3709

2.ПРИМЕНЕНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОЦЕН КИ РИСКОВ

ИОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОСФЕРНЫХ СИСТЕМ

УДК 622.692.4.053. 614.849. 331.43

М. Н. Малыхина, Т. В. Ашихмина

АНАЛИЗ АВАРИ ЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ И РЕКОМЕ НДАЦИИ ПО ИХ ПРЕ ДУПРЕЖДЕНИЮ И ЛОКАЛИЗАЦИИ

Безопасность магистральных газопроводов должна быть максимально высокой, это во многом определяет нормальное функционирование газовых маги стралей, а именно: безопасную производственную деятельность персонала, жителей близл ежащих населенных пунктов и экологическую защи щенность территорий.

Одним из важнейших направлений стабильного развития регионов Российской Федерации в области безо пасности является обеспечение надежной эксплуатации трубопроводов, транспортирующих пожаро - взрывоопасные вещества и ценное углеводородное сырье потребителю. Ведь как известно, аварии на магистральных газопроводах ведут к загряз нению окружающей среды и создают повышенную угрозу безопасности населения и персонала

Основные фонды газотранспортной системы России изношены, так как большая часть газопроводов построена в 70-80 годы прошлого века.

Магистральных газ опроводы в России, согласно СНИП 2.05.06-85, в основном имеет подземн ую схему прокладки. Данный ф акт, приводит к истончению труб под воздействием коррозии, что напрямую влияет на возникновение аварийных ситуаций.

Федеральный государственный надзор в области промышленной безопасности осуществлялся в отношении 4133 ОПО магистрального трубопроводного транспор та, из них (рисунок):

Распределение ОПО по классам опасности

За вторую полови ну 2018 года на территории Рос сии на опасных производственных объектах магистрального трубопроводного транспорта произошло 4 аварии.

50

Распределение аварий по объектам трубопроводного транспорта

Основополагающими причинами аварийных ситуаций на объектах магистральных трубопроводов являются:

–физические (силовые) внешние воздействия на трубопроводы, включая несанкционированные врезки, повлекшие за собой утечки;

–появление трещин, вмятин на трубах, повреждение регулирующей арматуры под воздействием коррозии;

–нарушения обязательных требований и технических условий при строительстве и изготовлении, ремонте оборудования;

–человеческий фактор - ошибки персонала при эксплуатации и ремонте на объектах.

На основании вышеперечисленных причин возникновения и развития аварий можно смоделировать вероятный сценарий развития аварийной ситуации на магистральном газопроводе:

Повреждение или разрушение магистральных газопроводов (МГ) → утечка газа → образование облака газовоздушной смеси (ГВС) и его распространение + источник зажигания → взрыв облака ГВС → поражение людей, вследствие ударной волны от взрыва ГВС → образование и распространение облака продуктов сгорания, загрязнение окружающей среды.

Необходимо выделить основные рекомендации, которые могут уменьшить аварийность при эксплуатации магистральных газопроводов.

Решить проблему коррозионного разрушения можно вводом в

эксплуатацию труб из плакированной стали. Плакирование – нанесение на поверхность металлических листов и других металлических элементов термомеханическим методом. Толщина покрытия образуется вследствие совместной прокатки и нагрева двух металлов под давлением и составляет около 20 % от толщины основного металла.

Преимуществом трубопроводов, основной слой которых изготавливается из прочной низколегированной стали, является продолжительный срок эксплуатации (около 40 лет). [3]

Регулярный мониторинг является следующим методом по определению места и характера коррозионных и механических повреждений, но не всегда является практичным и экономически выгодными. В России широко применяется внутритрубная диагностика, которая позволяет решить проблемы определения технического состояния подземных и надземных промысловых, магистральных нефтепродуктопроводов без их вскрытия. Препятствием

51

является отсутствие во многих трубопроводах камер приема и пуска устройств для диагностики, а также наличие сварочных стыков, располагающихся на трубах. Распространенными способами мониторинга линейной части трубопроводных систем являются вертолеты, вездеходы и различные параметрические системы. К сожалению, эти средства также имеют ряд недостатков:

–дорогостоящее содержание техники, ее обслуживание;

–необходимость наличия большого количества специально обученных специалистов в области авиации;

–вездеходы имеют предел проходимости и не всегда имеют возможность перемещаться на большие расстояния.

