Анализ и оценка промышленной безопасности объекта газоснабжения АГРС-Энергия 1М

Распределение аварий по причинам их возникновения на ГРС

 

Наиболее значимой причиной аварий на ГРС являются дефекты оборудования заводской поставки, что обусловлено тем, что ГРС поставляется в виде готовых технологических блоков. Довольно высокий показатель аварийности по причине внутренней коррозии и эрозии, обусловлен тем, что технологическая обвязка ГРС представляет собой сложную пространственную конструкцию с многократными изгибами, испытывающую переменные нагрузки, пространственные изгибы труб имеются также на переходах надземных трубопроводов в подземные, которые являются местами высокой вероятности зарождения очагов коррозии. Обмерзание технологических трубопроводов и механические повреждения трубопроводов, от вибрации и просадки, обусловлены технологическими особенностями работы ГРС, следовательно эти причины аварий являются постоянно действующими факторами. Такие причины аварий, как погрешности монтажа и нарушения ПТЭ, зависят от профессионально-технического уровня персонала, следовательно регулярное повышение этого уровня и постоянный контроль качества позволят снизить аварийность от этих причин. Аварийность от стихийных бедствий и прочих причин в сумме составляет довольно значительную долю, повлиять на количество и характер этих причин невозможно, но анализировать последствия и сделанные выводы учитывать при проектировании необходимо

Заключение: Практика эксплуатации объектов газовой отрасли показывает невозможность обеспечения их абсолютной безопасности. Тщательный анализ реальных аварий позволяет точнее прогнозировать возможные аварии на проектируемых объектах и предусматривать комплекс мер по уменьшению последствий аварий.

.

2.2.2 Определение вероятных сценариев  возникновения аварий на объекте.

 

Аварии, приводящие к  протяжённому разрыву трубопровода, происходят по различным причинам, наиболее значимые факторы, определяющие реализацию того или иного исхода аварии, рассмотрим применительно к газопроводу-отводу и  оборудованию ГРС.

Возникновение аварийных  разрывов на газопроводах-отводах, технологических газопроводах ГРС, а также на подключённых к ним технологических аппаратах, приводит к  физическим процессам двух видов:

- внутренним - нестационарным газодинамическим процессам в самих трубопроводах, определяющих динамику выброса природного газа в атмосферу;

- внешним - определяющим воздействие процесса разрушения участка трубопровода или технологического оборудования на окружающую среду;

Внешние процессы сопровождаются:

- образованием волн сжатия за счёт расширения в атмосфере природного газа, выброшенного под давлением из разрушенного участка трубопровода (оборудования);

- образованием волн  сжатия, образующихся при воспламенении  газового шлейфа и расширении продуктов его сгорания;

- термическим воздействием  пожара на окружающую среду;

- образованием и разлётом  осколков (фрагментов) разрушенного  участка трубопровода (оборудования).

Обработка актов расследований  аварий на газопроводах в соответствии с данными, приведенными в СТО РД Газпром. 39-1.10-084-2003 [14], произошедших за период с 1991 по 2000г., показала, что вероятность механического поражения различных реципиентов осколками труб значительно ниже вероятности воздействия других поражающих факторов, в первую очередь термического воздействия при воспламенении газа.

Рассмотрим как поражающий фактор волну сжатия, образующуюся за счёт расширения в атмосфере газа, выброшенного под давлением из разрушенного участка трубопровода (оборудования).

В момент разрушения участка  газопровода сначала реализуется только энергия сжатого газа.  Воспламенение газа если и происходит, то с определённой задержкой и уже вне полости трубопровода, после смешения газа с воздухом до определённых величин  (5÷15 % объёма) и при одновременном появлении источника зажигания.

Для получения заведомо верхней оценки воздействия избыточного  давления воздушной волны сжатия, возникающей при разрушении газопровода, принимаются следующие положения:

1. Процессы расширения  сжатого газа и его возможного  воспламенения и сгорания в атмосфере не синхронизированы, а смещены во времени, т.е. энергии этих процессов при расчётах энергетического потенциала не суммируются.

2. Энергетические потенциалы  указанных процессов могут быть  выражены, согласно существующей практике, через тротиловый эквивалент взрыва конденсированного взрывчатого вещества (ВВ).

Рассмотрим поражающие факторы, связанные с воспламенением газа.

По результатам анализа  статистики [14] установлено, что воспламенение природного газа при авариях на газопроводах в подавляющем большинстве случаев происходило непосредственно в месте их разрушения. Выявлено, что при авариях на суглинках и глинах воспламенение газа происходит значительно чаще, чем на слабых грунтах.  В зависимости от времени задержки воспламенения сам режим горения выброшенного газа может протекать по-разному.

На основании анализа причин возникновения аварий и факторов, влияющих на исходы аварий, а также с учётом несущей способности грунтов при разрыве на полное сечение газопровода-отвода возможны следующие (наиболее опасные) варианты развития аварии на АГРС и газопроводе-отводе:

           Рассмотрены основные принципы анализа условий возникновения аварийной ситуации и проанализированы  способы и средства предупреждения, локализации и ликвидации аварийной ситуации.

