Функциональные испытания диагностического оборудования как элемент системы управления техническим состоянием и целостностью ГТС

НАДЕЖНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

УДК 622.691.4

И.Л. Вялых, В.Л. Лазарев, Д.А. Зотов, А.Е. Ремизов

Функциональные испытания диагностического оборудования как элемент Системы управления техническим состоянием и целостностью ГТС

Обеспечение бесперебойных поставок природного газа конечному потребителю при сохранении необходимого уровня надежности газотранспортной системы (ГТС) является одним из приоритетных направлений деятельности ОАО «Газпром».

Обеспечить требуемый уровень эксплуатационной надежности объектов ГТС позволяет система диагностического обслуживания, представляющая собой комплекс взаимосвязанных организационно-технических требований к средствам, исполнителям и объектам технического диагностирования, установленных в нормативноправовых актах, нормативных и технических документах, и мероприятий по диагностическому обслуживанию, подлежащих проведению на определенных стадиях жизненного цикла объектов ГТС ОАО «Газпром».

Целями диагностического обслуживания объектов ГТС ОАО «Г азпром» являются разработка и внедрение новых технологий, систем и приборного обеспечения, создание информационной среды и расчетной методологии, процедуры унификации и внедрение информационного, методического и метрологического обеспечения, оптимизации планирования, обслуживания и ремонта, направленных на предупреждение отказов, аварий и инцидентов на объектах ГТС ОАО «Газпром». Целевое структурирование диагностического обслуживания объектов ГТС ОАО «Г азпром» представлено на рис. 1.

Система диагностического обслуживания объектов ГТС ОАО «Газпром» функционирует в рамках системы технического обслуживания и направлена на решение задач по проведению диагностических обследований, продлению сроков безопасной эксплуатации и прогнозированию их технического состояния, планированию ремонтов и технического обслуживания, мониторингу технического состояния и поддержанию эффективности эксплуатации объектов. Основные задачи системы диагностического обслуживания объектов ГТС ОАО «Газпром» представлены на рис. 2.

Увеличение количества объектов ГТС, отработавших нормативный срок эксплуатации, обусловливает рост объемов диагностического обслуживания. При этом прогнозирование технического состояния базируется на детерминированных расчетных моделях, которые оказываются крайне чувствительными к любой неравнозначности в определении начальных и граничных условий.

Диагностическая информация, в основе получения которой заложены неравнозначные начальные условия, влечет явные расхождения в конечной оценке результатов диагностирования. Внесение небольших изменений в начальные расчетные условия, а также в процессе определения сроков эксплуатации объектов ГТС может приводить к ошибочным результатам прогнозирования технического состояния. Полученная не в полном объеме диагностическая информация о текущем техническом состоянии объектов зачастую приводит к аварийным последствиям, требующим значительных затрат на их устранение и восстановление работоспособного технического состояния ГТС в целом.

Ключевые слова:

диагностика

магистральных

газопроводов,

повышение

эффективности

диагностирования,

система управления

техническим

состоянием,

функциональные

испытания,

технические

параметры,

соответствие

требованиям.

Keywords:

trunk gas pipeline inspection, improvement of diagnostics efficiency, technical condition control system, functional tests, technical parameters, meeting requirements.

№ 1 (17) / 2014

Рис. 1. Основные цели диагностического обслуживания объектов ГТС ОАО «Газпром»

На современном этапе развития ГТС вводятся в эксплуатацию новые трубопроводные системы, работающие в сложных климатических условиях с высоким давлением рабочей среды, что обусловливает применение сталей с повышенным пределом прочности. Это приводит к возникновению дополнительных требований к техническим характеристикам диагностического оборудования. Из этого следует, что успешное решение задач диагностического обслуживания и сохранения целостности объектов ГТС ОАО «Газпром» в условиях ограниченности временных и материальных ресурсов невозможно без применения высо-

копроизводительных и эффективных средств технического диагностирования и неразрушающего контроля.

