Record Details

Determination of probability of nominal mode of main product pipeline operation with consideration of ageing of pumping units

Dependability

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title Determination of probability of nominal mode of main product pipeline operation with consideration of ageing of pumping units
Определение вероятности обеспечения номинального режима работы магистрального продуктопровода с учетом процесса старения перекачивающих агрегатов
 
Creator A. Karmanov V.; the chair “Automation of production processes”, Gubkin Russian State University of Oil and Gas, Moscow, Russia
D. Roslyakov A.; JSC Transnefteproduct, Moscow, Russia
A. Telyuk S.; the chair “Automation of production processes”, Gubkin Russian State University of Oil and Gas, Moscow, Russia
А. Карманов В.; кафедра «Автоматизация производственных процессов» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, Россия
Д. Росляков А.; ОАО «АК «Транснефтепродукт», Москва, Россия
А. Телюк С.; кафедра «Автоматизация производственных процессов» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, Россия
 
Subject main product pipeline; pumping unit; reliability; ageing; availability function; probability of nominal operating mode
магистральный продуктопровод;насосный агрегат;надежность;процесс старения;функция готовности;вероятность обеспечения номинального режима работы
 
Description Aim. The article provides a method and a formula for calculation of probability of nominal operating mode for main product pipeline (MPP) – further as the text goes, MPP availability function – with consideration of ageing of its pumping units which are periodically maintained in accordance with a normative service strategy. This availability function is determined in the following assumptions: 1. MPP is composed of two basic parts: passive part – high reliable line part; and active part including pump stations which ensure nominal operating mode for the product’s pumping-over. MPP may contain any finite number of pump stations. 2. Each pump station includes the system of main pumping units (MPU system) which are active elements of the station, instrumentation and control, pipeline accessories and shutoff valves, as well as other essential technological equipment. MPU system is the part of pump stations ensuring nominal conditions for the oil products pumping-over and which is usually consists of four homogeneous MPUs. 3. MPU arrangement makes it possible to bring each working unit into standby, and substitute it with any standby unit. 4. A required nominal mode for MPP operation is determined by hydraulic and cost calculations as the result of which a required operating mode is indicated for each pump station. For each station the number of MPU is indicated which must be in a working order, and the rest MPU shall be either in standby, or under restoring repair performed in accordance with a normative service strategy. Thus, nominal mode of MPP operation is ensured by the respective modes of pump stations, which with regard to pumping units are determined by the number of active MPUs. Analysis of statistics related to the failures of pumping units maintained in accordance with a normative service strategy makes it possible to define the units’ failure rate in each interval between overhauls. In particular, failure rates are increasing on the respective intervals which means the ageing of units with their operation. Then the method for calculation of availability function for any pumping unit within the scope of MPP is offered. Initial conditions and differential equations are written to find an availability function for each MPU system at pump stations, obtained using the “death and reproduction” scheme. Basic results of calculations per each of three sequential intervals between overhauls are represented in form of graphs that show the influence of ageing of the units on the values of MPU availability function at a pump station: values of derivatives of availability function are sequentially decreasing for the respective times counted from the start of each recurrent overhaul. The expression to calculate availability function of MPP with several pump stations is also provided. The results of calculation of the availability function can serve as the grounds for modernization of a normative periodic strategy on order to increase the probability of MPP nominal mode, as well as other technical and economic performance indicators of MPU systems, in particular, energy efficiency indicators. In particular, it is pointed out that certain types of non-periodic service strategies, built on the basis of a normative strategy may significantly increase the values of indicated.
