Mетоди за предотвратяване на аварии по газоразпределителни и газопреносни мрежи

Газ, Нефт, ВъглищаТехнически статииСп. Енерджи ревю - брой 3, 2014

Възникването на аварии по газоразпределителните и газопреносните мрежи е малко вероятно, тъй като съоръженията, криещи опасности, са оборудвани и се експлоатират и подлагат на непрекъснати проверки и своевременно се дооборудват съгласно приетите стандарти за сигурност. Въпреки тази всеобхватна стратегия за предотвратяване на аварии, не могат да се изключат технически или човешки грешки, както и природни катаклизми.

Авариите по газоснабдителната система могат да бъдат: нерагламентирано изтичане на газ, без огън, от тръбопровод, съоръжение, инсталация, газов уред; изтичане на газ, довело до пожар или експлозия; природно бедствие като земетресение, наводнение или ураган и др; външни вмешателства, заплахи от бомби или терористичен акт; безредици или демонстрации, насочени към съоръженията или в близост до тях; пожари, експлозии или катастрофи, които не са свързани с газоразпределителната мрежа или съоръженията, но биха могли поради близостта им да представляват опасност. Устройството и безопасната експлоатация на преносните газопроводи, на съоръженията, инсталациите и уредите за природен газ и техническите правила и нормативи за проектиране, изграждане и ползване на обектите и съоръженията за пренос се регламентират от действащото законодателство. Методите за предотвратяване на аварии могат условно да се разделят в няколко направления.

Методи за защита от изтичане на газ

Природният газ не е токсичен (до 20 об.% във въздуха), но влияе върху устойчивстта на централната нервна система. При голяма концентрация на газа във въздуха намалява съдържанието на кислород и е възможно задушаване.

За защита от разрушения и пропуски на газ от заварките на газопроводите се предприемат следните мерки: изисква се заварчиците да притежават необходимите знания, умения и опит. Работите по заваряването на газопроводи се извършват задължително под надзор, като вида и обхвата на надзорните работи трябва да съответстват на нормативните изисквания.

Изпитването на заварките за метални газопроводи се извършва на няколко етапа: визуален контрол, радиография, магнитно-прахов контрол, контрол с проникващи течности, макроструктурно и механични изпитвания.

За защита от пропуски на газ вследствие на корозия са разработени различни концепции, зависещи от приложението на газопровода.

• Инхибиторна защита - състои се в дозиране на инхибитори (химически вещества) в металните газопроводи, заедно с пренасяния газ. Те образуват защитна ципа върху стената на тръбопровода, навалявайки скоростта на корозия. Могат да се използват както при новопостроени системи, така и при вече корозирали такива. Предпазват газопровода от корозия по вътрешните стени от влагата и химически активните газове, пренасяни заедно с природния газ.

• Пасивна защита - механична защита посредством защитна и изолационна лента, като двете ленти се полагат върху изчистен до метален блясък тръбопровод и прилепването става с лепилен грунд (на базата на епоксидни лепила). Има разработени и течни варианти на изолационни покрития за тръбопроводи нанасящи се в заводски условия.

• Активна защита - принципът на действие на тази защита се състои в катодна (отрицателна) поляризация на тръбопровода с външен източник на постоянен ток. Тръбопроводът се свързва към отрицателния полюс (катод), а положителният полюс се свързва с анодният заземител. Анодът се разрушава, а тръбопроводът се защитава от корозия.

Материали за защита на газопреносните мрежи

За защита от разрушения и пропуски на газ от газопреносните мрежи се използват различни материали, устойчиви на корозия. Изработването на газопроводи от полиетилен с висока плътност, пластифициран поливинилхлорид и др. са предназначени за транспортиране на природен газ при определено налягане.

Предимство на полимерните материали е липсата на заплаха от корозия, висока якост за сметка на ниско тегло, устойчивост на абразивно износване, висока гладкост на тръбите. Опитно е установено, че срока на експлоатация на полиетиленовите тръби е 50 години. Полиетиленът с висока плътност (PE-HD) има ниска пластичност и висока твърдост. Той спада към групата на полимерите. В табл. 1 са показани някои от най- важните параметри на полиетилен с висока плътност.

