Разработка системы классификации зданий и сооружений нефтегазовых предприятий

Разработка системы классификации зданий и сооружений нефтегазовых предприятий Самигуллин Г. Х.

Самигуллин Гафур Халафович /Samigullin Gafur Halafovich - кандидат технических наук, доцент, кафедра технологических машин и оборудования,

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионально образования Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа

Аннотация: безопасная эксплуатация опасных производственных объектов - технических устройств, зданий и сооружений требует проведения их адекватной и объективной идентификации. Для этих целей предлагается система классификации производственных и сооружений нефтегазовых предприятий, в которой учитываются такие факторы, как объемно-планировочные характеристики, функциональное назначение и степень опасности производства.

Ключевые слова: промышленные здания и сооружения, нефтегазовые предприятия, безопасность эксплуатации, классификация.

Обеспечение безопасной эксплуатации опасных производственных объектов (ОПО) достигается путем выполнения требований российского законодательства в области промышленной безопасности, предусматривающими для этих целей, наряду с другими мероприятиями, проведение экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ) [1]. Объектами ЭПБ могут быть различные виды проектной документации, декларация промышленной безопасности, обоснование безопасности ОПО, а также применяемые на ОПО технические устройства, здания и сооружения.

Начальным этапом ЭПБ является идентификация объекта экспертизы, которая проводится на основании изучения предоставленной заказчиком документов и предварительного ознакомления либо осмотра зданий и сооружениям, в результате чего определяется соответствующий перечень требований промышленной безопасности, выполнение (соответствие) которых предстоит оценить экспертам [2]. Обоснованность рекомендаций по безаварийной эксплуатации промышленных объектов зависит в значительной мере от объема и качества информации о зданиях и сооружениях, условиях их эксплуатации, наличии внешних негативных воздействий, об инцидентах и авариях на этих объектах [3, 4, 5].

Необходимость идентификации на основе классификации зданий и сооружений обуславливается необходимостью организации процедур их контроля, освидетельствования, диагностирования и определения работоспособности в условиях взрывопожароопасных производств. В частности, существующая в настоящее время классификация технологических трубопроводов позволяет разделять их на группы в зависимости от сред (А, Б, В) и от расчетных параметров (давления и температуры) - на пять категорий (I, II, III, IV, V) [6], что дает возможность сформулировать требования для каждого класса в части материального исполнения, объема и методов контроля, периодичности и объема работ при техническом обслуживании и освидетельствовании. Такая дифференциация позволяет для каждого уровня (категории или класса) сформулировать критерии оценки технического состояния и перехода трубопровода в предельное состояние. Аналогичную систему классификации оборудования по категориям опасности применяют для сосудов, работающих под избыточным давлением на нефтегазовых предприятиях [7, 8].

На текущий момент в нормативной и методической литературе нет общепринятой системы классификации зданий и сооружений, используемых на опасных производственных объектах, в том числе и нефтегазовых производствах. Учитывая широкий временной диапазон, в котором сооружались нефтегазовые объекты, круг эксплуатируемых зданий и сооружений очень широк и разнообразен, хотя строились они, в основном, по типовым проектам и решениям [9].

Разнообразие применяемых зданий и сооружений на нефтегазовых производствах можно проиллюстрировать сведениями, полученными при анализе заключений экспертизы промышленной безопасности, проведенных в 2003-2010 гг. на предприятиях ОА «Башнефть». Основные статистические показатели и классификационные характеристики строительных объектов приведены в таблице 1.

Период становления нефтегазовой отрасли (50-60-е годы прошлого века) приходится на начало массового применения бетона и железобетона. Мощности заводов того времени, производящих железобетон, не могли обеспечить потребности промышленного строительства, поэтому большинство железобетонных конструкций выполнялись в монолитном варианте. Реже применялись стальные конструкции. Бескаркасные здания строились из кирпича и получили наибольшее распространение на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях. Позже, в 70-80-х гг. стал применяться сборный железобетон.

Таблица 1. Качественный состав зданий и сооружений, эксплуатируемых на нефтегазовых производствах

Объемно-планировочные характеристики зданий и сооружений Наличие каркаса Количество, % к общему числу

Одноэтажные Каркасные 22

Бескаркасные 14

Многоэтажные Каркасные 11

Бескаркасные 8

Смешанного типа с самонесущими конструкциями Неполный каркас 29

Оболочковые конструкции (емкости, резервуары, трубопроводы и т. д.) Бескаркасные 14

Высотные сооружения (дымовые трубы, мачты и др.) Бескаркасные 2

Приведенные здесь данные основаны на общестроительной классификации промышленных зданий и сооружений без учета конкретных условий реализации технологических процессов переработки нефти и газа и могут быть использованы только для получения сведений общего характера. Данная ситуация является неприемлемой при проведении экспертизы и целей обеспечения промышленной безопасности нефтегазовых предприятий.