Цель. В статье приводится метод и формула для расчета вероятности обеспечения номинального режима работы магистрального продуктопровода (МП) – далее по тексту функции готовности МП – с учетом процесса старения насосных агрегатов при нормативной периодической стратегии их обслуживания. Эта функция готовности определяется в следующих предположениях: 1. МП состоит из двух основных частей: пассивная часть – высоконадёжная линейная часть; активная – насосные станции, реализующих номинальный режим перекачки продукта. МП может содержать в своём составе любое конечное число насосных станций. 2. Каждая насосная станция включает в себя систему магистральных насосных агрегатов (МНА) – активных элементов станции, контрольно-измерительные приборы и автоматику, трубопроводную и запорную арматуру и иное необходимое технологическое оборудование. Система МНА является той частью насосных станций, которая обеспечивает номинальный режим перекачки нефтепродукта и, как правило, состоит из четырёх однородных МНА. 3. Трубопроводная обвязка системы МНА такова, что позволяет вывести каждый рабочий агрегат в резерв, а на его место поставить любой резервный агрегат. 4. Необходимый номинальный режим работы МП определяется гидравлическими и экономическими расчетами, в результате которых указывается необходимый режим работы каждой насосной станции. При этом для каждой станции указывается количество МНА, которые должны находиться в рабочем состоянии, а оставшиеся МНА либо в ненагруженном резерве, либо в восстановительном ремонте, обусловленном нормативной периодической стратегией обслуживания. Таким образом, номинальный режим работы МП обеспечивается соответствующими номинальными режимами насосных станций, которые, в части перекачивающих агрегатов на станциях, определяются числом работающих МНА. Анализ статистического материала по отказам насосных агрегатов, обслуживаемых по нормативной периодической стратегии, позволяет выявить интенсивности отказов агрегатов на каждом последовательном интервале времени между капитальными ремонтами. В частности, интенсивности отказов возрастают на рассматриваемых интервалах, что указывает на процесс старения агрегатов по мере их эксплуатации. Далее приводится метод расчета функции готовности для любой перекачивающей станции, входящей в состав МП. При этом выписываются начальные условия и дифференциальные уравнения для нахождения функции готовности по каждой системе МНА на насосных станциях, полученные с использованием схемы «гибели и размножения». Основные результаты расчетов на каждом из трёх последовательных интервалов между капитальными ремонтами приводятся в виде графиков, из которых видно влияние процесса старения агрегатов на значения функции готовности системы МНА на насосной станции: значения производных от функции готовности последовательно уменьшаются для соответствующих времён, отсчитываемых от начала проведения каждого очередного капитального ремонта. Приводится также выражение для расчета функции готовности МП, имеющего в своём составе несколько насосных станций. Результаты расчета указанной функции готовности могут служить обоснованием для модернизации нормативной периодической стратегии с целью увеличения не только вероятности обеспечения номинального режима работы МП, но и иных технико-экономических показателей функционирования систем МНА, в частности, показателей энергосбережения. Например, указывается, что некоторые виды непериодических стратегий обслуживания МНА, построенные на основе нормативной стратегии, могут значительно увеличить значения указанных показателей.
 
Publisher LLC Journal Dependability
 
Contributor —
—
 
Date 2016-09-13
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
—
 
Format application/pdf
application/pdf
 
Identifier http://www.dependability.ru/jour/article/view/153
 
Source Dependability; № 2 (2016); 39-42
Надежность; № 2 (2016); 39-42
1729-2646
 
Language rus
eng
 
Relation http://www.dependability.ru/jour/article/view/153/298
http://www.dependability.ru/jour/article/view/153/308
Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. М.: Мир, 1980.
ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. М.: Стандарты, 1990.
Байхельт Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание. М.: Радио и связь, 1988.
Карманов А.В., Росляков Д.А. Оценка основных эксплуатационных показателей надежности насосных агрегатов магистральных нефтепродуктопроводов. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, № 12, 2015, C.41- 45.
Карманов А.В., Ларионов С.В., Росляков Д.А. Определение эксплуатационных характеристик надежности электродвигателей в составе магистральных насосных агрегатов по случайным цензурированным выборкам. НТЖ Технология нефти и газа, № 4, 2015, С. 60-65.
Сухарев М.Г., Карасевич А.М. Технологический расчет и обеспечение надежности газо- и нефтепроводов. М.: Изд-во Нефть и газ, 2000.
Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).