подробнее

В жилых домах газ перекачивается по трубопроводу при давлении не более 0,003 Мпа, то есть речь идет о проектировании газопроводов низкого давления.

Потребление газа в квартирах рассчитывают на основании СНиП № 2.04.08-87:

• Есть газовая плита и централизованное горячее водоснабжение, при этом используется природный или сжиженный углеводородный газ (СУГ) – годовой нормативный расход газа одним человеком находится на уровне 2 800 МДж и 2 540 МДж соответственно.
• Установлена газовая плита и газовый водонагреватель, горячее водоснабжение отсутствует, осуществляется газоснабжение природным газом и СУГ – норма равна 8 000 МДж и 7 300 МДж.
• Стоит газовая плита, остальных приборов нет – нормы для указанных видов газа составляют 4 600 МДж и 4 240 МДж.

Это интересно!

“Разрешение на строительство водопровода: нужно ли получать и как это сделать”

Подробнее

Документы, необходимые для проектирования газопроводов жилых домов

Прежде чем приступать к проектированию газопровода, нужно согласовать документы, получить в газораспределительной организации технические условия газоснабжения или ТУ.

ТУ ложится в основу проекта, поэтому только после его выдачи владелец объекта может заказывать проект газификации. Для получения технических условий он передает в районную газовую службу все необходимые бумаги. К ним относятся:

• Заявление на выдачу ТУ, которое составляет лично владелец дома или участка, где будет возводиться новый объект.
• Ксерокопия паспорта заявителя.
• Оригиналы документов, свидетельствующих о праве собственности на здание и законности его строительства, то есть необходимо предоставить договор купли-продажи, акт приемки, техпаспорт.
• Документы, являющиеся подтверждением права собственности на землю, причем договор купли-продажи, свидетельство о праве собственности нужны только при получении ТУ на стадии строительства дома.
• Экспликация здания на местности.

Это интересно!

“Строительство вблизи газопровода: нормативы по расстоянию”

Подробнее

В дом можно завести газ лишь при условии, что ваш район есть в плане газификации. Кроме того, необходима техническая возможность подключения. Иными словами, объемов газа должно хватать, чтобы снабжать дополнительную точку потребления.

На составление ТУ перед проектированием газопроводов уходит один месяц. Для подключения газопровода к трассе должен выполняться набор требований, например, касающихся расстояния от дома до газопровода – оно может быть не более 200 м.

Потребителей газа делят на группы. Объекты с проектной площадью в пределах 250 м2 включены в первую группу. К ним можно подвести газ, при этом скорость расходования углеводорода равна не более 5 м3/час. Более крупные дома тоже подключают, но ТУ их владельцам получить значительно труднее, так как перед этим нужно согласовывать перевод в первую группу.

Можно обратиться в специализированные компании, чтобы получить техусловия, но тогда вы должны быть готовы к дополнительным затратам. Выгоднее и разумнее подготовить все бумаги своими силами.

Особенности проектирования газопроводов промышленных объектов

Промышленные предприятия оснащаются достаточно сложной системой газоснабжения, особенности которой зависят от специфики и предназначения конкретного объекта. Все это влечет за собой необходимость в большой аккуратности при проектировании газопроводов.

Это интересно!

“Проектирование водопроводных сетей: правила и нормы”

Подробнее

В промышленную систему газоснабжения входят:

• ввод на территорию объекта;
• межцеховые газопроводы;
• внутрицеховые газопроводы;
• газорегуляторные пункты и установки;
• пункты по измерению расхода газа или ПИРГ;
• обвязочные газопроводы установок, функционирующих на газу.

От городской распределительной сети через ввод газ попадает на территорию предприятия – в этой точке устанавливают основное отключающее устройство. Его обслуживанием занимаются службы города, поэтому лучше размещать его вне территории завода.

Систему газоснабжения для промпредприятий проектируют как тупиковую, разветвленную, с единственным вводом. Данное правило не работает только для некоторых крупных объектов, чья деятельность требует беспрерывного газоснабжения. Допустим, у гидро- и теплоэлектростанций газоснабжение представлено в формате кольцевых сетей с одним и большим количеством вводов.

При проектировании газопроводов этого типа важно учитывать, под каким давлением находится газ в городской газораспределительной системе. Необходимо рассчитать нужное давление ресурса перед поступлением в газовые горелки, учесть расположение цехов, использующих газ, и иные показатели.

Факторы, влияющие на проектирование газопроводов

Правила проектирования магистрального газопровода требуют, чтобы проектировщик принял во внимание такие особенности:

• климат местности;
• геологию грунта;
• гидрорежим почвы;
• температуру окружающей и подземной среды;
• рельеф местности;
• сейсмическую активность;
• нагрузки климатического характера.

Не менее важными специфическими характеристиками являются:

• вес будущего трубопровода и арматуры;
• материалы, применяемые в процессе строительства;
• предполагаемое давление газа;
• температурный режим;
• качество перекачиваемого продукта;
• вероятные внешние и внутренние нагрузки;
• инфраструктура участка.

Это интересно!

“Документация при строительстве газопровода и его дальнейшая защита”

Подробнее

Одним из трудозатратных этапов при проектировании газопроводов считается выбор материалов для их строительства. Для труб, соединительных механизмов, арматуры, герметиков важны следующие характеристики:

• цена – чем она ниже, тем лучше;
• срок службы;
• устойчивость к образованию ржавчины, воздействию давления и температуры как изнутри, так и с внешней стороны;
• экологическая, пожарная безопасность;
• пригодность к дальнейшему ремонту;
• высокая скорость установки и демонтажа.

Для устройства магистральной или бытовой наземной системы прибегают к проектированию и строительству газопроводов из металлических труб, а именно: труб из стали, произведенных в соответствии с ГОСТ 1050-74 либо ГОСТ 380-71. Для подземной части возможно проектирование газопровода из полиэтиленовых труб, так как они не боятся коррозии и имеют большой срок службы.

Проектирование полиэтиленовых газопроводов является недопустимым для местности с высоким уровнем сейсмичности, в черте города, при высоком давлении газа, температуре воздуха более +45 °C.

Поскольку речь идет о работе с газом, трубопровод считается объектом повышенной опасности. А значит, для него не может быть универсальных материалов. То же касается соединительных приспособлений и герметиков. При проектировании газопроводов высокого давления в документацию закладывают неразъемные сварные соединения – так обеспечивается полная герметичность стыков труб на линейных участках и в местах переходов.