Недостатък на полимерните материали е стареенето на тръбите от прякото слънчево излъчване, както и при повишени температури и налягания. По тази причина те се полагат предимно подземно, като процедурата при полагане на такива газопроводи е опростена в сравнение с металните. При надземно полагане е нужно да бъдат поставени във защитен кожух за ограничаване на облъчването от слънчеви лъчи.

Методи за локализиране на пробив в газопровода

За локализиране на пробива в газопроводи извън населени места се извършва разкопаване на участъци над газопровода, от които се вземат проби за съдържанието на газ в почвения въздух. Достатъчна дълбочина на разкопката е 0,3 m. В проверката се включват и съседните на газопроводната мрежа сгради.

Друг метод за откриване на пробиви е ултразвуковият (акустичен). При изтичането от газопровода газът генерира ултразвукови вълни (поради високата скорост на турбулентния поток през пробива), които биват лесно засечени от контролния уред. На скоростта съответно влияе разликата в наляганията във и извън газопровода, като детекторът регистрира звуковите вълни с честота 40 до 45 kHz. Уредът е преносим и лесно може да се установи точната локация на пробива. Недостатък на метода е възможното смущение от фонови шумове.

Най-разпространеният метод за намиране на пропуски е образуването на мехури в тънък слой специална течност, с която се покрива повърхността на изследвания участък от тръбопровода. След забраната на ASME и ASTM много компании разработват синтетични продукти с подобрени характеристики. Предимства на метода са неговата точност за определяне на утечката, ниска цена, лесен за използване. Този метод се употребява предимно в по-малки обекти.

Сравнително нов е методът за регистриране на утечки чрез детектор на вълни с отрицателно налягане. Този тип регистриране на пропуск се базира на пиезоелектричния ефект на сензор, подаващ сигнал при динамично натоварване. При утечка се получава внезапен пад на налягането в мястото на пробива, последвано от бързо възстановяване на налягането в тръбопровода след няколко милисекунди.

Вълната от ниско налягане се разпространява в двете посоки от мястото на утечката, като стените на газопровода действат като вълновод. Сензорите, поставени по дължина на линията, се задействат последователно, което позволява лесното локализиране на аварията.

Методи за защита от възникване на пожар или взрив

Природният газ образува взривоопасни смеси с въздуха. Съществуват концентрационни граници на възпламеняване. Долната концентрационна граница съответства на минималното процентно съдържание на газ във въздуха, при което взривът вече е възможен, а горната - максималната концентрация, при която все още е възможен взрив. В табл. 2 са описани долната и горната граница на критичната концентрация за различни газови фракции във въздушна среда.

Също така е възможно предотвратяване на пожари и експлозии чрез смесване на изпуснатия в затворено пространство метан с друг газ за промяна на опасните концентрации в средата. За предотвратяване на взрив при аварийно изтичане и гасене на факел в затворени помещения минималната концентрация на аргон е 52% об., на хелий-40% об., на азот - 39% об., на въглероден диоксид - 26% об.

Достигането на опасни концентрации на природен газ се възпрепятства с поставяне на детектори за газ в съответните зони на помещенията. За природен газ, тъй като той е по-лек от въздуха газ сигнализаторите, се монтират в горната част на работното помещение и обикновено са свързани с табло, наречено газсигнализаторна централа, от което могат да се регистрират датчиците засекли наличието на газ във въздуха и да се локализира пробива.

Датчиците в битови или промишлени условия биват: полупроводникови, каталитични и термични сензори, и отговарят на следните изисквания: улавяне на концентрации на газа под 100 ppm (части на милион), допустима грешка ±2% , време за готовност за работа <60 s, време за реакция (анализ на пробата) <5 s, сигнализиране при надхвърляне на областта на измерване, защита от експлозия в съответствие с европейските норми.

