Проблема аварийности трубопроводов

В процессе эксплуатации трубопроводных систем неизбежно возникают волновые явления различной природы (провалы давления и гидравлические удары, вынужденные колебания давления, автоколебания, резонансные явления и т.д.), а также связанные с ними вибрационные процессы.

Возникновение и высокоскоростное распространение волн повышенного давления (около 1300 м/с), в несколько раз превышающего рабочее давление, часто носит характер гидравлического удара. В результате возникновения гидравлического удара, как правило, происходит порывы в наиболее ослабленных местах трубопроводной системы, которая вследствие износа неспособна выдержать динамические нагрузки ударного характера.

Гидроудары, колебания и пульсации давления, повышенная вибрация трубопроводов многократно повышают скорость внутренних коррозионных процессов, способствуют накоплению усталостных микротрещин в металле, особенно в местах концентрации напряжений (сварные швы, царапины, задиры, заводские дефекты и др.) и являются основным фоном возникновения аварийных ситуаций.

Причинами возникновения гидроударов, пульсаций давления и повышенных уровней вибраций являются:

• короткие замыкания и провалы энергоснабжения, аварийные отключения электропитания работающих насосных агрегатов;
• срабатывание обратных клапанов, быстрое закрытие или открытие предохранительной или запорно-регулирующей арматуры;
• сбои автоматизированных систем управления технологическими процессами, ложные срабатывания технологических защит;
• периодические остановы, повторные пуски а также коммутационные переключения насосов;
• ошибочные действия обслуживающего персонала и т.п.

Согласно эксплуатационному опыту причинами разрушения трубопроводов в 60% случаев являются гидроудары, перепады давления и вибрации, около 25% приходится на коррозионные процессы, 15% - на природные явления и форс-мажорные обстоятельства.

В фундаментальной монографии А.А. Сурина "Гидравлический удар в водопроводах и борьба с ним" отмечалось, что большая часть аварий на водоводах имеет своей причиной явление гидравлического удара, но как правило эта причина остается неустановленной, так как выявление этой причины возможно только при проведении систематических наблюдений и исследований с применением специального оборудования. Так, исследование причин аварий, произведенное Лененградским отделением ВОДГЕО, показало, что "83% аварий (разрыв трубопроводов или арматуры) произошли от гидравлических ударов и лишь 17% - от всех прочих причин (просадки грунта, высокие нагрузки на трубы и пр.)".

Назначение технологии волновой стабилизации давления:

• обеспечение безаварийной эксплуатации трубопроводных систем и оборудования путем гашения до безопасного уровня амплитуд гидроударов, колебаний давления, вибраций и резонансных явлений;
• полное исключение крупных аварийных разрывов трубопроводов, выхода из строя арматуры и насосных агрегатов по причинам гидроударов, пульсаций давления и вибраций;
• увеличение коррозионно-усталостной долговечности труб за счёт снижения до необходимого уровня амплитудно-частотных характеристик пульсаций давления на рабочих частотах насосных агрегатов и при переходных режимах;
• продление эксплуатационного ресурса даже сильно изношенных трубопроводов за счет снижения динамических и циклических нагрузок (на 50-70% с учётом накопленного износа и реальных условий эксплуатации).