Омаров Г.О., Терентьев И.А. "Предупреждение аварийных ситуаций на промысловых компрессорных станциях"

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

Предупреждение аварийных ситуаций на промысловых компрессорных станциях
В статье приведены основные методы предупреждения чрезвычайных ситуаций на промысловых компрессорных станциях, способы расчета вероятности возникновения взрыва на подобном объекте и краткая историческая справка о наиболее крупных авариях данного рода.

Характеристика объекта исследования и оценка риска возможных чрезвычайных ситуаций при эксплуатации
Современная промышленная компрессорная станция представляет собой единую технологическую цепочку, по которой продукция поступает потребителю. Пример принципиальной схемы промышленной компрессорной станции представлен на рисунке 1.


Рисунок 1 – Пример принципиальной схемы промышленной компрессорной станции.
1 – газосборные сети; 2 – промысловый пункт сбора газа; 3 – головные сооружения; 4 – компрессорная станция; 5 – газораспределительная станция; 6 – подземные хранилища газа; 7 – магистральный трубопровод; 8 – ответвления от магистрального трубопровода; 9 – линейная арматура; 10 – двухниточный проход через водную преграду.

Каждый промышленный объект, эксплуатирующийся на предприятии или другом учреждении, имеет особенности в конструкции, в условиях своей эксплуатации, имеет свою уникальную ремонтную историю. Учитывая вышеупомянутые факты, по каждому подобному объекту существует необходимость разработки индивидуальной программы технической диагностики и экспертизы промышленной безопасности. Монтаж и использования профессиональных компрессорных установок обязательно должны производиться, исключительно соответствуя правилам устройства и безопасной эксплуатации воздушных и компрессорных стационарных установок, воздухопроводов и газопроводов. Такие меры помогают избежать возникновение возможных аварийных ситуаций в будущем. Кроме требований, указанных в ПТБ НП-73, для компрессорных станций предписаны и утверждены еще «Правила устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров, работающих на взрывоопасных и токсичных газах» и «Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов». Однако, как показывает практика, ненадлежащее выполнение вышеуказанных положений при эксплуатации промышленных компрессорных установок, неоднократно вызывали аварийные ситуации, которые приводили или могли привести к серьезнейшим последствиям. В первую очередь, аварийные ситуации возникали из-за отклонений давления и температуры от предусмотренных регламентом в компрессорных станциях, а также из-за неисправностей обратных клапанов, предохранительных устройств и отсутствием соответствующих блокировок безопасности. Фактор халатности обслуживающего персонала тоже присутствует, но не оказывает значительного влияния на общие причины возникновения аварийных ситуаций. Исходя из этого, промышленные компрессорные станции принято считать опасными для жизни человека объектами.

Сведения об исследуемом объекте
В конструкции промышленной компрессорной станции по технологии обязательно предусмотрены различные сооружения, строения и здания (склады, подсобки, производственно-вспомогательные здания), обеспечивающие требуемые условия использования техники промышленной компрессорной станции, а охладительного блока. Кроме этого эти здания создают необходимые рабочие условия для работников и сотрудников ремонтных служб. Самым главным условием при этом является определенное размещение техники, при котором оборудование может быть приостановлено в любую минуту вместе с возможностью беспрепятственного и безопасного доступа к ней. Для этих целей разные виды техники и различные устройства устанавливаются в зонах, распределение которых можно увидеть в таблице 1:
Таблица 1 – Распределение объектов промышленной компрессорной станции по зонам

Объекты	Зоны
Основное и вспомогательное технологическое оборудование	Производственная зона промышленной  компрессорной станции
Установки и устройства тепло- и водоснабжения, канализации, связи	Служебно-производственный комплекс компрессорной станции

Капитальный ремонт основного и технологического оборудования на промышленной компрессорной станции выполняется различными подрядными организациями.

