«Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса»

Оценка вероятности отказа корпуса шарового крана в случайном режиме его эксплуатации

УДК: 622.23.05/192:004.94
DOI: -

Авторы:

¹ Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия

Ключевые слова: шаровой кран, прочностной анализ, коэффициент запаса прочности, метод конечных элементов, регрессионный анализ, непараметрическая статистика, оценка Парзена – Розенблатта, вероятность отказа

Аннотация:

В статье рассматривается метод оценки вероятности отказа корпуса шарового крана по критерию прочности в условиях его нагружения случайной величиной – внутренним давлением. Как показывают исследования, температура и давление в трубопроводах являются случайными величинами, не всегда описывающимися законами, изученными в рамках параметрической статистики. В данном случае оценка вероятности отказа элементов трубопровода (участков трубопровода, элементов запорной арматуры) является нетривиальной задачей. Метод, описанный в этой статье, основан на применении метода конечных элементов для определения зависимости напряжений в материале корпуса шарового крана от внутреннего давления, а также методов непараметрической статистики для восстановления неизвестной функции плотности распределения коэффициента запаса прочности и оценки вероятности отказа корпуса. Реализация метода проиллюстрирована на примере шарового крана КШ-38х21 и эксплуатационной выборки давления на одном из участков трубопровода, не описывающейся ни одним из известных законов распределения.

Список литературы:

1. Проектирование шарового крана: учеб. пособие / В.А. Дудинцев, Ю.И. Князев, В.Н. Сызранцев, А.А. Пазяк. – Тюмень: ТИУ, 2018. – 88 с.
2. Расчет напряженно-деформированного состояния корпуса шарового крана в конечно-элементном комплексе ANSYS / А.А. Пазяк, М.А. Пазяк, Н.А. Шулинина, П.Д. Князева // Науч.-техн. вестн. Поволжья. – 2023. – № 10. – С. 42–45.
3. Евдокимов А.П. Условия прочности основных элементов нефтегазопроводов // Тр. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. – 2023. – № 1(310). – С. 134–144. – DOI: 10.33285/2073-9028-2023-1(310)-134-144
4. Cherniavsky A.O., Cherniavsky O.F. A change in the deformation mechanism with a monotonous change of the load parameter // Int. J. of Pressure Vessels and Piping. – 2020. – Vol. 188. – P. 104192. – DOI: 10.1016/j.ijpvp.2020.104192
5. Бабаев С.Г., Габибов И.А., Фейзиев И.А. Особенности прогнозирования потребности в запасных частях к нефтепромысловому оборудованию // Нефтепромысловое дело. – 2022. – № 6(642). – С. 53–59. – DOI: 10.33285/0207-2351-2022-6(642)-53-59
6. Русев В.Н., Скориков А.В. Асимптотика риска страхования для требований, имеющих распределения с "тяжелыми хвостами" // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2023. – № 11(604). – С. 35–40. – DOI: 10.33285/2782-604X-2023-11(604)-35-40
7. Бердашкевич В.В., Леонович И.А., Янушонок А.Н. Разработка методов оценки долговечности распределительных газопроводов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2023. – № 6(138). – С. 85–95. – DOI: 10.33285/1999-6934-2023-6(138)-85-95
8. Филиппов Ю.О. Исследование применения композиционного материала для временного ремонта запорной арматуры на магистральных нефтепроводах // Омский науч. вестн. – 2022. – № 3(183). – С. 42–47. – DOI: 10.25206/1813-8225-2022-183-42-47
9. Белобородова А.А. Моделирование, оптимизация и компьютерный прочностной анализ кронштейна агрегата газотурбинного двигателя // Проблемы геологии и освоения недр: тр. XXV Междунар. симп. им. акад. М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвящ. 120-летию горно-геологич. образования в Сибири, 125-летию со дня основания Томского политехн. ун-та, Томск, 5–9 апр. 2021 г.: в 2 т. Т. 2. – Томск: ТПУ, 2021. – С. 452–454.
10. Fatigue and thermal stress analysis of submerged steel pipes using ANSYS software / E. Raafat, A. Nassef, M. El-Hadek, A. El-Megharbel // Ocean Engineering. – 2019. – Vol. 193, Issue 4. – P. 106574. – DOI: 10.1016/j.oceaneng.2019.106574
11. Xiaoke He, Chenjun Zhang, Ding Tian. Strength Analysis and Structure Optimization of Gate Valve Body Based on Finite Element Software // E3S Web of Conf.–2019. Int. Conf. on Building Energy Conservation, Thermal Safety and Environmental Pollution Control (ICBTE 2019), Hefei, China, Nov. 1–3, 2019. – Vol. 136. – P. 03019. – DOI: 10.1051/e3sconf/ 201913603019
12. Сызранцева К.В., Кусков К.В., Пазяк М.А. Обоснование выбора коррозионно-стойкого материала корпуса превентора на основе моделирования его упругопластического деформирования // Омский науч. вестн. – 2022. – № 4(184). – С. 5–11. – DOI: 10.25206/1813-8225-2022-184-5-11
13. Ясашин В.А., Ельсукова А.С. Оценка качественных характеристик противовыбросового оборудования в ходе сертификационных испытаний // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2020. – № 6(120). – С. 17–22. – DOI: 10.33285/1999-6934-2020-6(120)-17-22
14. Strungar Е.М., Staroverov О.А., Lynegova Е.М. Comprehensive Evaluation of Fatigue Damage Accumulation and Failure of Specimens with Operational Stress Concentrators // Diagnostics, Resource and Mechanics of Materials and Structures. – 2022. – Issue 4. – P. 37–49. – DOI: 10.17804/2410-9908.2022.4.037-049
15. Syzrantseva K., Fetisova L., Beloborodova A. Method of probability calculation of rolling bearing durability based on apparatus of nonparametric statistics // Procedia Structural Integrity. – Elsevier B.V., 2022. – Vol. 40. 15th Int. Conf. on Mechanics, Resource and Diagnostics of Materials and Structures, MRDMS 2021, Ekaterinburg, Dec. 20–24, 2021. – P. 418–425. – DOI: 10.1016/j.prostr.2022.04.056