CC BY
20
Анализ технологических аварий нефтепроводов
Халиков В. Д., Кокорин В. В., Сатюков Р. С.,
Уральский институт ГПС МЧС России, г. Екатеринбург
Для оценки и осуществления необходимых расходов на обеспечение безопасности нефтехимического производства необходимо иметь представление о реальных масштабах и последствий технологических аварий.
Прогнозирование сценариев возможных разливов нефтепродуктов проводиться на основе анализа рисков с учетом максимально возможного объёма разлившихся нефтепродуктов. [2]
Целью прогнозирования разливов нефти и нефтепродуктов является: определение возможных последствий разливов нефти и нефтепродуктов, их значение и влияние на население, объекты жизнеобеспечения и окружающую природную среду. [2-5]
Прогнозирование осуществляется на основе исходных данных, в состав которых входят: описание объекта, тип и характеристики продукта, гидрометеорологические и гидрогеологические условия, наличие экологически уязвимых зон в районе возможного загрязнения, I, II, III пояса зон санитарной охраны подземных и поверхностных источников водоснабжения и объектов водопроводных сооружений. [2-5]
При анализе состояния технологических трубопроводов обычно оценивают изменение выходных характеристик, чтобы выделить из возможных состояний наиболее вероятные. Следует, принять во внимание, что в некоторых случаях различные воздействия приводят к одинаковым конечным результатам. Таким образом, характерной чертой диагностического процесса является анализ состояний системы, позволяющий уточнить и локализовать место, как возможной аварии, так и элементов системы, находящихся в аварийном состоянии.
Аварии на магистральных трубопроводах сопровождаются пожарами и взрывами, а так же выходом опасных веществ наружу. Следствием этого является загрязнение окружающей среды, затраты по ликвидации последствий аварий и затраты по ремонту поврежденной части трубопровода. [6-10] Наиболее опасны разливы больших объёмов нефтепродуктов при их транспортировке по магистральным трубопроводам или при разрушении резервуара. Аварийные розливы нефтепродуктов зависят от объемов вылитого вещества и от площади розлива. В качестве примеров можно привести следующие аварии:
5 июня 2012 г. - в Республике Дагестан на территории Карабудахкентско-го района недалеко от села Уллубий-аул, произошел обрыв нефтепровода. В результате несанкционированной врезки розлив нефти составил примерно 5 тонн на площади 80 км . Возгорание разлившейся жидкости удалось избежать.
21 декабря 2012 г. - в Нефтекумском районе Ставрапольского края из-за порыва нефтепровода, на землю разлились нефтепродукты и уничтожили плодородный слой почвы площадью 500 м .
Обеспечение промышленной безопасности опасных производственных объектов предполагает использование результатов анализа риска аварий для выработки оптимальных решений по критериям, учитывающим затраты на обеспечение безопасности и показатели экономической эффективности.
Основными техногенными авариями на объектах хранения и перевалки нефти и нефтепродуктов являются: локальные утечки из технологического оборудования, трубопроводов с возможным воспламенением нефти или нефтепродукта и пожаром пролива.
Поражающими факторами аварий являются: тепловое излучение, воздействие ударных волн, попадание в открытое пламя, поражение осколками.
Общими причинами аварий магистральных нефтепроводов и газопроводов является брак строительно-монтажных работ и коррозия металла труб. Снижение аварий по причине брака строительно-монтажных работ на прямую зависит от порядка и соблюдения, как самого монтажа трубопроводной арматуры, так и последующего проведения проверок и своевременного устранения несоответствий при строительстве трубопроводов. Так же причин отказов, линейной части магистральных трубопроводов, является коррозионное растрескивание под напряжением труб со стороны внешней, катодно-защищенной поверхности.
Анализ технологических аварий и несчастных случаев, происшедших на пожаро и взрывоопасных производствах, показывает, что они вызваны главным образом нарушениями правил и норм проектирования, монтажа или эксплуатации материалов трубопроводов.[1]
Современное состояние решения задач распознавания и оптимизации режимов работы оборудования компрессорных станций, позволяет сделать вывод о необходимости создания достаточно простых и эффективных методов распознавания опасных и разрушительных динамических процессов, возникающих в подземных технологических трубопроводах вследствие влияния на них неустойчивых течений газа в нагнетателях.