Повышение производительности и эффективности контроля технического состояния связано в первую очередь с процессами совершенствования диагностического оборудования, которое достигается за счет автоматизации отдельных контрольных операций, применения более совершенных алгоритмов обработки диагностической информации, разработки новых технологий контроля. При этом технические характеристики используемых и вновь разрабатываемых технических средств, особенно в части иденти-

Рис. 2. Основные задачи системы диагностического обслуживания объектов ГТС

ОАО «Газпром»

№ 1 (17) / 2014

Управление техническим состоянием и целостностью газопроводов

31

фикации и оценки параметров дефектов, должны соответствовать современным требованиям ОАО «Газпром», в том числе документам:

• Р Газпром 2-2.3-596-2011 «Организация и проведение технического диагностирования линейной части магистральных газопроводов наружными сканерами-дефектоскопами при капитальном ремонте. Общие требования»;

• Р Газпром «Технические требования к основному и вспомогательному оборудованию для внутритрубной дефектоскопии»;

• Временные технические требования к диагностическим комплексам для внутритрубного диагностирования технологических трубопроводов компрессорных станций ОАО «Газпром».

Процессы совершенствования диагностического оборудования не должны оказывать влияние на выявляемость, чувствительность, стабильность показаний, разрешающую способность и другие параметры диагностирования. Однако требования к применяемому диагностическому оборудованию, регламентированные нормативной документацией ОАО «Газпром», не всегда выдерживаются или подтверждены в полном объеме.

Это связанно с тем, что тестирование и апробация дефектоскопического оборудования проводятся на образцах и стендах, зачастую не имеющих необходимого набора реальных дефектов труб и сварных соединений трубопроводов ОАО «Газпром». Применение таких технических средств может приводить к пропуску, неверной идентификации, ошибкам в определении размеров дефектов и, как следствие, к недооценке опасности выявленных дефектов или их «перебраковке» с необоснованными затратами на выполнение ремонтных работ.

На основании вышеизложенного оценка соответствия диагностического оборудования техническим требованиям ОАО «Газпром» должна осуществляться путем выполнения системы функциональных испытаний, базирующихся на единой методологической основе. В соответствии с ГОСТ 16504-81 «Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения» функциональные испытания проводятся с целью определения соответствия значений показателей назначения диагностического оборудования требованиям нормативной документации ОАО «Газпром».

В общем случае испытания средств технического диагностирования - это процесс проверки правильности технических решений,

заложенных при проектировании как собственно средств диагностирования, так и сопутствующих систем сопровождения и обработки информации.

В рамках испытаний реально достигнутые характеристики диагностического оборудования проверяются на предмет соответствия техническому заданию или техническим требованиям, в том числе проводится оценка удобства эксплуатации и соответствия эксплуатационной документации требованиям нормативных документов.

Схема функциональных испытаний определяется моделью организации работ по разработке и постановке продукции на производство в соответствии с ГОСТ Р 15.201-2000 «Порядок разработки и постановки продукции на производство». Организация работ по разработке диагностического оборудования подразделяется на диагностическое оборудование, разрабатываемое по заказу ОАО «Газпром» в соответствии с согласованным техническим заданием, и оборудование, разработанное в инициативном порядке.

Диагностическое оборудование, разрабатываемое по заказу ОАО «Газпром», должно подвергаться отдельным функциональным проверкам в процессе следующих видов испытаний:

• предварительных;

• приемочных;

• квалификационных.

Подобный подход в условиях данной организации работ позволяет обеспечить возможность контроля качества диагностического оборудования или отдельных его узлов на различных стадиях разработки.

Диагностическое оборудование, разрабатываемое в инициативном порядке, подвергается функциональным проверкам исключительно в процессе квалификационных испытаний. Предварительные и приемочные испытания организация-разработчик организует и проводит самостоятельно.

Основные задачи, решаемые при проведении предварительных, приемочных и квалификационных испытаний, представлены на рис. 3.

Испытания включают несколько этапов:

• анализ технической документации;

• стендовые испытания;

• натурные (эксплуатационные) испытания.

Анализ технической документации проводится с целью оценки соответствия заявленных технических параметров диагностического

№ 1 (17) / 2014

32

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

Предварительные испытания

Приемочные испытания

Квалификационные испытания

• Предварительная оценка • Проверка и подтверждение • Оценка соответствия

соответствия опытного соответствия опытного требованиям

образца диагностического образца диагностического ОАО «Газпром».

оборудования требованиям оборудования требованиям • Оценка готовности

технического задания. технического задания. предприятия к серийному

• Определение готовности — • Принятие решения — выпуску диагностического

опытного образца о возможности оборудования.

к приемочным испытаниям промышленного производства диагностического оборудования • Оценка качества серийных образцов диагностического оборудования

Рис. 3. Основные задачи, решаемые при проведении предварительных, приемочных

и квалификационных испытаний

оборудования требованиям технического задания или техническим требованиям ОАО «Газпром». Объем работ по анализу технической документации определяется видом проводимых испытаний.

В зависимости от стадии разработки диагностического оборудования организация-разработчик представляет для анализа пакет технической документации, содержащий:

• согласованную программу и методику квалификационных (предварительных, приемочных) испытаний диагностического оборудования;

• техническое задание на разработку диагностического оборудования;

• технические условия (проект технических условий) на разрабатываемое диагностическое оборудование в соответствии с ГОСТ 2.114-95 «ЕСКД. Технические условия»;

• руководство по эксплуатации, инструкцию пользователя программным обеспечением, паспорт, формуляр диагностического оборудования и другую эксплуатационную документацию в соответствии с ГОСТ 2.601-2006 «ЕСКД. Эксплуатационные документы»;

• комплект основных рабочих чертежей;

• сертификаты и свидетельства на материалы и основные сборочные единицы образца диагностического оборудования;

• акт и протокол приемочных испытаний, в том числе акты и протоколы испытаний материалов и основных сборочных единиц образца диагностического оборудования, выполненные в соответствии с требованиями технических условий (виброиспытания, пневмоиспытания, климатические испытания, ресурсные испытания и др.);

• другую техническую документацию, предусмотренную техническим заданием, техническими условиями и требованиями СТО Газпром 2-3.5-046.

В процессе анализа технической документации решаются следующие задачи:

• оценка наличия необходимых разрешений, лицензий сертификатов, свидетельств и эффективность функционирования системы качества организации-разработчика и организации-изготовителя;

• проверка комплектности и оформления представленной документации, ее соответствия требованиям технического задания, технических условий и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• оценка соответствия установленных в технической документации характеристик диагностического оборудования требованиям технического задания, технических условий и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• оценка соответствия установленных в технической документации эксплуатационных и технологических параметров диагностического оборудования требованиям технического задания, технических условий и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• оценка соответствия установленных в технической документации дефектоскопических и технических характеристик диагностического оборудования требованиям нормативной документации ОАО «Газпром»;

• оценка соответствия установленных в технической документации показателей назначения и технических параметров диагностического оборудования требованиям технического задания, технических условий и нормативной документации ОАО «Газпром».

№ 1 (17) / 2014

Управление техническим состоянием и целостностью газопроводов

33

• оценка достаточности объемов проведенных испытаний, соответствия результатов испытаний требованиям технического задания, технических условий и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• проверка полноты устранения недостатков и замечаний, выявленных в процессе ранее проведенных испытаний.

Целью проведения стендовых испытаний является экспериментальное определение значений основных дефектоскопических и технических характеристик диагностического оборудования и оценка их соответствия требованиям технического задания, технических условий и нормативной документации ОАО «Газпром».

Реализация функциональных проверок при выполнении программы стендовых испытаний является наиболее ответственным и трудоемким этапом из всего цикла испытаний. Ключевым моментом, определяющим проведение данного этапа испытаний, является наличие испытательного стенда, отвечающего в общем случае следующим требованиям:

• конструкция испытательного стенда должна обеспечивать возможность реализации принятой в нормативных документах технологии диагностирования;

• испытательный стенд должен обеспечивать возможность выполнения проверок в рамках реализуемого в диагностическом оборудовании метода неразрушающего контроля;

• испытательный стенд должен содержать необходимый набор искусственных дефектов, модели которых соответствуют наиболее характерным дефектам контролируемого оборудования, реализованному методу неразрушающего контроля, а набор их типов и количество должны быть достаточными для выполнения проверок дефектоскопических характеристик диагностического оборудования;

• испытательный стенд должен содержать необходимое количество характерных естественных дефектов, а количество их типов по морфологическим признакам должно быть достаточным для выполнения проверок дефектоскопических характеристик диагностического оборудования;

• испытательный стенд должен иметь необходимую исполнительную документацию, в том числе: паспорт стенда, паспорт дефектов испытательного стенда, технологические карты неразрушающего контроля дефектов испы-

тательного стенда, журнал учета работ, журнал регистрации изменений, конструкторскую документацию на основные элементы (при необходимости), методику выполнения основных работ (измерений).

В процессе стендовых испытаний решаются следующие задачи:

• оценка соответствия комплекта диагностического оборудования требованиям технических условий (технического задания), руководства по эксплуатации и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• оценка соответствия массогабаритных параметров диагностического оборудования требованиям технических условий (технического задания), паспорта и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• оценка соответствия параметров настройки, калибровки и тестирования диагностического оборудования требованиям технических условий (технического задания), руководства по эксплуатации;

• оценка соответствия пороговой и предельной чувствительности диагностического оборудования требованиям технических условий (технического задания) и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• оценка соответствия разрешающей способности диагностического оборудования требованиям технических условий и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• проверка выявляемости различных типов дефектов или оценка точности определения заявленных диагностических параметров (для измерительного оборудования) на предмет соответствия требованиям технических условий или технического задания и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• проверка повторяемости (воспроизводимости) результатов диагностирования (измерений) на предмет соответствия требованиям технических условий и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• проверка динамического диапазона диагностического оборудования с целью определения области применения и оценки ее соответствия требованиям технических условий и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• проверка наличия неконтролируемых (мертвых) зон и зон снижения чувствительности при выполнении контроля (измерения);

• оценка соответствия вероятности обнаружения и идентификации различных типов

№ 1 (17) / 2014

34

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

дефектов требованиям технических условий и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• оценка соответствия точности определения местоположения и геометрических параметров дефектов требованиям технических условий и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• проверка оперативности обработки результатов контроля (измерения) на предмет соответствия требованиям технических условий, руководства по эксплуатации и нормативной документации ОАО «Газпром»;

• оценка формы представления данных и времени, затраченного на весь комплекс операций по обработке результатов дефектоскопии испытательного стенда, соответствие требованиям технических условий (технического задания), руководства по эксплуатации и нормативной документации ОАО «Газпром».

Эксплуатационные испытания диагностического оборудования проводятся в целях проверки эффективности его применения в реальных условиях эксплуатации и оценки соответствия эксплуатационных характеристик требованиям ОАО «Газпром».

Образцы диагностического оборудования допускаются к следующему этапу испытаний только при условии успешного проведения предыдущих этапов испытаний, в том чис-

ле после устранения всех замечаний, выявленных на предыдущем этапе. Поэтому при планировании испытаний закладывается интервал времени для их устранения. По завершении натурных испытаний оборудование передается в серийную эксплуатацию.

При положительных результатах вышеуказанных этапов функциональных испытаний диагностическое оборудование допускается к опытно-промышленной эксплуатации на объектах ГТС для выявления скрытых дефектов, оценки эксплуатационной надежности и влияния на показатели назначения оборудования различных условий эксплуатации. Функциональные испытания при надлежащей системной организации и унификации методологических подходов к их проведению позволяют решать большинство прикладных задач применения диагностического оборудования (рис. 4).

Рассмотренная систематизация процедур проведения испытаний средств технического диагностирования позволяет обеспечить качество поставляемого диагностического оборудования путем проведения унифицированных процедур их аттестации для принятия решения о соответствии его показателей назначения техническим требованиям ОАО «Газпром» перед допуском к выполнению работ по диагностированию магистральных газопроводов.

Рис. 4. Основные задачи функциональных испытаний диагностического оборудования

№ 1 (17) / 2014