На основании анализа причин возникновения аварий и факторов, влияющих на исходы аварий, а также с учётом несущей способности грунтов при разрыве на полное сечение газопровода-отвода возможны следующие (наиболее опасные) варианты развития аварии на АГРС и газопроводе-отводе:

Сценарий  № 1. Взрыв газа в технологическом блоке АГРС.

Разгерметизация технологического газопровода в помещении

блока редуцирования  и измерения расхода газа →

→ образование в помещении  взрывоопасной газовоздушной смеси  →

→ при возникновении источника зажигания – взрыв →

→ избыточное давление во фронте ударной волны →

→ разрушение технологического блока, повреждение оборудования,

     возможно (при  нахождении на территории АГРС) поражение персонала.

Сценарий  № 2. Взрыв газа при разрушении газопровода-отвода.

     Разрыв  подземного газопровода-отвода на  полное сечение:

→ образование котлована  в «нормальном» грунте →

→ образование волн сжатия за счёт расширения в атмосфере

     природного  газа, выброшенного под давлением  из разрушенного

     участка  трубопровода → 

→ воздействие ударной  волны на окружающую среду →

→ истечение газа в  виде симметричной (условно) полусферы  →

→ «раннее» воспламенение  с образованием ударной волны  →

→ воздействие ударной  волны на окружающую среду.

Узел приёма метанола (УПМ),  узел одоризации и узел  сбора  конденсата относятся к участкам первой категории.  Анализ аварий на подобных объектах позволяет сделать выводы о наиболее вероятных сценариях развития аварий на этих объектах:

Сценарий  № 3. Разлив метанола.

     Перекачивание  метанола из автоцистерны в  ёмкость для метанола →

→ нарушение герметичности  оборудования или нарушение правил ТБ

→ разлив метанола на площадку узла приёма метанола →

→ испарение разлившегося метанола с подстилающей поверхности  →

→ заражение прилегающей территории, интоксикация персонала →

→ перенос вторичного облака в наиболее опасном направлении.

 

Сценарий  № 4. Разлив одоранта.

     Перекачивание  одоранта из автоцистерны в  ёмкость для одоранта →

→ нарушение герметичности  оборудования или нарушение правил ТБ

→ разлив одоранта на площадку с твёрдым покрытием →

→ испарение разлившегося одоранта с подстилающей поверхности  →

→ заражение прилегающей  территории, интоксикация персонала  →

→ перенос вторичного облака в наиболее опасном направлении.

 

Сценарий  № 5. Разлив и воспламенение конденсата.

     Перекачивание  конденсата из ёмкости для  сбора в автоцистерну 

→  нарушение герметичности  шланга или автоцистерны →

→  разлив  конденсата на  площадку с твёрдым покрытием  →

→  воспламенение  конденсата → 

→  прямое огневое  воздействие на технологическое  оборудование →

→  термическое  излучение  пожара.

2.2.3.  Расчет вероятных  зон действия основных поражающих  факторов при различных сценариях аварий.

Анализ  опасностей  и  рисков,  расчёты  последствий  возможных  аварий  проводятся  в  соответствии  с  требованиями  [14].таблица 2.4.

Таблица 2.4.Перечень возможных неисправностей и аварийных ситуаций на ГРС.