Мероприятия, способствующие к уменьшению аварий магистральных трубопроводов [10]:
1) Работы по внутритрубной дефектоскопии и электрометрические обследования для обнаружения дефектов;
2) Создание на предприятиях единой системы мониторинга технического состояния магистральных трубопроводов по результатам комплексной диагностики;
3) Применение при сооружении, эксплуатации и ремонте магистральных трубопроводов современных технических устройств и алгоритмов работы;
4) Контроль за обязательным использованием и правильностью работы электрохимической защиты магистральных трубопроводов от коррозии;
5) Своевременное обнаружение отступлений от требований регламентирующих документов и немедленное их устранение.
На сегодняшний день проблема обеспечения пожарной безопасности нефтегазовой отрасли посредствам снижения количества аварий магистральных трубопроводов занимает одно из основных направлений развития данной промышленности.
Библиографический список
1. Большая Энциклопедия Нефти Газа.
2. Постановление Правительства РФ «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов» от 21.08.2000 г. № 613.
3. Постановление Правительства РФ «О порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации» от 15.04.2002 г. № 240.
4. Федеральный закон от 22.07.2008 № 123- ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»
5. СП 12 131302009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»
6. Народное хозяйство СССР в 1990 году. - М.: Финансы и статистика, 1991. - С. 752.
7. Российский статистический ежегодник. 2007 год. - М.: Росстат, 2007. -С. 826.
8. Российский статистический ежегодник. 2011 год. - М.: Росстат, 2011. -С. 795.
9. Российский статистический ежегодник. 2012. - М.: Росстат, 2012. - С.786.
10. Разработка метода оценки влияния пожара пролива на технологические трубопроводы, Шайбаков Р. А., дис. работа на соискание степени кандидата технических наук, 2009 год. - Уфа: ГОУ ВПО «УГНТУ», 2009. - С. 118.
Определение направления
на источник проникающих ядерных излучений в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения
Чернявский И. Ю.,
Национальный университет гражданской защиты Украины,
г. Харьков
Анализ техногенных аварий на ядерных объектах показывает, что распространение радиоактивного загрязнения окружающей среды также требует оперативной оценки как уровня загрязнения, так и распределения источников ядерных излучений на местности. Задача поиска и локализации точечных высокоактивных источников излучения большой активности является одной из важных задач при ликвидации последствий радиационных аварий. Это могут быть фрагменты конструктивных элементов ядерных реакторов, хранилищ радиоактивных отходов, отработанных тепловыделяющих элементов и другие малоразмерные радиоактивные объекты.
В Чернобыле поиск источников излучения проводился в непосредственной близости от аварийного реактора и преследовал цель их локализации, контейнеризации и удаления для существенного улучшения радиационной обстановки
в зонах работы ликвидаторов аварии. Как правило, такой поиск вёлся с помощью носимого прибора ДП-5А, и методика заключалась в последовательном приближении к источнику и его местоопределению. Недостатком такого подхода является возможность получения оператором значительных дозовых нагрузок. Вместе с тем, определение положения источника излучения при обеспечении минимального облучения оператора прибора является вполне достижимым техническим результатом. В работе [1] предложен способ поиска точечного источника излучения измерителем мощности дозы, и определяются его координаты без непосредственного приближения к источнику, что позволяет существенно снизить дозовые нагрузки на лиц, проводящих разведку.
^ - источник гамма-излучения
1*1 - маршруты движения оператора
о ■ точки измерения
1н1, 1 - перпендикуляры к маршрутам разведки б точках с максимальными уровнями радиации
- изолиния ионизирующего излучения
Рис. 1. Принципиальная схема определения положения источника излучения с использованием измерителя мощности дозы
Способ может быть положен не только в основу методик поиска источников излучения с использованием носимых измерителей мощности дозы, но также может быть использован при разработке алгоритма обработки данных в перспективных приборах радиационной разведки в комплексах, где строятся карты дозовых полей.
Современные средства электроники и электротехники позволяют сейчас создать системы технического зрения, которые дают возможность «видеть» источник в поле прямого гамма-излучения. Такой аппаратурой целесообразно оснащать специальные отряды ликвидации последствий.
Для решения задачи поиска и обнаружения источников гамма-излучения на вооружении специальных отрядов ликвидации последствий радиационных аварий находится радиационно-поисковая машина с аппаратурой наземного гамма-поиска. Проведённый анализ показал, что аппаратура эффективна для дистанционного поиска отдельных радиоактивных обломков, разбросанных на большой территории (рис. 2).
