Научная статья на тему 'Основные причины аварийности танкеров-газовозов'

Основные причины аварийности танкеров-газовозов Текст научной статьи по специальности «Машиностроение»

86
33
Поделиться
Ключевые слова
СУДА-ГАЗОВОЗЫ / ВМЕСТИТЕЛЬНОСТЬ / СЖИЖЕННЫЙ ГАЗ / БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ / ПРИЧИНЫ АВАРИЙ / ГРУЗОВАЯ СИСТЕМА / СУДОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА / LNG-CARRIERS / CAPACITY / LIQUEFIED GAS / SAFE OPERATIONS / CAUSES OF ACCIDENTS / LOADING SYSTEM / MARINE HARDWARE

Аннотация научной статьи по машиностроению, автор научной работы — Епихин Алексей Иванович

На протяжении последних десятилетий наблюдается интенсивное развитие морских перевозок сжиженного газа, в результате чего флот танкеров-газовозов растет не только количественно, но и с точки зрения вместительности судов. Современный флот газовозов насчитывает более 400 судов вместительностью до 266 тыс. м3. Такие суда, являясь весьма сложными в эксплуатации системами, характеризуются значительной степенью риска и представляют опасность для окружающей среды, объектов морской инфраструктуры и экипажа. Строящийся газовозный флот характеризуется преобладанием судов вместительностью свыше 180 тыс. м3. Анализ аварий на судах, задействованных в перевозке сжиженных газов, показал, что наиболее часто их причинами являются отказы и неисправности судовых технических средств, на втором месте, приблизительно в равных долях, находятся посадка на грунт и столкновения, на третьем пожары и взрывы. Таким образом, основные причины аварийности являются далеко не случайными, и это позволяет судить о возможности их предотвращения, смягчения последствий или минимизации ущерба. В этих целях могут применяться средства ранней и углубленной диагностики судовых технических систем, системы управления судами новых типов, а также системы поддержки принятия решений, позволяющие освободить оператора судна от необходимости обрабатывать значительный объем диагностической информации, концентрируя внимание на безопасном управлении судном.

THE BASIC CAUSES OF LNG-VESSELS EMERGENCIES

During last decades in the world there is great extension of maritime shipping of liquefied gas, as a result of it, the tankers fleet is increasing not only in quantity, but in the vessel capacity, as well. The contemporary fleet of liquefied natural gas tankers has more than 400 vessels with the capacity up to 266.000 m3. Such vessels, being rather complicated systems for operations, are characterized with higher degree of risks and are dangerous for ecology, sea infrastructure objects and crew. The developing fleet of LNG-carriers is characterized with an abundance of the vessels with the capacity 180.000 m3. The analysis of the emergencies on the vessels, transporting liquefied gases, showed that the most frequent reasons are marine hardware faults and breakdowns, secondly, they are caused by grounding and collisions and, finally, they are caused by fires and explosions. Therefore, the main reasons of emergencies are not occasional and this makes it possible to realize the technical and technological decisions for prevention, lessening the consequences and minimizing damage. In this connection, it is possible to use means of early and thorough diagnostics of marine hardware, systems of navigation for new types of the vessels and the decision support systems, that help the vessel operator to avoid the processing of great flows of diagnostic information, focusing attention to safe navigation of the vessel.

Похожие темы научных работ по машиностроению , автор научной работы — Епихин Алексей Иванович,

Текст научной работы на тему «Основные причины аварийности танкеров-газовозов»

СУДОСТРОЕНИЕ, СУДОРЕМОНТ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ФЛОТА

УДК 656.612

А. И. Епихин

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ АВАРИЙНОСТИ ТАНКЕРОВ-ГАЗОВОЗОВ

На протяжении последних десятилетий наблюдается интенсивное развитие морских перевозок сжиженного газа, в результате чего флот танкеров-газовозов растет не только количественно, но и с точки зрения вместительности судов. Современный флот газовозов насчитывает более 400 судов вместительностью до 266 тыс. м3. Такие суда, являясь весьма сложными в эксплуатации системами, характеризуются значительной степенью риска и представляют опасность для окружающей среды, объектов морской инфраструктуры и экипажа. Строящийся газовозный флот характеризуется преобладанием судов вместительностью свыше 180 тыс. м3. Анализ аварий на судах, задействованных в перевозке сжиженных газов, показал, что наиболее часто их причинами являются отказы и неисправности судовых технических средств, на втором месте, приблизительно в равных долях, находятся посадка на грунт и столкновения, на третьем - пожары и взрывы. Таким образом, основные причины аварийности являются далеко не случайными, и это позволяет судить о возможности их предотвращения, смягчения последствий или минимизации ущерба. В этих целях могут применяться средства ранней и углубленной диагностики судовых технических систем, системы управления судами новых типов, а также системы поддержки принятия решений, позволяющие освободить оператора судна от необходимости обрабатывать значительный объем диагностической информации, концентрируя внимание на безопасном управлении судном.

Ключевые слова: суда-газовозы, вместительность, сжиженный газ, безопасность эксплуатации, причины аварий, грузовая система, судовые технические средства.

Введение

Развитие морских перевозок сжиженных газов морем в последние десятилетия привело не только к существенному увеличению количества задействованных в них судов, но и к значительному росту их вместительности. Пропорционально с ростом вместительности судов и интенсивности перевозок возрастает уровень опасности, поскольку характер перевозимых грузов может оказать негативное воздействие не только на судно, но и на окружающие объекты и среду. Риск непредвиденных ситуаций с танкерами, задействованными в перевозке сжиженных газов, усугубляется повышенной вероятностью человеческих жертв, что ведет к необходимости разработки особых требований к обеспечению безопасной эксплуатации танкеров-газовозов.

Перевозки сжиженных газов в мире ежегодно увеличиваются на несколько процентов. В 2014 г. судами-газовозами было выполнено более 4 000 коммерческих рейсов, что позволяет судить о динамичном развитии данной отрасли.

Характеристики современных танкеров-газовозов

Мировой флот газовозов в настоящее время насчитывает около 400 единиц различной конструкции, вместительности, годов постройки и районов плавания [1]. На рис. 1 приведены сведения о динамике численности мирового флота газовозов [2, 3].

Рис. 1. Динамика численности мирового флота газовозов

С точки зрения обеспечения безопасности судоходства, танкеры, перевозящие сжиженные газы, следует классифицировать по вместительности (рис. 2), сроку эксплуатации (рис. 3) и типу главной энергетической установки (рис. 4), а также по типу грузовой системы.

Рис. 2. Распределение эксплуатируемых газовозов по вместительности [3]

Рис. 3. Распределение газовозов по сроку эксплуатации

□ Паротурбинный двигатель

■ Мало о воротный дизель □ Двухтопливный дизель В Трехтогшивный дизель

Рис. 4. Распределение эксплуатируемых газовозов по типу главной энергетической установки [2]

По типу грузовой системы на конец 2015 г. менее 25 % судов оборудованы сферическими танками типа Moss, а более 75 % - танками мембранного типа [2].

География перевозок сжиженных газов пролегает, в основном, через Индийский океан, юго-западную часть Тихого океана и восток Атлантического. В последнее десятилетие XXI в. наращивается экспорт газа с территорий российского Севера.

Анализ действующих контрактов на постройку новых газовозов и ввода в эксплуатацию судов [2] показывает, что на протяжении последнего десятилетия наблюдается тенденция к увеличению количества заказов на постройку газовозов, повышению вместительности строящихся судов, а также к использованию новых, более экономичных типов двигателей. Так, в качестве наиболее перспективных рассматриваются поршневые двигатели с системой электронного управления впрыском газа (однотопливные), а также паротурбинные двигатели с рециркуляцией отводимого пара. Большая часть новых судов строится на верфях Кореи, Японии и Китая.

Свыше 85 % новых заказов поступает на суда вместительностью более 180 тыс. м3.

Основные опасности при эксплуатации танкеров-газовозов

Согласно классификации, приведенной в [4], для судов, перевозящих сжиженные газы, характерен следующий ряд опасностей:

1) навигационные ошибки:

- посадка на грунт;

- навал;

- столкновение с судном или объектом;

2) ошибки при погрузоразгрузочных операциях:

- рассоединение трубопроводов;

- повреждение конструкций судна низкотемпературным грузом;

3) неисправности грузовой системы:

- отказы систем обработки груза;

- нарушение герметичности танков;

- «всплескивание» груза (гидроудар) или провал температурных слоев;

4) природные воздействия:

- ураганы;

- удар молнии;

- цунами;

5) технические неисправности и происшествия:

- отказ энергетических установок;

- пожары в машинных отделениях/на мостике;

- взрывы котлов;

- отказы гребных установок;

- прочие технические неисправности;

6) террористические акты;

7) прочие причины.

Анализ аварийности целесообразно проводить не только с точки зрения количества аварий, но и в рамках наносимого ими ущерба и количества человеческих жертв. На рис. 5 приведена диаграмма распределения аварий судов-газовозов по причинам и нанесенному ущербу [4].

Рис. 5. Распределение аварий газовозов (% от общего количества) по причинам и сумме нанесенного

ущерба: СТС - судовые технические средства

Анализ причин аварий танкеров-газовозов

Аварии, характеризующиеся наибольшим размером ущерба и человеческих жертв, согласно данным 1996-2016 гг. [4], происходили по причине навигационных ошибок, сложных метеоусловий и неисправностей грузовой системы. Анализ обстоятельств наиболее опасных происшествий позволяет судить о реальной возможности их предотвращения в случае проведения соответствующих конструктивных, технологических или организационных мероприятий, способствующих устранению причин таких происшествий или раннему обнаружению дефектов, послуживших причиной аварий.

Следует отдельно отметить, что современные суда-газовозы характеризуются исключительной сложностью технических средств, а также большими объемами перевозимых опасных грузов.

В процессе перехода судна на него воздействует множество неблагоприятных внешних факторов, таких как волнение, ветер и пр. Влияние внешних сил на газовозы представляет особую опасность ввиду характера перевозимого груза [1], особенно при балластных переходах, когда танки могут быть частично заполнены сжиженным газом. При частичной загрузке наблюдается эффект «всплескивания», под воздействием которого вероятны серьезные повреждения внутренней обшивки танков, что приводит к длительному (до 6 мес.) ремонту грузовой системы [4].

По оценкам Германского общества Lloyd (Germanischer Lloyd) [5], риск столкновения судна вероятен в 8-17 % от общего числа аварийных ситуаций, при этом для танкеров-газовозов вероятность причинения вреда команде в случае столкновения на 7-12 % выше, чем для остальных типов судов. Повышенный риск для команды обусловлен, в первую очередь, рисками асфиксии и криогенных воздействий при нарушении герметичности систем хранения груза и палубных трубопроводов.

Кроме того, перевозимый груз при контакте с водой подвержен быстрой фазовой трансформации (Rapid Phase Transformation, RPT), что вызывает резкое повышение давления в зоне контакта вплоть до эффекта взрыва [6].

Выводы

Минимизация рисков, связанных с возникновением опасных ситуаций, возможна при реализации комплексного подхода к обеспечению безопасной эксплуатации танкеров, задействованных в перевозке сжиженных газов. Согласно рекомендациям, предложенным в [7], значительному снижению рисков способствует применение следующих мер:

- усиление конструкций корпуса;

- повышение квалификации команды;

- конструктивная защита от пожаров;

- активные системы пожаротушения;

- повышение точности навигационного обеспечения.

Учитывая приведенный выше статистический анализ, можно сделать вывод, что значительная часть аварийных ситуаций возникает вследствие отказов судовых технических средств и вследствие навигационных ошибок. Риск возникновения аварийных ситуаций повышается в условиях, когда внимание оператора судна сконцентрировано на сочетании различных неблагоприятных факторов, например, в сложных погодных условиях.

Судно, перевозящее сжиженный газ, является сложной технической системой, находящейся под воздействием не только внешних, но и внутренних факторов, оказывающих существенное влияние на степень риска. В ряде случаев (в условиях значительного потока разнородной информации) оператор судна оказывается не способен принять корректное решение, ввиду чего представляется целесообразным внедрение специализированных систем поддержки принятия решений, осуществляющих в полностью автоматизированном и автономном режиме сбор и анализ технической информации о параметрах всех судовых технических средств с последующим формулированием рекомендаций судоводителю, позволяющих минимизировать риск возникновения и развития опасных ситуаций.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Новости СИГТТО (Общество операторов танкеров-газовозов и терминалов по перегрузке сжиженных газов). Лондон, 2013. № 29. 12 с.

2. Мировой отчет по перевозкам сжиженного газа (ред. 2015 г.). Норвегия; Форнебу: Ай-Джи-Ю, 2016. 68 с.

3. Мировой отчет по перевозкам сжиженного газа (ред. 2014 г.). Норвегия; Форнебу: Ай-Джи-Ю, 2015. 99 с.

4. Ванг К. С. Предотвращение потерь флота. Исследование и анализ эксплуатационных рисков для эксплуатируемых, строящихся и реконструируемых танкеров-газовозов. БМТ морские и оффшорные исследования. Япония; Токио, 2010.

5. Оценка рисков столкновения для судов, использующих в качестве топлива сжиженный газ. Осло, Герман. отд. общ-ва Ллойда, 2012. 68 с.