Другим высокотехнологичным средством решения проблем мониторинга магистральных трубопроводов выступают беспилотные летательные аппараты (далее - БПЛА). Преимуществом применения данного метода является: доступность, выгодность, высокая скорость, маневренность.

БПЛА выполняют следующие задачи:

–контролирование за аварийным разливом нефти во время ликвидации;

–поиск места утечек нефти и их объемов;

–мгновенное обнаружение несанкционированных врезок в нефтепроводы;

–контроль за опасными природными явлениями (морозное пучение, движения земной коры и др.), которые угрожают целостности линейной части трубопроводов;

–контроль за соблюдением охранной зоны трубопроводов;

–проверка качественного выполнения строительно-монтажных работ

(СМР).

У БПЛА есть возможность, в режиме реального времени, передавать получаемые фото и видео данные на пульт управления, а также записывать их на карту памяти. Широкое применение БПЛА в законодательной базе до конца не отрегулирована по целому ряду вопросов, что приводит к ограничению применения БПЛА в нефтегазовой отрасли. Необходимо решение этой проблемы в ближайшее время, так как применение дистанционного мониторинга с использование БПЛА открывает новые возможности для безопасной эксплуатации трубопроводного транспорта и будут востребованы не одно десятилетие [4].

Исходя из вышеперечисленных причин возникновения аварий на магистральных газопроводах, следует, что для предупреждения чрезвычайных

иаварийных ситуаций и уменьшения тяжести их последствий рекомендуется следующий комплекс мероприятий:

1. Подбор и применение новых высокотехнологичных средств устранения основных причин возникновения аварий на магистральных трубопроводах, в том числе использование плакированных сталей;

2. Использование беспилотных летательных аппаратов для осуществления мониторинга состояния магистральных трубопроводов;

52

3.Высококачественный прием построенных объектов;

4.Своевременное проведение профилактических работ, а также устранение обнаруженных повреждений и дефектов различных видов оборудования;

5.Выполнение требований техники безопасности и охраны труда. Исполнение всех вышеуказанных рекомендаций позволит уменьшить

капитальные затраты на предупреждение, локализацию и ликвидацию аварий, которые могут произойти на магистральном газопроводе.

Литература

1.Доклад о правоприменительной практике контрольно-надзорной деятельности в Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору при осуществлении федерального государственного надзора в области промышленной безопасности за 6 месяцев 2018 года [Электронный ресурс]

-URL: http://docs.cntd.ru/document/551381790 (дата обращения 15.10.2018)

2.Ревазов А. М. Анализ чрезвычайных и аварийных ситуаций на объектах магистрального газопроводного транспорта и меры по предупреждению их возникновения и снижению последствий // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. 2010. № 1. С. 68-70.

3.Российские производители осваивают выпуск новой высокотехнологичной продукции для проектов «Газпрома» [Электронный ресурс]. – URL: 2018 MASTER`S JOURNAL № 1 43 http://www.gazprom.ru/press/news/2017/may/article334443 (дата обращения: 20.03.2018).

4.Айроян З. А., Коркишко О. А., Сухарев Г. В. Мониторинг магистральных нефтепроводов с помощью беспилотных летательных аппаратов [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона. – 2016. – № 4. – URL: http:// www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3898 (дата обращения: 20.03.2018).

Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия

M. N. Malykhina, T. V. Ashikhmina

THE ANALYSIS OF EMERGENCIES ON A LINEAR PART OF MAIN GAS PIPELINES AND THE RECOMMENDATION ABOUT THEIR

REDUCTION

Safety of main gas pipelines has to be the highest, it in many respects defines normal functioning of gas highways, namely: safe production activity of personnel, residents of nearby settlements and ecological security of territories.

One of the most important directions of stable development of regions of the Russian Federation in the field of safety is ensuring reliable operation of the pipelines transporting the fire - explosive substances and valuable hydrocarbon raw materials to the consumer. As is well-known, accidents on main gas pipelines lead to environmental pollution and create the increased threat to security of the population and personnel

Voronezh state technical university, Voronezh, Russia

53

УДК 621.396.96

Н. Н. Майлов

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОЛЯРИМЕТРИИ ДЛЯ МАСКИРОВКИ СИГНАЛОВ ДВУХКАНАЛЬНЫХ ПО ПОЛЯРИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ, ОТРАЖЕННЫХ

ОТ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ЦЕЛЕЙ

Известно, что двухканальная радиолокационная станция (РЛС) осуществляет полный прием отраженного от цели сигнала. Маскировку сигналов такой РЛС, отраженных от радиолокационной цели осуществить нельзя. Для двухканальной по поляризации РЛС уменьшение мощности отраженного от цели сигнала может быть осуществлено за счет разрушения его амплитудно-фазовой структуры при отражении

В литературе описаны различные методы изменения отражающих свойств радиолокационных целей с помощью искажения амплитуднобазовой структуры отраженных сигналов. Все эти способы заключаются в модуляции части отраженной от цели энергии электромагнитной волны с помощью различного рода сложных переизлучающих устройств. Наиболее эффективным способом маскировки радиолокационных целей является искажение параметров отраженного сигнала вследствие воздействия активной модулирующей помехи [1, 2]. Активные модулирующие помехи вызывают разрушение амплитудно-фазовой структуры отраженного сигнала. В результате этого уменьшается мощность полезного сигнала на выходе приемного устройства, то есть ухудшаются основные технические характеристики радиолокационной станции – вероятность правильного обнаружения сигнала, разрешающая способность, точность определения параметров сигнала за счет существенного изменения и расширения спектра отраженного от цели сигнала.

Во всех случаях воздействие активной модулирующей помехи происходит в момент отражения сигнала от радиолокационной цели. Основным достоинством описанной выше модулирующей помехи является ее активный характер. Для ее реализации в составе радиолокационной цели должно быть предусмотрено специальное приемо-передающее устройство, осуществляющее прием сигналов, модуляцию по каким-либо параметрам и переизлучение их в пространство.

Разрушение амплитудно-фазовой структуры отраженного радиолокационного сигнала можно осуществить также пассивным образом путем изменения эффективной площади рассеивания (ЭПР) радиолокационной цели в широких пределах [3].

Как известно, флуктуирующие цели составляют широкий класс целей наблюдаемых с помощью радиолокационных станций. Для таких целей элементы их матриц рассеяния , (i,j=1,2) меняются с течением времени, а, следовательно, изменяются вид поляризации и степень поляризации отраженной волны, которая определяется как отношение мощности электромагнитной волны, приходящей на полностью поляризованную

54

составляющую ппв к полной мощности электромагнитной волны P, равной сумме мощностей полностью поляризованной составляющей ппв и полностью неполяризованной вставляющей пнпв.

Мощность полностью поляризованной составляющей ппв представляет собой мощность неискаженной части спектра, а пнпв мощность шумовой составляющей сигнала. Распределение между мощностями ппв и пнпв, т.е. степень поляризации волны определяется флуктуационными свойствами цели. Приемное устройство РЛС осуществляет прием мощности полностью поляризованной составляющей и, если имеется возможность произвести перераспределение мощностей между полностью поляризованной и полностью неполяризованной составляющими и сделать величину m = 0, то в этом случае полностью исключается прием отраженного сигнала. Покажем, что эта задача решается при изменении поляризационных характеристик радиолокационной цели.

Если на флуктуирующую цель, характеризующуюся матрицей рассеяния S(t) падает полностью поляризованная волна вида

4 + 4 - ЭПР диагонального объекта (ДО), 2(4 + 4 - ЭПР поляризационно-изотропного объекта (ПИО) В разложении

матрицы рассеяния флуктуирующей цели на сумму двух статистических независимых целей - ДО и ПИО.

Выражение (1) принимает максимальное значение при cos2α=±1 Минимальное значение отр имеет место при

Подбирая . и μ величины с учетом (4) можно сделать отр≈0, что практически соответствует отсутствию в отраженном сигнале полностью поляризованной составляющей. Иными словами, при определенных параметрах флуктуаций цепи и определенных поляризационных параметрах облучающей волны отраженный сигнал будет полностью не поляризованным. Ширина

55

энергетического спектра отраженного от цепи сигнала определяется в этом случае шириной спектра облучающего сигнала и шириной энергетического спектра флуктуаций цели [2].

Таким образом, подбором параметров флуктуаций радиолокационной цели можно разрушить амплитудно-фазовую структуру отраженного сигнала, то есть превратить его в шум в базисе приемной антенны РЛС.

Для решения этой задачи необходимо знать параметр падающей волны α, длительность импульса облучающей волны, направление облучения и собственные поляризационные параметры для этого направления облучения.

На рис. 1 изображена структурная схема радиолокационной системы для маскировки сигналов двухканальных по поляризации РЛС, отраженных от радиолокационной цели [3]. В состав радиолокационной системы входят: блок измерения, блок выработки решения на перестройку (БВРП), блок управления (БУ), блок коммутации (БК), вертикально-отражающие элементы (ВОЭ) и горизонтально-отражающие элементы (ГОЭ).

Информация

С помощью блока измерения определяются поляризационные характеристики и длительность импульса падающей волны. Эта информация поступает на вход блока выработки решения на перестройку (БВРП), на второй вход которого поступает информация о порядке и скорости переключения вертикально-ориентированных отражающих элементов (ВОЭ) и горизонтальноориентированных отражающих элементов (Г0Э), а также информация о направлении облучения. Если параметры флуктуации цели не соответствуют требуемым для полного разрушения отраженного сигнала, то с выхода БВРП выдается решение об изменении параметров флуктуации цели на вход блока управления (БУ). БУ предназначен для управления законом и скоростью переключения отражающих элементов и вырабатывает управляющие сигналы, которые поступают на вход блока коммутации (БК). БК вырабатывает коммутационные сигналы, осуществляющие включение и выключение ВОЭ и ГОЭ. С помощью ВОЭ и ГОЭ производится изменение ЭПР цели.

56

К элементам устройства предъявляются следующие требования:

– отражающие элементы должны быть ориентированы взаимноортогонально, что очень важно, для их эффективного использования, причем общая ЭПР отражающих элементов во включенном состоянии должная быть много больше собственной ЭПР цели. В этом случае отраженный сигнал, обусловленный собственной ЭПР цели, будет практически растворен в шумах. Скорость переключения отражающих элементов выбирается с учетом длительности импульса облучающего сигнала. От скорости переключения ВОЭ и ГОЭ зависит ширина спектра отраженного сигнала, а она должна быть больше ширины спектра облучающего сигнала. Кроме этого, необходимо обеспечить статистическую независимость включения ВОЭ и ГОЭ. Закон переключения ВОЭ и ГОЭ целесообразнее выбрать случайным. В выключенном состоянии отражающие элементы не должны изменять собственную ЭПР цели. В качестве отражающих элементов можно использовать, например, размещенные на поверхности цели дипольные отражатели, включение и выключение которых осуществляется электронным способом.

Таким образом, к элементам устройства предъявляются следующие требования:

–блок управления должен обеспечить независимое управление переключением ГОЭ и ВОЭ и правильный выбор порядка и скорости их переключения;

–блок коммутации должен обеспечить включение и выключение отражающих элементов по сигналам управления в большом диапазоне скоростей переключения. Эта скорость определяется длительностью импульса облучающей волны и ее поляризационными параметрами и может составлять десятки МГц. Техническая реализация таких скоростей коммутации не вызывает затруднений.

Основным достоинством устройства, осуществляющего маскировку сигналов двухканальных РЛС, отраженных от радиолокационной цели, является пассивный характер его работы. В составе устройства отсутствуют активные переизлучатели энергии, что позволяет упростить решение задачи маскировки.

Кроме полного разрушения отраженного от цели сигнала, данное устройство может быть применено для изменения (искажения) поляризационных свойств цели. В этом случае к величине изменения и скорости флуктуации ЭПР цели предъявляются другие требования, чем при полном разрушении отраженного сигнала.

Литература

1.Отражев М. П., Ильин В. А., Марьин Н. П. Борьба и радиоэлектронными средствами. М.,

Радио, 1972.

2.Кремер И. Я., Владимиров В. И. Модулирующие помехи и прием сигналов. М., Сов. радио,

1972.

3.Моргунов А. Н., Козлов А. И., Демидов Ю. М., Краснитский Ю. А. Антенное устройство с обработкой сигналов по поляризации. Радиоэлектроника,1978, т. 21, № 8.

57

Московский государственный технический университет гражданской авиации

N. N. Milov

USING THE METHODS OF POLARIMETRY TO MASK SIGNALS DUAL POLARIZATION RADAR, THE REFLECTED FROM RADAR TARGETS

It is known that the two-channel radar station (radar) provides a full reception of the reflected signal from the target. Masking of signals of such radar reflected from the radar target cannot be carried out. For two-channel polarization radar power reduction reflected from the target signal can be carried out due to the destruction of its amplitude-phase structure in the reflection

Moscow state technical University of civil aviation

УДК 69.001.5

Д. А. Припутнев, Т. В. Ашихмина

ОПТИМИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОНОСНОЙ СИСТЕМЫ НА ПУРОВСКОМ ЛПУ МГ

Строительство подземного газового хранилища поможет увеличить экономическую прибыль предприятия и уменьшит воздействие на окружающую среду

В современном мире люди часто относятся расточительно к природным ресурсам нашей планеты. Иррациональное использование недр ведет к их быстрому истощению. Такая проблема особенно актуальна для объектов газовой промышленности.

