Методы мониторинга пожарной опасности объектов нефтегазовой отрасли

МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ

12 3

Николаев Д.В. , Марчук Р.Е. , Легенький Д.Ю.

1Николаев Денис Валерьевич - кандидат педагогических наук, доцент;

2Марчук Роман Евгеньевич - магистрант;

3Легенький Дмитрий Юрьевич - магистрант, кафедра пожарной безопасности зданий и автоматизированных систем пожаротушения, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства чрезвычайных ситуаций Российской Федерации, г. Санкт-Петербург

Аннотация: раннее обнаружение дефектов технологического оборудования позволяет проводить своевременный анализ возможности возникновения аварий с целью уменьшения вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций. Рассмотрена возможность совершенствования методов мониторинга пожарной опасности производственных объектов нефтегазовой отрасли с помощью применения методов раннего обнаружения возгораний.

Ключевые слова: нефтегазовая отрасль, взрывоопасность, методы раннего обнаружения возгораний, методы мониторинга.

В настоящее время осуществляется переход от регистрации свершившегося факта к осознанию необходимости использования инженерных методов предварительного анализа и исследования технических систем и объектов повышенного риска с целью предупреждения аварий. Ясно, что в изменившихся условиях подход к решению проблем безопасности производств, экологических проблем, основанный на концепции "реагировать и выправлять", вынужден уступить место новому, где главенствующий принцип "предвидеть и предупреждать". Встала задача прогнозирования техногенной деятельности - чтобы предотвратить тот ее предельный негативный масштаб, превышение которого оборачивается трагедией, катастрофами и экологическим ущербом [1].

Практика показывает, что полностью исключить аварии на производственных объектах нефтегазовой отрасли и уменьшить до нуля опасность, невозможно. Поэтому техногенные аварии необходимо предупреждать или ослаблять их вредное воздействие с помощью технической диагностики возможных отклонений в режимах работы и состояниях машин, аппаратов и устройств, а также разработки методов и средств обнаружения раннего обнаружения пожаров.

Пожар в резервуарном парке начинается, как правило, с взрыва паровоздушной смеси. На образование взрывоопасных концентраций внутри резервуаров оказывают существенное влияние пожарная опасность и физико-химические свойства хранимых нефтепродуктов, конструкция резервуара, технологический режим эксплуатации, а также климатические и метеорологические условия. Пожар может возникнуть на дыхательной арматуре, пенных камерах, в обваловании резервуаров вследствие перелива хранимого продукта или нарушения герметичности резервуара, задвижек, фланцевых соединений, а также в виде локальных очагов на плавающей крыше.

Развитие пожара зависит от места возникновения, размеров начального очага горения, устойчивости конструкций резервуара, наличия средств автоматической противопожарной защиты и удаленности пожарных подразделений от резервуарного парка. Свободный борт стенки резервуара при отсутствии охлаждения в течение 3-5 минут теряет свою несущую способность, т.е. появляются визуально определимые деформации из-за прогрева конструкций пламенем.

В железобетонном резервуаре в результате взрыва происходит разрушение части покрытия. Горение на участке образовавшегося проема сопровождается обогревом

8

железобетонных конструкций покрытия. Через 20-30 минут возможно обрушение конструкций и увеличение площади пожара.

Развитие пожара в обваловании характеризуется скоростью распространения пламени по разлитому нефтепродукту, которая составляет для жидкости, имеющей температуру ниже температуры вспышки - 0,05 м/с, а при температуре жидкости выше температуры вспышки - более 0,5 м/с. После 10-15 минут воздействия пламени наступает потеря несущей способности маршевых лестниц, выходят из строя узлы управления коренными задвижками и хлопушками, происходит разгерметизация фланцевых соединений, нарушается целостность конструкций резервуара.

При этом в зависимости от ряда факторов, проявившихся в начальной стадии (характер разрушения резервуара, площадь розлива нефтепродукта, масса испарившегося продукта, тепловой режим и т.п.), возможно цепное развитие пожара, при котором его разрушительное действие многократно (иногда в сотни раз) усиливается вследствие вовлечения в процесс взрывопожароопасных объектов предприятия. В условиях концентрации больших масс нефтепродуктов на ограниченной площади, близости различных производств пожар, распространяясь за территорию предприятия, создает реальную угрозу и для других объектов. Если же близко расположены жилые кварталы или пожароопасные объекты, пожар может стать настоящей катастрофой.

За последнее десятилетие наблюдается некоторое снижение числа пожаров в РВС. Однако оно по-прежнему велико и лишь незначительно уступает периоду семидесятых годов. Вместе с тем намеченная в последние годы тенденция к сокращению объемов добычи и переработки нефти при незначительном снижении количества пожаров в РВС указывает, прежде всего, на то, что проблема противопожарной защиты данных объектов по-прежнему актуальна.