Наипростейшей ситуацией является поиск одиночного точечного источника. В этом случае направление на него будет определено однозначно с расстояния (Я), которое определяется минимальной границей чувствительности прибора [2].
50 Р/ч
5 \
10 Р/ч \
у^П 70 Р/ч
Рис. 2. Способ поиска в пространстве точечных источников гамма-излучения
В случае наличия в поле зрения детекторного устройства нескольких источников излучений (ИИ), что характерно для аварий на АЭС, на выходах детекторов потоки импульсных сигналов будут определяться суммарным воздействием гамма-излучения от всех источников, попавших в поле их зрения. Поэтому обработка позиционной информации о выборе направления осуществляется только на один точечный ИИ, создающий в точке регистрации максимальную мощность дозы. Излучения от других источников принимаются как фоновые. В этом способе практически невозможно определение правильного направления на ИИ при нахождении на местности нескольких ИИ высокой активности, а также отсутствует возможность точного определения местоположения ИИ (источник может быть обнаружен только визуально или с помощью привлечения дозиметриста, который является одним из членов экипажа).
Анализ показал, что существует два основных типа устройств, пригодных для решения задачи ускоренного обследования участков местности, загрязненных у-излучающими радионуклидами, и поиска локальных источников: системы детекторов с анизотропной чувствительностью и детекторы телескопического типа.
К достоинствам аппаратуры телескопического типа следует отнести высокую точность определения направления при малом числе зарегистрированных частиц, возможность построения углового распределения потоков у-излучения от многих источников, к недостаткам - низкую эффективность регистрации, ограниченную апертуру угла обзора, значительный вес и размеры аппаратуры, необходимость проведения большого числа замеров при исследовании углового распределения потоков излучения, необходимость вращения детектора для определения углового распределения. Значительное время измерения исключает определение направления на импульсные источники излучения, а наличие подвижных частей существенно влияет на надёжность устройства.
Достоинствами систем детекторов с анизотропной чувствительностью является высокая эффективность регистрации у-излучения, всенаправленность детектора, возможность определения углового распределения потока излучения по результатам одного измерения, сравнительно небольшие размеры и масса. С помощью устройства этого типа невозможно определить направление прилета отдельных частиц, а для вычисления градиента плотности потока излучения необходимо набрать достаточную статистику. В работе [3] показано, что такой метод определения направления на источник излучения оказывается эффектив-
ным и в тех случаях, когда скорость счета от источника сравнима со скоростью счета фона, т.е. в случае близко-фонового излучения.
Исследования [4] показали, что определение направления на источник целесообразно проводить, используя три детектора и экран. Первый детектор (Д1) помещается в экран с коэффициентом ослабления, независящим от угла в интервале 2п радиан (рис. 3); второй детектор (Д2) помещается в экран с коэффициентом ослабления, зависящим от угла таким образом, чтобы коэффициент ослабления изменялся от минимального значения до максимального в диапазоне углов от 0 до 2п радиан (рис. 4, а).
Интенсивность проникающего излучения, измеряемая первым детектором ^=Ку0; вторым детектором - ^=К^, где К1, К2 - коэффициенты ослабления первого и второго экранов соответственно, ^ - интенсивность проникающего излучения при отсутствии экрана.
Из соотношения значений интенсивностей проникающих излучений, измеряемых первым и вторым детектором, определяется коэффициент пропорциональности между коэффициентами ослабления экранов с независимым и зависимым от угла коэффициентом ослабления
^ к2
К
п
Л К!
Таким образом, за известными коэффициентами пропорциональности КП и коэффициентом ослабления первого экрана К1, найдём коэффициент ослабления второго экрана К2, который зависит от направления на источник проникающего излучения, т.е угол между выбранным направлением и направлением на источник проникающего излучения а, где а = f (К 2 ). Коэффициент ослабления К2 известной толщины поглотителя (рис. 4а), который зависит от угла:
Ъ = Ь •
а
360е
, где Ь -геометрическая константа; а - угол в диапазоне от 0 до
360°. Толщина поглотителя изменяется от 0 до Ь, а коэффициент ослабления изменяется пропорционально толщине.
Рис. 3. Детектор с кольцевым поглотителем
Рис. 4. Детекторы: а) с поглотителем, у которого коэффициент ослабления зависит от угла, б) с сегментным поглотителем, перекрывающий угол приблизительно 0°
