Омаров Г.О., Терентьев И.А. "Анализ аварий на участках комплексной подготовки газа"

Омаров Гусайна Омарович, ведущий главный эксперт ООО ЦЭДиК «Нефтегазэнерго»
Терентьев Игорь Александрович, генеральный директор ООО «Экол и НК» 

Анализ аварий на участках комплексной подготовки газа

В статье подробно описаны основные методы анализа аварий на участках комплексной подготовки газа, представлены формулы по определению изношенности продуктопровода.

На участках комплексной подготовки газа используют специальные установки, которые помогают подготавливать топливо для его последующей транспортировки. Такие установки представляют собой единый комплекс, в конструкции которого может быть одна или несколько технологических линий.

Очень важно соблюдать правила производственной безопасности на таких объектах, потому что они относятся к категории опасных и риск возникновения аварий на них выше, при этом последствия от ЧП могут быть весьма серьезными.

Использование объектов УКПГ, если рассматривать со стороны пожарной безопасности, имеется ряд особенностей:

• Необходимость постоянного обслуживания оборудования работающего под высоким давлением.

• Агрегаты в цехах расположены плотно друг к другу, как и на площадках, поэтому при возникновении аварии на одном участке велика вероятность того, что ЧП будет развиваться в каскадном порядке.

• На объекте огромное количество фланцевых соединений и стыков, поэтому вероятность утечки топлива велика.

• Постоянная необходимость проведения опасных работ.

• Нужно постоянно обслуживать оборудования даже ночью, особенно если наблюдаются неблагоприятные погодные условия.

• Если участки комплексной подготовки газа находятся в регионе со сложным климатом, то возможны длительные перебои в работе.

Среди всех элементов конструкции УКПГ одним из наиболее опасных являются:

• Газопровод подключения.                                       

• Коллектор.                                                              

• Технологический газопровод.                                   

Именно их эксплуатация происходит под давлением, размер которого может варьироваться от 6 до 8 МПа. Если произойдет авария, то выплеск газа будет происходить быстро и с существенным расходом. При проектировании и эксплуатации УКПГ необходимо пользоваться нормами и правилами, прописанными в следующих нормативных документах:

• СНиП 2.09.03-85. [1]                                              

• СНиП 11-89-80. [2]                                                   

• СН 433-79. [3]                                                     

Чтобы избежать возможной катастрофы на предприятии  по подготовке газа для дальнейшей транспортировки используется анализ. Под анализом риска аварии подразумевают процесс, выявления аварии и оценки последствий на производственном объекте.

Именно потому, что последствия от такой аварии носят техногенный характер и масштабы не всегда возможно сразу определить, важно предотвратить образование будущей угрозы. Для этого используются методы прогнозирования и предупреждения.

На каждом техническом объекте существует вероятность возникновения аварии, главная опасность, заключенная на участках комплексной подготовки газа:

• Ударная волна.                                                                             

• Тепловое излучение.                                                                  

• Осколки.                                                                               

• Обвалы и так далее.                                                    

Весь процесс анализа риска аварии можно разделить на несколько основных этапов:

• Планирование и организация работ.                       

• Идентификация опасностей.                                     

• Оценка рисков.                                                       

• Работа по разработкам основных рекомендаций уменьшения риска аварии.

На этапе планирования и организации работ важно дать полное описание объекту, указать основные проблемы, ограничения по финансированию, четко определить задачи и цели проводимого исследования, а кроме того, обосновать методы, используемые во время анализа рисков.

О качественно проведенном анализе можно говорить, только если использовались закономерности возникновения и развития ЧП. На момент эксплуатации оборудования на объекте объектом анализа могут стать:

• Условия эксплуатации агрегатов и их соответствие необходимым.     

• Инструкции по техническому обслуживанию оборудования.       

• План эвакуации персонала на момент аварии.            

При проведении анализа можно выбрать один из существующих методов, но при этом важно руководствоваться целями и задачами, принимать во внимание сложность рассматриваемого объекта, учитывать полноту информации о нем.

При выборе риска основным требованием являются: определенность и обоснованность и не важно, задаются эти критерии во время получения результатов исследования, при изучении нормативной документации или определяются на этапах планирования.