Технологический процесс резервуарного парка характеризуется большой разветвлённой сетью трубопроводов, соединяющих железнодорожную эстакаду, насосную станцию, раздаточные, резервуары и ёмкости между собой. Нефтепродукт из железнодорожных цистерн, с помощью насосов, через промежуточные ёмкости по трубопроводам попадает в насосную станцию, где его распределяют, в зависимости от вида, по резервуарам, где он хранится. Забор же нефтепродуктов может производиться как через насосную станцию и раздаточные колонки, так и через раздаточные устройства для заправки цистерн автомобилей с помощью маломощных насосов расположенных на них.

Бензин - смесь легкокипящих жидких углеводородов различного строения, преимущественно С4-С12, с температурой кипения 40-200°С для автомобильного и 40-180°С для авиационного бензинов, получаемая при разгонке нефти, осушке природного газа или при переработке нефти и твердых видов топлива; применяется в качестве жидкого моторного топлива.

Дизельные топлива представляют собой продукты, в состав которых входят средние дистиллятные фракции нефти, выкипающие в пределах от 180°С до 360°С, легкие газойли каталитического и термического крекинга, коксования и гидрокрекинга.

Вид и количество обращающихся в резервуарном парке нефтепродуктов можно проследить по таблице 1. Эти нефтепродукты являют собой большую пожарную опасность, показатели которой приведены в таблице 1. Из таблицы видно, что наиболее пожароопасными являются бензины, керосины и дизельное топливо, которые имеют низкие температурные пределы распространения пламени и температуры вспышек.

Вид продукта Р, кг/м3 t оС -всю С t оС сам, С t оС н, С t оС в, С Ф н, % Ф в, %

1 2 3 4 5 6 7 8

Бензин А-93 729,5 -38 435 -38 5 0,98 5,48

Бензин А-76 745 -35 375 -35 17 0,64 4,51

Дизельное топливо 815 -38 335 -38 57 0,79 5,16

Бензин «Галоша» 732 -37 440 -37 -5 1,3 8,0

Керосин тракторный 816 16 270 16 52 1,0 5,68

Керосин осветительный 792 57 238 35 75 --- ---

Трансформаторн ое масло 870 137 270 125 193 0,29 3,41

Олифа 875 38 270 31 69 — —

Масло М8 А 893 191 355 183 222 — —

Масло М10 Г2 891 118 256 117 146 — —

Масло МС - 20 895 246 380 245 266 — —

Масло И - 30 887 118 235 118 162 --- ---

Опасность образования горючей среды вне аппаратов представляется главным образом в периоды, «большого дыхания», когда проводятся операции наполнения и определяется состоянием среды в газовом пространстве. Так, если концентрация паров в газовом пространстве резервуара СГП < СНКПВ, то опасности нет. Поэтому условие опасности образования горючей среды в резервуаре будет иметь вид СГП больше или равно СНКПВ. Для предотвращения загорания от ударов молний установлено четыре молниеотвода высотой 35 м (соответствие молниезащиты определим в соответствующей главе). Для профилактики разрядов статического электричества имеется заземление.

Характерными путями распространения пожара в резервуарном парке являются дыхательная арматура, разлившаяся жидкость, горючие паровоздушные смеси. Для предотвращения распространения пожара через дыхательную арматуру на предохранительных и дыхательных клапанах установлены огнепреградители. Растекание нефтепродукта может происходить по разным причинам. Даже небольшие утечки через фланцевые соединения могут привести к пропитке грунта. Эта опасность исключается своевременным устранением мест утечек, а резервуары оборудуются хлопушками, препятствующими самопроизвольному истечению нефтепродуктов из резервуаров.

Большинство утечек в резервуарах происходит вследствие нарушения герметичности уплотняющих затворов. Другими источниками пожаров могут быть удары молнии, перегрев двигателя и вала лопастей смесителя. Практически идеальным решением является применение пожарного теплового линейного извещателя, который выполняет задачи по обнаружению всех перечисленных источников. В большинстве случаев, время обнаружения пожара на его самой ранней стадии составляет до 10с, что позволяет своевременно принять все необходимые меры.

Протечки и пожары в нижней части обвалованных резервуаров происходят с частотой 9x10-5 и 6 х 10-5 в год [3]. Обычно им подвержены резервуары со стационарной конической или сферической крышей, плавающим понтоном - по сути они представляют собой объемные пожары пролива. В данном случае эффективна

установка извещателей пламени - по периметру противопожарной насыпи, как правило - по углам и по направлению в основании резервуара.

