vestnik Журнал "Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий (СГУГиТ)" 2411-1759 ФГБОУ ВО "Сибирский государственный университет геосистем и технологий (СГУГиТ)" RU https://vestnik.sgugit.ru 10.33764/2411-1759-2022-27-2-86-101 Геодезия и маркшейдерия Анализ деформаций и напряжений оболочки вертикальных стальных резервуаров по данным лазерного сканирования А. А. Шоломицкий Шоломицкий А. А. Н. Т. Кемербаев Кемербаев Н. Т. С. Г. Могильный Могильный С. Г. С. Н. Царенко Царенко С. Н. Сибирский государственный университет геосистем и технологий, г. Новосибирск, Российская Федерация Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, г. Днепропетровск, Украина Камчатский государственный технический университет, г. Петропавловск-Камчатский, Российская Федерация 2022 27 2 86 101 © А. А. Шоломицкий, Н. Т. Кемербаев, С. Г. Могильный, С. Н. Царенко, 2022 2022 А. А. Шоломицкий, Н. Т. Кемербаев, С. Г. Могильный, С. Н. Царенко Эта статья дотупна по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная. В статье рассматривается новая технология съемки вертикальных стальных резервуаров, наземное лазерное сканирование, которое дает огромный объем неструктурированной информации. Выполнен обзор существующих методов решения задач по определению деформаций стенок резервуаров по облаку точек лазерных отражений. Отмечается, что точности лазерного сканирования и сшивки сканов достаточно для определения деформаций стенок резервуаров. Существующие методы реализуются в основном на построении нерегулярных триангуляционных поверхностях оболочки резервуара, по которым в ручном или полуавтоматическом режиме строятся профили поверхностей, определяются деформации стенок и сравниваются с нормативными допусками. Авторами предлагается методика и алгоритм обработки облака точек лазерных отражений, которое путем нескольких этапов фильтраций (по высоте, по допуску радиуса и наклонам и интерполяцией методом коллокации) приводится к прямоугольной топологически эквивалентной сетке. Это позволяет на несколько порядков уменьшить объем информации, хранящейся в базе данных, а регулярная структура сеточной модели позволяет применить численные методы для определения напряжений, возникающих в стенках резервуара. Напряжения определяются по полубезмоментной теории расчета цилиндрических оболочек. Методика и алгоритм реализованы авторами в геодезической подсистеме автоматизированной системы технического обслуживания и ремонтов оборудования на нефтеперерабатывающем заводе. Предложенная методика позволит в будущем перейти от нормативной оценки технического состояния резервуара к оценке по фактическим напряжениям, что дает объективную оценку состояния резервуара для обоснованного принятия решения о продлении его срока эксплуатации, текущем обслуживании или ремонте. вертикальный стальной резервуар сканирование геодезический мониторинг деформации точность интерполяция фильтрация напряжения vertical steel tank scanning geodetic monitoring deformations accuracy interpolation filtration stresses 1. СНиП II-В.3–62. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М., 1963. – 62 с. 2. СНиП II-В.5–62. Металлические конструкции. Правила изготовления, монтажа и приемки. – М., 1963. – 92 с. 3. Временная инструкция по ремонту и исправлению дефектов вертикальных сварных цилиндрических резервуаров для хранения нефтепродуктов : Утв. Министерством нефтяной промышленности СССР 20.05.1954. – М., 1954. – 39 с. 4. РД 153-112-017–97. Инструкция по диагностике и оценке остаточного ресурса вертикальных стальных резервуаров. – Уфа : УГНТУ, 1997. –74 с. 5. СТО СА 03-004–2009. Трубчатые печи, резервуары, сосуды и аппараты нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Требования к техническому надзору, ревизии и отбраковке / Ассоциация «Ростехэкспертиза», ОАО «ВНИКТИнефтехимоборудование». – Волгоград : ВГИУ «Перемена», 2010. – 156 с. 6. API Standard 650. Welded Tanks for Oil Storage. – Twelfth Edition. – Washington : American Petroleum Institute, 2013. 7. API Standard 653. Tank Inspection, Repair, Alteration, and Reconstruction. – Fifth Edition. – Washington : American Petroleum Institute, 2014. 8. ЕN 1993-4-2:2007. Eurocode 3 – Design of steel structures – Part 4-2: Tanks. – Brussels : European committee for standardization, 2007. 9. EN 14015:2004. Specification for the Design and manufacture of site built, vertical, cylindrical, flatbottomed, above ground, welded, steel tanks for the storage of liquids at ambient temperature and above. – Brussels : European committee for standardization, 2004. 