1 цель и задачи дисциплины

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
Рекомендуется для направления Направление 13.05.00 - «Нефтегазовое дело»
подготовки специальности ТНГ 13.05.01
« Проектирование, сооружение и эксплуатация
газонефтепроводов и газонефтехранилищ »
Кафедра хранения и транспортировки нефти и газа
Профиль 4
Квалификация (степень) выпускника БАКАЛАВР
Санкт-Петербург
2012
1 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная цель дисциплины – изучение физических и теоретических основ
диагностики газонефтетранспортных систем, методов и средств разрушающего и
неразрушающего контроля, технологии производства диагностических работ. Материал
включает в себя общие вопросы теории надежности техногенных систем, теоретические и
физические основы диагностики, основные сведения о вероятностно-статистическом
подходе к анализу надежности объектов нефтегазового комплекса, анализ влияния
различных факторов на надежность трубопроводов и компрессорных станций, другого
нефтегазового оборудования, методики прогнозирования надежности нефтегазового
оборудования и трубопроводов. Предусмотренный программой материал базируется на
изучении курса физики, математики, теории машин и механизмов, теории надежности
техники,
проектировании, строительства и эксплуатации объектов нефтегазового
комплекса.
2 Место дисциплины в структуре ООП:
Профессиональный цикл. Для успешного освоения курса студент должен освоить
программы дисциплин: физика, история развития транспорта и хранения нефти и газа,
основы нефтегазового дела. Параллельно с данной дисциплиной могут изучаться
дисциплины научно-технический прогресс в транспорте и хранении углеводородов, новые
технологии в транспорте нефти и газа,
диагностика газонефтепроводов и
газонефтехранилищ и др..
3 Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
А. Универсальные:
- обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и выбирать
пути ее достижения (ОК–1);
- быть готовым к категориальному видению мира, уметь дифференцировать
различные формы его освоения (ОК-2);
- логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь
(ОК-3);
- быть готовым к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-4);
- вести переговоры, устанавливать контакты, урегулировать конфликты (ОК-5);
- проявлять инициативу, находить организационно-управленческие решения и
нести за них ответственность (ОК-6);
- использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-7);
- осуществлять свою деятельность в различных сферах общественной жизни на
основе принятых в обществе моральных и правовых норм (ОК-8);
- стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК9);
- уметь критически оценивать свои личностные качества, намечать пути и
выбирать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-10);
- осознавать социальную значимость своей будущей профессии, иметь высокую
мотивацию к выполнению профессиональной деятельности (ОК-11);
- критически осмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости
профиль своей профессиональной деятельности (ОК–12);
- использовать основные положения и методы социальных, гуманитарных и
экономических наук при решении социальных и профессиональных задач (ОК-13);
- анализировать мировоззренческие, социально и личностно значимые проблемы,
самостоятельно формировать и отстаивать собственные мировоззренческие позиции (ОК14);
2
- понимать и анализировать экономические проблемы и процессы, быть активным
субъектом экономической деятельности (ОК-15);
- понимать многообразие социальных, культурных, этнических, религиозных
ценностей и различий, форм современной культуры, средств и способов культурных
коммуникаций (ОК-16);
- осознавать ценность российской культуры, ее место во всемирной культуре
уважительно и бережно относиться к историческому наследию и культурным традициям
(ОК-17);
- быть готовым к социальному взаимодействию в различных сферах общественной
жизни, к сотрудничеству и толерантности (ОК-18);
- быть готовым к реализации прав и соблюдению обязанностей гражданина, к
граждански взвешенному и ответственному поведению (ОК-19);
- адаптироваться к новым экономическим, социальным, политическим, культурным
ситуациям, изменениям содержания социальной и профессиональной деятельности (ОК20);
- владеть одним из иностранных языков на уровне, достаточном для изучения
зарубежного опыта в профессиональной деятельности, а также для осуществления
контактов на элементарном уровне (ОК-21);
- владеть средствами самостоятельного, методически правильного использования
методов физического воспитания и укрепления здоровья, готовность к достижению
должного уровня физической подготовленности для обеспечения полноценной
социальной и профессиональной деятельности (ОК-22).
