CC BY
109Способы повышения надёжности систем газораспределения в городском строительстве
Жила Виктор Андреевич
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры тепло-газоснабжения и вентиляции, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), viktor6740@mail.ru
Гусарова Елена Александровна
старший преподаватель кафедры Начертательной геометрии и графики, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), gusarova_ea@mail.ru
Гулюкин Михаил Дмитриевич
студент, Институт инженерно экологического строительства и механизации (ИИЭСМ), Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), misha365@mail.ru
В статье описаны три основных способа повышения надёжности газораспределительной сети: при проектирование, строительстве и эксплуатации. Для каждого из способов, предложены несколько методов и идеи по реализации некоторых из них. Рассмотрены условия в которых используются эти методы. Проанализированы необходимые мероприятия, на которые следует обратить особое внимание, проводимые для снижения аварийных ситуаций. Описаны, какие приборы стоит применять, для своевременного определения утечек газа. Отмечено, какие обязанности следует выполнять всем лицам, связанным с газовым хозяйством. Интересно то, что в работе сделан акцент на внедрение новых технологий с использованием цифровой связи, разработку компьютерных технологий для мониторинга газовых коммуникаций, повышение качества материалов и активное применение автоматизации всех систем.
Ключевые слова: Способы повышения надёжности, этап проектирования, эксплуатация сетей, строительство газопровода, сварные стыки, мониторинг, механические повреждения.
С течением времени происходят изменения технических, а так же и экономических условий развития газового хозяйства нашей страны. Главным требованием к газораспределительной системе является обеспечение надежности, безопасности и эффективности действия этой системы.
Надёжность газораспределительных систем -это способность транспортировать потребителям (абонентам) необходимое количество газообразного топлива с определёнными параметрами при нормальных условиях эксплуатации в течение некоторого периода времени.
Отметим 3 основных, на наш взгляд, способа повышения надёжности системы.
❖ Первый способ - при проектировании
> Переход от тупиковых систем газораспределения к кольцевым системам;
> Секционирование сети на участки (установка отключающих устройств);
> Подключение абонента по варианту, который исключает отключение его от сети газораспределения;
❖ Второй способ - при строительстве газопровода
> Повышение качества строительно-монтажных и сварочных работ;
> Использование материалов с оптимальными показателями;
> Повышение требований к качеству конструкций и изготовлению изделий;
❖ Третий способ - при эксплуатации
> Своевременное принятие мер по предупреждению аварийных ситуаций;
> Надлежащий контроль за состоянием газовых сетей
> Использование современного автоматического оборудования для определения загазованности помещений и возможных мест скопления газа
> Поддержание высокого уровня организации аварийной службы и обеспеченность запасными деталями и материалами;
Рассмотрим каждый способ по отдельности. Проектирование сетей газоснабжения должно выполняться с применением новых методов, в которых система будет состоять из элементов, надёжность которых выше требуемой надёжности системы в целом. Не редко, таким образом не получается достичь требуемого показателя надёжно-
0
55 >
£
55 П П 1
и
у
а
г
*
а о
сти, а следовательно применяют резервирование элементов из которых состоит система.
Возможность резервирования газообразного топлива в трубопроводах имеет существенные ограничения, так, сети различного давления имеют незначительную аккумулирующую способность, около 3% от максимального часового расхода, следовательно, емкость газовой сети не влияет на надежность системы и не является резервом для повышения надежности. На практике, основными средствами резервирования являются кольцевание и дублирование сетей и отдельных участков. Однако данные способы связаны дополнительными капиталовложениями, поэтому их применение должно быть экономически обосновано.
Природа отказов элементов сети газораспределения имеет вероятностный характер, случайные совпадения перегрузок на ослабленных местах элементов системы и приводят к аварийным ситуациям или инцидентам. При работе газораспределительной системы в режиме аварии, ее пропускная способность снижается, и потребители, расположенные наиболее неблагоприятно, могут недополучить газ, в этом случае и происходит отказ системы. Для исключения отказа производится расчет системы при наиболее напряженных гидравлических режимах. Рассматривая ранее типовые решения по сетям газораспределения, пришли к выводам, что после расчёта нормального гидравлического режима, обязательно необходимо провести расчёт той же системы в режиме аварии. В итоге, для возможности полного исключения отказа системы, диаметры газопроводов необходимо увеличивать на 1-2 типоразмера от подобранных в расчётном режиме эксплуатации.
Для сокращения ущерба потребителей при отказе системы газораспределения, необходимо запроектировать систему таким образом, чтобы недоподача газа абонентам была незначительная. Это достигается путем секционирования сети на участки. При этом сокращается число потребителей, которые отключаются на время проведения ремонтных работ. Исследуя этот вопрос на примере кольцевого газопровода, пришли к выводу, что количество задвижек минимально влияет на комплексный показатель надёжности системы газоснабжения, основная величина надёжности системы складывается из линейной части находящейся между задвижками. Подробнее с данным выводом можно ознакомиться в 8 номере журнала «Инновации и инвестиции». И конечно же при проектировании должны быть предусмотрены методы и способы защиты газопроводов от коррозии (активная и пассивная), которая обеспечит безопасность, надёжность и энергетическую эффективность сетей газораспределения и газопотребления.
Строительство новых и реконструкция старых газопроводов, должна осуществляется строго по проектам, которые прошли государственную экспертизу в соответствии с Российским законодательством в области градостроительной деятельности. Соединения труб производится только на сварке. Сварные соединения труб по своим физико-химическим свойствам и герметичности должны соответствовать характеристикам основного материала свариваемых труб. Разъёмные соединения разрешены в местах установки запорной арматуры, контрольно-измерительных приборов и оборудования. Сварщики обязательно должны иметь аттестационное удостоверение по соответствующему способу сварки. На сетях газораспределения и газопотребления разрешаются только поворотные и неповоротные сварные стыки. Применение операционных сварочных швов запрещено. А для полиэтиленовых трубопроводов - соединения встык нагретым инструментом или при помощи деталей с закладными нагревателями. Сварные стыки в процессе строительства и реконструкции подлежат контролю методам не-разрушающего контроля (просвет) рентгеноскопическими или ультразвуковыми лучами. Контролю качества сварных стыков подвергаются не все сваренные стыки, а лишь некий процент, который увеличивается с повышением давления. Так, например, для давления от 0,005 до 0,3 МПа число стыков подлежащих контролю составляет 50%, а для давления свыше 0,3 МПа и вовсе все 100%. К сожалению, нормы для внутридомовых газопроводов и газопроводов низкого давления (<0,005МПа), не превышают отметку в 10%, а это, по нашему мнению, процент несущественный. Чаще утечки газа случаются именно в домах и квартирах, а следовательно, процент проверки сварных соединений нужно увеличивать.
Процент проверки стыков на полиэтиленовых подземных газопроводах, при использовании оборудования с высокой степенью автоматизации, стремиться к отметке в 20%.
Законченные строительством или реконструкцией наружные и внутренние газопроводы следует испытывать на герметичность воздухом, соблюдая требование температуры внутри газопровода. До начала испытаний на герметичность подземные газопроводы следует выдержать под испытуемым давлением в течение 24 часов, для выравнивания температуры воздуха и грунта.
Все, без исключения, газопроводы независимо от срока ввода их в эксплуатацию подлежат техническому обслуживанию согласно разработанным и утверждённым инструкциям. Обслуживание газопроводов заключается в содержании газопроводов и сооружений на них в со-
стоянии, обеспечивающем бесперебойность снабжения потребителей газом, и создании условий безопасной работы при эксплуатации систем. Эксплуатирующая организация, которая несёт ответственность за газопровод, обязательно должна обеспечивать мониторинг грунтовых условий (просадка, обрушения, эрозия грунта и иных явлений) и точный контроль над выполняемыми строительными работами, которые производятся в зоне прокладки сетей. Для осуществления такого контроля, предусмотрены обходы газовых сетей, выполняемые в сроки, обеспечивающие надёжную работу всех элементов сети. Обход осуществляется одним или двумя слесарями, которые должны действовать на основании данных маршрутной карты. Для большего контроля, считаем нужным разрабатывать списки необходимых действий рабочих, с обязательными отметками о выполнении каждого, которые так же могут проводиться в режиме онлайн.