Оценка риска возникновения чрезвычайных аварийных ситуаций на компрессорной станции

Безусловно, аварийная ситуация таит в себе угрозу для человеческой жизни. Для того, чтобы дать наиболее точную оценку вреда, который последствия чрезвычайного происшествия на промышленном объекте причиняют людям и экологии района, необходимо иметь точное представление о пространственно-временном распределении ряда определенных параметров (физических, химических, биологических):

• в случае действия барического фактора – чрезмерное давление на фронте ударной волны и импульс периода сжатия;
• в случае действия термического фактора – поле плотностей потоков тепла излучения;
• в случае действия токсического фактора – поле концентраций (токсодоз) токсиканта и т.д.

Техногенная аварийная ситуация, произошедшая на промышленном объекте (в данном случае компрессорной станции) представляет собой череду последовательно сменяющих друг друга событий как физического, так и химического характера (утечка, распространение, испарение, воспламенение и т.д.), в зависимости от которых и происходит анализ полей физических параметров, степень наносимого вреда. В соответствии с ГОСТ Р 22.0.07 – 95 параметрами, несущими опасность и возникающими при взрыве на техногенном предприятии (таблица 2) являются следующие:
Таблица 2 – Параметры поражающих факторов при взрыве технологического оборудования.

Наименование поражающего фактора источника техногенной аварии	Наименование параметра поражающего фактора источника техногенной аварии
Воздушная ударная волна	Избыточное давление во фронте ударной волны. Длительность фазы сжатия. Импульс фазы сжатия.
Обломки, осколки	Масса обломка, осколка. Скорость разлета обломка, осколка
Тепловое излучение	Энергия теплового излучения. Мощность теплового излучения. Время действия источника теплового излучения

Существуют и вторичные, менее значимые поражающие факторы, которые, впрочем, так же опасны для человека:

• Обломки зданий и сооружений, что разрушаются во время взрыва. Находящиеся там люди во время обвала, могут быть придавлены конструкциями разрушенных зданий и складских сооружений.
• Взрывы при разрушении емкостей с топливом, коммуникаций и агрегатов.
• Наиболее опасны взрывы емкостей с топливом, горюче-смазочными жидкостями. Они обладают достаточной силой, способной разрушить все на своем пути. При этом не забывайте, что агрегаты могут взрываться в результате износа и повреждениях в электрической проводке, при поломках газопровода, вследствие опрокинутых функционирующих огневых устройств и систем. Базовые факторы взрыва – тип и масса взрывчатых компонентов, а также условия хранения таких веществ и то, насколько правильно осуществлялось их применение. Выделяют два основных типа взрыва, которые обычно происходят на фабриках и в других промышленных учреждениях:
• Взрыв на открытой местности;                                                
• Взрыв в закрытом помещении производственного типа и в других подобных заведениях.

В закрытом пространстве – на производствах и в помещениях индустриальных учреждений – воспламеняются и взрываются, в основном, газовоздушные смеси. Причинами таких взрывов обычно являются разрушения газопровода, а также контейнеров и емкостей, содержащих газ под давлением или охлажденный (в теплоизолированной емкости), в сжатой или сжиженной форме. Нередко аварии происходят и при неаккуратном разливе легковоспламеняющихся жидкостей. Таким образом, учитывая вышеизложенное, можно сделать предположение, что возникновение чрезвычайных аварийных ситуаций на промышленной компрессорной станции очень высока, и при декларировании этих опасных промышленных объектов требуется учитывать абсолютно все факторы и закономерности возникновения чрезвычайных аварийных ситуаций. Вероятность возникновения взрыва или пожара (аварии) на компрессорной станции определяется с помощью формулы:
Рвзр пож= Р7+Р10+Р12= Р1· Р12 · Р24 · Р47 + Р1·Р13·Р35·Р510 + Р1·Р13·Р36·Р612= =1·0,7·0,7·0,2+1·0,3·0,05·0,01+1·0,3·0,25·0,1= 9,8·10-2+1,5·10-4 +7,5·10-3 =0,105 [1].