Б. Профессиональные:
- самостоятельно приобретать новые знания, используя современные
образовательные и информационные технологии (ПК-1);
- использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в
профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и
моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
- понимать сущность и значение информации в развитии современного
информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом
процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе
защиты государственной тайны (ПК-3);
- владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения,
переработки информации, работать с компьютером как средством управления
информацией (ПК-4);
- составлять и оформлять научно-техническую и служебную документацию (ПК-5);
- применять процессный подход в практической деятельности, сочетать теорию и
практику (ПК-6);
- осуществлять и корректировать технологические процессы при изготовлении,
ремонте и эксплуатации транспортных машин и оборудования (ПК-7);
- эксплуатировать и обслуживать технологическое оборудование, используемое
при строительстве, ремонте, реконструкции транспортных схем; (ПК-8)
- оценивать риски и определять меры по обеспечению безопасности
технологических процессов (ПК-9);
- применять в практической деятельности принципы рационального использования
природных ресурсов и защиты окружающей среды (ПК-10);
- обоснованно применять методы метрологии и стандартизации (ПК-11);
В результате изучения дисциплины студент должен:
Студент- магистр должен знать:
основные положения теории надежности в приложении к транспорту углеводородов,
физические основы акустических, тепловых, радиационных, магнитных, электрических,
радиоволновых методов диагностики;
3
методы и средства диагностики, технологические схемы проведения работ при оценке
работоспособности оборудования и трубопроводов; составлять технологические схемы
производства технологических работ;
методы расчета технического состояния нефтегазового оборудования, программные
комплексы прогноза технического состояния нефтегазового оборудования и
трубопроводов.
Студент-магистр должен уметь:
выбирать необходимое диагностическое оборудование;
проводить диагностику нефтегазопроводов и нефтегазохранилищ;
рассчитывать срок службы газонефтепроводов и газонефтехранилищ по результатам
диагностики;
- владеть методами расчета физических полей, применяемых при дефектоскопии и
диагностике нефтегазотранспортных систем, методами интерпретации диагностических
данных, расчетами полей в программах конечно-элементного анализа, методами выбора
основных параметров диагностического оборудования, проведения эксперимента и
анализа опытных данных.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6.0 зачетных единиц.
Вид учебной работы
Всего
Семестры
часов
5
51
51
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
17
34
17
34
165
72
20
48
25
-
-
-
165
72
20
48
25
экзамен
216
6.0
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
Наименование раздела
Содержание раздела
п/п дисциплины
1. Основы
теории Техническая диагностика как раздел общей теории
надежности
надежности. Предпосылки появления технической
диагностики, как науки об определении состояния
сложных систем на основе замера ограниченного числа
параметров. Техническая диагностика как наука о
распознавании
технического
состояния
объекта.
Основные задачи технической диагностики объектов
нефтегазового комплекса. Закон РФ «Промышленная
4
безопасность опасных производственных объектов».
Теория
контролепригодности
объекта.
Общие
диагностические модели и модели отказов.
Система стандартов «Надежность в технике». Основные
термины и определения теории надежности (ГОСТ
27.002-83 «Надежность в технике. Термины и
определения»)
Показатели
надежности
невосстанавливаемых изделий: вероятность безотказной
работы,
вероятность
отказа,
частота
отказов,
интенсивность отказаов и средняя наработка до первого
отказа.
Показатели надежности восстанавливаемых
изделий: параметр потока отказов, средняя наработка на
отказ,
коэффициент
готовности,
коэффициент
вынужденного простоя, функция готовности. Законы
распределения
отказов:
закон
Вейбулла,
экспоненциальный и нормальный (закон Гаусса).
Оценка показателей надежности по статистической
информации об отказах. Сбор и обработка статистической
информации об отказах. Определение времени до отказа.
Точечные и интервальные оценки, доверительная
вероятность, доверительные границы и уровень
значимости.Критерии согласия Колмогорова, Пирсона,
Фишера,
Стьюдента
и
др.Планы
испытаний.
Определительные и контрольные испытания на
надежность. Статистические методы контрольных
испытаний на надежность.
2.
Основы
технической Общие
сведения
о
системе
технического
диагностики
диагностирования
нефтегазового
оборудования.
Физические основы методов диагностики объектов
нефтегазового комплекса. Понятие о магнитном поле,
акустическом поле, поле напряженных состояний,
радиационном
поле,
электромагнитном
поле.Математические основы методов диагностики
объектов нефтегазового комплекса. Элементы теории
вероятности
и
математической
статистики.
Вероятностный и детерминистский методы при решении
задачи распознавания состояния объекта. Статистические
методы распознавания: обобщенная формула Байеса и
метод последовательного анализа. Система состояний и
признаков, энтропия и информация для систем с
непрерывным множеством состояний. Общие сведения
об основных уравнениях математической физики.
Численные
методы
расчета
физических
полей.
Комплексирование методов диагностики.
3.
Математические
Сбор и обработка статистической информации.