Газопроводы среднего и низкого давления, особенно бытовые, снабженные фланцами и резьбовыми соединениями, могут обрабатываться современными герметиками. Если раньше для этих нужд использовали прокладки и лен, то теперь их заменили полимерные нити, гелевые анаэробные герметики. Они обеспечивают полную герметичность и срок службы каждого соединения более 20 лет, а также удобны при нанесении, демонтаже и диагностике системы.

Это интересно!

“Внутренний противопожарный водопровод: устройство, задачи и обслуживание”

Подробнее

В сложных условиях строительства и эксплуатации газопровода после проектирования данные факторы имеют особое значение.

Проектирование и монтаж надземных и подземных газопроводов

По конструкции среди систем газоснабжения выделяют подземные и надземные.

Подземная укладка считается оптимальной для газовых коммуникаций. Для труб подготавливают траншеи необходимой глубины – данный показатель рассчитывается при подготовке проекта и должен отвечать СНиП.

Сегодня от этого подхода постепенно отказываются, а при проектировании подземного газопровода нередко делают выбор в пользу бестраншейного монтажа, чтобы минимум вдвое снизить затраты. Кроме того, при таком подходе тратится меньше времени на всю работу. Еще одно достоинство более современного метода – он является щадящим, не затрагивает природные объекты, дороги, здания, попадающиеся на маршруте газопровода.

Укладка труб очень проста: роют пилотную скважину, направленным проколом или горизонтальным бурением формируют ствол для размещения коммуникаций. Его внутренние стенки укрепляют обсадной трубой либо стабилизируют почву при помощи раствора. После того как раствор схватился, в скважине располагают газовые трубы – они могут быть в защитном футляре. Если его нет, вероятны механические повреждения системы, проблемы, связанные с блуждающими токами.

Чаще всего с подобными опасностями приходится сталкиваться при пересечении газовых магистралей водопроводными трубами или теплосетью. Со значительными трудностями придется столкнуться и при прокладке газопровода без футляра под дорогой. В местах входа в постройку и выхода трубы из грунта также используют футляр. В большинстве случаев эту функцию выполняет стальная труба.

Оба описанных подхода к подземному монтажу надежны, однако даже второй метод обходится достаточно дорого, что нужно учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации газопроводов. Наземная укладка, при которой трубу располагают на опорах, оказывается дешевле примерно на 60 %.

Это интересно!

“Магистральный газопровод: особенности строительства и правила эксплуатации”

Подробнее

Правда, открытая магистраль подвержена воздействию множества факторов. Поэтому, по правилам проектирования газопроводов, надземные коммуникации должны быть защищены от механических нагрузок, повреждений, коррозии, скачков температуры. Подобные системы нужно охранять от вандалов и незаконных врезок.

К расположению открытой магистрали предъявляют особые требования. Их прокладывают в местах, защищенных от посторонних лиц либо размещают выше уровня земли, чтобы ограничить доступ – определенное решение выбирает проектировщик. Он учитывает пожелания заказчика, но в первую очередь исходит из соображений безопасности. Для этого специалист рассматривает собранную информацию, касающуюся климата, ландшафта, уровня грунтовых вод, химического состава почв, пр.

В некоторых случаях прибегают к комбинированной укладке коммуникаций, при которой одна часть трассы находится над землей, а вторая оказывается ниже уровня грунта. В местах пересечения с дорогами газопроводы должны размещаться под землей, тогда как другие участки могут быть наземными. Только проектировщик решает, где и как пройдет магистраль.

Этапы проектирования и строительства систем газоснабжения и газопроводов

Какие расчеты должны выполняться на первом этапе при проектировании газопроводов? Рассчитывают все показатели, опираясь на актуальные правила, а также на объем газа, необходимый для бесперебойного обеспечения всех приборов. На следующем шаге задают траекторию магистрали, опираясь на ранее полученные показатели и строительные нормы.

Трубопровод представляет собой путь от газопровода к подземному резервуару. В месте врезки устанавливают задвижку, призванную при необходимости блокировать поступление углеводорода. В месте ввода трубы в здание монтируется счетчик.

Далее инженеру необходимо выбрать оборудование для газоснабжения, учитывая на данном этапе пожелания заказчика. Чтобы подобрать модели техники, функционал которых будет соответствовать проектируемому трубопроводу, специалист должен обладать высокой квалификацией.

Оборудование приобретают в специализированных магазинах, ассортимент которых состоит только из моделей со всеми сертификатами качества.

Включить прибор в систему газоснабжения можно при условии, что у него есть сертификат и технический паспорт со всеми отметками. После завершения проектирования системы газопроводов данные документы направляют представителю газовой службы – он дает разрешение, необходимое для начала работы линейного объекта.

Далее готовят план размещения оборудования и схему разводки труб в здании и переходят к гидравлическим расчетам. В результате специалист получает возможность установить точный диаметр труб на каждом отрезке магистрали, составить прогноз потерь давления в газопроводе, убедиться в работоспособности сети. Когда все подготовительные работы завершены, переходят к составлению спецификации.

Заказчику передают:

• схему газораспределительной системы от места врезки до точек подключения оборудования;
• подробные схемы монтажных узлов, дополненные рекомендациями по установке и всеми требующимися пояснениями;
• спецификацию стройматериалов и техники;
• описание мероприятий, направленных на защиту трубопровода от внешнего воздействия;
• рекомендации по обслуживанию и эксплуатации газовой сети.

Это интересно!

“Испытание грунта: как и для чего проводится”

Подробнее

Завершающим этапом проектирования газопровода является передача документации в службу, выдавшую ТУ, для согласования. Сотрудники газовой службы проверяют проект, в том числе на предмет безопасности и соответствия правилам и нормативам, после чего согласовывают его либо возвращают исполнителю на доработку.

После того как проверяющие вынесли положительное заключение, можно приступать к укладке труб и установке приборов в соответствии с проектом. Если в процессе строительства возникают изменения, они обязательно согласуются с техническим отделом газовой службы.

Невыполнение этого правила чревато тем, что газопровод не разрешат ввести в эксплуатацию. Дело в том, что документы, содержащие информацию об осуществлении работ, хранятся в архивах ГРО, произвольные изменения в проекте считаются неправомерными, а при выполнении всех работ необходимо четко следовать указаниям документации.

Газоснабжение сНиП 2.04.08-87*

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА

Москва 1995

РАЗРАБОТАНЫ Гипрониигазом Минжилкомхоза РСФСР (Г.Б. Божедомов— руководитель темы,Н.А. Морозова) с участием Ленгипроинжпроекта Ленгорисполкома, Мосгазниипроекта Мосгорисполкома, УкрНИИинжпроекта Минжилкомхоза УССР, ЦНИИЭП инженерного оборудования Госгражданстроя, ВНИПИэнергопрома и института «Атомтеплоэлектропроект» Минэнерго СССР.

ВНЕСЕНЫ Минжилкомхозом РСФСР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Управлением стандар­ти­за­ции и технических норм в строительстве Госстроя СССР (И.В. Сессин).

ПОДГОТОВЛЕНЫ К ПЕРЕИЗДАНИЮ Главтехнормированием Минстроя России (Н.А. Шишов).

СНиП 2.04.08-87* является переизданием СНиП 2.04.08-87 с изменениями и дополнениями, утвержденными постановлениями Госстроя СССР, Госстроя России и Минстроя России по состоянию на 4 апреля 1995 г.

Разделы, пункты, таблицы, формулы, в которые внесены изменения, отмечены в настоящих строительных нормах и правилах звездочкой.

При пользовании нормативным документом следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники» и информационном указателе «Государственные стандарты» Госстандарта России.

Государственный строительный	Строительные нормы и правила	СНиП 2.04.08-87*
комитет СССР (Госстрой СССР)	Газосна6жение	Взамен СНиП II-37-76 и СН 493-77 в части норм проектирования

Настоящие нормы распространяются на проекти­рование новых, расширяемых и реконструируемых систем газоснабжения, сооружаемых на территории поселенийипредназначены дляобеспе­чения природными (газовых и нефтяныхместорождений)газами игазовоздушнымисмесями с избы­точным давлением не более 1,2МПа (12кгс/см²), сжиженными углеводороднымигазами (вдаль­нейшем —СУГ)с избыточным давлением до 1,6 МПа (16 кгс/см²)включ. потребителей, использующих эти газы в качестве топлива.

Настоящие нормы распространяются также на проектированиемежпоселковых газопроводови внеплощадочныхгазопроводов промышленных предприятий,использующих газ в качестве топлива и сырья.

Настоящие нормы не распространяются на проектированиесистем газоснабжения предприятий чер­ной металлургии, нефтепе­ре­ра­ба­тывающей и других отраслей промышленности, для которых проектиро­вание газоснабжения осуществляется в соответствии с отраслевыми нормативными документами, ут­вержденными в установленном порядке, а также на проектированиеавтомобильных заправочных стан­ций природного газа,внутриплощадочныхгазопро­водов предприятий, использующих газ в качестве сырья,и газооборудование передвижных средств.

В состав систем газоснабжения входят наружные и внутренние (прокладываемые внутри зданий) газопроводы и относящиеся к ним здания, сооруже­ния, устройства и оборудование,

1.1.Проектировать системы газоснабжения сле­дует на основе утвержденных схем газоснабжения областей(союзных и автономных республик, кра­ев),городов и других поселений, а при отсутствии схем газоснабжения -на основе схем (проектов) районной планировки и генеральных планов поселений.

1.2.*При проектировании систем газоснабжения кроме требований настоящих норм следует руко­водствоваться указаниями„Правил безопасности в газовом хозяйстве» и„Правил устройства и безо­пасной эксплуатации сосудов, работающих под дав­лением», утвержденныхГосгортехнадзоромРФ; «Правил пользования газом в народном хозяйстве», утвержденных Мингазпромом;„Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) ,утвержденныхМинэнергоСССР; СНиП 3.05.02-88*,а также другихнормативныхдокументов, утвержденных или согласован­ных сМинстроемРоссии.

1.3.Газ,предусматриваемыйдляиспользования в качестветоплива, долженсоответствовать ГОСТ 5542—87 дляприродного газаи ГОСТ 20448-90для СУГ.

1.4. Допускаетсяподачанеодорированногогаза для производственных установок промышленных предприятий при условии прохождения подводя­щего газопровода к предприятию вне территориипоселений,установкисигнализаторовзагазованнос­ти в помещениях, где расположены газовое обору­дование и газопроводы, и выполнения других до­полнительных решений, обеспечивающих безопас­ное использованиенеодорированногогаза.

1.5.Температура газа, выходящего из газораспре­делительных станций (ГРС). должна быть не ниже минус10°С при подаче газа в подземные газопро­воды и не нижерасчетной температуры наружного воздуха для района строительства при подачегаза в надземные и наземные газопроводы.

За расчетную температуру наружного воздуха следует принимать температуру наиболее холод­ной пятидневки обеспеченностью 0,92по СНиП 2.01.01-82.

При подаче с ГРСгаза с отрицательной темпера­туройвподземные газопроводы, прокладываемые в пучинистых грунтах, должны быть предусмотрены мероприятия по устойчивости газопровода.

1.6.Использование в качестве топлива смеси СУГ с воздухом и других газовоздушных смесейдопускается при содержании горючих и негорючих компо­нентов в соотношении,обеспечивающем превыше­ние верхнего предела воспламеняемости смеси не менее чем в 2раза.

Содержание вредных примесей вгазовоздушных смесях не должно превышать значений, приведен­ных в ГОСТ 5542—87и ГОСТ 20448—90соответст­венно для природного газа и СУГ.

1.7.При проектировании систем газоснабжения поселений и отдельных объектов следует предус­матривать наиболее прогрессивные технические решения, обеспечивающие рациональное использо­вание газового топлива.

Внесены Минжилкомхозом РСФСР

Утверждены постановлением Государственного строительного комитета СССР от 16 марта 1987 г. № 54

Срок введения в действие 1 января 1988 г.

1.8.Газовые сети и сооружения на них следует проектировать с учетом максимальной индустриали­зации строительно-монтажных работ за счет приме­нениясборно-блочных,стандартных и типовых эле­ментов и деталей, изготовляемых на заводах или в заготовительных мастерских. При этом необходимо учитывать современные методы производства строительно-монтажных работ и возможность использования типовых проектов.

1.9. В проектах на прокладку межпоселковых газопроводов необходимо предусматривать решения по охране окружающей среды в соответствии с требованиями разд. 9 СНиП 2.05.06-85.

Надлежащие методы ремонта трубопроводов

27.12.2020

Автор: Николас Ньюман, Ответственный редактор

На протяжении многих десятилетий постоянно растущая сеть наземных и морских трубопроводов обеспечивает транспортировку все большего объема нефтепродуктов. , промышленные химикаты, сырая нефть и природный газ для коммерческих и бытовых потребителей.

Северная Америка тому пример. Он имеет самую большую в мире сеть газопроводов и нефтепроводов, не говоря уже о трубах, по которым транспортируются нефтепродукты и сжиженный природный газ.

Чрезвычайно важное значение трубопроводов для безопасного распределения этих жизненно важных, но летучих ингредиентов признано и регулируется правилами, требующими от операторов трубопроводов обеспечения целостности своих трубопроводов. Это достигается путем проведения как профилактического, так и регулярного планового технического обслуживания и ремонта для обеспечения оптимальной производительности и предотвращения возможных отказов систем.