6. Годовой отчет Комиссии по расследованию морских происшествий за 2014 год. Великобритания, Саутгэмптон, 2015. 73 с.

7. Особенности танкеров, перевозящих сжиженные газы - для официальных исследований по безопасности. Дания; Копенгаген: Комитет морской безопасности, 2007. Вып. 9. 26 с.

Статья поступила в редакцию 15.09.2016

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ

Епихин Алексей Иванович - Россия, 353918, Новороссийск; Государственный морской университет им. адмирала Ф. Ф. Ушакова; канд. техн. наук; доцент кафедры судовых тепловых двигателей; bsmbeton@mail.ru.

A. I. Epikhin

THE BASIC CAUSES OF LNG-VESSELS EMERGENCIES

Abstract. During last decades in the world there is great extension of maritime shipping of liquefied gas, as a result of it, the tankers fleet is increasing not only in quantity, but in the vessel capacity, as well. The contemporary fleet of liquefied natural gas tankers has more than 400 vessels with the capacity up to 266.000 m3. Such vessels, being rather complicated systems for operations, are characterized with higher degree of risks and are dangerous for ecology, sea infrastructure objects and crew. The developing fleet of LNG-carriers is characterized with an abundance of the vessels with the capacity 180.000 m3. The analysis of the emergencies on the vessels, transporting liquefied gases, showed that the most frequent reasons are marine hardware faults and breakdowns, secondly, they are caused by grounding and collisions and, finally, they are caused by fires and explosions. Therefore, the main reasons of emergencies are not occasional and this makes it possible to realize the technical and technological decisions for prevention, lessening the consequences and minimizing damage. In this connection, it is possible to use means of early and thorough diagnostics of marine hardware, systems of navigation for new types of the vessels and the decision support systems, that help the vessel operator to avoid the processing of great flows of diagnostic information, focusing attention to safe navigation of the vessel.

Key words: LNG-carriers, capacity, liquefied gas, safe operations, causes of accidents, loading system, marine hardware.

REFERENCES

1. Novosti SIGTTO (Obshchestvo operatorov tankerov-gazovozov i terminalov po peregruzke szhizhennykh gazov) [News of SIGTTO (Community of operators of LNG-carriers and terminals for reloading of liquefied gases)]. London, 2013, no. 29, 12 p.

2. Mirovoi otchet po perevozkam szhizhennogo gaza (redaktsiia 2015 g.) [World review on transportation of liquefied gas (edited in 2015)]. Norway, Fornebu, Ai-Dzhi-Iu, 2016. 68 p.

3. Mirovoi otchet po perevozkam szhizhennogo gaza (redaktsiia 2014 g.) [World review on transportation of liquefied gas (edited in 2014)]. Norway, Fornebu, Ai-Dzhi-Iu, 2014. 99 p.

4. Vang K.S. Predotvrashchenie poter' flota. Issledovanie i analiz ekspluatatsionnykh riskov dlia ekspluatiruemykh, stroiashchikhsia i rekonstruiruemykh tankerov-gazovozov. BMT morskie i offshornye issledovaniia [Prevention of fleet losses. Study and analysis of operational risks for exploited, designed and reconstructed LNG-carriers. BMT marine and offshore studies]. Japan, Tokyo, 2010.

5. Otsenka riskov stolknoveniia dlia sudov, ispol'zuiushchikh v kachestve topliva szhizhennyi gaz [Assessment of the risks of collision of the vessels using liquefied gas as a fuel]. Oslo, Germanskoe otdelenie obshchestva Lloida, 2012. 68 p.

6. Godovoi otchet Komissii po rassledovaniiu morskikh proisshestvii za 2014 god [Annual report of the Committee on investigation of the marine accidents in 2014]. UK, Southampton, 2015. 73 p.

7. Osobennosti tankerov, perevoziashchikh szhizhennye gazy - dlia ofitsial'nykh issledovanii po bezopasnosti [Specific characteristics of the tankers transporting liquefied gases - for official studies on security]. Denmark, Copenhagen, Komitet morskoi bezopasnosti, 2007, iss. 9. 26 p.

The article submitted to the editors 15.09.2016

INFORMATION ABOUT THE AUTHOR

Epikhin Alexey Ivanovich - Russia, 353918, Novorossiysk; State Maritime University named after Admiral F. F. Ushakov; Candidate of Technical Sciences; Assistant Professor of the Department of Marine Heat Engines; bsmbeton@mail.ru.