10. Chang J., Lin C.-C. A study of storage tank accidents // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. – 2006. – Vol. 19(1). – P. 51–59. – DOI: 10.1016/j.jlp.2005.05.015. 11. Pichugin S. F., Klochko L. A. Accidents Analysis of Steel Vertical Tanks ICBI 2019 // Proceedings of the 2nd International Conference on Building Innovations. – P. 193–204. – DOI: 10.1007/978-3-030-42939-3_21. 12. Zdravkov L., Pantusheva M. Typical damage in steel storage tanks in operation // Procedia Structural Integrity. – 2020. – Vol. 22. – P. 291–298. – DOI: 10.1016/j.prostr.2020.01.037. 13. Галкин П. В., Спиридонов В. П., Копылов А. А. Баженов С. А. Обеспечение пожарной безопасности на топливно-энергетических объектах посредством инженерно-геодезического контроля // Маркшейдерия и недропользование. – 2020. – № 5(109). – С. 17–21. 14. Современный метод проверки на деформации РВС [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://zen.yandex.ru/media/id/5d53b415ec575b00ada3bb66/sovremennyi-metod-proverki-na-deformaciirvs-5d763c28f73d9d00ae3d3d6b. 15. Современный метод проверки на деформации нефтеналивных резервуаров с помощью 3D лазерного сканирования [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://xn--80akfo2a.xn--p1ai/2019/11/29/15085/. 16. Технологии для мониторинга и калибровки резервуаров хранения нефти и нефтепродуктов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.youtube. com/watch?v=rBDFl33VdUs. 17. Поверка и градуировка резервуаров методом лазерного сканирования [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.souzgiprozem.ru/izyskaniya-graduirovka-reservuarov-nalivnyh.html. 18. Лазерное сканирование и 3D-моделирование в промышленности [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.promgeo.com/services/engineering/industrial/. 19. Применение лазерного сканирования при мониторинге нефтяных резервуаров [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://laserscanningeng.ru/blog/primenenie-lazernogo-skanirovaniya-primonitoringe-neftyanyh-rezervuarov/ сайт SCANENG. 20. 3D лазерное сканирование и градуировка резервуаров РВСПК-100000 на берегу залива Чихачева Японского моря [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ngce.ru/pg_projects255.html. 21. Мониторинг и инспектирование резервуаров Leica MS60 и Leica RTC360. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://kzsection.info/green/monitoring-i-inspektirovanie-rezervuarov-rvs-bullityleica-ms60-i-leica-rtc360/035_caWsqq5pq3k.html. 22. Котельников С. И. Применение технологии лазерного сканирования для мониторинга нефтеналивных резервуаров // Маркшейдерский вестник. – 2016. – № 2. – С. 1–5. 23. Иванов В. А., Фещенко А. А. Особенности подходов к техническому обслуживанию и ремонту оборудования в непрерывном производстве // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2018. – Т. 20, № 3. – С. 82–89. – DOI: 10.15593/2224-9877/2018.3.10. 24. Новый подход к эксплуатации и ремонту оборудования на машиностроительных предприятиях ОПК [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https//ufastanki.ru/sarticles/0/41. 25. Система ТОРО с различных точек зрения // Электроэнергия. Передача и распределение. – 2013. – № 3. – С. 10–14. 26. Кемербаев Н. Т. Геодезическая информация в системе автоматизированного технического обеспечения и ремонтов // Вестник СГУГиТ. – 2020. – Т. 25, № 4. – С. 27–36. – DOI: 10.33764/2411-1759-2020-25-4-27-36. 27. Maximo Asset Management Documentation V 7.6.0.7 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ibm.com/support/knowledgecenter/ru/SSLKT6_7.6.0.7/com.ibm.mam.doc/welcome.html. 28. Горбатов В. А. Фундаментальные основы дискретной математики. Информационная математика. – М. : Наука. Физматлит, 2000. – 544 с. 29. Стрельцов В. И., Могильный С. Г. Маркшейдерское обеспечение природопользования недр. – М. : Недра, 1989. – 205 с. 30. Бояршинов С. В. Основы строительной механики машин. – M. : Машиностроение, 1973. – 456 с. 31. Власов В. З. Избранные труды. Общая теория оболочек (том 1). – М. : Изд-во академии наук СССР, 1962. – 528 с. 32. Власов В. З. Избранные труды. Тонкостенные пространственные системы (том 3). – М. : Изд-во академии наук СССР, 1964. – 472 с. 33. Шевченко Ф. Л. Механика упругих деформируемых систем. Часть 2. Сложное напряженно-деформированное состояние : учеб.ъ пособие. – Донецк : РИО ДонНТУ, 2007. – 306 с.