Лекция 2,3

Основные причины аварий систем газоснабжения. Понятие аварии. Внезапный отказ. Наработка на отказ. Постепенные отказы. Механические повреждения газопроводов, коррозия и разрывы сварных швов.

С точки зрения надежности рассматриваются два вида соединения элементов объекта: последовательное и параллельное.

Последовательное – соединение, при котором отказ хотя бы одного элемента приводит к нарушению работоспособного состояния всего объекта и с увеличением количества элементов надежность объекта уменьшается, какого бы высокого качества не были эти элементы.

Параллельное – соединение, при котором объект выйдет из строя только после отказа всех параллельно соединенных (дублирующих) элементов. При параллельном соединении надежность объекта выше, чем надежность отдельных его элементов. Параллельное соединение широко используется в технике.

Различают следующие нарушения работы отдельных элементов системы: повреждение (нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния ); отказ элемента (нарушение его работоспособного состояния), который не всегда приводит к отказу всей системы. Если же отказы отдельных элементов приводят к отказам всей системы газоснабжения, то возникают аварийнее ситуации, в результате которых газовое хозяйство несет значительный экономический и социальный ущерб.

Экономический ущерб связан с нарушением работы коммунально-бытовых и промышленных предприятий и достаточно точно может быть подсчитан.

Социальный ущерб выражается в том, что с прекращением подачи газа источникам теплоснабжения нарушается работа систем отопления зданий, снижается температура воздуха в помещениях и нарушается нормальная жизнедеятельность людей.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Отказ является важным понятием науки о надежности. Существуют отказы независимые и зависимые, внезапные и постепенные, а также конструкционные, производственные и эксплуатационные.

Однако для теории и практики надежности важнейшее и решающее значение имеет деление всех отказов на две основные категории: отказы внезапные и отказы постепенные.

Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением значений одного или нескольких заданных параметров объекта. Причина внезапного отказа в большинстве случаев заключается во внезапной концентрации нагрузок, действующих внутри и вне объекта. Физическая сущность внезапного отказа сводится к тому, что после некоторого быстрого количественного изменения физико-химических свойств и параметров объекта происходит качественный скачок, в результате которого объект приходит в неработоспособное состояние. В основной период нормальной эксплуатации объекта вероятность внезапных отказов величина практически постоянная.

Постепенный отказ – это результат необратимых медленных физико-химических процессов, происходящих в любом объекте и каждом его элементе в результате их износа и старения. Характеризуется постепенным изменением значений одного или нескольких заданных параметров объекта. Постепенный отказ является неизбежным, закономерным резуль­татом износа и старения любого объекта, и поэтому рано или поздно он должен обязательно произойти, т.е. вероятность равна единице. Однако время наступления такого отказа является случайной величиной. Отдалить срок наступления постепенных отказов можно как путем повышения качества объекта и его элементов, так и своевременной про­филактической заменой. Чем больше время эксплуатации объекта, чем больше время приближается к среднему сроку службы данного объекта, тем чаще появляются постепенные отказы.

Зависимость интенсивности отказов от времени показана на рис. 2.1. В первый период работы, называемый периодом приработки, интенсивность отказов объекта вначале бывает высокой, затем быстро падает, в этот период отказывают те элементы, которые имели скрытые дефекты. Во второй период – период нормаль­ной эксплуатации – интенсивность отказов устанавливается на каком-то минимальном уровне. В это время происходят в основном случайные (внезапные) отказы. Третий период наступает после определенного времени эксплуатации объекта. В третий период – период износа и старения – интенсивность отказов начинает возрастать. Происходят как внезапные, так и постепенные отказы.

Интенсивность отказов (количество отказов)

Рисунок 2.1 – Зависимость интенсивности отказов от времени

Классификация повреждений и отказов по видам и группам

Основными видами повреждений газопроводов являются механические, коррозионные и разрывы сварных швов.

Механические повреждения возникают при неправильном или небрежном ведении строительно-монтажных работ вблизи мест про­кладки газопроводов, поэтому механические повреждения не следует рассматривать как отказы элементов газовых сетей.

Коррозионные повреждения возникают под воздействием грунта или блуждающих токов. Активно процессы электрохимической коррозии протекают в местах нарушения изоляции или дефектов изоляции газо­проводов и приводят к появлению сквозных отверстий и, следователь­но, утечкам газа.

Разрывы сварных швов возникают при случайном совпадении пониженных сопротивлений шва из-за дефектов сварки и увеличенных нагрузок на трубопровод, обычно связанных с дефектами строительства. Разрушение сварных соединений происходит под действием напряжений, возникающих в трубопроводах в продольном направлении. Основная составляющая суммарного напряжения – это температурное напряжение, которое усиливается напряжением от упругого изгиба и растягивающего напряжения, связанного с просадкой газопровода.

Повреждения отключающей арматуры газопроводов подразделяются на два вида:

Первый вид повреждений характеризуется нарушением плотности перекрытия потока газа, т.е. теряется (нарушается) работоспособность отключающего элемента. В результате для производства ремонта возникает необходимость использовать отключающую арматуру соседних участков и прекращать подачу газа большему количеству потребителей.

Ко второму виду относятся такие повреждения, которые приводят к утечкам газа через арматуру. Этот вид повреждений представляет наибольшую опасность, т.к. в результате утечек может произойти загазованность колодцев и каналов подземных сооружений, а также подвалов и полуподвалов вблизи расположенных зданий. К утечкам газа приводят следующие повреждения арматуры: нарушение герметичности сальников, нарушение герметичности разъемных соединений, трещины в корпусах.

Все рассмотренные виды повреждений влияют на надежность газоснабжающих систем, но не все повреждения требуют исключения элемента из сети для производства ремонта. Мелкие повреждения ликвидируют на действующей системе. При этом газоснабжение потре­бителей не нарушается, следовательно, такие повреждения не являют­ся отказами. Если для производства ремонта поврежденного элемента его необходимо отключить от системы, то такое повреждение приводит к отказу элемента.

Исходя из этого, все повреждения и отказы эле­ментов систем газоснабжения разделяют на две группы:

Первая группа – повреждения, приводящие к отказу элемента и требующие его отключения для производства ремонта. Это: трещины в сварных швах, разрывы швов, сквозные коррозионные повреждения труб размером более 5 мм, трещины в корпусах задвижек и пробковых кранах, утечки газа во фланцевых соединениях, повреждение линзовых компенсаторов и кор­пусов конденсато-сборников, разрывы газопроводов и оборудования, вызванные механическими повреждения­ми.

Вторая группа – повреждения, не приводящие к отказу: несквозные коррозионные повреж­дения (каверны) и сквозные размером до 5 мм, утечки газа в саль­никовых уплотнениях кранов и задвижек.

Дата добавления: 2014-01-05