Application of the interval approach to determine the exploitation time of pipelines

• Autorzy: Duszyńska Iwona , Krykowski Tomasz , Stefanek Paweł , Bzówka Joanna

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2024.148914

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metody przedziałowej do oceny czasu eksploatacji rurociągów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The fundamental problem from the point of view of pipeline exploitation in KGHM Polska Miedz S.A. is the very high overwearing of the pipes used for the transport of tailings, as well as determining the time of trouble-free operation of pipe system components. Failures involve significant financial outlays, severe restrictions on operation and in some cases even stopping operation. For this reason, it is vital to monitor the condition of the transport systems, as well as to determine the permissible service life of the pipe sections, after which segments at risk should be replaced or turned over in order to extend their further operation. This paper focuses on the application of interval numbers to assess the durability of piping systems. The calculations were made using classical interval numbers by using code written in INTLAB libraries. The correctness of the solutions obtained was verified using the Monte Carlo method, assuming a uniform distribution of random variables.

PL

Problemy erozji rur spowodowane transportem materiału zawierającego odpady poflotacyjne stanowiące mieszaninę frakcji pyłowej, piaskowej i iłowej stanowią bardzo ważny problem w zakresie eksploatacji kopalń i zakładów wydobywczych rudy miedzi. W odniesieniu do KGHM Polska Miedź S.A. problem odnosi się do eksploatacji rurociągów o łącznej długości przekraczającej 250 km, a to z kolei przekłada się na znaczne ponoszenie nakładów finansowych, związane z kosztami eksploatacji rurociągów, jak i ich awariami. Fundamentalnym problemem z punktu widzenia eksploatacji rurociągów w KGHM Polska Miedź S.A. jest bardzo duże zużycie rur do transportu odpadów poflotacyjnych, jak również określanie czasu bezawaryjnej pracy elementów konstrukcji systemu rur. Awarie wiążą się ze znacznymi nakładami finansowymi, poważnymi ograniczeniami w eksploatacji oraz w niektórych przypadkach, nawet z zatrzymaniem eksploatacji. W pracy skupiono się na zastosowaniu równań teorii powłok w ujęciu przedziałowym do oceny trwałości systemów orurowania. Obliczenia wykonano stosując klasyczne modele interwałowe z zastosowaniem bibliotek INTLAB. Poprawność otrzymanych rozwiązań weryfikowano stosując metodę Monte-Carlo przy założeniu jednostajnego rozkładu zmiennych losowych.

Słowa kluczowe

EN

erosion; interval numbers; pipelines; uncertainty

PL

rurociągi; erozja; niepewności; liczba przedziałowa

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 70, nr 1
• Strony: 325--335
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Duszyńska Iwona

• KGHM Polska Miedz S.A., Oddział Zakład Hydrotechniczny, Lubin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7983-3114

autor

Krykowski Tomasz

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Department of Mechanics and Bridges, Gliwice, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7294-1788

autor

Stefanek Paweł

• KGHM Polska Miedz S.A., Oddział Zakład Hydrotechniczny, Lubin, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-3357-0053

autor

Bzówka Joanna

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Department of Geotechnics and Roads, Gliwice, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1765-7354

Bibliografia

• [1] H.C. Meng and K.C. Ludema, “Wear models and predictive equations: their form and content”, Wear, vol. 181–183, pp. 443–457, 1995, doi: 10.1016/0043-1648(95)90158-2.
• [2] A.M. Lospa, R.G. Ripeanu, and A. Dinita, “Erosion modelling: a systematic review of available models and equations”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 724, no. 1, art. no. 012037, 2020, doi: 10.1088/1757-899X/724/1/012037.
• [3] R. Cuamatzi-Meléndez, M. Hernandez Rojo, A. Vázquez-Hernández, and F. L. Silva-González, “Predicting erosion in wet gas pipelines/elbows by mathematical formulations and computational fluid dynamics modeling”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, vol. 232, no. 10, pp. 1240–1260, 2018, doi: 10.1177/1350650117745418.
• [4] S.M. Rump and M. Kashiwagi, “Implementation and improvements of affine arithmetic”, Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE, vol. 6, no. 3, pp. 341–359, 2015, doi: 10.1587/nolta.6.341.
• [5] A. Neumaier, Interval methods for systems of equations (encyclopedia of mathematics and its applications). Cambridge: Cambridge University Press, 1991, doi: 10.1017/CBO9780511526473.
• [6] G.I. Hargreaves, Interval analysis in matlab. Manchester, UK: The University of Manchester, 2002. [Online]. Available: https://eprints.maths.manchester.ac.uk/1204/1/narep416.pdf. [Accesed: 17. Oct. 2017].
• [7] M. Sága, V. Dekýš, and M. Vaško, “Some aspects of probability and possibility theories for numerical analysis of uncertain mechanical systems”, Acta Mechanica Slovaca, vol. 14, no. 4, pp. 92–101, 2010, doi: 10.2478/v10147-011-0039-3.
• [8] E. Hansen, “Interval arithmetic in matrix computations, part I”, Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics Series B Numerical Analysis, vol. 2, no. 2, pp. 308–320, 1965, doi: 10.1137/0702025.
• [9] E. Hansen and R. Smith, “Interval arithmetic in matrix computations, part II”, SIAM Journal on Numerical Analysis, vol. 4, no. 1, pp. 1–9, 1967, doi: 10.1137/0704001.
• [10] G. Mayer, Interval analysis: and automatic result verification. Berlin, Boston: De Gruyter, 2017, doi: 10.1515/9783110499469.
• [11] N. Metropolis and S. Ulam, “The Monte Carlo method”, Journal of the American Statistical Association, vol. 44, no. 247, pp. 335–341, 1949, doi: 10.2307/2280232.
• [12] C. Szydłowski, Ł. Smakosz, M. Stienss, and J. Górski, “Monte Carlo simulations of the fracture resistance degradation of asphalt concrete subjected to environmental factors”, Archives of Civil Engineering, vol. 69, no. 1, pp. 245–257, 2023, doi: 10.24425/ace.2023.144171.
• [13] K. Magnucki, Wytrzymałosc i optymalizacja zbiorników cienkosciennych. Warszawa–Poznan, Polska: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1998.
• [14] R.D. Richtmyer and R.E. Moore, “Interval analysis”, Mathematics of Computation, vol. 22, no. 101, pp. 219–222, 1968, doi: 10.2307/2004792.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).