Тем не менее, по данным Управления по безопасности трубопроводов и опасных материалов (PHMSA), с 1987 года в Соединенных Штатах произошло более 3200 серьезных утечек из газопроводов.

Происшествия на трубопроводе могут устраняться операторами трубопроводов путем заказа ремонтных услуг специализированными компаниями, включая Bonatti, расположенную в Пальме, Италия, Darke Engineering в Питерборо, Англия, Tulsa, Оклахома, T.D. Williamson, и подрядчиков трубопроводов MPC в Хьюстоне.

Причины отказа

Несмотря на строгий контроль качества при изготовлении секций трубопровода, трубопроводы все равно выходят из строя по следующим причинам:

•     Дефект во время изготовления не обнаруживается процессами контроля качества производителя трубопровода. Со временем любое несовершенство может ухудшиться и, если его не обнаружить при регулярных осмотрах трубопровода, может привести к трещине или даже утечке содержимого.
•    Условия, в которых находится трубопровод, могут способствовать внешней и внутренней коррозии. Поэтому регулярные осмотры и техническое обслуживание труб на предмет повреждений от коррозии или трещин жизненно важны на протяжении полувекового срока службы среднего трубопровода.

Варианты ремонта

Несмотря на процессы и процедуры проверки, а также использование самых современных технологий для устранения потенциальных причин отказов трубопровода, его долговечность делает почти неизбежным, что в какой-то момент трубе потребуется ремонт. В настоящее время используется несколько вариантов ремонта.

Самый затратный и длительный вариант — вырезать и извлечь поврежденный участок трубы и установить новый участок. Это не лишено трудностей. Сначала необходимо отключить трубопровод, чтобы изолировать и отрезать поврежденный участок. Во-вторых, процедура требует времени, и ремонт должен быть проверен и проверен, прежде чем трубопровод можно будет снова включить.

Существует два типа ремонта втулки. Одна втулка типа А, а другая втулка типа В. Главное преимущество такого ремонта заключается в том, что его можно произвести во время эксплуатации трубопровода.

Вариант решения с муфтой типа А состоит из муфты, состоящей из двух половин стального цилиндра, которая размещается вокруг поврежденного участка трубы и приваривается, чтобы полностью окружить поврежденный участок.

Такой подход позволяет восстановить прочность участка трубопровода. Но поскольку втулка типа А не приваривается непосредственно к трубе, ее нельзя использовать для сдерживания давления в трубе или утечки. Основное преимущество использования рукавов типа А заключается в том, что они изготавливаются из сборных элементов, могут быть временными или постоянными и не требуют тщательного неразрушающего контроля.

В этом случае муфта типа Б приваривается к поверхности трубопровода с полным охватом галтели в процессе эксплуатации трубы. Ширина толщины втулки определяется требуемым максимально допустимым рабочим давлением (МДДД) трубопровода и осевыми напряжениями, создаваемыми вторичными нагрузками. Ключевым преимуществом этого решения является то, что муфту типа B можно использовать для устранения утечек и для усиления дефектов, ориентированных по окружности.

Это постоянное, экономичное решение для устранения проблем, связанных с отсутствием утечек, таких как ямки, вмятины, выемки и внешняя коррозия. Как и при ремонте муфты, композитная обмотка может использоваться на эксплуатируемом трубопроводе и восстанавливать его способность выдерживать давление, препятствуя внешней коррозии в месте ее применения.

Секция горячей врезки

Горячая врезка может использоваться для ремонта повреждений, вызванных коррозией или механическими повреждениями, или для добавления ответвлений для модификации системы. Этот метод соединения секции включает в себя сверление или разрезание трубы и сварку.

Основным преимуществом этого типа сварки является то, что его можно выполнять без временного отключения трубопровода, что позволяет избежать нанесения ущерба окружающей среде и выброса количества парниковых газов, таких как метан.

Механические хомуты с болтовым креплением или конструкционные хомуты предназначены для герметизации поврежденных или протекающих труб и восстановления герметичности за счет механических уплотнений, зацепляющихся за неповрежденные участки основного трубопровода.

Более быстрое и менее затратное шлифование труб используется для получения гладкой поверхности и устранения любого вреда для концентрации напряжений дефектов и микротрещин.

После принятия решения об устранении неисправности необходимо принять решение о наиболее подходящем методе ремонта.

Внешние факторы, такие как сроки, доступность материалов, нормативные требования и потенциальные экологические проблемы, будут влиять на выбор наряду с техническими проблемами, а также преимуществами и недостатками ремонтных решений.

•     Размер повреждения будет основным фактором при выборе наилучшего варианта ремонта.
•    Наличие ресурсов для устранения повреждений также важно. Например, некоторые методы ремонта требуют индивидуальных решений, таких как изготовленные на заказ механические зажимы с болтовым креплением, разработанные для конкретной задачи.

Настройка требует больше времени и денег. Аналогичным образом, наличие квалифицированных подрядчиков для некоторых видов ремонта, таких как сварка, регулируется таким образом, чтобы для выполнения этой задачи можно было нанять только квалифицированных и опытных сварщиков. Кроме того, на менеджеров будет влиять то, насколько быстро будет собрана вся необходимая ремонтная логистика для выполнения поставленной задачи.

Выбор наилучшего типа ремонта включает такие технические вопросы, как:

1. Какая степень повреждения затрагивает сварные швы, соединяющие участки трубопровода? Например, вмятина 3 % с деформацией 5 % воздействует на хрупкий сварной шов газопровода.

Варианты ремонта включают замену цилиндра или установку либо втулки типа B, либо механического зажима с болтовым креплением. Для той же вмятины, затрагивающей пластичный сварной шов, допустимы другие способы установки, включая композитную муфту, муфту типа А или горячую врезку.

2. Если трубопровод протекает, текущие варианты ремонта включают замену втулки типа B или даже механических зажимов с болтовым креплением. Хотя в некоторых случаях поврежденную часть можно удалить с помощью горячего постукивания.
3. Если возможно перекрыть участок трубы и отвести поток с помощью альтернативной трубы, лучше всего заменить поврежденный участок новым цилиндром.

Трубопроводы и их содержимое являются источником жизненной силы современной экономики, поэтому крайне важно, чтобы их целостность и безопасность имели первостепенное значение. Это требует регулярных осмотров, технического обслуживания и соответствующего ремонта в течение всего срока службы каждого трубопровода.

