Окрушко М.Ю. “Системы газопотребеления на промышленных предприятиях и методы предотвращения аварий”

Окрушко М.Ю., эксперт по промышленной безопасности  ЗАО НТЦ «ТехноЭксперт»

Системы газопотребления на промышленных предприятиях и методы предотвращения аварий

В работе описаны меры, используемые для предотвращения ЧС в системе газопотребления, приблизительные сценарии, как может развиться ситуация, какие формулы используют при определении верояности возникновения аварий.

Комплекс, состоящий из организационно и экономически связанных между собой объектов, необходимых для транспортировки и использования газа называют системами газопотребления.

Эксплуатация систем основана на применении правил промышленной безопасности, разрабатываемых с использованием Положения под номером 841 от 2001 года и Федерального Закона под номером 116. [1], [2]

Ремонт, расширение, реконструкция, наладка, монтаж и иные действия в пределах систем газопотребления регулируются Постановлением № 61-А. [3]

Если говорить об общей протяженности по территории нашей страны газопроводов, то в целом это 730 тысяч километров труб. За счет системы обеспечиваются необходимым топливом около 24000 предприятий, котельных и ТЭС. Около 20000 тысяч объектов из этого количества считаются особо опасными, их деятельность осуществляется с применением углеводородных газов.

Как показывает статистика, на подобных промышленных объектах каждый год происходят аварии. Еще пять лет назад, происшествий было в несколько раз больше, чем в прошлом году. Только за 2009 год было 38 аварий разной тяжести, в то время как за 2015 год их произошло только восемь.

Важно обращать внимание на уровень безопасности подобных объектов потому, что аварии приводят к травматизму обслуживающего персонала и даже смертельным случаям. Все смертельно травмированные за предыдущие годы сотрудники опасных производственных объектов, использующих систему газопотребления, страдали от разных факторов воздействия. В процентном соотношении это выглядит следующим образом.

1-        Отравление продуктами неполного сгорания газа.

2-        Взрыв газовоздушной смеси.

3-        Проведение газоопасных работ.

4-        Удушающее или термическое воздействие.

Даже восемь человеческих жизней за год является большой цифрой, учитывая современный прогресс и возможности государства внедрять новые технологии. Стоит ли говорить об астрономическом материальном ущербе, который наносит ЧС. Вот почему руководители промышленных предприятий использующих системы газопотребления обязаны строго следить за соблюдением требований безопасности на их объекта, а так же предпринимать меры по предотвращению аварий.

В следующей таблице продемонстрируем динамику протяженности газопроводов и травматизма со смертельными исходами на системах газообеспечения:

После детального анализа произошедших на опасных промышленных объектах аварий стало понятно, что большинство ЧС было связано с ведением земляных работ сторонними компаниями там, где лежит газопровод. Все потому, что небольшие фирмы работают без соответствующего разрешения, персонал не имеет достаточного опыта, в результате чего происходит повреждение газопровода и взрыв.

Конечно, нельзя все аварии объяснять одной причиной, на втором месте по количеству происшествий стоит нарушении технологии строительства. Руководители компаний нанимают на работу малоквалифицированных специалистов, которые не владеют технологией проведения строительных работ, в результате чего газопровод прокладывается с изгибами, чего быть не должно. В этом месте в будущем возникнет напряженно-деформированное состояние, а оно в свою очередь приведет к тому, что металл потеряет первоначальные прочностные характеристики.

С того времени, как человечество стало использовать системы газопотребления, регулярно проводились исследования, в результате которых удалось вывести список обязательных мероприятий, необходимых для снижения уровня опасности возникновения ЧС.

В список вошли следующие мероприятия:

• Регулярная диагностика трубопровода, чтобы установить в каком состоянии металл находится на момент эксплуатации.
• Проведение внеочередных приборных проверок различных частей газопровода работающего под высоким давлением, чтобы выявить дефекты, особенно это касается мест, где трубы проложены недалеко от силового кабеля.
• Не допустить применение при реконструкционных и ремонтных работах труб, изготавливаемых из кипящих и полуспокойных сталей.
• Регулярно проводить с персоналом тренировки по предотвращению возможных аварий.