Главным недостатком приведенной выше (равно как и остальных существующих методов) общестроительной классификации является отсутствие связи между ними, производственными процессами и технологическим оборудованием.

Для разработки системы классификации зданий и сооружений проводилось изучение заключений экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, применяемых на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях г. Уфы - ОАО УНПЗ (АВТ-6М, Г43-107), ОАО «Новойл« (ЭЛОУ-АВТМ), ОАО УНХ (комплекс «Ароматика»), ОАО «Уфахимпром» (установка получения гербицидов). На основе обзора и систематизации анализируемых данных была выполнена классификация объектов экспертизы, в основу которой были положены следующие сведения:

- функциональное назначение здания, наличие взрывопожароопасных, коррозионно-активных либо токсичных веществ;

- наличие и характеристики оборудования, установленное в зданиях и сооружениях;

- уровень и интенсивность технологического воздействия на несущие и ограждающие конструкции;

- длительность эксплуатации зданий и сооружений, объемно-планировочные параметры, включая материальное исполнение;

- наличие и состояние вспомогательных машин и механизмов, вызывающих механические воздействия на элементы конструкций;

- наличие и состояние инженерных коммуникаций;

- потенциальная опасность процесса либо технологического блока, степень опасности при возможном возникновении аварийной ситуации.

В качестве взрывопожароопасных, токсичных и коррозионно-опасных веществ, обращающихся на установках, рассматривались легко воспламеняющиеся и горючие жидкости - нефть и нефтепродукты, агрессивные вещества - фенол, хлор, сера, аммиак, серная кислота, гидроксид натрия. К вспомогательным машинам и механизмам, оказывающим механические воздействия на элементы конструкций и вызывающим механические дефекты и повреждения, были отнесены - грузоподъемные механизмы, электродвигатели насосов и компрессоров, вызывающие вибрацию конструкций [10]. В состав инженерных коммуникаций зданий и сооружений были включены системы обеспечения температурно-влажностного режима эксплуатации зданий - электроснабжение, вентиляция, отопление, водоснабжение и канализация.

Система классификации зданий и сооружений по конструктивным параметрам, по функциональному назначению и степени опасности производств приведена в таблицах 2-4.

Таблица 2. Категорирование зданий и сооружений по функциональному назначению

Обозначение Характеристика

1 2

а Открытые производственные цеха, технологические этажерки, реакторные блоки с оборудованием, работающим под избыточным давлением

б Производственные здания с установленным в них оборудованием, работающим под избыточным давлением, помещения насосных и компрессорных цехов, резервуары, площадки хранения

в Эстакады технологических трубопроводов, сливо-наливные эстакады, системы промышленных стоков, склады, подземные (наземные) коллекторы

г Административно-бытовые здания, операторные, щитовые, помещения КИПиА

Еще одним параметром, который необходимо учитывать при классификации зданий сооружений, является характеристика технологического блока, в составе которой производится эксплуатация зданий и

сооружений.

Наиболее приемлемым, в данном случае, является использование положений Федеральных норм в области промышленной безопасности [11], которые содержат правила определения показателей категорий взрывоопасности технологических блоков. По расчетным значениям относительных энергетических потенциалов Q,, и приведенной массе парогазовой среды, определяемой в килограммах, устанавливаются категории взрывоопасности технологических блоков: I категория - QE > 37, приведенная масса парогазовой среды m> 5000 кг, II категория - QE =27...37, m = 2000...5000 и III категория - QE <27, m<2000 кг соответственно.

Таблица 3. Категории зданий и сооружений по конструктивным параметрам

Обозначение Объемно-планировочные параметры, материальное исполнение

1 2

А Многоэтажные, со сборным железобетонным (бетонным) либо металлическим каркасом

B Многоэтажные безкаркасные, с железобетонными и кирпичными конструкциями

С Одноэтажные со сборным железобетонным (бетонным) либо металлическим каркасом

D Одноэтажные безкаркасные, выполненные из железобетона, кирпича или металлических конструкций

Е Смешанный неполный железобетонный каркас, несущие кирпичные стены, металлические конструкции

Исходя из категорий взрывоопасности технологических блоков, в проектной документации дается обоснование по применению эффективности и надежности мер и технических средств противоаварийной защиты, направленных на обеспечение взрывобезопасности данного блока и в целом всей технологической системы.

В частности, для производств с энергетическим потенциалом при Q,, > 37 повышается как риск возникновения аварийной ситуации, так и степень тяжести её последствий. Для обеспечения безопасности эксплуатации оборудования, зданий и сооружений с различными значениями энергетического потенциала от меньшего к большему необходимо установить требования к обеспечению надёжности P* по нормируемому ряду - 80%, 90, 95 и 99 % соответственно [12].