Исторические факты
Так как свое основное применение компрессора и компрессорные станции нашли в линиях магистральных газопроводов, то основные неисправности и аварии происходили именно в этой отрасли. За короткий промежуток времени, по ряду различных причин выхода из строя компрессорных станций, произошли следующие аварийные ситуации:

• 20 января 2006 года на двести шестьдесят седьмом километре трассы «голубого топлива» «Челябинск-Петровск», принадлежащей ООО «Баштрансгаз» ОАО «Газпром» была повреждена газовая артерия магистрали, в связи с чем произошло возгорание газа.
• 22 января 2006 года на 122,5 километре газовой топливной артерии «Моздок-Тбилиси», находящейся в собственности ООО «Кавказтрансгаз» ОАО «Газпром» произошёл взрыв, вследствие чего Грузия осталась без российского газа.
• 26 января 2006 года на 39 километре магистрального газопровода «Аксакай-Гудермес-Грозный» Федерального государственного унитарного предприятия «Чеченгазпром» произошел выброс газа из-за разрушения газопровода.
• 26 февраля 2006 года на 1172,5-м км газопровода магистрального типа «Ямбур-Западная граница СССР» ООО «Тюменьтрансгаз» ОФО «Газпром» был разрушен возгоранием.
• 22 апреля 2006 года на 50,5-м км. газопровода магистрального типа« Минибаево-Казань» ООО «Таттрансгаз» ОАО «Газпром» в результате разрушения трубопровода было зафиксировано возгорание этановой фракции.
• 17 апреля 2006 года на 888-м км. газопровода магистрального типа «Уренгой-Петровск» ООО «Тюменьтрансгаз» ОАО «Газпром» разрушен трубопровод с возгоранием газа, вместе с возгоранием.
• 11 июля 2006 года на 1473,8-м км. газопровода магистрального типа «Уренгой-Петровск» ООО «Пермтрансгаз» ОАО «Газпром» была разрушена камера запуска поршня в процессе подготовки к проведению работ по внутритрубной диагностике при подаче давления. Два человека были смертельно ранены.
• 8 декабря 2006 года на 652,5-м км. газопровода магистрального типа «Ямбург Западная граница СССР» ООО «Тюменгазтранс» ОАО «Газпром» случился разрыв трубопровода с газом под давлением. Зафиксировано возгорание. Пострадавших нет.
• 25 марта 2007 года на 1324-м км. газопровода магистрального типа «Средняя Азия – Центр-2-2» филиала ООО «Югтрансгаз» ОАО «Газпром» случилось возгорание и разрушение трубы из-за разрыва трубопровода » при работе в нормальном режиме Р=4 МПа.

Действия, необходимые для недопущения чрезвычайной аварийной ситуации

Для локализации и предотвращения возможных аварийных ситуаций на промышленных компрессорных станциях, которые используют в своей работе опасные газы, прежде всего необходимо отменное знание оборудования, техники и всех процессов которые она выполняет, так как аварийная ситуация может возникнуть именно вследствие неустойчивой работы оборудования при выполнении технологических процессов. Лишь понимание конструкции, эксплуатации и обслуживания оборудования компрессорной станции позволит выявить все виды неустойчивой работы агрегатов, ведь самым опасным фактором, предшествующим возникновению аварии, является работа машин на минимальной предельной зоне рабочих характеристик, т.е. на грани износа. После этого, вследствие работы на высоких степенях сжатия и малых расходах в зоне неустойчивых режимов, происходит разрушение агрегатов, заклинивания различных частей в нагнетателе - и взрыв. Строжайшее выполнение обслуживающим персоналом всех требований техники пожарной безопасности, рабочих инструкций может впоследствии спасти множество жизней. Немаловажна и квалификация оператора, так как явление помпажа у компрессоров (опасность возникновения недопустимых усталостных напряжений в проточной части, увеличение вибрации, поломка лопаток и других деталей), при котором не допускается дальнейшая эксплуатация агрегата, может быть легко не замечена неопытным рабочим и привести к катастрофе.

Список используемой литературы:
1. Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных воздушных и компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов
2. Правила безопасности при эксплуатации нефтегазоперерабатывающих заводов ПТБ НП-73
3. Правила устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров, работающих на взрывоопасных и токсичных газах
4. Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов.