Статьи

Проведен анализ проблем, возникающих в технологии добычи урана методом подземного скважинного выщелачивания, в частности, со скважинным глубинно-насосным оборудованием при откачке  продуктивных растворов.
Установлено, что одним из неблагоприятных факторов эксплуатации скважинного насосного оборудования на месторождениях урана и нефти является высокое содержание механических примесей в продуктивном растворе. Интенсивный вынос механических примесей с продукцией скважины вызывает преждевременный износ подвижных элементов насоса и снижение их ресурса. Это приводит к необходимости внеплановых подземных ремонтов скважин с существенными финансовыми затратами, связанными с остановкой скважин, отвлечением собственных или привлекаемых материальных и людских ресурсов.
Проанализирован опыт применения струйных насосных установок в нефтяной промышленности.  Рассмотрены наиболее перспективные их компоновки для применения в откачных скважинах при добыче урана методом подземного скважинного выщелачивания. Показаны преимущества и принципиально возможные варианты применения таких установок. Установлено, что наиболее перспективным направлением является применение тандемных насосных установок, включающих в себя глубинный электроцентробежный и струйный насосы, скомпонованные последовательно в единый насосный узел.
Для защиты глубинно-насосного оборудования от механических примесей и предотвращения песчаных пробок рекомендовано применение противопесочных клапанов для многократного слива части жидкости с песком из насосно-компрессорных труб в затрубное пространство без подъема насоса.

струйный насос, инжектор, сопло, диффузор, скважина, добыча нефти, добыча урана, тандемный насос, механические примеси, песок, противопесочный клапан

Мырзахметов Б.А., Крупник Л.А., Бейсенов Б.С., Токтамисова С.М.


Предложен новый подход к оценке профессионального риска, обусловленного нагревающим микроклиматом, при выполнении горных работ на нефтяных шахтах. Актуальность работы связана с тем, что разработка месторождений высоковязкой нефти термошахтным способом сопровождается наличием в горных выработках повышенных значений параметров микроклимата, а также с имеющимися недостатками применяемых в настоящее время на нефтяных шахтах методов оценки профессионального риска, вызванного воздействием нагревающего микроклимата.
Обоснован метод оценки профессионального риска на базе использования пробит-функции. Для этого осуществлен анализ медико-биологических исследований воздействия нагревающего микроклимата на организм человека. С использованием критерия Шапиро — Уилка проведена проверка гипотезы о нормальном распределении экспериментальных значений накопления тепла в организме человека, характеризующихся очень сильным напряжением реакции терморегуляции. В результате получены пробит-модели оценки профессионального риска для наиболее характерных категорий работ по тяжести в нефтяных шахтах Ярегского месторождения. Проведена верификация таких моделей на основе сравнения с детерминированной моделью, используемой в настоящее время. Также разработан механизм, позволяющий проводить оценку профессионального риска в горных выработках нефтяных шахт при различных скоростях движения воздуха. Возможность практического применения выбранного подхода показана на примерах определения степени необходимого снижения ТНС-индекса при выполнении горных работ в выработках нефтяных шахт для достижения необходимого уровня риска.
Достоинством данного метода является непрерывный характер распределения риска, что позволяет более точно оценить профессиональный риск при ведении горных работ. А также метод применим в условиях горных выработок со скоростью воздуха более 0,6 м/с.

нефтяные шахты, профессиональный риск, оценка риска, нагревающий микроклимат, пробит-функция, ТНС-индекс, эффективная температура, перегрев организма

Абашин А.Н., Рудаков М.Л., Степанов И.С.


Опасные производственные объекты в зависимости от уровня потенциальной опасности аварий подразделяются на четыре класса опасности. Проведение плановых проверок юридических лиц, индивидуальных предпринимателей, эксплуатирующих опасные производственные объекты, осуществляется с определенной периодичностью в зависимости от класса опасности объекта. Однако в современном законодательстве Российской Федерации в области промышленной безопасности термин «уровень потенциальной опасности» не используется, ему на смену пришел термин «риск аварии».
С 2013 г. в части федерального государственного надзора в области промышленной безопасности на законодательном уровне закреплена модель риск-ориентированного надзора.
В апреле 2015 г. рабочая группа совместно с работниками центрального аппарата Ростехнадзора приступила к разработке первого проекта Методики оценки вероятности возникновения потенциальных негативных последствий несоблюдения обязательных требований в области промышленной безопасности.
Ежегодно Ростехнадзором разрабатываются методики по определению риска аварий, идентификации и расчету этих рисков для различных видов надзора, отраслей промышленности. Утвержденные методики относятся к нормативным актам уровня руководства по безопасности, разработаны в целях содействия соблюдению требований федеральных норм и правил в области промышленной безопасности и носят рекомендательный характер. Подобные методики предназначены для использования организациями при проектировании, строительстве, капитальном ремонте, техническом перевооружении, реконструкции, эксплуатации, консервации и ликвидации опасных производственных объектов.
В настоящее время методика включает в себя 37 анкет, которые охватывают все виды опасных производственных объектов. Методика, которую используют инспекторы Ростехнадзора в повседневной деятельности при подготовке к проведению проверки и при ее осуществлении, неоднократно дорабатывалась, шлифовалась. Этот процесс будет продолжаться в дальнейшем, точно так же как развивается и законодательство в области промышленной безопасности, отвечая новому уровню развития технологий производства.

федеральный государственный надзор, область контрольно-надзорной деятельности, опасный производственный объект, промышленная безопасность, уровень потенциальной опасности объекта, классы опасности, частота плановых проверок, анализ опасностей, оценка риска аварий, риск-ориентированный подход, этапы разработки методических документов

Макарчук М.В.


В настоящее время наиболее остро стоит вопрос осуществления контроля (надзора) за объектами техногенной среды органами государственного надзора. В статье 13 Федерального закона «О безопасности гидротехнических сооружений» установлена периодичность проведения плановых проверок в зависимости от класса объекта надзора. Класс объекта влияет не только на осуществление органом надзора процедур надзора, но также является основополагающим критерием в организации владельцем такого объекта эксплуатации и технического обслуживания. Установление периодичности проведения плановых проверочных мероприятий в зависимости от класса объекта является статической моделью надзора. Тем не менее существует еще динамическая модель, которая уже используется в гидротехнике, но никак не закреплена в Федеральном законе «О безопасности гидротехнических сооружений». В статье приводятся основные требования Федерального закона «О защите прав юридических лиц и индивидуальных предпринимателей при осуществлении государственного контроля (надзора) и муниципального контроля» в части применения риск-ориентированного подхода при организации государственного контроля (надзора). Предлагается переход от статической к динамической модели осуществления надзорной деятельности при проведении плановых проверок органами надзора за безопасностью объектов техногенной среды. Динамическую модель предлагается построить в зависимости от четырех уровней безопасности гидротехнических сооружений, которые указываются в Российском регистре гидротехнических сооружений. Указанные уровни имеют качественную оценку определения состояния гидротехнических сооружений. В целях привязки к количественным характеристикам состояния сооружений предлагается при определении уровня безопасности учитывать значение дозы вредного воздействия, которое указывается в ГОСТ Р 22.2.09—2015 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Экспертная оценка уровня безопасности и риска аварий гидротехнических сооружений. Общие положения». Также в целях более полного раскрытия неопределенностей по факторам, определяющим надежность и безопасность гидротехнических сооружений и конструкций, уточнения расчетных характеристик и расчетных схем, сочетаний нагрузок и воздействий, а также предельных состояний и оптимизации проектирования по методу предельных состояний учитывается применение вероятностного анализа для обоснования принимаемых технических решений системы «сооружение — основание» гидротехнических сооружений.

гидротехнические сооружения, классификация, безопасность, риск-ориентированная модель, надзор, статическая и динамическая модели, риск-ориентированный контроль

Матвеенков Ф.В.


В статье проанализирована информация по аварийности на предприятиях угольной промышленности Российской Федерации. Оценено влияние Федерального закона «О государственном регулировании в области добычи и использовании угля, об особенностях защиты работников организаций угольной промышленности», способствовавшего росту добычи угля в России и снижению аварийности и травматизма, а также стабилизации социального положения работников угольной отрасли. Оценено влияние Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», направленного на предупреждение аварий на опасных производственных объектах и обеспечение готовности организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты, к локализации и ликвидации последствий происшедших аварий, на снижение аварийности на предприятиях угольной промышленности Российской Федерации. Акцентировано внимание на том, что принятие Ростехнадзором целого ряда федеральных норм и правил в области промышленной безопасности оказало положительное влияние на снижение аварийности и травматизма на угольных предприятиях, прежде всего на угольных шахтах.
На основании опубликованных данных построены диаграммы добычи угля в Кузбассе, смертельного травматизма и коэффициента частоты за 30 лет (1988–2017 гг.). Приведена линейная парная регрессия между количеством несчастных случаев с летальным исходом и количеством аварий в угольной промышленности России. При этом установлено, что статистика смертельного травматизма на предприятиях угольной промышленности Российской Федерации за 11 лет (1994–2004 гг.) описывается кривыми распределения Пирсона, имеющими экстремум.
Проведен анализ крупных аварий на угольных шахтах Кузбасса, выявлена их вероятностная природа. На основе теории случайных процессов установлено, что аварии на угольных шахтах носят вероятностный характер, зависящий от большого количества факторов: горно-геологических, горнотехнических, организационных, технических, человеческого. Последовательность крупных аварий, происшедших в Кузбассе с 1990 г. по январь 2018 г., рассматривается как «поток событий», представляющий собой в общем случае последовательность случайных событий с разделяющими их случайными интервалами.
Установлено, что крупные аварии на шахтах — случайные события, зависящие от многих причин и не зависящие во времени друг от друга. В нашем реальном вероятностном мире крупные аварии в угольных шахтах принципиально не устранимы. В то же время интервалы между крупными авариями можно значительно увеличить, разрабатывая и проводя в жизнь эффективные мероприятия по снижению риска аварий, которые бы позволили уменьшить тяжесть аварий и сократить число погибших шахтеров.

безопасность, авария, риск, смертельный травматизм, парная регрессия, кривые распределения Пирсона, поток событий Пуассона, вероятностная природа крупных аварий

Абрамов В.В., Брилёв М.Г., Абрамов О.В.


Основной причиной взрыва газовых баллонов со сжиженным пропан-бутаном является нарушение правил их заправки сжиженным газом.
Опасное повышение давления в баллоне со сжиженным пропан-бутаном может произойти в случае его переполнения сжиженным газом. В случае переполнения баллона сжиженный газ расширяется при повышении температуры, создает повышенное давление в баллоне и опасные напряжения в стенке баллона, которые могут привести к его разрушению.
При наличии в баллоне достаточной паровой подушки расширение жидкой фазы не вызывает опасных напряжений в сосуде.
По нормам газовые баллоны необходимо заправлять на специализированных предприятиях — газонаполнительных станциях, где их заправляют строго по весу на специальных весовых установках. Такая заправка баллонов осуществляется на 85 % их объема. Оставшиеся 15 % — это так называемая буферная зона, предназначенная для расширения жидкой фазы газа во время повышения температуры.
Однако в последнее время очень многие потребители сжиженного газа заправляют свои баллоны не на газонаполнительных станциях, а на газозаправочных, где отсутствуют приспособления для взвешивания баллонов, и заправка осуществляется с газораздаточной колонки. В этом случае баллоны заправляют с переполнением.
Если газовый баллон заправлен в холодное время года с переполнением и потом внесен в отапливаемое помещение, то давление в нем сравнительно быстро поднимается до разрушающего, что наглядно видно из приведенных в статье зависимостей и расчетов.
Более 20 лет назад в Европе на основании многолетнего опыта применения газовых баллонов и проведенных исследований разработана система, получившая название OPD (Overfilling Prevention Device) — устройство, предотвращающее переполнение бытовых газовых баллонов с помощью отсечного механизма поплавкового типа, которое содержит предохранительный клапан.
В США с 1998 г. на законодательном уровне запрещена эксплуатация газовых баллонов без отсечного механизма и запорно-предохранительного клапана.
Применение в России безопасных газовых баллонов, снабженных системой типа OPD, крайне необходимо, поскольку это устранит возникновение чрезвычайных происшествий, сопровождающихся взрывами, человеческими жертвами и материальным ущербом, при эксплуатации газовых баллонов.

сжиженный пропан-бутан, газовые баллоны, чрезвычайные происшествия, статистика, причина взрывов, аналитические зависимости, безопасный газовый баллон

Рачевский Б.С.