На этапе идентификации опасностей важно подробно описать все возможные источники и пути реализации катастрофы. Это один из наиболее ответственных этапов, если какие-то риски не будут выявлены, то и рассматриваться в будущем они тоже не будут, а значит, составить полную картину возможных последствий уже не представляется возможным, как и провести мероприятия по предотвращению аварии.

В результате идентификации должны появиться: перечень событий, полное описание возможных источников опасности, указание возможных факторов риска, условий возникновения нежелательных событий.

В качестве завершающего этапа выступает выбор и обоснование дальнейших действия, работа по определению основных мероприятий, способствующих увеличению производственной безопасности на рассматриваемом объекте.

После выполненной работы можно переходить к следующему этапу – оценка рисков, на котором важно определить частоту возникновения нежелательных событий, оценить возможные последствия.

Чтобы сделать качественный анализ на этом этапе нужно иметь под рукой не только подробную статистику, но и владеть логическими методами анализа «дерева событий», уметь использовать имитационные модели.

При определении обобщенной оценки риска нужно учитывать человеческие ошибки, степень надежности используемого оборудования, насколько изношены главные узлы на участке и многое другое.

На последнем этапе, после того, как были выявлены основные показатели оценки риска, важно разработать качественные рекомендации по уменьшению вероятности возникновения аварии и последствий.

Рекомендации не должны носить ознакомительный характер, на бумаге обязательно отражаются обоснованные и эффективные меры, основанные на проведенном анализе. При выборе необходимых мер важную роль будет играть общая оценка их надежности и действенности, а также затраты на реализацию проектов.

Анализ аварий на участках комплексной подготовки газа это сложный комплекс мероприятий, которые направлены на снижение риска возникновения на объекте ЧП. При реализации мер стоит начинать с тех, которые менее затратные для предприятия и могут работать на перспективу.

Если рассматривать мероприятия по их важности, то можно сделать следующую классификацию:

• По уменьшению вероятности возникновения ЧП.                       

• По снижению вероятности возникновения инцидента.              

• По снижению вероятности того, что инцидент может стать причиной аварии.

• Снижение тяжести последствий.                              

В вопросах эксплуатации участков комплексной подготовки газа в качестве методов предотвращения аварии можно использовать расчет изношенности продуктопровода. Именно потому, что такие объекты характеризуются большим количеством соединений, возможность утечки газа на них достаточно велика.

Один из верных способов узнать насколько изношен продуктопровод является оценка остаточного ресурса, которая производится по ГОСТ 27.002-89. [4]

Стоит знать, что при оценке этого показателя необходимо произвести расчет на действие внутреннего давления. Если толщина стенки больше отбраковочной, значит, возможно дальнейшее использование продуктопровода.

В свою очередь подсчет отбраковочной толщины стенки стоит учитывать общую несущую способность элементов. Если сравнивать с поверочным расчетом, то во втором случае необходимо учитывать напряжение только в конкретной точке.

                  nPαD_н                        R 2^н x m₃

t_отб=____________    при   _________ > или = 0,75

           2(R₁+nP)                     R_l^н x m₂

                 nPαD_н                                                R₂^н  x m₃

T_отб=______________          при __________ < 0,75

          2(0,9 R₂^н x m₃ + nP)             R_l^н x m₂

где  tотб - толщина стенки трубы, которая уже считается недопустимой для дальнейшего использования изделия, м;
чтобы определить среднюю скорость коррозии необходимо воспользоваться формулой:

          t_n - t_min

V_ср=_________, где

               Ƭ

Ƭ-время эксплуатации продуктопровода, лет.

Теперь для определения остаточного ресурса используем следующую формулу:

             t_min – t_отб

Ƭ_ост = __________

                V_ср

Важно знать не только остаточный ресурс, но и возможное давление, которое может выдержать труба на участке комплексной подготовки газа. Чтобы получить необходимый нам параметр нужно использовать формулу:

        2tR_l

P_{0=__________}

        nαD_n

Теперь вернемся к толщине стенки и представим ее текущее состояние в виде:

t=t_n-∆₀-∆,где

t_n - номинальная толщина стенки;

∆₀ - начальное технологическое изменение толщины стенки;

∆ - износ стенки.

Прочность продуктопровода обеспечена, если возможное давление будет выше рабочего. Это условие можно записать следующим образом:

P_0n(l-б₀-б) > или = Р, где

        2tR_l                      ∆₀                     ∆

P_{0n=__________}; б₀=_____; б = _____

        nαD_n                    t_n                       t_n

Любой продуктопровод в процесс долговременного использования накапливает большое количество разных по типу повреждений. Самым распространенным является коррозийно-эрозионный износ, который нельзя не учитывать во время подсчета выбора номинальной толщины стенки. Когда трубы используют толщина их стенок медленно приближается к минимально допустимой.

Есть и другой, не менее серьезный тип повреждений – ухудшение механических характеристик материала продуктопровода. В результате таких неблагоприятных изменений происходит снижение допустимого напряжения.

Не зря эти два типа дефектов были выделены из общей группы, они приводят больше других к уменьшению допустимого уровня давления в продуктопроводе, хотя оно и не может опускаться ниже рабочего. В результате и происходит прорыв, а в дальнейшем возникновение аварии техногенного характера.

Определяется размер допустимого давления по формулам:

         2tR_l                                  R₂^н x m₃

P₀=____________ при  ________, > или = 0,75

        N(αD_n-2t)                 R_l^н x m₂

       1,8tR₂^нm₃               R₂^н х m₃

P₀=_________ при _________, < 0,75

        n(αD_n-2t)           R_l^н x m₂

где t - толщина стенки трубы.

Если встает вопрос относительно выбора методов анализа аварий на участках по предварительной подготовке газа, то в первую очередь стоит учесть, на каком этапе функционирует рассматриваемый объект.

Практическое использование методов анализа ярко продемонстрировало, что сложные количественные анализы дают результаты, точность которых невелика, если используется на объекте сложное с технической стороны оборудование. Несмотря на это в некоторых случаях это единственный метод анализа, который можно использовать, в любом другом случае он просто не будет лишним.

Во время проведения анализа аварий на участках комплексной подготовки газа обладание необходимой информацией является одним из важнейших условий проведения оценки возможных рисков. Если недостаточно статистических данных то лучше использовать экспертные методы ранжирования рисков, в основе которых лежат упрощенные формулы и понятия.

При подборе необходимого метода нежно всегда соблюдать ряд требований:

• Использовать только научно обоснованный подход.        

• Применять метод, который выдает результаты в таком виде, чтобы было просто понять, в чем опасность.

• Обязательно чтобы используемый метод был проверяемый и повторяемый.

Специалисты уже определили, что большинство самых крупных аварий это ничто иное как комбинация из случайных событий, которые возникают с разной частотой и на разных этапах использования участков комплексной подготовки газа. Чтобы определить взаимосвязь между ними необходимо графически изобразить дерево отказов и дерево вероятных событий.

Только так на первых этапах проведения анализа выявляются комбинации необратимых действий, которые привели к аварии. Можно посчитать частоту каждого события, которая рассчитывается путем умножения частоты главного события на условную вероятность конечного.

Если использовать количественные методы анализа рисков на участках по комплексной подготовке газа, то в процессе необходимо будет использовать одновременно несколько показателей риска. Такой анализ под силу только квалифицированному специалисту с большим опытом работы. Для получения необходимых результатов требуется обработать огромное количество информации не только по надежности оборудования, но и по его аварийности, качеству проведения экспертной работы. Кроме того, важно будет учитывать особенности местности, погодных условий и иные факторы.

Обеспечение необходимого уровня безопасности на производстве направлено на то, чтобы можно было предотвратить аварию и исключить нежелательные последствия, а также гибель людей.

Список литературы:

1.      СНиП 2.09.03-85. «Сооружения промышленных предприятий».

2.      СНиП 11-89-80. « Генеральные планы промышленных предприятий».

3.      СН 433-79. "Инструкция по строительному проектированию предприятий, зданий и сооружений нефтяной и газовой промышленности".

4.      ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности».