CC BY
6П.А. Новоселов, Н.А. Максимов, П.А. Судницына, А.А. Даинов
ПРИЧИНЫ ШУМОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ И МЕТОДЫ ЕГО СНИЖЕНИЯ
Трубопроводы уже много лет используются как самый простой и экономичный способ транспортировки больших объемов нефти на большие расстояния. Основными методами, обычно используемыми для увеличения пропускной способности трубопровода, являются увеличение сжатия газа и увеличение диаметра трубопровода. В трубопроводах, проходящих по пересеченной местности, с компрессорными станциями к потенциально производящим шум регулирующим клапанам относятся рециркуляционные клапаны, вентиляционные клапаны, обеспечивающие защиту от аварийного давления, и продувочные клапаны. Для снижения шумового воздействия выделяют традиционные методы и современные.
Ключевые слова: трубопроводы, шумовое воздействие, давление в трубопроводах, компрессов, частота, амплитуда.
Шум является одним из наиболее распространенных профессиональных вредностей, а профессиональная потеря слуха является одним из наиболее частых заболеваний, связанных с работой в нефтяной промышленности.
С 1940-х годов трубопроводные компании использовали увеличение сжатия газа и увеличение диаметра трубопровода для повышения пропускной способности и гидравлической эффективности систем. Однако, как правило, более рентабельно увеличивать сжатие газа, поскольку чем больше газа может быть сжато (при более высоком давлении), тем меньше может быть диаметр трубопровода [ 1].
Для увеличения сжатия газа потребуются все более мощные, а впоследствии и более дорогие компрессорные станции. Однако стоимость этих станций в долгосрочной перспективе будет ниже, чем стоимость труб большего диаметра на всей длине трассы.
Компромиссом для этого экономического преимущества является повышенный потенциал для создания шума, поскольку оборудование, необходимое для достижения высокого давления газа, может быть значительным источником шума.
Компрессоры являются шумными, как и регулирующие клапаны, которые регулируют поток газа по трубопроводу на исходной станции, компрессорных станциях, распределительных узлах и дозирующих станциях.
Преобразование статического давления в кинетическую энергию в сужающейся вене в регулирующем клапане создает высокоскоростные струи, которые могут быть дозвуковыми, звуковыми или даже сверхзвуковыми. Турбулентность и звуковая ударная волна создают спектр шума с характерной пиковой частотой [2].
Обычно регулирующие клапаны имеют регулирующий диаметр, намного меньший, чем диаметр впускного / выпускного трубопровода. Следовательно, добавляются расширители для перевода потока из меньшего клапана в большую трубу. Расширение газа через этот расширитель на выходе клапана может быть другим источником шума. Этот источник преувеличен, когда расширение достигается с помощью эксцентрических редукторов по сравнению с использованием концентрических расширителей.
Чрезмерное образование шума может нанести вред слуху людей и нанести вред окружающей среде. В 1999 году Всемирная организация здравоохранения опубликовала доклад под названием "Руководство по шуму в сообществе" для стандартизации оценки рисков и управления опасностями шума среди стран-участниц.
Между 70 дБА и 85 дБА источник шума становится довольно заметным. Однако длительное воздействие шума такого уровня вряд ли повредит человеческому слуху. При 85 дБА и выше источник шума достигает уровня, при котором длительное воздействие может привести к повреждению слуха человека.
По этим причинам руководящие принципы предписывают ограничение в 85 дБА для воздействия до восьми часов.
Чем выше уровень шума источника поднимается по шкале дБА, тем короче становится продолжительность воздействия, прежде чем может произойти повреждение [3].
Нарушение этих ограничений может привести к суровым наказаниям, включая штрафы и остановки, а также судебные иски от пострадавших жителей, предприятий и правозащитных групп.
© П.А. Новоселов, Н.А. Максимов, П.А. Судницына, А.А. Даинов, 2022.
Низкочастотный шум, обычно вызываемый стоячими волнами, может привести к механической вибрации трубопроводов и, в конечном счете, к физическому повреждению конструкции трубопровода. Кроме того, основными причинами низкочастотной вибрации являются крупномасштабные вихревые завихрения и вытекание из клапана, а также струи большого диаметра из обшивки клапана.
Аналогично, трубы могут вибрировать в радиальном направлении из-за высокочастотного шума, создаваемого клапаном. Это может вызвать проблемы с усталостью в сварных соединениях, таких как дренажные трубы и термопары, что может привести к непредвиденному катастрофическому выходу из строя. Вероятность усталостного разрушения возрастает при увеличении отношения диаметра трубы к квадрату толщины стенки. На способность эффективно управлять уровнем шума и максимизировать эффективность транспортировки влияют все более строгие экологические нормы, которые влияют на выбор оборудования и расположение компрессорных станций.
Требования к уровню шума на производстве, как правило, ограничены 55 дБА, а ночью уровень шума может упасть еще ниже. Это может быть приравнено к низкому уровню шума на клапане, иногда на уровне 70 дБА.
Существует две составляющие шума: частота (Гц) и амплитуда (дБ). Как правило, амплитуда или величина шума увеличивается при более высоких перепадах давления, что является неизбежной проблемой при транспортировке газа.
Традиционные методы борьбы с шумом в трубопроводе включают использование более толстых или тяжелых стенок трубы, добавление акустического запаздывания или размещение шумного оборудования внутри здания. Однако у каждого из них есть свои недостатки.
Более тяжелые стенки труб и более толстая изоляция становятся экономически неприемлемыми для более крупных труб при очень длительных пробегах, особенно для труб более высокого качества [4].
Сегодня существует два основных метода шумоглушения панелей, широко используемых для компрессорных систем. Один из них включает в себя полностью закрытое, звукоизолированное здание.
Другой включает в себя высокоэффективный звукопоглощающий периферийный шумоизоляцион-ный барьер. Обе конструкции чрезвычайно эффективны в снижении уровня шума, но между ними есть существенные различия.
Работодатели должны предоставить соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ) для работников, подвергающихся воздействию высокого уровня шума. Беруши на заказ - это беруши лабораторного производства, изготовленные по формам, изготовленным обученными, опытными специалистами. Чаще всего ушные вкладыши изготавливаются из акрила или мягкого силикона, которые плотно прилегают к уху.
Соответствующая программа по охране труда и технике безопасности в сочетании с профессиональным тестированием может способствовать повышению безопасности рабочих мест в нефтегазовой отрасли. Работодатели также могут использовать базовые и периодические тесты слуха, которые измеряют способность человека слышать звуки различной высоты и интенсивности.
Библиографический список:
1.Чурикова, Л. А. Анализ методов обеспечения безопасности эксплуатации трубопроводных систем / Л. А. Чурикова, А. М. Нургалиев, Е. А. Конашева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 20 (154). — С. 91-95.
2.Шкрабак В. С., Орлов П. С., Шкрабак Р. В., Шкрабак А. В. Повышение эксплуатационной надёжности подземных трубопроводов // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - № 1 (58) . -
2020, С. 186-193. doi: 10.24411/2078-1318-2020-11186
3.Ямалеев К.М., Гумерова Л.Р. Структурные аспекты разрушения металла нефтепроводов. Уфа: Гилем, 2011. 144 с. 5. РД-13.100.00-КТН-196-06. Правила безопасности при эксплуатации магистральных нефтепроводов. М.: АК «Транснефть», 2006. 64 с.
4.Ясашин В.А., Гертер М.И., Агеева В.Н. Анализ путей повышения эффективности магистральных газонефтепроводов // Машины, агрегаты и процессы. Проектирование, создание и модернизация: материалы науч.-практ. конф.
2021. С. 59-62.
НОВОСЕЛОВ ПАВЕЛ АЛЕКСЕЕВИЧ - магистрант, Тюменский индустриальный университет, Россия.
МАКСИМОВ НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ - магистрант, Тюменский индустриальный университет, Россия.
СУДНИЦЫНА ПОЛИНА АНАТОЛЬЕВНА - магистрант, Тюменский индустриальный университет, Россия.
ДИАНОВ АНТОН АНДРЕЕВИЧ - магистрант, Тюменский индустриальный университет, Россия.