Один из таких объектов, Пуровское ЛПУ МГ, находится в Ямало - Ненецком автономном округе и является производственным звеном ООО

«Тюментрансгаз». Основная задача данного предприятия - это бесперебойное транспортирование природного газа потребителям [1].

Пуровское месторождение обладает огромными запасами природного газа. Активное развитие месторождения началось в начале 80-х годов прошлого столетия. С тех пор миллиарды кубометров газа были добыты и транспортированы пользователям.

Как и любая другая система, трубы нуждаются в обслуживании. В момент ремонта газопровода встает вопрос об освобождении трубы от газа, который в ней находится. В настоящее время миллионы кубометров газа просто стравливают в атмосферу, тем самым провоцируя экономический и экологический ущерб. Данную проблему можно решить с помощью газового хранилища.

Уже в прошлом веке начали активно создавать подземные хранилища газов (ПХГ). По всему миру их насчитывается более тысячи штук. В России их 25, в них содержится более 65 миллиардов кубометров газа.

ПХГ располагаются в районах колоссального потребления газа и являются неотъемлемой частью Единой системы газоснабжения России. Регулирование сезонных перепадов потребления газа, снижение пиковых

58

нагрузок в Единой системе газоснабжения, обеспечение гибкости и надежности поставок газа - все это позволяет использование газовых хранилищ [2].

На рассматриваемом объекте, Пуровском месторождении, газовое хранилище отсутствует. Необходимость и целесообразность его создания обусловлена значительными потерями природного газа при стравливании его из системы трубопровода во время ремонта и может быть подкреплена математическими расчетами. К рассматриваемому компрессорному цеху, который является первым после добычи газа из недр, относятся 83 километра газопровода. За последние 5 лет было заменено 23 километра труб. При максимальном давлении газа в одном километре трубы находится более 1100000 кубометров газа. На компрессорном цехе бывают внеплановые остановки, в результате которых газ также стравливается в атмосферу. В день таких остановок бывает до 7-9 раз. Простая арифметика показывает нам, что за 5 лет было потеряно более 25 миллионов кубометров газа.

Самые масштабные ремонтные работы включали замену 168 метров магистрального газопровода. Обращаясь к приведенным расчетам, можно сказать, что газовое хранилище для стравленного газа должно иметь объем не менее 210000 кубометров.

Природный газ, закачанный в хранилище, может быть продуктивно и эффективно использован на авто-заправочных станциях (АЗС), как в ЯмалоНенецком Автономной округе (ЯНАО), так и в прилегающих административных единицах: ХантыМансийском АО и Красноярском крае.

Экономический эффект может составить более 600000000 рублей, которые можно использовать для модернизации техники или разработки новых месторождений.

Учитывая фактор взрывопожароопасности, необходимо соблюдать требования безопасности. Хранилище такого объема должно иметь паспорт безопасности и находиться от компрессорного цеха на расстоянии более 1 км, так как в случае взрыва может пострадать большое количество рабочего персонала [3].

Не стоит забывать, что обеспечение безопасности ПХГ является очень важной задачей на промышленном объекте. Ключевой проблемой обеспечения промышленной безопасности подземных хранилищ газов является разработка более совершенных подходов, которые должны быть решены в ближайшем будущем. Ведущую роль в обеспечении безопасности при эксплуатации таких объектов играет применение автоматизированных систем контроля за их состоянием.

Литература

1.Паспорт безопасности Пуровского ЛПУ МГ.

2.Подземное газовое хранилище: википедия. [Электронный ресурс]. Дата обновления: 14.09.2014. – URL: https://ru.wikipedia.org/wikiгазовоехранилище. html

3.Карпенко Ю. Д. Сборник нормативно-правовых актов в области охраны окружающей среды и

экологической безопасности / Ю. Д. Карпенко, О. Г. Дмитриева, В. В. Никитина, И. А. Никонова. − Чебоксары, 2010. − 243 с.

Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия

59