Использование сегодня более современных материалов. Оборудования, технологий привело к тому, что контролирующие органы стали меньше делать замечаний руководящему персоналу предприятий использующих системы газопотребления. По статистике количество ЧС в рассматриваемой области значительно уменьшилось.

Большие и не большие предприятия стали:

• Осуществлять строгий контроль за соблюдением требований промышленной безопасности на объекте.
• Аттестовывать и переаттестовывать специалистов в области промышленной безопасности.
• Создавать комфортные условия труда для обслуживающего персонала.
• Проводить мероприятия по предотвращению аварийных ситуаций.

Если касаться отдельно темы осуществляемых мер, позволяющих снизить уровень опасности при использовании системы газопотребления, то в список вошли:

• Переаттестация и регулярные проверки знаний у персонала в области промышленной безопасности.
• Планирование ремонтных работ.
• Выполнение ремонтных работ в соответствии с указанными в годовом плане сроками.
• Соблюдение на объекте строгого пропускного режима.
• Наличие в открытом доступе всей необходимой документации, а именно инструкций по обслуживанию систем газообеспечения, а также правил безопасного поведения на объекте.

Нельзя не сказать о том, что в нашей стране была и остается проблема финансового обеспечения. Современное оборудование стоит дорого и не каждое, даже большое предприятие может себе позволить переоборудовать систему газообеспечения полностью. Отсюда возникает проблема ненадлежащего вида соединительных узлов в системе газопровода. Сегодня особенно остро вопрос встал относительно объектов, задействованных в области ЖКХ, Министерства обороны и в образовательной сфере.

Последние проверки контролирующим органом показали, что предприятиям в некоторых случаях придется справляться с проблемами собственными силами. При проведении сравнительного анализа нескольких предприятий использующих систему газоснабжения, инспекторы стали замечать, что эффективная структура по обеспечению необходимого уровня промышленной безопасности на объекте там, где персонал несет постоянную ответственность за свои действия.

Основной причиной плохого состояния систем является физический износ объекта. Как показали недавние исследования 6% от имеющихся систем эксплуатируются в состоянии, которое приближено к критическому. Спасти ситуацию может только ремонт. Около 80% газового оборудования сильно изношено, такие агрегаты эксплуатируются уже больше 25 лет и сегодня они представляют особую опасность.

Усугубляет положение и то, что множество предприятий до сих пор неэффективно используют систему промышленной безопасности, а происходит это потому, что:

• Руководящий персонал не проявляет необходимой активности.
• На предприятии нет высокоэффективного производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности.

Система планирования мероприятий по предотвращению возможных аварий в будущем не может существовать и развиваться, если подробно не разбираться в теме того, как возникают аварии и какова может быть их частота.

Аварию в системе газоснабжения можно представить следующим образом:

В нашем случае ситуация в самом начале может развиваться по двум направлениям:

• Появление отверстия, в результате чего происходит истечение топлива, а затем и воспламенение.
• Мгновенное разрушение трубопровода сопровождаемое взрывом и образованием газовоздушного облака.

Первое событие называют инициирующим, в рассматриваемом нами случае это повреждение системы газопотребления.

Можно произвести расчет частоты, с которой будет возникать то или иное событие, для этого необходимо частоту главного события умножить на условную вероятность развития аварии.

Для горючих газов можно произвести расчет избыточного давления взрыва используя формулу:

∆Р = (Р_max – Р₀ ) ∙ ((mZ)/(V_св ρ_г.п. )) ∙ (100/С_ст ) ∙ (1/К_н ), (2.1)

Р_max – максимальное давление взрыва в замкнутом объеме. Чаще всего это значение определяется экспериментально или используя справочный материал, если нет ни того, ни другого его принимают как 900 кПа.