модели надежности и Назначение и цели построения математических моделей;
диагностики
виды математических моделей надежности оборудования
и систем; общие принципы построения моделей.
4.
Диагностические
Советские, российские и зарубежные диагностические
5
5.
6.
стандарты
стандарты и нормативные документы. Сравнение.
Послеаварийная диагностика. Диагностические центры.
Российские и зарубежные фирмы по диагностике.
Вероятностно–
статистическая оценка
работоспособности и
срока службы
оборудования насосных
и компрессорных
станций и технического
состояния
трубопроводов
Методы
восстановления и
продления
работоспособности
магистральных
трубопроводов по
результатам
диагностического
обследования
Экспертные системы. Понятие об искусственном
интеллекте. Статистические методы распознавания
диагностических признаков. Оценка остаточного ресурса
объектов
ТХНГ
по
результатам
диагностики.
Перспективы развития диагностики как науки. Интерфейс
программы ANSYS. Прочностные расчеты. Тепловые
расчеты.
Гидравлические
расчеты.
Расчеты
электромагнитных полей.
Исследование причин отказов в нефтегазовом комплексе.
Статистика
отказов.
Основные
виды
ремонта.
Определение качества ремонта.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
Наименование обеспе- № № разделов данной дисциплины, необходимых для
п/п чивающих
изучения обеспечивающих (предшествующих) дисциплин
(предшествующих)
1
2
3
4
5
6
дисциплин
1. Математика
+
+
+
+
2. Физика
+
+
+
+
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела дисциплины
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Основы теории надежности
Основы технической диагностики
Математические модели надежности
и диагностики
Диагностические стандарты
Вероятностно–статистическая оценка
работоспособности и срока службы
оборудования
насосных
и
компрессорных
станций
и
технического
состояния
трубопроводов
Методы восстановления и продления
работоспособности
магистральных
Лекц. Практ. Лаб.
зан.
зан.
4
4
2
6
6
8
2
3
6
8
2
6
Семин
СРС
Всего
час.
6
трубопроводов
по
результатам
диагностического обследования
6. Лабораторный практикум – не предусмотрен
№
№ раздела
Наименование лабораторных работ
п/п дисциплины
Трудоемкость
(час.)
1.
2.
…
7. Практические занятия (семинары)
№
№ раздела
Тематика практических занятий (семинаров)
п/п дисциплины
1.
2.
3.
4.
1
2
2
3
5.
6.
5
5
7.
3
8.
6
Решение задач по надежности
Изучение диагностических приборов
Дистанционная диагностика
Типовые
расчеты
технического
состояния
нефтегазовых сооружений по реультатм диагностики
Исследование формулы Байеса
Ознакомление с программой оценки технического
состояния газонефтетранспортных систем ПРОГНОЗ
Расчет
напряженного
состояния
морского
трубопровода в среде ANSYS и MATHEMATICA
Расчет
остаточного
ресурса
насосных
и
компрессорных станций и трубопроводов
Трудоемкость
(час.)
6
4
4
4
4
4
4
4
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
1. Разработка методики радиационных методов контроля сварных соединений
магистральных и поисковых трубопроводов
2. Разработка технологии контроля качества трубопроводов с применением акустикоэмиссионного метода
3. Разработка технологии вибродиагностики ГПА
4. Технология диагностирования магистральных трубопроводов путем пропуска
внутритрубных средств диагностики
5. Применение ультразвукового неразрушающего контроля в трубопроводном
транспорте нефти и газа
6. Магнитный неразрушающий контроль
7. Математическое моделирование при диагностике трубопроводного транспорта
8. Магнитная диагностика труб. Метод магнитной памяти металла.
9. Надежность и диагностика транспорта нефти и газа
10. Методы технического диагностирования ГПА
11. Контроль качества трубопроводов с применением эхо-импульсного метода
12. Обнаружение на ранних стадиях дефектов в промысловых трубопроводах
13. Исследование характеристик дефектоскопа PELENG
14. Внутритрубная диагностика газонефтепроводов
16. Анализ современных приборов и методов диагностики подводных магистральных
газопроводов
17. Диагностика и оценка остаточного ресурса вертикальных стальных резервуаров
18.. Инновационное оборудование для диагностики
газонефте-проводов
19. Коррозионное растрескивание под напряжением на магистральных трубопроводах
7
20. КРН на магистральных газопроводах: механизм возникновения, методы
диагностики, статистическая обработка данных.
21. Технические средства внутритрубного диагностирования
магистральных трубопроводов
22. Влияние ультразвука на реологические свойства нефти
23. Анализ методов диагностирования. Магнитная диагностика труб.
