ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

ДЬЯЧЕНКО ЛАРИСА ЮРІЇВНА

УДК 621.642.31.014.2

ОБГРУНТУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНИХ

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ РІШЕНЬ

ТА ЧАСУ ПОСИЛЕННЯ СТАЛЕВИХ ЦИЛІНДРИЧНИХ

РЕЗЕРВУАРІВ БАНДАЖАМИ

Спеціальність 05.23.08 – технологія й організація промислового

та цивільного будівництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Дніпропетровськ – 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі технології будівельного виробництва в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник – доктор технічних наук, професор

Білоконь Анатолій Іванович,

Придніпровська державна академія

будівництва та архітектури, професор

кафедри технології будівельного виробництва.

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Черненко Віталій Костянтинович, завідувач кафедри технології будівельного виробництва Київського національного університету будівництва і архітектури;

-кандидат технічних наук Ісмагулов Болат Габдрахімович, докторант, кафедра металевих, дерев’яних і пластмасових конструкцій Придніпровської державної академії будівництва та архітектури

Провідна установа – Харківський державний технічний університет будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, кафедра технології будівельного виробництва, м.Харків.

Захист відбудеться „21” квітня 2005 р. о 13 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д08.085.01 Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м.Дніпропетровськ, вул.Чернишевського, 24-а, ауд.202.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м.Дніпропетровськ, вул.Чернишевського, 24-а.

Автореферат розісланий „18” березня 2005р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Баташева К.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На цей час в Україні на нафтобазах товарних нафтопродуктів знаходяться в експлуатації тисячі сталевих резервуарів, фізичний стан яких не відповідає сучасним вимогам до надійності цих споруд. Експлуатація резервуарів проводиться з обмеженими режимами навантажень (зменшується рівень наливу нафтопродукту), підвищуються збитки нафтопродуктів через випарювання та порушення герметичності, забруднюється навколишнє середовище. З метою часткового поліпшення такої ситуації постійно виконуються технічні обстеження та ремонти конструкцій резервуарів, на що витрачається велика кількість фінансових і матеріальних ресурсів. Далеко не завжди час та доцільність впровадження таких засобів має достатню технічну та економічну обґрунтованість, що призводить до значного підвищення зовсім не обов’язкових експлуатаційних збитків і витрат.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові дослідження, викладені в дисертації виконано згідно з напрямком наукової роботи кафедри технології будівельного виробництва, відповідно до програми науково-дослідної роботи “Розробка наукових положень оцінки ступеня фізичного зносу металевих резервуарів для збереження нафтопродуктів, технологічних та технічних рішень з відновлення їх експлуатаційних властивостей” № держреєстрації 01034003111.

Мета і задачі дослідження. Мета дисертаційної роботи полягає в обгрунтуванні раціональних конструктивно-технологічних рішень та часу посилення сталевих циліндричних резервуарів для зберігання нафтопродуктів.

Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі передбачено вирішення наступних задач:

- виконання аналізу існуючого парку резервуарів для зберігання нафтопродуктів, фізичного зносу конструкцій стінки та встановлення чинників, які визначають конструктивно-технологічні рішення її посилення;

- аналіз конструктивних та організаційно-технологічних рішень посилення, виявлення чинників, які впливають на техніко-економічні параметри процесу посилення, розробка системи показників для оцінки ступеня проявлення відібраних чинників;

- проведення та встановлення взаємозв’язку між незалежними чинними ознаками, які характеризують особливості конструктивних та організаційно-технічних рішень, вартістю та трудомісткістю процесу посилення резервуарів;

- дослідження впливу конструктивних особливостей бандажів на зміну трудомісткості технологічного процесу;

- розробка методики прогнозування техніко-економічних показників процесу посилення сталевих циліндричних резервуарів та обгрунтування технічного проекту посилення з раціональними конструктивними характеристиками бандажних стрічок;

- розробка рекомендацій з вдосконалення процесу посилення сталевих циліндричних резервуарів бандажними стрічками та покращення техніко-економічних показників окремих операцій при проведенні ремонтно-відновлювальних робіт;

- обгрунтування економічно доцільного часу проведення робіт з посилення сталевих циліндричних резервуарів бандажними стрічками на основі співставлення та приведення до єдиного моменту та масштабу часу витрат та вигід від реалізації проекту посилення.

Об’єкт дослідження – технологія посилення конструкції стінки циліндричного резервуару для зберігання нафтопродуктів.

Предмет дослідження – конструктивно-технологічні чинники, які впливають на техніко-економічні показники процесу посилення.

Методи дослідження:

-

-

-

-

Наукова новизна одержаних результатів полягає:

-

-

стінки на основі методики ітераційного перебору можливих комбінацій вищевказаних характеристик (вперше);

-

Практичне значення одержаних результатів. У роботі розроблена методика визначення вартості та трудомісткості посилення СЦР металевими бандажами на основі технічної експертизи до початку розробки проекту посилення.

Розроблено алгоритм знаходження товщини, ширини та кількості бандажних стрічок при відомому зносі стінок поясу резервуару.

Розроблено організаційно-технологічні заходи та технічні рішення, спрямовані на покращення техніко-економічних показників реконструкції сталевих циліндричних резервуарів.