Р₀ – начальное давление.

m – масса ГГ, вышедших в помещение, она вычисляется по следующей формуле:

m = V_г ∙ ρ_г

V_г – объем газа, поступившего в помещение в результате аварии .

ρ_г – плотность газа при расчетной температуре t_p , кг∙м³.

Допустимое избыточное давление взрыва укажем в следующей таблице:

При расчете возможной аварии и планировании мероприятий по ее предотвращению важно рассчитать допустимый размер газовоздушного облака паров, поступивших в открытое пространство. Для этого необходимо рассчитать размеры зон, которые будут ограничивать область его концентрации.

Расстояние Х_НКПР , Y_НКПР , Z_НКПР можно рассчитать следующим образом:

Х_НКПР = К₁ l(K₂ ln(δC₀ /C_НКПР )^0.5

Y_НКПР = К₁ b(K₂ ln(δC₀ /C_НКПР )^0.5

Z_НКПР = К₃ h(K₂ ln(δC₀ /C_НКПР )^0.5

К₁ – будет принят как 1,1314 для ГГ;

K₂ – будет принят 1 для ГГ;

К₃ – будет принят 0,0253 для ГГ, если отсутствует подвижная воздушная среда или 0,02828 если она есть;

h – высота помещения;

b – ширина помещения;

l – длина помещения;

δ – допустимое отклонение концентраций равное 1,63;

При оценке безопасности сотрудников предприятия использующего систему газообеспечения важно также рассчитать индивидуальный риск в каждом здании. Для этого используется следующая формула:

Q_в ⁼ Q_п P_пp (1 – Р_э ) (1 – P_п.з )

Q_п — вероятность пожара внутри здания, за год, которая по статистике составляет 10^-4;

Р_пр — вероятность того, что в здании будут люди;

Р_э — вероятность того что люди будут эвакуированы;

Р_п.з — вероятность того, что противопожарная система будет работать эффективно.

В свою очередь вероятность эвакуации также вычисляется по следующей формуле:

Р_э = 1 – (1 – Р_э.п )(1 – Р_д.в )

Р_э.п — вероятность эвакуации с использованием эвакуационных путей;

Р_д.в — вероятность эвакуации людей по лестницам снаружи.

Не достаточно выделять достаточное количество средств на ремонт и реконструкцию системы газоснабжения, планировать мероприятия по предотвращению возможных аварий на объекте, следить за тем, чтобы сотрудники строго соблюдали требования промышленной безопасности.

Последний сравнительный анализ показал, что большинство аварий стали следствием человеческой ошибки. Любое оборудование, даже самое инновационное, не может функционировать без вмешательства человека.

Руководство любого предприятия должно стремиться к тому, чтобы минимизировать на объекте процент человеческих ошибок, происходящих по следующим причинам:

• Недостаток профессиональных знаний и опыта.
• Плохо организованное рабочее пространство.
• Отсутствие должностных инструкций.
• Работа человека больше отведенного времени.

Каждый человек, который отвечает за ремонт и реконструкцию системы газоснабжения обязан иметь соответствующую квалификацию, подтвержденную дипломом и допуском, иметь опыт работы в сфере газоснабжения не менее 3 лет.

Аттестация сотрудников проходит в соответствии с Постановлением, подписанным 2002 года под номером 21. [4] обязательно, чтобы на предприятии, в соответствии с Постановлением № 263 осуществлялся регулярный и качественный контроль над соблюдением требований безопасности при использовании систем газопотребления. [6]

Список литературы:

1-      Положение от 03.12.2001 № 841

2-      ФЗ № 116

3-      Постановление № 61-А

4-      Постановление Госгортехнадзора от 30.04.02 № 21

5-      ПБ 03-273-99

6-      ФЗ РФ № 263