При нормална работа на съответния сензор след засичане на изтеклия в средата природен газ се спира подаването му от съответния магнетвентил. Този тип защита може да се използва само в затворени помещения.

Предпазване на газопроводните мрежи от външна човешка намеса

Ограничаването на достъпа до газопреносните съоръжения не е възможен тъй като няма нормативна уредба, която да ограничава епизодично пребиваващи лица (напр. земеделци) около трасета на газопроводи и прилежащите им съоръжения през периода на експлоатацията им. Единствено е налице забрана за пребиваване на външни лица на територията на компресорните станции, като за целта последните са осигурени с физическа охрана.

Предпазване на газопроводните мрежи от природни бедствия

Всички метални електрически и механични системи, в това число и газопроводи, намиращи се над земната повърхност, са уязвими от удар на мълния. При попадение на мълния в близост до сграда се индуцират различни електрически потенциали между различните метални сградни инсталации, което може да доведе до протичане на дъга. Поради тази причина металните газопроводи трябва да бъдат заземени.

По стандарт газопроводите трябва да бъдат заземени към сградния заземител в точката на навлизане на газопровода в сградата. Това свързване позволява потенциалът на всички елементи да се повишава и намалява едновременно, което изключва появата на дъга между тях. Това защитно мероприятие намалява риска от пожар при евентуални мълниеви удари.

Преждевременно отстраняване на потенциални заплахи

Преждевременното отстраняване на потенциални заплахи за авария по газопреносната мрежа се извършва чрез технически средства на повърхността на газопроводите или чрез сондиране до тръбите (за подземни газопроводи). За стоманени газопроводи с налягане >0,5 MPa проверките се извършват 1 път на 4 години. За газопроводи, в близост до които се извършва строително монтажна дейност, проверките се осъществяват всеки ден.

Допуска се да не се извършва проверка на външната повърхност на подземни пластмасови тръбопроводи, ако при проверка с газсигнализатор по трасето на газопровода не са открити пропуски на природен газ, според чл. 367, ал.(4) от "Наредба за устройството и безопасната експлоатация на преносните и разпределителните газопроводи и на съоръженията, инсталациите и уредите за природен газ".

Възможно е и прилагане на вътрешно обследване чрез роботизирани интелигентни системи за сканиране, наречени "бутала". Интелигентните бутала са устройства, извършващи разнообразни операции във вътрешността на газопровода, без да се налага спирането на линията или прекратяването на доставката на газ. Някои от операциите включват почистване и инспекция на линията благодарение на различни контролно-измервателни апарати, уреди за наблюдение и сензори. Модерните "бутала" представляват автономни роботизирани системи със собствено захранване и различни размери според диаметъра на газопровода.

Действия при аварийни ситуации

В случай на възникнала аварийна ситуация газоразпределителните предприятия трябва да разполагат с:

• авариен план;

• осигурено наличие на аварийно технически средства и инструментариум, както и авариен резерв от технологични материали - съставни елементи на газоразпределителната мрежа;

• контрол на аварийната готовност (планов и внезапен) - за състоянието на техническите средства, резерва и за ефективността на действие на аварийния план.

Тенденции в развитието на методите за предотвратяване на аварии

Необходимостта от безаварийно използване на природния газ от потребителите налага на водещите компании в сектора да повишат изискванията си към създаване на нови неметални и негорими материали за сградни газови инсталации, както и такива за високи налягания на базата на полиетилен, полиамид, фибростъкло и др. Разработват се и навлизат в практиката и нови технически средства за откриване на пропуски на природен газ.

Компаниите отбелязват напредък и в технологиите за безтраншейно (безизкопно) полагане на тръби за газопроводи. Създаването и внедряването на иновационни подходи при изграждането, експлоатацията и своевременната подръжка на газоразпределителните и газопреносните мрежи ще сведе до минимум аварийните ситуации.

доц. д-р инж. Пенка Златева,

Ради Димитров


Top