Так же, одним из важных факторов обеспечивающих надёжность и безопасность - это использование современных средств и методов оценки загазованности помещений подвалов, колодцев, шахт, коллекторов, а так же почвы. Различные газоанализаторы в взрывозащищён-ном корпусе становятся востребованы, т.к. их применение даже в загазованной среде не приводит к воспламенению газовоздушной смеси. При обнаружении утечки, рабочие обязаны немедленно известить аварийно-диспетчерскую службу и до приезда бригады принять меры по обеспечению контроля за местом предполагаемой утечки и недопустимости использования открытого огня. Затем необходмо установить группу возможных причин утечек газа: разрыв стыка, коррозия трубы, механические повреждения, неплотности во фланцевых соединених. Сложность поиска утечки газа из подземного газопровода обусловлена недоступностью газопровода для визуального наблюдения и значительной его протяжённостью. Это обстоятельство делает невозможным его сплошную проверку, а следовательно поиск утечки газа предполагает знание устройства газопровода и наиболее вероятные места утечек. Для этих целей должны быть разработаны карты с нанесением мест сварных стыков, расположением смотровых колодцев и подвалов, коверов, указаны места с предполагаемым перепадом высот и изменением наклона газопровода, виды задвижек.
Из всего сказанного, сделаем выводы. Приобретение нового оборудования, разработка компьютерных технологий для мониторинга газовых коммуникаций, повышение качества материалов и активное применение автоматизации повысит надёжность системы. Однако влияние человеческого фактора так же играет не малую
роль, а следовательно необходимо повышение количества высоко квалифицированных специалистов в сфере газового хозяйства.
Литература
1. Жила В.А. Газоснабжение: учебник для студентов вузов по специальности «Теплогазо-снабжение и вентиляция». - М.:Изд-во АСВ, 2014. - 472с.
2. О.Б. Колибаба, В.Ф. Никишов Основы проектирования и эксплуатации систем газораспределения и газопорбления: учебное пособие. -СПб.: Издательство «Лань», 2013. - 208 с.
3. Жила В.А. Газовые сети и установки. Учеб. Пособие для ср. проф. Образования.-М.:Издательский центр «Академия», 2003.-272 с.
4. Горелов С.А. Комплексная система строительства газораспределительных трубопроводов из полимерных материалов: диссертация доктора технических наук, Москва, 2002.
5. Кязимов К.Г. Эксплуатация и ремонт подземных газопроводов: Учебник для проф.-техн. училищ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Строй-издат, 1981. - 320 с.
6. Кострова Г.М. Требования промышленной безопасности на объектах газораспределения и газопотребления. Учебное пособие - М.: ГАОУ ДПО Центр «Профессионал», 2016. - 88 с.
7. СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы»
8. Файловый архив студентов [электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.studfiles.ru Дата обращения: 21.02.17
Ways to improve the reliability of gas distribution systems
in urban construction Zhila V.A., Gusarova E.A., Gulukin M.D.
National Research Moscow State Building University (NIU MGSU),
The article describes three main ways to improve the reliability of the gas distribution network: in the design, construction and operation. For each of the methods, several methods and ideas for implementing some of them are proposed. Conditions in which these methods are used are considered. The necessary measures have been analyzed, which should be paid special attention to the reduction of emergency situations. Describes what devices should be used for the timely identification of gas leaks. It was noted which duties should be performed by all persons associated with the gas sector. It is interesting that the work focuses on the introduction of new technologies using digital communication, the development of computer technologies for monitoring gas communications, improving the quality of materials and the active application of automation of all systems.
Key words: Methods of increasing reliability, design stage, operation of networks, construction of a gas pipeline, welded joints, monitoring, mechanical damage. References
1. Zhila V.A. Gas supply: a textbook for university students on
the specialty "Heat and Gas Supply and Ventilation". - M.: Publishing House of DIA, 2014. - 472s.
2. OB Kolibaba, V.F. Nikishov Fundamentals of design and operation of gas distribution and gas distribution systems: a training manual. - SPb .: Publishing House "Lan", 2013. - 208 p.
О
R >
£
R
n
4
3. Zhila V.A. Gas networks and installations. Textbook. Allowance for cf. prof. Education. -M.: Publishing Center "Academy", 2003.-272 p.
4. Gorelov S.A. Complex system of construction of gas-distributing pipelines from polymeric materials: the dissertation of the doctor of engineering science, Moscow, 2002.
5. Kyazimov K.G. Operation and repair of underground gas pipelines: Textbook for prof.-tehn. schools. - 2 nd ed., Pererab. and additional. - Moscow: Stroiizdat, 1981. - 320 p.
6. Kostrova G.M. Requirements of industrial safety at gas distribution and gas consumption facilities. Textbook - M .: GAOU DPO Center "Professional", 2016. - 88 p.
7. SP 62.13330.2011 "Gas distribution systems"
8. File archive of students [electronic resource]: Access mode:
http://www.studfiles.ru Date of circulation: 21.02.17
