ГІДРОДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ ТА ІННОВАЦІЇ СЕРВІСНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ НАФТОПРОВОДУ З ДЕФЕКТАМИ
DOI:
https://doi.org/10.31471/2304-7399-2025-20(76)-172-186Ключові слова:
нафтопровід, гідродинаміка, дефект труби, математичне моделювання, енергетична ефективність, гідравлічні втрати, тріщиноподібний дефект.Анотація
У статті здійснено аналіз гідродинамічних параметрів нафтопроводу з дефектами криволінійної форми, що виникають внаслідок аварій, із застосуванням сучасних методів математичного моделювання. Для опису потоку нафти через трубопровід використано рівняння Нав'є-Стокса, рівняння маси та рівняння тиску. Метою дослідження є визначення впливу дефектів на основні гідродинамічні параметри нафтопроводу, зокрема на швидкість потоку, перепад тиску, гідравлічні втрати та енергетичні витрати. Для цього розроблено алгоритм чисельного розв'язку задачі, зокрема для тріщиноподібних дефектів криволінійної форми, що впливають на розподіл потоку нафти у трубопроводі. Моделювання проведено для трубопроводу з матеріалу 12ГСБ, діаметром 530 мм і товщиною стінки 7 мм, довжиною 40 км. Оцінено вплив різних типів дефектів (від 0% до 10% площі поперечного перерізу) на гідродинамічні характеристики системи. Результати показують, що дефекти труби значно знижують ефективність роботи трубопроводу, збільшуючи гідравлічні втрати та змінюючи швидкість потоку, що впливає на енергетичні витрати. У статті також пропонуються нові наукові підходи до математичних моделей дефектів і методи оптимізації енергетичних витрат. Окрім цього, представлено концепцію системи моніторингу нафтопроводу, яка використовує безпілотні літальні апарати (БПЛА) та інноваційні технології. БПЛА оснащуються міонними сенсорами для виявлення аномалій, а також газоаналізаторами та лідарами для точного збору даних. Інформація з сенсорів передається до обчислювальної системи, де алгоритми машинного навчання виявляють потенційні витоки. Взаємодія з користувачем здійснюється через чат-бота, що надає сповіщення про аномалії. Також розглядаються інноваційні методи ремонту нафтопроводів, зокрема технологія CIPP для відновлення труб без демонтажу, лазерно-акустичне очищення та автоматизоване зварювання для підвищення ефективності ремонтних робіт.
Посилання
1.Таварас Т. А. Б. Новий обчислювальний метод для гідравлічного моделювання мереж трубопроводів / Т. А. Б. Таварас // Журнал інженерії трубопроводів. – 2021. – Т. 28, № 3. – С. 185-197.
2. Сміт Р. Х. Аналіз розповсюдження тріщин у сталевих трубопроводах: числове дослідження / Р. Х. Сміт, М. Д. Джонсон // Міжнародний журнал судин під тиском та трубопроводів. – 2022. – Т. 162. – С. 40-52.
3. Лю, Я. Числове моделювання динаміки рідини в трубопроводах з дефектами / Я. Лю, С. Ванг // Журнал обчислювальної гідродинаміки. – 2023. – Т. 47, № 2. – С. 120-134.
4. Варела А. П. Вплив дефектів трубопроводів на гідравлічні характеристики та енергетичну ефективність / А. П. Варела, Х. Г. Лопес // Журнал механіки рідин у машинобудуванні. – 2023. – Т. 60, № 1. – С. 92-105.
5. Тернер Г. Дж. Енергетичні втрати в трубопроводах з локальними дефектами: порівняльне дослідження / Г. Дж. Тернер, Ф. С. Тернер // Журнал енергетики та екологічних наук. – 2024. – Т. 35, № 5. – С. 85-99.
6. Чжан Х. К. Оптимізація цілісності трубопроводів та ефективності потоку за умов дефектів / Х. К. Чжан, Дж. М. Лі // Міжнародний журнал гідравлічного інженерства. – 2024. – Т. 53, № 8. – С. 1234-1247.
7. Міллер, Г. Ф. Дослідження впливу різних геометрій дефектів на характеристики потоку в трубопроводах / Г. Ф. Міллер // Журнал структурної цілісності та надійності. – 2022. – Т. 29, № 4. – С. 210-220.
8. Лі Д. Р. Застосування передових обчислювальних моделей для оцінки роботи трубопроводів з складними дефектами / Д. Р. Лі, С. Г. Харт // Обчислювальна механіка. – 2023. – Т. 58, № 6. – С. 473-486.
9. Салімов М. Т.Гідродинаміка в трубопроводах: теорія та практичні аспекти/ М. Т. Салімов. – Київ : Наукова думка, 2015. – 312 с.
10. Грудз В.Я. Технічна діагностика трубопровідних систем / В.Я. Грудз, Я.В. Грудз, В.В. Костів та ін. – Івано-Франківськ: Лілея-НВ, 2012. – 512 с.
11. Грудз Я.В. Енергоефективність газотранспортних систем / Я.В. Грудз. – Івано – Франківськ : Лілея-НВ, 2012. – 208 с.
12. Козлов В.В., Волянська Л.Г., Отрощенко В.В. Доцільність застосування безпілотного літального апарату на нафтогазопроводах. Наукоємні технології.- 2021. - Т. 2, № 50. - С. 177-184.