Чувствительным элементом извещателя является оптоволоконный кабель, который прокладывается в контролируемых зонах - его можно проложить в непосредственном контакте с защищаемым оборудованием, в любых труднодоступных местах. Эксплуатация возможна в условиях воздействия солевого тумана, влаги, пыли, агрессивных сред, вибрации. Особенностью и важным преимуществом извещателя является то, что даже при повреждении чувствительного элемента в условиях взрывоопасной атмосферы извещатель абсолютно безопасен и его использование не приведет к взрыву [2].

Применение теплового линейного извещателя также иллюстрировано на рис. 1.

Рис. 1. Варианты применения теплового извещателя «Елань» на объектах хранения нефти

и нефтепродуктов

Пожарный тепловой линейный извещатель представляет собой одно из самых эффективных решений для своевременного обнаружения утечек на объектах хранения сжиженных углеводородов. Он позволяет объединить две полезные функции:

- обнаружить утечку газа путем фиксации понижения температуры, вызванного утечкой

- осуществлять мониторинг температуры фундамента резервуара, что необходимо для исключения замораживания фундамента и для контроля работы нагревателей.

Самым главным преимуществом извещателя является применение неэлектрических средств измерения - невозможность возникновения искр и источников взрыва. В основе работы лежит открытие лауреата Нобелевской премии по физике 1930 г. профессора Рамана - изменение рассеяния света в зависимости от окружающей температуры.

Список литературы

1. Щипицын С.М.«Эффективность обнаружения пожароопасной ситуации». Системы безопасности S&S "Gшteck". № 4 (82), 2008.

2. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://fireman.club/statyi-polzovateley/pozharnaya-bezopasnost-skladov-nefti-i-nefteproduktov/ © fireman.dub./ (дата обращения: 15.01.2020).

3. Современные системы мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций: монография / под общ. ред. В.А. Пучкова / МЧС России. М.: ФКУ ЦСИ ГЗ МЧС России, 2013. 336 с.

4. Пивинская И. «Пожарные извещатели: задачи и оценка выбора». Журнал «БДИ». № 4 (61), 2005. Пульт контроля и управления охранно-пожарный С2000М. Руководство по эксплуатации.

5. Соколов С.А., Мусолин А.К. Алгоритмы процессов контроля, управления и мониторинга систем критически важных объектов. / Вестник РГРТУ. № 4. Часть 1. Рязань, 2012. С. 60-67.

ЗАЩИТА МОСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ АТМОСФЕРНОЙ

КОРРОЗИИ

1 2 Никоноров А.Н. , Зайцев А.А.

1Никоноров Алексей Николаевич - кандидат технических наук, профессор;

2Зайцев Александр Алексеевич - курсант, кафедра гуманитарных и социально-экономических дисциплин, Военная академия материально-технического обеспечения им. генерала армии А.В. Хрулева,

г. Санкт-Петербург

Аннотация: в статье рассмотрены вопросы коррозии и антикоррозионной защиты мостовых конструкций и их элементов. Описано протекание коррозионных процессов в арматуре, в результате которых происходит снижение механических свойств металла, образование продуктов коррозии большего объёма, отслоение бетона от арматуры, в конечном счёте, разрушение железобетонного элемента. В работе описаны варианты первичной и вторичной защиты мостовых сооружений. Приведены существующие в мостовой практике примеры защиты опор мостов методом окрашивания.

Ключевые слова: коррозия, мостовое сооружения, антикоррозионная защита, железобетон, арматура; разрушение, долговечность, окраска, хлориды, надежность.

В РФ порядка 95% [1] мостовых сооружений выполнены из железобетона и стали. И железобетонные и стальные мостовые сооружения под влиянием окружающей среды подвергаются различным видам разрушения [4]. В процессе эксплуатации на мостовые сооружения оказывают воздействие статические и динамические нагрузки, температурные условия, погодноклиматические воздействия, агрессивные влияния эксплуатационной среды, минеральные вещества и соль.

Воздействие вышеуказанных факторов приводит к возникновению и интенсивному протеканию на мостовых конструкциях коррозионных процессов -важнейшей из причин, существенно влияющих на долговечность и надёжность мостов и других транспортных сооружений [6].

Коррозия в атмосферных условиях

Атмосферная коррозия - наиболее распространённый вид коррозии. При этом на мостовые конструкции воздействуют такие факторы атмосферы, как температура (колебания температур), влажность, наличие в атмосфере газов, осадки в виде дождя, снега и т.п.

В зависимости от типа атмосферы (промышленная, морская, сельская и т.п.) в ней могут содержаться различные газы, от растворимости которых будет создаваться различная агрессивная среда. Поэтому все газы, присутствующие в той или иной атмосфере, делят на 3 группы в зависимости от их способности влиять на процессы взаимодействия с Ca(OH)2. По С.Н. Алексееву [12] к первой группе относятся газы, образующие с Ca(OH)2 малорастворимые или нерастворимые соли с небольшим