Применительно к задачам обеспечения безопасности эксплуатации зданий и сооружений данный подход позволит сформулировать общие требования по уровню безотказности (безаварийности) в процессе эксплуатации и долговечности (обеспечения остаточного ресурса).

Например, для краткой характеристики здания при оценке его технического состояния класс «!а-С», состоящий из обозначения категории и типа здания, будет означать одноэтажное каркасное сооружение из металла и (или) железобетона - технологическая этажерка, эксплуатируемая при наличии взрывопожароопасных веществ и веществ с высокой коррозионной активностью.

Таблица 4. Категорирование зданий и сооружений по степени опасности производства

Обозначение Степень опасности производства Уровень надежности P*,

1 2 3

I Чрезвычайно высокая - наличие токсичных и взрывопожароопасных веществ в пределах, предусмотренных для технологических блоков I категории взрывоопасности 0.99

II Высокая - наличие веществ с высокой коррозионной активностью и взрывопожароопасных веществ в пределах, предусмотренных для технологических блоков II категории взрывоопасности 0.95

III Средняя - наличие веществ со средней коррозионной активностью и взрывопожароопасных веществ в пределах, предусмотренных для технологических блоков II категории взрывоопасности 0.90

IV Низкая - наличие веществ с низкой коррозионной активностью и без взрывопожароопасных веществ 0.80

Таким образом, на основе общей классификации зданий и сооружений предложено классифицировать производственные здания и сооружения, применяемые на нефтегазовых предприятиях, с учетом параметров их эксплуатации: функциональное назначение, конструктивные особенности, материальное исполнение, наличие взрывопожароопасных и коррозионно-опасных веществ.

Данная классификация позволяет устанавливать соответствующую условиям эксплуатации категорию

зданий и сооружений, сформулировать требования при обеспечении условий их безопасной эксплуатации.

Кроме того, в рамках предлагаемой систематизации имеется возможность оптимизировать организационно-технические мероприятия по техническому обслуживанию зданий и сооружений, синхронизировать по времени периодичность и объемы проведения регламентных работ контролю и диагностированию совместно с технологическим оборудованием, обосновывать решения по повышению уровня промышленной безопасности на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки.

Литература

1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.1997 N 116-ФЗ [Электронный ресурс]: Электронная база данных «Консультант». URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_law_15234/ (дата обращения: 29.12.2015).

2. Порядок продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений

[Электронный ресурс]: Электронная база данных «Консультант». URL:

http://www.consultant.ru/document/cons_doc_law_92156/ (дата обращения: 29.12.2015).

3. Рашитов Р. Р., Кузеев И. Р., Тляшева Р. Р. Применение компьютерного анализа для оценки влияния ударных волн на операторные здания [Электронный ресурс]: Нефтегазовое дело. 2006. № 1. Режим доступа: http://www.ogbus.ru/ authors/Rashitov/Rashitov_1.pdf. (дата обращения: 29.12.2015).

4. Шайбаков Р. А., Абдрахманов Н. Х., Кузеев И. Р., Симарчук А. С., Рахимов Ф. Р. Расследование аварийных ситуаций: новые методы и подходы // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2008. № 3. С. 110-121.

5. Кузеев И. Р., Тляшева Р. Р., Чиркова А. Г., Буркина Е. Н. Создание метода управления промышленной безопасностью опасных производственных объектов нефтегазовой отрасли // Безопасность жизнедеятельности. 2009. № 4. С. 14-15.

6. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной

безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» [Электронный ресурс]: Электронная база данных «Консультант». URL:

http://www.consultant.ru/document/cons_doc_law_163796/ (дата обращения: 29.12.2015).

7. Руководство по безопасности «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов». Серия 03. Выпуск 67. М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности». 2013. 194 с.

8. ТР ТС 032/2013. Технический регламент Таможенного союза. О безопасности оборудования,

работающего под избыточным давлением». [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL:

http://www.consultant.ru/document/cons_doc_law_148713/_(дата обращения: 29.12.2015).

9. Самигуллин Г. Х. Техническая диагностика объектов нефтеперерабатывающих и

нефтехимических производств. Учебное пособие. Уфа. 2010. 121 с.

10. Самигуллин Г. Х., Султанов М. М. Безопасная эксплуатация производственных зданий

нефтеперерабатывающих заводов [Электронный ресурс]: Нефтегазовое дело. 2010. № 2. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Samigullin/Samigullin_2.pdf (дата обращения: 29.12.2015).

11. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств». Серия 09. Выпуск 37. М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности». 2013. 126 с.

12. РД 50-690-89. Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным. М.: Стандарт-информ. 2001. 45 с.