Application of probabilistic approaches in determining maximum allowable operating pressure

Abstract

Возникновению гидравлического удара как следствия внезапного торможения потока слабо сжимаемой жидкости в магистральном трубопроводе может предшествовать множество причин: аварийное отключение промежуточных перекачивающих станций, нештатное перекрытие потока запорной арматурой, изменение технологических режимов и т. д. Тотальный учет максимальных давлений при проверке несущей способности длительно эксплуатируемого трубопровода чреват необоснованным увеличением объемов ремонтных работ. Одновременно недостаточный для продолжительного времени эксплуатации учет возможных сценариев развития нестационарного процесса (имеющих практически нулевую вероятность в каждом отдельном случае) может существенно снизить вероятность безотказной работы трубопровода. В рамках исследования рассмотрены особенности действующей методики определения допустимого рабочего давления с учетом нестационарных процессов. Традиционные подходы к расчетам нестационарных процессов и дальнейшему использованию полученных результатов для проверки прочности по предельному состоянию признаны детерминированными. По результатам исследования обоснован подход и сформулированы принципы вероятностной оценки при определении допустимого рабочего давления в дополнение к существующей методике расчета нестационарных процессов при проверке несущей способности длительно эксплуатируемого трубопровода. Данный подход позволяет проводить комплексную оценку опасности всех возможных эксплуатационных ситуаций, в том числе аварийных и нештатных, не ограничиваясь типовыми сценариями моделирования. The occurrence of hydraulic shock as a result of sudden deceleration of poorly compressible fluid flow in the main pipeline can be preceded by many reasons: emergency shutdown of intermediate pump stations, abnormal flow disruption by shut-off valves, changes in technological modes, etc. Total consideration of maximum pressures when checking the bearing capacity of long-term operated pipeline can lead to unreasonable increase in the volume of repair works. At the same time, insufficient consideration of possible scenarios for the development of a non-stationary process (with almost zero probability in each individual case) for a long operation time can significantly reduce the probability of trouble-free operation of the pipeline. For the study, the features of the current methodology for determining the allowable working pressure are considered, taking into account non-stationary processes. Traditional approaches to the calculation of non-stationary processes and further use of the results obtained to check the limit state strength are recognized deterministic. Based on the study results, the approach was substantiated and the principles of probabilistic assessment were formulated at determining the allowable working pressure in addition to the existing method for nonstationary process calculation when checking the bearing capacity of the long-term operated pipeline. This approach allows for comprehensive assessment of the danger for all possible operational situations, including emergency and abnormal situations, not limited to typical modeling scenarios.