При использовании в автомобильных двигателях в качестве горючего компримированного природного газа существует потенциальная опасность повышения давления этого газа в предварительно заполненных до регламентированного рабочего давления баллонах. Такое повышение давления вызвано увеличением температуры окружающего воздуха по сравнению с температурой компримированного природного газа, соответствующей завершению процесса заполнения. Если после заполнения баллона перед расходованием метана предстоит достаточно длительная пауза, в течение которой температура окружающего воздуха возрастает, то давление в баллоне может превысить допустимое эксплуатационное значение, вызвать сокращение остаточного ресурса и в итоге привести к разрушению баллона с последующим возгоранием компримированного природного газа.
Для получения количественных оценок возможного повышения давления компримированного природного газа в автомобильном баллоне, вызванного увеличением температуры окружающего воздуха, необходимо использование современных методов математического моделирования. Достоверность таких оценок, характеризующих допустимые температурные режимы эксплуатации заполненных автомобильных баллонов с компримированным природным газом, определяется адекватностью математической модели, описывающей тепловые процессы в типовых баллонах с компримированным природным газом при их заполнении и последующем хранении. Одним из основных элементов такой модели является достаточно хорошо совпадающая с экспериментальными данными зависимость между основными параметрами, характеризующими состояние компримированного природного газа в баллоне. В качестве таких параметров для любого газа обычно используют его давление, температуру и плотность, связанные уравнением состояния данного газа.
При построении математической модели использован вариант уравнения состояния метана, составляющего основную часть обычно применяемого на автомобильном транспорте компримированного природного газа. Этот вариант устанавливает зависимость между давлением, температурой и плотностью метана, подтверждаемую экспериментально с точностью до десятых долей процента. Использованные при количественном анализе модели зависимости теплоемкости, вязкости, теплопроводности и объемного расширения метана от его температуры и плотности также достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными.

автомобильный баллон, компримированный природный газ, уравнение состояния метана, конструктивный тип автомобильного баллона, тепловая модель баллона

Белоусова С.Ю., Осадчий Я.Г., Зарубин В.С., Фрум В.М.


Учитывая географические особенности и условия эксплуатации объектов магистрального трубопроводного транспорта в удалении от мест стационарного проживания обслуживающего персонала, для обеспечения безопасной эксплуатации этих объектов необходимо наряду с трубной продукцией, арматурой, оборудованием регулярно проводить обследование и диагностирование зданий и сооружений, входящих в комплекс магистральных трубопроводов. На основании опыта, полученного при регулярных обследованиях зданий нефтеперекачивающих станций в составе магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, выполненных в период 2014–2017 гг., проведен анализ влияния срока эксплуатации на скорость возникновения повреждений и дефектов. В том числе проанализировано состояние отдельных конструкций и зданий в целом. Представлены выборочные статистические данные по дефектности отдельных конструкций. Установлено, что дефекты, возникшие в связи с особенностями принятых проектных решений (конструктивные дефекты), и дефекты строительного происхождения в основном проявляются в течение первых 10 лет эксплуатации. По истечении этого срока наиболее вероятно появление дефектов, связанных с условиями эксплуатации. Для конструкций различного типа определен перечень характерных и наиболее опасных дефектов, снижающих категорию технического состояния зданий. Эти закономерности позволяют обоснованно назначать сроки и состав необходимых обследований.

здания, сооружения, строительные конструкции, техническое состояние, повреждения, дефекты, срок эксплуатации

Скуридин Н.Н., Могильнер Л.Ю., Сергеевцев Е.Ю., Графов Н.С.