• Occidental будет использовать компрессоры Siemens Energy на заводе прямого улавливания воздуха в Пермском бассейне
• Трубопровод Mountain Valley получает ключевое разрешение на возобновление строительства
• На заводе Equinor по производству СПГ в Хаммерфесте произошла утечка газа, производство не пострадало

• Полиция: взрыв на нефтепроводе Shell в Нигерии унес жизни 12 человек
• Взрыв нефтепровода в Нигерии унес жизни как минимум одного человека в дельте Нигера
• Источники: Россия собирается законсервировать поврежденные газопроводы Nord Stream

Анализ риска утечки в трубопроводах природного газа с помощью нечеткой байесовской сети с моделью галстука-бабочки

Трубопровод является основным способом транспортировки природного газа. Утечки из трубопроводов природного газа могут вызвать взрывы и пожары, что приведет к человеческим жертвам, ущербу для окружающей среды и материальным потерям. Эффективный анализ рисков имеет большое значение для предотвращения и смягчения последствий таких потенциальных аварий. Целью данного исследования является представление практического метода оценки риска, основанного на модели Bow-tie и байесовской сети для анализа риска утечки природного газа в трубопроводе. Во-первых, определите потенциальные факторы риска и последствия сбоя. Затем построить модель галстука-бабочки, использовать количественный анализ байесовской сети, чтобы найти слабые звенья в системе, и сделать прогноз мер управления для снижения частоты аварий. Чтобы справиться с неопределенностью, существующей при определении вероятности основных событий, используется метод нечеткой логики. Результаты тематического исследования показывают, что наиболее вероятными причинами возникновения утечек в трубопроводе природного газа являются игнорирование сторонами вывесок, неявные вывески, перегрузка и дефект конструкции вспомогательных устройств. Как только произойдет утечка, это, скорее всего, приведет к пожару и взрыву. Своевременно принятые соответствующие меры позволят в наименьшей степени снизить степень катастрофичности аварий.

1. Введение

Энергетика является основой современной промышленности и движущей силой устойчивого социально-экономического развития. В последние годы энергопотребление природного газа быстро увеличивается, что приводит к значительному росту газовой промышленности, например, запасов природного газа, производства и объемов торговли. Наряду со зрелостью рынка потребления природного газа, трубопроводный транспорт как основной вид транспорта стремительно набирает обороты.

Но из-за особенностей магистрального газопровода, таких как высокая энергия и давление, воспламеняемость, токсичность и опасность, вероятны аварии с разрывом из-за коррозии, дефектов материалов, эксплуатационных ошибок или других причин [1] . В последние годы часто происходят аварийные ситуации на газопроводах, которые приводят к большим человеческим жертвам и материальному ущербу. Системный и тщательный анализ рисков может эффективно предотвратить возникновение аварий и снизить потери от аварий до приемлемого уровня.

В настоящее время для оценки риска утечки природного газа используется множество качественных и количественных методов анализа риска, таких как вероятностно-статистический метод, метод аналитической иерархии [2, 3], сети Петри [4], исследование работоспособности ( HAZOP), анализ дерева отказов (FTA), анализ дерева событий (ETA), модель Bow-tie и байесовская сеть. Эти методы можно условно разделить на две группы.

Исследования, основанные на вероятностно-статистическом методе [5–7]: Из статистического анализа типичных аварий на газопроводах в базе данных можно определить основные факторы, приводящие к отказу от утечки природного газа и последствиям аварии. Негерметичность трубопроводов природного газа может произойти из-за внутренних и внешних факторов. К внешним факторам относятся коррозия и вмешательство третьих лиц, а также стихийные бедствия, а к внутренним факторам относятся дефект материала, дефект сварного шва и выход из строя вспомогательных устройств.

Создание системы оценки рисков на основе теории проектирования систем безопасности. FTA, ETA и модель Bow-tie — три типичных метода такого рода.

Метод анализа дерева отказов выбирает аварии в качестве основного события. Цель состоит в том, чтобы найти прямые и косвенные причины верхних событий от верхних до нижних слоев. Юхуа и Датао применили анализ дерева отказов для выявления утечек из нефте- и газопроводов [8]. Лавасани и др. усовершенствовал нечеткий подход для расчета нечетких вероятностей основных событий в дереве отказов трубопровода [9].].

Анализ дерева событий должен учитывать все аспекты успешных и неудачных событий в соответствии с аварией. С помощью метода анализа дерева событий мы можем проанализировать потенциальные последствия аварии, которые могут произойти в сложной системе. Замалиева и др. предложил вероятностную модель для маркировки онлайн-сценариев при динамическом создании дерева событий [10]. Брито и де Алмейда построили дерево событий газопроводов [11].

Но используя только метод анализа дерева отказов и дерева событий, весь процесс аварии нельзя описать интуитивно. Метод галстука-бабочки основан на сочетании метода анализа дерева отказов и дерева событий. С помощью этого метода отображается весь процесс происшествия, включая причины происшествия, возникновение происшествия, предотвращение, контроль и последствия. Традиционный метод анализа «галстук-бабочка» использует диаграмму только для описания процесса аварии и проведения соответствующего качественного анализа. В последние годы исследователями изучаются более точные методы количественного анализа с использованием модели Bow-tie. Шахриар и др. построили модель Bow-tie для анализа риска нефте- и газопроводов и использовали нечеткую логику для получения нечетких вероятностей основных событий в ЗСТ для оценки нечетких вероятностей последствий выходных событий [12].

Однако анализ дерева отказов, анализ дерева событий и модель галстука-бабочки — это методы, основанные на теории множеств разрезов, которые проводят только анализ двух состояний событий без обратного вывода. По сравнению с методом галстука-бабочки, деревом отказов и методом дерева событий байесовская сеть выполняет двусторонний анализ не только для поиска результатов по причинам, но и для поиска причин по результатам. Хакзад и др. комбинированная байесовская сеть с анализом дерева отказов и моделью Bow-tie для анализа рисков для анализа безопасности технологических объектов и морских буровых работ соответственно [13, 14]. Ли и др. проанализировали риск отказа от утечки подводных нефте- и газопроводов с помощью байесовской сети с использованием модели Bow-tie [15].

Целью данного исследования является разработка эффективного подхода к анализу рисков трубопроводов природного газа. В статье предлагается метод оценки рисков, основанный на модели Bow-tie и байесовской сети. Диаграмма-бабочка течи трубопровода природного газа построена на основе потенциальных факторов риска и последствий аварии. Байесовские сети, преобразованные из модели галстука-бабочки, используются для анализа риска утечки природного газа. Вероятность отказа и соответствующие последствия получаются посредством байесовского вывода как слабые связи между отказом и факторами риска в системе. Трубопроводы легко подвержены влиянию внешней среды и внутренних факторов. Различия существуют даже у трубопроводов, расположенных в одной и той же местности в разное время, по геологическим грунтовым условиям, свойствам материалов, эксплуатационному состоянию и мерам защиты от коррозии. Это указывает на то, что факторы, влияющие на работу газопроводов, характеризуются большой неопределенностью и неопределенностью. Для решения этой проблемы предлагается метод нечеткой логики для определения априорной вероятности базовых событий.

Статья организована следующим образом. После введения в разделе 2 вводятся основные понятия модели «бабочка» и байесовской сети. В разделе 3 представлена ​​предлагаемая структура анализа рисков, основанная на нечеткой байесовской сети с моделью «бабочка». Практический случай изучается с использованием предлагаемый метод в Разделе 4. Наконец, выводы и дальнейшая работа обсуждаются в Разделе 5.

2. Методы анализа рисков

2.1. Модель галстука-бабочки

Анализ галстука-бабочки был предложен Университетом Квинсленда в Австралии в 1979. Благодаря таким характеристикам, как интуитивность, простота и наглядность, он широко используется в областях управления безопасностью. Модель «галстук-бабочка» представляет собой комбинацию дерева отказов и дерева событий. Источник опасности аварии, критическое событие, барьеры безопасности и последствия отказа являются главными компонентами модели галстука-бабочки. Источник опасности аварии относится к факторам риска отказа. Критическое событие — это сам отказ, а барьеры безопасности — это меры, принимаемые для уменьшения потерь от отказа. Структура модели Bow-tie показана на рисунке 1.9.0003

Как видно из рисунка 1, построение модели аварии в виде галстука-бабочки представляет собой двухэтапный процесс. Первым шагом является анализ дерева отказов, который является левой частью модели Bow-tie. Он состоит из определения факторов риска системы, подлежащих оценке, и выбора критического события, которое с наибольшей вероятностью может произойти, в качестве главного события. Второй шаг — анализ дерева событий, который является правой частью модели галстука-бабочки. Он начинается с критического события и следует за возможными последствиями после ряда мер по предотвращению сбоев и смягчению их последствий.

Модель «галстук-бабочка» использует преимущества анализа дерева отказов и анализа дерева событий. Можно не только найти причину аварии, но и отобразить последствия аварии, что удобно для последующего исследования по оценке риска.

2.2. Байесовская сеть

Байесовская сеть, также известная как байесовская сеть надежности, представляет собой вероятностный метод, основанный на теории графов и теории вероятностей. В байесовской сети каждый узел представляет собой информационный элемент. Направленная граница между узлами указывает степень связи между информационными элементами. С помощью направленного ациклического графа можно интуитивно представить взаимосвязь и степень влияния между различными элементами сетевой структуры. В байесовских сетях узлы без входящей стрелки называются корневыми узлами, которые имеют априорное распределение вероятностей. Другие узлы называются листовыми узлами. Узлы, на которые указывает стрелка, называются дочерними узлами, а исходные узлы стрелки называются родительскими узлами. Каждый дочерний узел имеет условное распределение вероятностей (или функцию) в состоянии родительских узлов.

— условное распределение вероятностей. и являются набором родительских узлов и набором узлов, не являющихся потомками , соответственно. Для узлов без ребра они независимы. То есть при данном условии и являются условной независимостью. Итак

Условная вероятность выражает связь между узлом и их родительскими узлами. Как только задано априорное распределение вероятностей корневого узла и условное распределение вероятностей некорневых узлов, совместное распределение вероятностей равно

В соответствии с принципом байесовской сети прогнозирование вперед и диагностика назад могут быть выполнены следующим образом.

Упреждающее предсказание — это предсказание вероятности отказа и потенциальных последствий на основе вероятности событий причин. Априорная вероятность события-причины равна , вероятность события-следствия равна , а условная вероятность события-следствия при условии события-причины равна . Затем

Обратная диагностика заключается в выводе вероятности причинных событий из вероятности уже произошедших следственных событий. Затем диагностируйте причину события (аварию, отказ и патологию) в соответствии с вероятностью. Априорная вероятность события-причины равна , а условная вероятность события-причины при условии события-следствия равна ; затем

3. Структура анализа рисков на основе нечеткой байесовской сети с моделью галстука-бабочки

3.1. Сбор необходимой информации о риске

Для глубокого анализа причин и последствий происшествий очень важно всесторонне понять нормальные условия эксплуатации, последствия сбоев и профилактические меры путем сбора исторических данных, консультации специалистов, и просмотр литературы.

3.2. Анализ причинных факторов отказа и построение дерева отказов

Причинные факторы можно изучать несколькими способами, например, антропогенные факторы и нечеловеческие факторы, внутренние факторы и внешние факторы или различные типы, приводящие к отказу. Находите глубинные причины слой за слоем постепенно до самого нижнего события. Затем постройте дерево отказов, которое выбирает сбой в качестве главного события, и постройте взаимосвязь между прямой причиной, косвенной причиной и главным событием. Затем проводится качественный и количественный анализ по дереву неисправностей.

3.3. Анализ последствий и построение дерева событий

Метод анализа дерева событий начинается с отказа и развивается в зависимости от событий успеха или отказа, вызванных аварией, и принятых мер в хронологическом порядке. Затем проводится качественный и количественный анализ последствий в системе по дереву событий.

3.4. Построение модели галстука-бабочки

Слева от модели галстука-бабочки расположено дерево отказов, представляющее собой дендрограмму с основными событиями, промежуточными событиями и высшими событиями, связанными логическими вентилями и передаточными символами. В правой части модели «галстук-бабочка» находится дерево событий, которое начинается с первичного события и развивается в соответствии с последующими мерами, предпринятыми успешно или нет, до окончательных последствий. Метод галстука-бабочки можно использовать как для качественного анализа, так и для количественного расчета.

3.5. Преобразование диаграммы галстука-бабочки в байесовскую сеть

В соответствии с логическими отношениями и силой связи событий, участвующих в диаграмме галстука-бабочки, строится отношение отображения модели галстука-бабочки и байесовской сети. Байесовская сеть состоит из 1 направленного ациклического графа и множества соответствующих таблиц условной вероятности.

В процессе преобразования модели галстука-бабочки в байесовскую сеть узлы байесовской сети по одному соответствуют событиям на диаграмме галстука-бабочки. Для повторяющихся событий устанавливается только один узел. Для базовых событий и событий-следствий априорное распределение корневого узла в байесовской сети определяется в соответствии с вероятностью. Условные вероятности промежуточных узлов получаются совместными условиями между узлами.