При отриманні результатів роботи минає необхідність обгрунтування доцільності виконання реконструкції на різних стадіях зносу, тому що науковими дослідженнями, проведеними в роботі, доведено, що найбільша ефективність досягається, якщо резервуар досяг максимально нормативно припустимого зносу.

Основні результати роботи були схвалені та впроваджені при виконанні ремонтно-відновлювальних робіт на резервуарах Нижньодніпровської нафтобази м.Дніпропетровська, а також на інших підприємствах України. Впровадження наукових розробок в практику експлуатації резервуарного парку України дозволило зменшити експлуатаційні витрати на 2-3 млн. грн.

Особистий внесок аспіранта в одержанні наукових результатів полягає в: виявленні та оцінці чинників, які впливають на організаційно-технологічні параметри та техніко-економічні показники процесу посилення сталевих циліндричних резервуарів бандажами; встановленні залежностей між чинниками, вартістю та трудомісткістю робіт; розробці методики формування оптимальних конструктивних характеристик бандажів; розробці методики обґрунтування доцільності проведення реконструкції резервуарів на основі урахування впливу зносу резервуару на загальну вартість робіт та ефекту від дисконтування витрат.

Апробація результатів дисертації. Основні теоретичні положення і практичні результати дисертаційної роботи доповідались та отримали ухвалення на міжнародних наукових конференціях “Стародубовские чтения” у 2001, 2003, 2004 роках.

Публікації. Результати досліджень дисертаційної роботи викладені в 5 статтях, які опубліковані у фахових журналах і збірниках, затверджених

ВАКом України.

В публікаціях наведені основні результати аналізу зміни фізичного стану сталевих резервуарів для збереження нафтопродуктів на різних етапах життя споруди; проведені дослідження економічної ефективності капітальних вкладень в посилення резервуарів, виявлено вплив технічних рішень посилення стінки резервуару на параметри технологічного процесу посилення.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел (із 119 найменувань на 10 сторінках) і двох додатків. Обсяг основної частини складає 145 сторінок, нараховує 32 малюнка, 21 таблицю. загальний обсяг роботи – 173 сторінки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито сутність і стан наукової проблеми, обґрунтовано актуальність теми, визначено об’єкт і предмет дослідження, його теоретичну і практичну значимість, сформульовано мету і задачі дослідження, розкрито

наукову новизну роботи і особистий внесок виконавця роботи.

У першому розділі виконано аналіз існуючого парку резервуарів для збереження нафтопродуктів. Проаналізовано динаміку корозійного зносу конструкцій вертикальних сталевих резервуарів, а також динаміку різних видів ушкоджень. Виконано аналіз зміни фізичного стану конструкцій вертикальних сталевих резервуарів для нафтопродуктів у часі. Показано динаміку відносної частоти відмов за видами відмов. Розглянуто технології посилення стінки резервуарів, їх переваги та недоліки. Обґрунтовано перевагу посилення резервуарів сталевими збірно-розбірними бандажами. Викладено послідовність виконання робіт, основні процеси, операції. Визначено витрати праці на виконання окремих операцій та норми часу на виконання процесу посилення у цілому. Встановлено раціональну періодичність технічних обстежень резервуарів. Деякі аспекти проблем, які розглянуті у першому розділі, викладені в працях ведучих вчених і практиків –Є.А. Єгорова, В.А. Афанас’єва, Г.П. Афонської, Г.Є. Бєльського, В.М. Глоби, Ю.О. Венгєрцева, В.Б. Галєєва, Є.В. Горохова, В.П. Корольова, Е.М. Гутмана, В.Ф. Євтіхіна, Г.П. Кондакова.

У другому розділі визначені чинники, які мають вплив на вартість та тривалість робіт з посилення стінки сталевого циліндричного резервуару. Виконано аналіз вагомості чинників, які впливають на параметри процесу посилення резервуарів.

Ця частина досліджень виконувалась на етапі експертного опитування висококваліфікованих спеціалістів в галузі реконструкції резервуарів.

Для оцінки ступеню узгодження експертів використовувався коефіцієнт конкордації w. Для вияву експертів, чия думка не співпадає з думкою більшості експертів у групі, використовувався коефіцієнт парної рангової кореляції p.

Блок-схема алгоритму розрахунку сумарних коефіцієнтів парної кореляції для визначення узгодженості експертів приведена на рисунку 1.

Для любих двох експертів – а; в

с ab = 1 -; (1)

де цi -різниця ( по модулю) величин рангів оцінок чинника і, призначених експертами а і в.

Коефіцієнти парної рангової кореляції можуть приймати значення

-1< сa,b < 1 (2)

Значення с ab = 1 відповідає повному спів паданню оцінок у рангах двох експертів. Значення с ab =-1 відповідає двом взаємопротилежним ранжуванням вагомості чинників, які розглядають експерти а,в.

За результатами експертного оцінювання чинників по ступеню впливу їх на трудомісткість (Т) та вартість (С) процесу посилення резервуарів сталевими бандажами складена таблиця.

Рис.1. Блок-схема алгоритму розрахунку сумарних коефіцієнтів парної кореляції для визначення узгодженості експертів

Було вирішено використовувати інтегральні показники для виявлення характерних груп чинників: Пкр – інтегральний показник конструктивних рішень посилення та Пор – інтегральний показник організаційно-технологічних чинників. Результати ранжування другого етапу експертного опитування наведені в таблиці 1.

Таблиця 1

Значимість чинників, які впливають на ОТП і ТЕП процесу посилення резервуарів

Назва інтегрального показника | Назва часткових показників | Умовні позначення показників | Сума рангів, Sr | Середній ранг,Rср | Питома вага чинника,

Wx | Коефіцієнт конкордації, W

П кр- інтегральний показник конструктивних рішень посилення |

Середня висота встановлення

бандажів | Пh | 63 | 3,01 | 0,17 | 0,91

Кількість стрічок у бандажі | Пl | 30 | 1,43 | 0,46

Кількість люків у зоні посилення | Пp | 46 | 2,19 | 0,27

Товщина бандажних стрічок | Пt | 71 | 3,37 | 0,1

Пор – інтегральний показник організаційно-технологічних чинників | Ступінь механізації | Пm | 43 | 2,05 | 0,21 | 0,94

Ступінь заводського виготовлення елементів посилення | Пz | 25 | 1,19 | 0,63

Кваліфікація робочих | Пk | 58 | 2,76 | 0,16

Відповідні діаграми рангів та питомі ваги чинників по кожній групі наведені на рис.2.

Розроблено методику урахування впливу конструктивних характеристик бандажів на параметри технологічного процесу посилення резервуарів.

Важливий вплив на вартість і трудомісткість посилення резервуарів мають прийняті техніко-технологічні рішення: кількість стрічок, з яких складається бандаж, конструкцій з’єднувальних метизів, кількість бандажів, висота їх встановлення, особливості обводу люків.

Проведено аналіз технологічних операцій монтажу бандажної стрічки. Доведено, що довжина, площа поперечного перерізу бандажної стрічки (влtл), кількість (пл) та висота встановлення бандажів (hл), значно впливають на виконання деяких операцій та кінцеву трудомісткість процесу посилення. При цьому витрати металу, а, відповідно, і вартість конструкцій не змінюються.

Запропоновано встановити співвідношення між параметрами (вл, tл, пл), згідно витрат на встановлення бандажів.

Для визначення трудомісткості кожної операції (ti) запропоновано розглянути її як випадкову величину, в межах зміни вл, tл, пл і hл, яка підпорядковується нормальному закону розподілу і безперервна у можливому інтервалі значень. У кожному випадку трудомісткість всього процесу встановлення бандажної стрічки (tp) буде визначатися, як сума трудомісткостей робочих операцій , здобутих при реалізації однієї з комбінацій вл, tл і hл.

Рис.2.Діаграми питомої ваги чинників, які входять в інтегральні показники: а) Пкр- показник конструктивних рішень; б) Пор- показник організаційно-технологічних чинників.

Весь технологічний процес встановлення окремого бандажа розбивається на наступні операції (табл.2).

Згідно розробленої методики проектування ширини та товщини бандажних стрічок та їх кількості, в залежності від ступеня зносу резервуару і режима його експлуатації, вихідним параметром для призначення конструктивних характеристик бандажів є площа поперечного перерізу посилення Аус

(3)

де hп - висота поясу,

- товщина корозії.

Таблиця 2.

Перелік технологічних операцій з монтажу одного бандажа

№

п/п | Назва операції | Позна-чення | Опис

1 |

Розкладка секцій бандажа | tp.c. | Розкладка проводиться на рівні землі з контролем стику стрічок у плані

2 | Розкладка метизних елементів з’єднання секцій | tм.с. |

Розкладка пальців та шпильок у місцях стику бандажних стрічок. Прогін різьби.

3 | Часткова збірка бандажа |

tч.зб. |

З‘єднання бандажних стрічок без наступного стику, гайки не затягнуті.

4 | Встановлення монтажних лебідок та такелажного оснащення | tл.oc. | Монтажні ручні лебідки вантажепід’ємністю до 100кг встановлюються на рівні землі, на покрівлі резервуару встановлюються кронштейни с противагами для утримання відвідних блоків. Через відвідні блоки перепускають троси лебідок.

5 | Закріплення бандажної стрічки до вантаже-під’ємних механізмів | tз.м. | Стрічка закріплюється карабіном, який з’єднується тяговим тросом лебідки. Після подйому бандажа в проектний стан карабін від’єднується від тросу і вибивається після попереднього затягування гайок.

6 | Підйом бандажа в проектний стан | tп.п. |

Одночасний рівномірний підйом усіма лебідками.

7 |

З’єднання останнього стику на проектній висоті. | tз.c. |

Остання стиковка бандажа після підйому. Затягуваня гайок з люльок або помосту.

8 | Визволення бандажной стрічки від монтажного оснащення на проектній висоті. | tв.б. | Карабіни від’єднуються від тросу лебідок і вибиваються з-під стрічки.

9 |

Подальше затягування гайок на проектній висоті | tп.з. |

Гайки затягуються с помосту або люльок гайковертами з контролем зусиль затягування.

10 |

Точне встановлення бандажа в проектний стан з подальшим затягуванням гайок. | tт.вст. |

Перевіряється фактичне розташування бандажів відносно проектного.

11 |

Випробування бандажа в межах гідравлічного випробування резервуару | tг.в. |

Гідравлічні випробування проводяться після встановлення всіх бандажів.

12 | Контрольне затягування гайок бандажів після гідравлічних випробувань | Tк.з. | Проводиться вибірковий контроль затягування гайок, тому що є можливість перерозподілу зусиль у бандажному поясі після гідравлічних випробувань, внаслідок зміни геометричної форми резервуару

Визначено, що значення трудомісткості технологічних процесів залежить не тільки від конструктивних параметрів бандажів, але й від об’єму резервуара, засобів механізації, умов виробництва робіт. Щоб виділити вплив конструктивних характеристик бандажів на трудомісткість робіт та виключити (локалізувати) прояв чинників, які залишилися, запропоновано якісні показники процесу приводити до об’єму резервуару. Об’єм резервуару виступає в ролі дисциплінуючого показника.

Розроблена методика оцінки економічної ефективності капітальних вкладень в посилення стінки СЦ резервуарів.

Згідно проведених у І розділі досліджень, можна ствердити, що СЦ резервуари експлуатуються в середньому до 26 років при достатньому контролі за їх технічним станом. При цьому знижується технологічна надійність їх експлуатації, т.т. виникає загроза технологічної аварії. Тому при порівнянні альтернативних варіантів нарощування об’єму парку резервуарів (нове будівництво резервуара на місці непридатного до експлуатації або посилення резервуарів сталевими бандажами) було прийняте рішення розглянути 20 – річний термін експлуатації резервуару, після якого приймається рішення щодо возведення нового або посилення старого резервуару сталевими бандажами. Гарантійний термін експлуатації посиленого бандажними стрічками резервуару, досягає 10 років, хоч може бути подовжений ще на 3-7 років.

Відповідно для порівняння альтернативних проектів прийнято термін служби посиленого резервуара – 10 років.

В загальному випадку обидва варіанти проекту можуть бути оцінені за їх економічною ефективністю від реалізації як:

(4)

де вигоди ( в широкому розумінні цього слова, хоч дане дослідження обмежується тільки аналізом прямого прибутку від реалізації проекту);

зміна витрат, спричинена реалізацією проекту (розглядуються витрати на проектну частину, будівельно-монтажні роботи, витрати на експлуатацію резервуара не враховуються).

Вигоди та витрати з проекту розглядаються окремо з кожного року експлуатації резервуару, тому що витрати розподілені у часі.

Для оцінки ефективності капіталовкладень в реалізацію проектів, якщо ці вкладення виконані у різні періоди часу, використовується засіб, який дозволяє провести їх оцінку. Цей засіб - дисконтування.

Аналіз витрат та прибутку, з урахуванням термінів та об’єму вкладень і зворотних сум, виконується через показник чиста приведена цінність, який розраховується по формулі:

(5)

де сумарні вигоди від проекту за рік

витрати, повязані з проектом за рік

ставка дисконта;

термін життя проекту.

Прогнозування розподілу прибутку виходить за межі даного дослідження, тому що ця величина буде однакова для двох варіантів: посилення резервуару сталевими бандажами та демонтаж старого та будівництво нового резервуару. Більш рішуче значення на вибір варіанту, який буде ефективніше, матимуть витрати на реалізацію. Тому попередню формулу можна представити і розглянути, як критерій ефективності проекту, враховуючи тільки витрати на реалізацію варіантів.

, (6)

де витрати на проект, приведені до початкового часового періоду.

І в першому, і в другому варіанті проекту сума витрат та часу капітальних вкладень буде різною. Буде різним і термін отримання прибутку від вкладених фінансових коштів.

Для першого варіанту необхідно понести витрати на посилення бандажами С1 відразу і через 30 років, для другого - через 20 років, відраховуючи з початкового моменту часу, понести витрати на демонтаж старого і будівництво нового резервуару.

В цьому випадку

(7)

витрати на посилення резервуару;

витрати на демонтаж та будівництво нового резервуару.

Для другого варіанту передбачено понести витрати на демонтаж конструкцій старого резервуару, на будівництво нового у початковий момент часу та через 20 років, тому для ІІ варіанту:

(8)

де дисконтовані витрати, приведені до початкового моменту часу відповідно до І і ІІ варіанту капітальних вкладень.

З двох розглянутих варіантів найбільш ефективним буде той, у якого дисконтовані витрати будуть менші.

Приведена методика достатнього надійно виявляє ефективний варіант капіталовкладень, хоч вона декілька спрощена. Справа в тому, що виконання одного й того ж проекту, наприклад, посилення резервуару бандажами, з плином часу змінюється, як правило, в сторону подорожчання. Це пояснюється процесами інфляції, які існують навіть в економіці, яка динамічно розвивається.

Рівень інфляції, котрий вважається припустимим і корисним для економіки дорівнює 4-7% на рік. Якщо врахувати чинник інфляції, то формули для порівняння варіантів капіталовкладень приймуть вигляд:

(9)

(10)

де річний рівень інфляції, ;

аналогічно формулам (3), (4);

дисконтовані витрати по І і ІІ варіанту капітальних вкладень з урахуванням інфляції.

Обґрунтовано загальний вид формул для приведення витрат по І і ІІ варіантам проекту до єдиного моменту та масштабу часу.

У третьому розділі розроблена система показників для урахування ступеню прояви відібраних чинників, які характеризують конструктивні рішення посилення стінки резервуарів та організаційно-виробничі особливості виконання робіт. Прийнято, що значення показників змінюються в межах від 0 і до 1. Одиниця відповідає найбільш слабкий прояві чинників, нуль – відповідно найбільш сильному впливу.

Досліджено 58 об’єктів-представників, на яких виконано посилення стінки СЦ резервуарів сталевими бандажами. Визначено фактичні значення показників, які описують ступінь прояву відібраних чинників, а також встановлено значення трудомісткості та вартості робіт на кожному об’єкті.

Обробкою отриманих даних, за допомогою програми STATGRAPHIC, отримано багаточинникові кореляційні залежності для прогнозування вартості (С) та трудомісткості (Тр) посилення резервуарів в перерахунку на 1 м3 ємності споруди.

Отримано також парні залежності вартості та трудомісткості робіт від чиннику об’єму та ступеню зносу резервуару.

Отримані парні кореляційні залежності можуть, з визначеним ступенем наближення, використовуватися при первинній оцінці альтернативних проектних рішень посилення резервуарів.

Досліджено вплив конструктивних рішень встановлення бандажів на зміну трудомісткості технологічного процесу.

Встановлено, що частина операцій технологічного процесу значно залежить від площі поперечного перерізу (а відповідно маси) бандажної стрічки (Fл), друга частина – від висоти встановлення бандажів (Н). Деякі процеси не залежать ні від Fл, ні від Н. Сумарні працевитрати на встановлення бандажу з заданими Fл та Н можна визначити виразом у виді суми трьох складових витрат: праці на виконання операцій, залежних від Fл; теж саме – залежних від Н, а також працевитрат робочих операцій не залежних ні від Fл, ні від Н.

Методами статистичного моделювання були знайдені дані про зміни трудомісткості процесу від заданих значень параметрів Fл і Н та встановлено відповідно залежності:

-

-

Сума працевитрат операцій, які не залежать ні від FЛ, ні від Н – є постійною складовою формули.

T= T ()+T()+ T(), (11)

де t- робочі операції,які залежать від F;

t- робочі операції, які залежать від H;

t- робочі операції, які не залежать ні від F, ні від H.

Розглянуто варіанти капітальних вкладень, які передбачають реконструкцію резервуарів, як методом бандажування, так і підтримки ємності резервуарів нафтобаз шляхом зруйнування непридатного та побудови нового резервуара.

В цьому розділі показано, що при довгостроковому плануванні капітальних вкладень на підтримку СЦ резервуарів, найбільш переважним є варіант посилення резервуарів металевими бандажами.

Досліджено доцільність посилення резервуарів бандажними стрічками на різних фазах зносу стінки резервуару.

Побудовано діаграми питомих дисконтованих витрат (тис. грн/м3) для І та ІІ варіантів капітальних вкладень при директивному та подовженому термінах експлуатації резервуарів (рис.3).

Питомі витрати посилення тис. грн/м3 Питомі витрати посилення, тис. грн/м3

Рис. 3. Порівняльна діаграма варіантів питомих капітальних вкладень з урахуванням дисконтування а)при директивному, та подовженому терміні , експлуатації резервуарів.

Досліджено, що дисконтовані питомі витрати зменшуються з віддаленням терміну капітальних вкладень з усіх типорозмірів резервуарів.

Доведено, що у любому випадку економічно вигідним є експлуатація резервуару до досягнення 25% зносу стінок (в середньому на 7 років більше директивного терміну) і після цього виконувати роботи з його посилення (табл.3).

Таблиця 3

Витрати на посилення резервуарів бандажами з урахуванням дисконтування

і віддалення початку проведення робіт від 1 до 7 років

100 | 2.8 | 2.91 | 2.53 | 3.02 | 2.28 | 3.13 | 2.06 | 3.94

200 | 4.3 | 4.46 | 3.88 | 4.63 | 3.50 | 4.80 | 3.16 | 4.36

300 | 5.1 | 5.31 | 4.62 | 5.53 | 4.18 | 5.75 | 3.78 | 5.96

400 | 6.0 | 6.25 | 5.43 | 6.50 | 4.91 | 6.75 | 4.11 | 6.99

700 | 8.4 | 8.75 | 7.61 | 9.11 | 6.89 | 9.46 | 6.22 | 9.82

1000 | 10.2 | 10.61 | 9.23 | 11.03 | 8.34 | 11.45 | 7.54 | 11.86

2000 | 14.9 | 15.46 | 13.44 | 16.02 | 12.11 | 16.57 | 10.89 | 17.13

3000 | 19.1 | 19.81 | 17.22 | 20.52 | 15.52 | 21.24 | 13.97 | 21.95

5000 | 24.9 | 25.73 | 22.37 | 26.55 | 20.07 | 27.38 | 18.00 | 28.21

10000 | 30.8 | 31.90 | 27.74 | 32.99 | 24.95 | 34.09 | 22.41 | 35.19

100 | 1.85 | 3.36 | 1.67 | 3.47 | 1.50 | 3.58 | 1.35

200 | 2.83 | 5.13 | 2.55 | 5.29 | 2.29 | 5.46 | 2.05

300 | 3.41 | 6.18 | 3.07 | 6.38 | 2.76 | 6.61 | 2.48

400 | 4.00 | 7.24 | 3.60 | 7.49 | 3.24 | 7.74 | 2.91

700 | 5.61 | 10.2 | 5.07 | 10.53 | 4.55 | 10.88 | 4.09

1000 | 6.78 | 12.28 | 6.11 | 12.69 | 5.49 | 13.11 | 4.93

2000 | 9.79 | 17.69 | 8.79 | 18.25 | 7.89 | 18.81 | 7.07

3000 | 12.55 | 22.66 | 11.27 | 23.38 | 10.11 | 24.09 | 9.06

5000 | 16.13 | 29.03 | 14.43 | 29.86 | 12.91 | 30.69 | 11.51

10000 | 20.12 | 36.28 | 18.04 | 37.38 | 16.16 | 38.48 | 14.47

В четвертому розділі розроблено методику прогнозування техніко-економічних показників процесу посилення СЦР бандажами.

Для прогнозування очікуваних собівартості та трудомісткості робіт з посилення СЦР запропонована методика:

Розраховується інтегральний показник конструктивних рішень посилення -. Розраховується інтегральний показник організаційно-технологічних чинників посилення -

По залежностях, які знайдено в розділі 3.1, визначимо собівартість посилення резервуару та трудомісткість робіт у перерахунку на 1 м3 об’єму резервуару.

Визначимо собівартість та трудомісткість робіт для резервуару заданого об’єму.

(12)

(13)

де відповідно собівартість та трудомісткість робіт у перерахунку на 1 м3 резервуару;

об’єм резервуару, який посилюється.

За критерій ефективності можна прийняти зниження собівартості варіанта виробництва робіт розраховане як:

(14)

де собівартість робіт, яку знайдено для базового варіанту ОТР, прийнятих для посилення резервуару;

собівартість робіт для го варіанту ОТР;

витрати на забезпечення ОТР, які покращили показники у розрахункових формулах. Ці витрати порівнюються з базовим варіантом. З декількох альтернативних варіантів ОТР для реалізації вибираємо той, для якого .

В цьому розділі розроблено методику проектування раціональних параметрів бандажних стрічок при посиленні СЦР бандажами.

Для кожного поясу резервуару, який за результатами обстежень повинен посилюватися, знаходиться площа кородованого металу .

(15)

де висота поясу, який буде посилюватися. Визначається з конструктивних характеристик резервуару;

товщина корозії визначається за результатами передпроектного обстеження резервуару;

пояс резервуару, який посилюється.

Задаються початкові параметри бандажної стрічки. Розраховується кількість бандажних стрічок на кожному поясі, згідно умови:

(16)

де пояс резервуару, який посилюється.

Розраховується висота встановлення кожного бандажа на пояс .

(17)

Розраховується для кожного бандажа трудомісткість робочих операцій, які залежать від площі поперечного перерізу бандажних стрічок - .

(18)

Розраховується для кожного бандажа трудомісткість робочих операцій, які залежать від висоти встановлення го бандажа на поясі.

(19)

Розраховується загальна трудомісткість встановлення всіх бандажів на всіх поясах резервуару при ширині стрічки та товщині стрічки .

(20)

З матриці значень значень загальної трудомісткості робіт для всіх розглянутих комбінацій вибираємо найменше, т.т. критерій раціонального конструктивного рішення бандажної стрічки . Блок-схема розрахунку наведена в четвертому розділі дисертаційної роботи.

В цьому розділі розроблено організаційно-технічні заходи, які підвищують ефективність процесу посилення СЦР металевими бандажами.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

Отримані результати вирішують актуальну науково-практичну задачу обгрунтування раціональних конструктивно-технологічних рішень та часу посилення сталевих циліндричних резервуарів, що допомагає мінімізувати капітальні витрати нафтобаз на підтримку необхідної ємності резервуарного парку.

1. Виконано аналіз існуючого парку резервуарів для зберігання нафтопродуктів.

2. Виконано аналіз зміни фізичного стану конструкцій сталевих резервуарів для збереження нафтопродуктів у часі.

3. Розглянуто технології посилення стінки резервуару, їхні переваги та недоліки. Обгрунтовано переваги посилення резервуарів сталевими бандажними стрічками. Визначено послідовність виконання робіт, основні процеси та операції, витрати праці та часу на виконання окремих операцій та процесу посилення в цілому.

4. Визначено чинники, які впливають на вартість та тривалість робіт з посилення стінки резервуару. Виконано аналіз вагомості чинників. Проведено ранжування їх по ступеню впливу на показники процесу посилення. Побудовано відповідні діаграми рангів та вказано питомі ваги чинників по кожній групі показників.

5. Для врахування ступеню проявлення відібраних чинників, які характеризують Пкр та Потр, розроблена система показників.

6. На вибірковій сукупності об’єктів представників, на яких виконано посилення стінки циліндричних резервуарів сталевими бандажами, визначено фактичні значення показників, та отримано дані стосовно трудомісткості робіт на кожному об’єкті.

Обробкою даних отримано багаточинникові кореляційні залежності для прогнозування вартості (С) та трудомісткості (Тр) посилення резервуарів в перерахунку на 1м3 місткості.

Отримано парні залежності трудомісткості робіт від чиннику об’єму та ступеню зносу стінки резервуару. Отримані залежності можуть, з визначеним ступенем наближення, використовуватися при первинній оцінці альтернативних проектних рішень посилення резервуарів.

7. Досліджено вплив конструктивних особливостей бандажів на зміну трудомісткості технологічного процесу.

Методами статистичного моделювання отримано дані про зміну трудомісткості процесу від заданих значень параметрів Fл і Н та встановлено залежності відповідно:

-

-

Сума працевитрат операцій, які не залежать ні від Fл, ні від Н є постійною складовою.

8. Розглянуто варіанти капітальних вкладень, які передбачають реконструкцію резервуарів, як методом бандажування, так і підтримку емності резервуарного парку шляхом зносу відпрацьованого та введення в експлуатацію нового резервуару.

Доведено, що при довгостроковому плануванні капітальних вкладень на підтримку парку резервуарів, більш вигідним є варіант посилення резервуарів металевими бандажами.

Досліджено доцільність посилення резервуарів бандажними стрічками на різних фазах зносу стінок. Побудовані діаграми питомих дисконтованих витрат (тис.грн./м3) для обох варіантів капітальних вкладень, т.т. директивному і подовженому терміні експлуатації резервуарів. Доведено, що в будь-яких випадках, економічно доцільно експлуатувати резервуар до досягнення 25% зносу стінки ( в середньому на 7 років більше директивного терміну) і після цього виконувати роботи з його посилення.

9. Запропоновано методику прогнозування організаційно-технологічних параметрів та техніко-економічних показників процесу посилення СЦР бандажними стрічками..

10. Запропоновано методику обгрунтування технічних рішень посилення з раціональними конструктивними характеристиками бандажних стрічок за критерієм мінімальної трудомісткості.

Розроблено рекомендації з удосконалення організаційно-технологічних рішень.

11. Реалізація вказаних методик та рекомендацій на практиці дозволила підвищити достовірність оцінок, забезпечити швидкість та ефективність

прийняття рішень та покращити показники процесу, що підтверджується економічним ефектом в розмірі 2-3 млн. грн.

Основні положення дисертації викладені в наступних роботах:

1. Белоконь А.И, Трифонов И.В., Дьяченко Л.Ю. Резервирование времени и средств в практике управления проектами // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури.-Дніпропетровськ: ПДАБА, 2001.- №4.- с.8-16. (Автором розроблено механізм визначення додаткових ресурсів для створення резервів часу. Проведено дослідження невизначеності графіків будівельно-монтажних робіт).

2. Білоконь А.І.,Тріфонов І.В., Капічін А.К., Дьяченко Л.Ю., Тількєєв С.М. Розробка теоретичних положень врахування невизначеності при забезпеченні будівельних проектів ресурсами // Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Сб. научн. тр. - Днепропетровск: ПГАСА, 2001.- C.-284-285. (Автором систематизовано і класифіковано чинники невизначеності. Розроблено структурну схему, що дозволяє легко ідентифікувати ризики щодо учасників проекту)

3. Белоконь А.И., Егоров Е.А., Дьяченко Л.Ю. Анализ изменения физического состояния стальных резервуаров для нефтепродуктов на различных этапах жизненного цикла сооружения // Экономика, менеджмент, маркетинг. Управление проектами. Организация. Сб. научн. тр. – Днепропетровск: Наука и образование, 2003.- С.-259-264.(Автором проаналізовано стан резервуарного парку України та динаміку ймовірності відказів вертикальних сталевих циліндричних резервуарів емністю 100-5000 м3, які викликані найбільш розповсюдженими дефектами та ушкодженнями).

4. Дьяченко Л.Ю. Влияние технических решений усиления стенки резервуара на параметры технологического процесса // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури .- Дніпропетровськ: ПДАБА, 2004.- №6.- С. 11-17.

5. Белоконь А.И., Дмитренко И.С., Дьяченко Л.Ю. Исследование экономической эффективности капитальных вложений в усиление резервуаров стальными бандажами // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – Дніпропетровськ, ПДАБА, 2004.- №10.- С.18-25. (Автором досліджено доцільність посилення резервуару бандажними стрічками на різних фазах зносу стінок, виявлено економічно доцільний момент проведення посилення резервуарів на основі урахування впливу ступеня зносу стінки на загальну вартість робіт).

АНОТАЦІЯ

Дьяченко Л.Ю. Обґрунтування раціональних конструктивно-технологічних рішень та часу посилення сталевих циліндричних резервуарів бандажами. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.08 – технологія й організація промислового та цивільного будівництва. – Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпропетровськ, 2005.

У дисертації виконано аналіз парку резервуарів для збереження нафтопродуктів в Україні, аналіз зміни фізичного стану конструкцій резервуарів у часі. Обґрунтовано переваги посилення стінки резервуару збірно-розбірними бандажами. Визначено витрати праці і часу на виконання операцій з процесу посилення.

Визначено чинники, які впливають на вартість і трудомісткість робіт з посилення резервуару. Встановлено залежності між чинниками та вартістю і трудомісткістю робіт з посилення.

Запропоновано методику обґрунтування технічних рішень посилення резервуарів з раціональними конструктивними характеристиками бандажних стрічок за критерієм мінімальної трудомісткості.

Розроблено організаційно-технічні заходи, які підвищують ефективність процесу посилення резервуарів бандажами.

Обгрунтовано економічно доцільний час проведення робіт з посилення на основі приведення до єдиного моменту і масштабу часу витрат та вигід від реалізації проекту посилення резервуарів.

Ключові слова: посилення резервуарів, сталеві бандажі, трудомісткість, зберігання нафтопродуктів.

АННОТАЦИЯ

Дьяченко Л.Ю. Обоснование рациональных конструктивно-технологических решений и времени усиления стальных цилиндрических резервуаров бандажами.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 – технология и организация промышленного и гражданского строительства.- Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры. Днепропетровск, 2005.

В диссертации выполнен анализ существующего парка резервуаров для хранения нефтепродуктов в Украине. Выполнен анализ изменения физического состояния конструкций стальных цилиндрических резервуаров во времени. Обоснованы преимущества усиления резервуаров стальными сборно-разборными бандажами. Определен порядок выполнения работ, основные процессы и операции, затраты труда и времени на выполнение отдельных операций и процесса усиления в целом.

Выявлены факторы, которые влияют на стоимость и продолжительность работ по усилению стенки резервуара. Произведен анализ значимости факторов. Построены соответствующие диаграммы рангов и удельного веса факторов по каждой группе показателей.

Обработкой данных, получены многофакторные корреляционные зависимости для прогнозирования стоимости и трудоемкости работ по усилению.

Исследовано влияние конструктивных особенностей бандажей на изменение трудоемкости работ по усилению стенки резервуаров. Методами статистического моделирования получены данные об изменении трудоемкости процесса усиления от заданных значений параметров Fл и Н и установлены зависимости: между суммарной трудоемкостью, зависящих от сечения бандажной ленты операций, и площадью поперечного сечения бандажей (Fл); между высотой установки бандажей (Н) и суммарной трудоемкостью рабочих операций, зависящих от высоты установки бандажа. Доказано, что при долгосрочном планировании капитальных вложений на поддержание цилиндрических резервуаров, предпочтительным является вариант усиления резервуаров металлическими бандажами. Исследована целесообразность усиления резервуаров бандажными лентами на различных фазах износа стенок. Построены диаграммы удельных дисконтированных затрат для вариантов капитальных вложений при директивном и продленном сроке эксплуатации резервуаров. Дисконтированные удельные затраты уменьшаются с увеличением отсрочки капитальных вложений по всем типоразмерам резервуаров. Доказано, что в любом случае, экономически целесообразно эксплуатировать резервуар до достижения 25% износа стенок (в среднем на 7 лет дольше директивного срока) и после этого выполнять работы по его усилению.

Предложено методику обоснования технических решений усиления резервуаров с рациональными конструктивными характеристиками бандажных лент по критерию минимальной трудоемкости.

Проведены исследования и установлена взаимосвязь между технико-экономическими показателями процесса усиления резервуаров и технологическими факторами, влияющими на производство работ по усилению.

Разработаны организационно-технические мероприятия, которые повышают эффективность процесса усиления.

Обосновано экономически целесообразное время проведения работ по усилению резервуаров на основе приведения к единому моменту и масштабу времени затрат и выгод от реализации проекта усиления резервуаров.

Ключевые слова: усиление резервуаров, стальные бандажи, трудоемкость, хранение нефтепродуктов.

ANNOTATION

L.Yu. Dyachenko. Substantiation of rational designing and technological

decisions and time of strengthening of steel cylindrical reservoirs with

bandages.- Manuscript.

A thesis prepared to obtain a scientific degree, for a candidate of science, regarding techniques in the specialty of 05.23.08 – Technology and organization of industrial and civil engineering – Pridniprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture, Dnipropetrovsk, 2005.

The analyses of existing park of reservoirs for storage of oil products in Ukraine and changing of the physical state of the constructions of the reservoirs during their service time have been made. The advantages of strengthening of the reservoir’s walls with bandages have been found out.

The expenditure of labour and time which is needed to fulfill operations of the processes of strengthening of the reservoir’s walls have been determined.

The factors which influence on the cost and amount of labour of the strengthening have been elicited. The mutual connections between the factors and cost, amount of labor of strengthening reservoirs have been determined.

The method of substantiation of technical decisions of strengthening reservoirs with steel bandage ribbons according to criterion of the least amount of labour expenditure has been offered.

The technical and organizational measures which improve efficiency of the process of strengthening the reservoirs with bandages have been developed.

The economically proper time for making works of strengthening reservoirs has been found out. It was found by means of bringing to the same moment and scale of time the expenditures and advantages of realization of the project of strengthening reservoirs.

Keywords: strengthening reservoirs, steel bandage, amount of labour, storage of oil products.