№ п/п	Возможные неисправности  и аварийные ситуации	Меры по устранению неисправностей и аварийных ситуаций
1	2	3
1	Понижение давления в  линии подачи газа потребителю:
	а) резкое:
	- разрыв, повреждение  на линии подачи газа потребителю;	При наличии явных  признаков разрыва отключить линию подачи газа, в остальных случаях по указанию диспетчера.
	- резкое закрытие регулятора  редуцирования;	Переход на резервную линию, сообщить диспетчеру.
	- самопроизвольное срабатывание  ППК	Переход на другой ППК, сообщить диспетчеру.
	б) постепенное:
	- утечка газа в линии  задающего давления регулятора  редуцирования;	Переход на резервную линию, сообщить диспетчеру, устранить утечку.
	- обмерзание импульсной  линии вентиля на отводе газа  высокого давления;	То же, разрушение гидратов
	- образование гидратов  в линиях редуцирования;	То же, разрушение гидратов
	- образование гидратов  в системе очистки газа или  засор;	То же, разрушение гидратов
	- неисправность выходного  крана;	То же, отключить линию  подачи газа.
	- неисправность датчика  давления.	Проверить показания  манометров.
2	Понижение давления на входе ГРС: разрыв отвода высокого давления, или его повреждение;	Сообщить диспетчеру, сравнить показания манометров на входе и выходе и действовать по указанию диспетчера.
3	Повышение давления на выходе ГРС:
	- неисправность регулятора  давления;	Сообщить диспетчеру, перейти на байпас
	- неисправность датчика  давления газа;	Проверить показания  манометров на входе и выходе, сообщить диспетчеру.
	- выход из строя  узла редуцирования	Перейти на резервную  линию редуцир.
4	Исчезновение напряжения в сети	Сообщить диспетчеру, принять меры по обеспечению безопасной работы ГРС.
5	Сильная утечка газа в  зале редуцирования	Сообщить диспетчеру, устранить утечку
6	Сильная утечка газа в  теплообменнике общего подогрева газа	Выключить подогреватель, сообщить диспетчеру, перевести узел подогрева на работу по обводной линии
7	Разрыв газопровода на промплощадке ГРС с воспламенением газа	Отключить поврежденный участок, перевести ГРС на работу по обводной линии, сообщить диспетчеру и действовать по его указанию
8	Неисправность регуляторов  давления газа на водогрейный котел	Сообщить диспетчеру, выключение водогрейного котла
9	Утечка газа через  гидрозатвор	Сообщить диспетчеру, проверка уровня жидкости в гидрозатворе, регулировка величины давления газа на питание котла
10	Неисправность автоматики безопасности водогрейного котла	Сообщить диспетчеру, проверка герметичности импульсных линий автоматики котла
11	Короткое замыкание  в распределительном щитке на ГРС	Сообщить диспетчеру, отключение щита сборки, ликвидация огня с помощью огнетушителя, песка, кошмы
12	Аварийный разлив одоранта из расходной емкости	Сообщить диспетчеру, нейтрализация одоранта
13	Неисправность системы  связи	Сообщение диспетчеру по резервной линии связи
14	Неисправность УКЗ	Сообщить диспетчеру, отключение УКЗ
15	Неисправности сосудов, работающих под давлением (емкость  сбора конденсата, пылеуловитель, подогреватель газа):
	а) неисправность манометра	Сообщить диспетчеру и действовать по его указанию
	б) при обнаружении  неплотностей, выпучин, разрывы прокладок	Сообщить диспетчеру и действовать по его указанию
	в) при снижении уровня жидкости ниже допустимого в подогреват. газа	Сообщить диспетчеру, долить жидкость до требуемого уровня

 

Согласно возможным  сценариям, основными  поражающими  факторами  принимаются  термическое  излучение  пожара и  избыточное  давление  во  фронте  ударной  волны.  Зоны  действия  данных  поражающих  факторов  отображаются  концентрическими  кругами  или  эллипсами  с  центром  в  месте воспламенения или взрыва.   Параметры  этих  зон  определяются  расчётами  в  зависимости  от вида воспламенения или взрыва.

В  качестве  показателей  последствий  аварий  приняты  следующие  критерии:

-  степень  поражения   людей  от  термического  излучения   пожара;

-  степень  поражения   людей  от  избыточного давления  ударной  волны;

-  степень  разрушения  зданий, сооружений  и  транспорта  от  избыточного  давления  ударной  волны.

        Как свидетельствует анализ  несчастных случаев  при пожарах в промышленности, активное (адекватное) поведение человека (попытка убежать из зоны опасности или использовать какие-либо укрытия) может весьма существенно снизить меру поражения.  Поскольку радиационный  тепловой поток от характерных огневых  источников  убывает  с  увеличением  расстояния  по  законам,  близким  к  ~ 1/x … 1/x²,  то при активном покидании человеком со скоростью ~ 2,5 м/с зоны негативного воздействия, полученная им интегральная тепловая нагрузка будет значительно  ниже, чем в случае пассивного поведения.

Таблица 2.5. Предельно допустимая  интенсивность термического  излучения  пожаров проливов ЛВЖ и ГЖ

№ п/п	Степень  поражения  человека,     в  зависимости   от  длительности  воздействия	Интенсивность термического излучения, кВт/м²
1.	Без  негативных  последствий  в  течение  длительного времени	1,4
	Без опасно  для  человека  в  брезентовой  одежде	4,2
2.	Ожог  I степени,  через  15 ÷ 20  с.	7,0
	Ожог II степени,  через  30 ÷ 40  с.	7,0
	Непереносимая  боль  через  20 ÷ 30  с.	7,0
3.	Непереносимая  боль  через  3 ÷ 5  с.	10,5
	Ожог  I степени,   через  6 ÷ 8  с.	10,5
	Ожог II степени,   через  12 ÷ 16  с.	10,5
4.	Летальный исход с вероятностью 50 % через >200 с.	10,0 ÷ 12,0
	Летальный исход с вероятностью 50 %  через 70÷80 с.	44,5
5.	Летальный исход с вероятностью 100 % через  >200 с.	32,0
	Летальный исход с вероятностью 100 % через 55÷60с.	75,0
	Летальный исход с вероятностью 100 % через 30÷40с.	95,0
	Летальный исход с вероятностью 100 % через 15÷20с.	160,0
	Летальный исход с вероятностью 100 % через   8÷10с.	340,0