антикоррозийной защиты газотранспортных коммуникаций
24. Диагностика МТ внутритрубными инспекционными снарядами. Виды
внутритрубных снарядов
25. Балансировка машин на месте эксплуатации
25. Методика ультразвукового контроля сканером-дефектоскопом
«АВТОКОН-МГТУ»
26. Диагностическое обследование и ремонт нефтепровода на
подводном переходе
27. Гидравлические испытания вновь построенных и эксплуатируемых
нефтепроводов
28. Анализ результатов внутритрубной инспекции и оценки опасности дефектов
29. Радиационная дефектоскопия
30. Магнитная дефектоскопия. Магнитопорошковый метод
31. Определительные и контрольные испытания на надежность
32. Динамические экспертные системы
33. Статические экспертные системы
34. Диагностика околотрубного пространства трубопроводов и нефтегазохранилищ
35. Диагностика распределительных трубопроводов
36. Волоконно-оптические системы контроля трубопроводов и нефтегазохранилищ
37. Базы данных трубопроводных систем
38. Исследование структуры трубных сталей
39. Методы диагностирования в западно-европейских и северо-американских странах
40. Внутритрубная диагностика трубопроводов ультразвуковыми методами
41. Диагностика катодной защиты трубопроводов
42. Диагностика протекторной защиты трубопроводов и нефтегазохранилищ
44. Приборы и оборудование для магнитного контроля трубопроводов
45. Приборы и оборудование для электрического контроля трубопроводов
46. Анализ иерархий при прогнозе технического состояния трубопроводов
47. Расчет трубопроводов на прочность в пакете АНСИС 12.1
48. Расчет горячих нефтепроводов в пакете АНСИС 12.1
49. Расчет магнитных полей трубопроводов в пакете АНСИС 12.1
50. Расчет газораспределительных систем в пакете FLOWMASTER
51. Статистический анализ аварийности трубопроводов
52. DNV-05-F101 Норвежский стандарт «Подводные трубопроводные системы»
Анализ применимости. Перевод. СТО Газпром 2-3-7-050-2006
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Байков И.Р., Смородов Е.А., Ахмадуллин К.Р. Методы анализа и эффективности систем
добычи и транспорта углеводородного сырья. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. –
275 с.
2. Биргер И.А. Техническая диагностика. – М.: Машиностроение, 1978.
3. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. – М.: Физматгиз, 1986.
4. Богданов Е.А. Основы технической диагностики нефтегазового оборудования: Учебное
пособие для вузов/Е.А. Богданов. – М.: Высш. Шк, 2006. – 279 с.
8
б) дополнительная литература
1. Кучер В.Я. Основы технической диагностики и теории надёжности: Письм. лекции. –
СПб.: СЗТУ, 2004.
2. Обеспечение надежности магистральных трубопроводов / А.А. Коршак, Г.Е.
Коробков, В.А. Душин, Р.Р. Набиев- Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2000.- 170
с., табл. 26, ил. 41.
3. Коршак А.А., Байкова Л.Р. Диагностика объектов нефтеперекачивающих станций. Уфа
2009. – 176 с.
4. Диагностика и выборочный ремонт - основа эффективной эксплуатации
трубопроводов/Халлыев Н.Х., Селиверстов В.Г., Салюков В.В., Парфенов А.И., Куприна
Н.Д. - Обз. информ. - Сер. Транспорт и подземное хранение газа. - М.: ИРЦ Газпром, 2000,
73 с.
в) программное обеспечение
Специализированные лицензионные программы: ANSYS 12, ANSYS 13, FLOWMASTER
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы электронный ресурс
профессора кафедры ТХНГ Е.И. Крапивского
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Будут использованы лабораторные установки кафедры Транспорт и хранение
нефти и газа, кафедры ГТМ, ОАО Газпромнефть (диагностический центр), коллекция
слайдов Е.И. Крапивского, программа «Прогноз» Е.И. Крапивского, программа ANSYS
12.1, программный пакет MATHEMATICA 5.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Контроль посещения занятий осуществляется на каждой лекции и практическом занятии.
Аттестация студента производится ежемесячно. Преусматривается публичная защита
рефератов и курсовых проектов.
Разработчики:
СПГГИ (ТУ)
профессор кафедры ТХНГ
Е.И. Крапивский
Эксперты:
СПГГИ (ТУ)
зав. кафедрой ТХНГ профессор
А.А. Коршак
СПГГИ (ТУ)
профессор кафедры ТХНГ
А.К. Николаев
9