3.6. Прогнозирование и диагностика байесовской сети

3.6.1. Определение априорных вероятностей корневых узлов

Байесовская сеть — это метод количественной оценки риска, основанный на байесовском рассуждении. Во многих исследованиях априорное распределение вероятности базового события представляет собой определенное значение, основанное на большом количестве испытаний или статистических данных из руководства по данным. Однако для случаев с недостаточными статистическими данными и знаниями частота отказов событий имеет большую неопределенность. В этой статье вместо этого мы используем нечеткие лингвистические вероятности. Вероятность события определяется нечетким числом из опроса экспертов. Подробный вычислительный процесс описывается следующим образом.

Для оценки вероятности событий отбирается группа экспертов с различным профессиональным положением, стажем работы и уровнем образования. Для эксперта суждение о вероятности наступления событий th описывается лингвистической переменной, которая соответствует трапециевидному нечеткому числу .

Функция принадлежности трапециевидного нечеткого числа определяется как

Метод агрегации подобия (SAM) используется для агрегирования суждений экспертов [9]. Весовые критерии экспертов приведены в таблице 1.

Шаги SAM описаны следующим образом.

(I) Рассчитайте степень согласия между Экспертом и Экспертом . и являются стандартными трапециевидными нечеткими числами, соответствующими суждениям эксперта и эксперта. Функция согласия эксперта и эксперта определяется как степень сходства между экспертами.

(II) Расчет среднего согласия экспертов (AA) Степень . Средняя степень согласия (AA) определяется как

(III) Рассчитать относительную степень согласия экспертов (RA) . Степень относительного соглашения (RA) определяется как

(IV) Расчет коэффициента консенсуса экспертов (CC). Степень коэффициента консенсуса (CC) определяется как, где — коэффициент релаксации метода SAM и .

(V) Расчет совокупного результата суждений экспертов AG . Совокупный результат суждений экспертов определяется как

Метод центральной области, который часто используется для дефаззификации нечетких чисел, применяется для преобразования трапециевидного нечеткого числа в четкое число. Она выражается как

Наконец, нечеткие вероятности могут быть получены из нечеткой возможности как где

3.6.2. Определение условных вероятностей конечных узлов

Условные вероятности конечных узлов зависят от логической взаимосвязи событий. Их можно получить согласно рисункам 2 и 3.

3.6.3. Анализ и прогнозирование рисков на основе байесовской сети

На основе построенной топологической структуры сети и значений состояния узлов можно выполнять прямое прогнозирование и обратную диагностику с использованием логического вывода байесовской сети. С помощью прямого прогноза мы можем предсказать вероятность последствий, а с помощью обратной диагностики мы можем получить критические причины отказа и оценить апостериорную вероятность основных событий.

4. Анализ риска аварии газопровода на основе нечеткой байесовской сети с моделью галстука-бабочки

4.1. Модель «галстук-бабочка» разрушения газопровода

4.1.1. Анализ факторов риска и построение дерева отказов

Отказ газопроводов относится к утечке газа из газопроводов из-за прокола и разрыва, что является критическим событием модели «галстук-бабочка». Чтобы оценить риск выхода из строя трубопровода природного газа, в первую очередь следует проанализировать факторы риска в процессе транспортировки природного газа по трубопроводу.

Дерево неисправностей построено на основе всестороннего анализа отказов газопроводов и стандартов проектирования, строительства, эксплуатации и обслуживания газопроводов. Дерево отказов показано на рисунке 4, а основные события дерева отказов перечислены в таблице 2.

В дереве неисправностей отображаются потенциальные факторы, которые могут вызвать утечку в трубопроводе. Негерметичность трубопровода природного газа может произойти из-за внутренних и внешних факторов. К внешним факторам относятся коррозия, вмешательство третьих лиц и стихийное бедствие, а к внутренним факторам относятся дефект материала, дефект сварного шва и выход из строя вспомогательных устройств.

Коррозия может привести к проколу и разрыву трубопровода, которые определяют путь и скорость утечки газа. Существует два вида коррозии: внутренняя коррозия и внешняя коррозия. Внутренняя коррозия в основном возникает из-за агрессивной среды и несоблюдения мер защиты от коррозии. Коррозионная среда включает воду и вспомогательную среду. Мероприятия по защите от коррозии заключаются в закачке ингибитора коррозии, изготовлении антикоррозионных покрытий и очистке труб. Внешняя коррозия в основном связана с выходом из строя CP, разрушением покрытия и коррозией почвы.

Вмешательство третьих лиц также является важным фактором риска, включая игнорирование вывесок, неявные вывески, саботаж и перегрузку, что может привести к серьезному повреждению трубопровода. Стихийные бедствия, включая землетрясение, наводнение и проседание грунта, также нельзя игнорировать в случае утечки из трубопровода.

Дефект материала и сварного шва является неотъемлемым дефектом, вызванным неправильным проектированием или погрешностью эксплуатационного фактора на этапах проектирования и строительства. При наличии внешних сил эти дефекты могут привести к протечке трубопровода. Кроме того, отказ вспомогательных устройств трубопровода, таких как фланец, клапан, из-за ошибки конструкции или старения также может привести к утечке или выходу из-под контроля.

4.1.2. Анализ дерева событий

Основным компонентом природного газа является метан с небольшим количеством этана, пропана и сернистых газов. И характеристики утечки из трубопровода природного газа отличаются от других видов транспорта опасных химических веществ.

Последствия утечки природного газа серьезные. Природный газ легко воспламеняется и взрывоопасен. Произойдет взрыв, если концентрация утечки достигнет 5%. Таким образом, ограниченность пространства является решающим фактором, определяющим, какая катастрофа произойдет.

Как только произойдет утечка природного газа, газ будет распространяться ветром, что приведет к многочисленным жертвам. Газ легче воздуха будет особенно диффундировать в воздухе. Он легко образует с воздухом взрывоопасную смесь и взрывается везде, где есть источник огня. Газ тяжелее воздуха будет скапливаться в земле, канавах и глухих углах с накоплением в течение длительного времени. Как только он загорится, произойдет взрыв с серьезным загрязнением воздуха.

Графическое окружение участков вдоль трубопровода очень сложное, иногда с большим населением. Пожар, взрыв или другие аварии, связанные с утечкой природного газа, приведут к огромным потерям и угрозе имуществу и безопасности жизни людей.

Потенциальными последствиями утечки из трубопровода природного газа могут быть детонация или дефлаграция, огненный шар или струйное возгорание, взрыв замкнутого облака пара, внезапный пожар с человеческими жертвами, отравлением, загрязнением и материальными потерями различной степени. Защитный барьер, такой как воспламенение и эвакуация, должен быть выполнен, чтобы уменьшить потери от утечки газопровода. В дереве событий выберите утечку природного газа в качестве основного события. Мы можем получить все последствия аварии, которые показаны на рисунке 5. Подробное описание последствий приведено в таблице 3.

4.1.3. Конструкция модели с галстуком-бабочкой

С деревом отказов слева и деревом событий справа модель утечки природного газа с галстуком-бабочкой показана на рисунке 6.

4.2. Байесовская сеть для аварий трубопроводов природного газа

В соответствии с событиями, логическим вентилем и силой соединения, задействованными в диаграмме «бабочка», мы установили основное соотношение отображения байесовской сети, в соответствии с которым диаграмма «бабочка» преобразованы в байесовскую сеть. Байесовская сеть для аварий трубопроводов природного газа показана на рисунке 7.

4.3. Статистический анализ

4.3.1. Расчет вероятности отказа основных событий

Отсутствие данных и неопределенность в процессе оценки риска являются серьезной проблемой при анализе риска трубопровода природного газа. Здесь суждения экспертов используются для оценки вероятности отказа основных событий с точки зрения лингвистических переменных с рядом лингвистических терминов, таких как «очень высокая», «высокая» и «низкая». Чтобы решить проблему языковой неоднозначности, используется теория нечетких множеств для преобразования лингвистического термина в нечеткое число. По мере увеличения количества лингвистических терминов лингвистической переменной точность модели увеличивается, но увеличивается и численная сложность. Чтобы сбалансировать точность и сложность модели, в этом анализе выбран 5-гранный масштаб. Эксперты оценивают вероятность отказа каждого события с помощью таких лингвистических терминов, как очень низкая, низкая, средняя, ​​высокая и очень высокая. Каждый лингвистический термин определяется как трапециевидное нечеткое число в таблице 4.

Четыре эксперта из смежных областей отрасли транспортировки природного газа привлечены для оценки вероятности отказов событий с неопределенностью и отсутствием достаточных данных. Профессиональная должность, уровень образования и стаж работы учитываются в выбранном экспертом процессе для объективного отражения реальной ситуации. Весовые критерии экспертов показаны в таблице 5.

Весовые коэффициенты экспертов изменяются вместе с их разным уровнем подготовки и оценками экспертов. Мнения экспертов агрегируются с помощью метода SAM, описанного в разделе 3. Дефаззифицированные возможности получаются с помощью (11). Уравнения (12) и (13) используются для получения вероятностей. Подробные результаты представлены в таблице 6.

Условные вероятности зависят от логической связи событий. Их можно получить в соответствии с рисунками 2 и 3.

На основе построенной топологической структуры сети и значений состояния узлов обновление вероятности проводится с помощью байесовского динамического рассуждения и анализа. Рассчитанная вероятность отказа из-за утечки из трубопровода природного газа составляет 0,014, что означает, что утечка из трубопровода может произойти. Вероятности возникновения последствий приведены в таблице 7.

Для анализа риска утечки природного газа в трубопроводе природного газа мы установили отказ от утечки и OE6 в качестве доказательства для оценки апостериорной вероятности основных событий. Результаты представлены в Таблице 8.

Согласно Таблице 8 и Рисунку 8, для большинства основных событий апостериорные вероятности больше априорных. Наиболее вероятными причинами возникновения утечек в трубопроводе природного газа являются игнорирование сторонами вывесок, неявные вывески, перегрузка и конструктивный дефект вспомогательных устройств. Наиболее вероятные пути развития аварии таковы: дефект конструкции материала и дефект конструкции материала приводят к протечке трубопровода; проблема проектирования сварных швов и проблема конструкции сварных швов приводят к нарушению герметичности. Поэтому важно усилить профилактику слабых звеньев, чтобы контролировать возникновение аварии.

Анализ также показывает, что в случае утечки из трубопровода природного газа, если не принять своевременных мер, природный газ будет смешиваться с воздухом и быстро достигать определенной концентрации, что приведет к пожару и взрыву. Поэтому необходимо вовремя принять меры для смягчения последствий аварии.

5. Выводы

Утечка из трубопровода природного газа может привести к серьезным авариям, таким как пожар, экспозиция и возгорание с тяжелыми человеческими жертвами и огромными экономическими потерями. Комплексный и эффективный метод оценки риска имеет большое значение для анализа риска трубопроводов природного газа. Анализ дерева отказов, анализ дерева событий и модель «галстук-бабочка» — отличные методы анализа рисков. Однако они только проводят анализ от причин к результатам, без обратного вывода.

В этой статье подход к количественному анализу рисков для газопроводов строится с помощью модели галстука-бабочки в сочетании с байесовской сетью. После определения потенциальных факторов риска утечки из трубопроводов природного газа и обнаружения возможных последствий утечки из трубопровода строится модель галстука-бабочки для управления рисками трубопроводов природного газа, которая затем преобразуется в байесовскую сеть в соответствии с отношением отображения. В байесовской сети количественная оценка факторов риска, связанных с утечкой из трубопровода, зависит от априорной вероятности основных событий, которые часто ненадежны, не применимы или недоступны. Нечеткая логика используется как подход к решению этой проблемы. Вероятности отказа основных событий получаются из нечеткой возможности, которая рассчитывается путем преобразования лингвистических суждений экспертов в агрегированные результаты с помощью метода агрегирования подобия и методов дефаззификации.

Путем прямого прогнозирования байесовской сети мы можем получить вероятность возникновения утечки из трубопровода природного газа и последствия. Апостериорные вероятности основных событий и последствий определяются обратной диагностикой байесовской сети, которую можно использовать для поиска слабых звеньев, существующих в трубопроводах природного газа. Основными причинами возникновения утечек в трубопроводах природного газа являются конструктивные дефекты вспомогательных устройств и вмешательство третьих лиц, особенно сторон, игнорирующих вывески. Соответствующие превентивные меры снизят вероятность утечки природного газа. Степень катастрофичности аварий после утечки природного газа будет снижена в наименьшей степени при своевременном принятии мер по ликвидации последствий.

Основа предлагаемого метода улучшает научное и эффективное управление газопроводом и обеспечивает техническую поддержку реализации управления целостностью газопровода. Однако данные, представленные в этом исследовании, в основном основаны на оценке экспертов. В будущих исследованиях исторические данные и статистические данные будут дополнены подходом. Следует также обсудить анализ чувствительности.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта работа была частично поддержана Национальным фондом естественных наук Китая в рамках гранта 61402534, Шаньдунским провинциальным фондом естественных наук Китая в рамках гранта ZR2014FQ002 и фондами фундаментальных исследований центральных университетов в рамках гранта 16CX02010A.