При оценке прочности и долговечности магистральных трубопроводов наиболее широкое распространение получили детерминированные модели, позволяющие определить запас прочности по разрушающим нагрузкам и сопоставить их с предельно допустимыми (рекомендуемыми) значениями. Основной сложностью реализации данного подхода при оценке прочностной надежности является то, что фактически все исходные величины, входящие в расчетные зависимости данных моделей, имеют случайную природу, но при выполнении расчетов принимаются постоянными. Вследствие случайной природы исходные величины подвержены в большой или меньшей степени рассеиванию, их выборки имеют, как правило, различную длину и ограничены в некоторых пределах, определяемых физическим смыслом каждой конкретной величины. Восстановленные на основе таких выборок законы распределения являются усеченными (цензурированными) как слева, так и справа, что приводит к изменению статистических характеристик распределения. Пределы рассеивания одной и той же случайной величины и, как следствие, законы ее распределения, могут изменяться с течением времени. В ряде случаев выборки входящих в расчетные зависимости случайных величин невозможно отнести ни к одному из известных параметрических законов классической математической статистики. Частотные распределения большинства величин являются не унимодальными, поэтому для корректной обработки таких исходных данных требуются разработка и применение специального математического аппарата.
Принимаемое при выполнении расчетов прочностной надежности допущение о том, что исходные величины, несмотря на свою случайную природу, являются постоянными, приводит к высокой вероятности возникновения серьезных ошибок при расчете количественных показателей прочностной надежности и, как следствие, повышению риска эксплуатации потенциально опасных объектов, к которым относятся магистральные трубопроводы.
Указанные ошибки можно избежать, если при выполнении расчетов критериев прочности в качестве исходных данных применять случайные величины и соответствующие законы их распределения. Выполнение таких расчетов требует совершенствования существующих и разработки новых вероятностных методов, позволяющих оценивать прочностную надежность магистральных трубопроводов как на стадии проектирования, так и эксплуатации с учетом специфики рассматриваемых объектов.

магистральный трубопровод, линейная часть, прочностная надежность, коэффициент запаса прочности, детерминированная модель, вероятностные методы расчета, случайная величина, функция плотности вероятности

Голофаст С.Л.


Разработаны и внедрены магнитные комбинированные системы для непрерывного контроля и идентификации дефектов электросварных и насосно-компрессорных труб, в процессе их производства или дефектоскопии труб бывших в эксплуатации. Автоматизированные системы контроля позволяют сканировать трубы с вращением и без него. Системы на основе однокристальных тонкопленочных матричных преобразователей на сапфировой подложке обладают высокой чувствительностью и позволяют выявлять как поверхностные, так и объемные дефекты бесконтактным способом с большим зазором и с высокой скоростью.
Тонкопленочные матричные преобразователи представляют собой весьма сложные в изготовлении многослойные конструкции. Каждый ферромагнитный пленочный элемент в матричных преобразователях изготовлен из нескольких слоев пермаллоевого сплава Fe (20 %) и Ni (80 %), разделенных изолирующими слоями из монооксида кремния. Многослойный ферромагнитный элемент нанесен на хромовый подслой, который в свою очередь наносится на подложку из поликора или ситалла. Матричные преобразователи на основе магниточувствительных элементов можно изготовить в больших количествах с идентичными характеристиками, в результате чего появилась возможность организовать неразрушающий контроль электросварных и горячекатаных труб по всему объему.
Отработана технология серийного изготовления установок типа УМД-101М для магнитного контроля электросварных труб по всему объему. Разработана и находится в стадии внедрения установка УМД-121 для магнитного контроля качества сварного шва и металла околошовной зоны (шириной до 140 мм) прямошовных электросварных труб диаметром 168–530 мм и толщиной стенки до 16 мм. Установки типа УМД-104М для контроля насосно-компрессорных труб, бывших в эксплуатации, успешно применяются с 2011 г. в ПАО «ЛУКОЙЛ». В их основе — однокристальные тонкопленочные матричные преобразователи, изготовленные с применением современных технологий. В качестве магниточувствительных элементов использованы преобразователи с эффектом анизотропии магнетосопротивления в ферромагнитной пленке, в которых реализован предложенный авторами новый принцип измерения напряженности магнитного поля.
Показано, что применение современных технологий для изготовления однокристальных тонкопленочных матричных преобразователей высокого разрешения позволяет существенно увеличить функциональные возможности дефектоскопа и обеспечивает не только уверенное выявление всех недопустимых дефектов, например нарушений сплошности металла, износа стенки труб, смещений кромок сварного шва и слипаний, но и более высокие показатели по надежности датчиков (отказы минимальные).

электросварные и насосно-компрессорные трубы, магнитный контроль, комбинированная система намагничивания, тонкопленочные матричные магнитные сенсоры, поверхностные и объемные дефекты, бесконтактное сканирование

Шлеенков А.С., Булычев О.А., Шлеенков С.А.


Страницы