CC BY
248ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ПЛОЩАДКЕ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА
A.В. Федоров, доктор технических наук.
Санкт-Петербургский научно-исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики. М.А. Фаргиев, кандидат технических наук. Главное управление МЧС России по Республике Ингушетия.
B.А. Ловчиков, доктор химических наук, профессор. Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Проведен анализ возможных технических причин аварий на площадках нефтегазового комплекса на примере установки электрообессоливания нефти. Изложен перечень требований к автоматической системе управления технологическими процессами для обеспечения безопасности технологического процесса на установках ЭЛОУ-АВТ. Предложены мероприятия для снижения риска возникновения аварийных ситуаций.
Ключевые слова: авария, чрезвычайная ситуация, нефтегазовый комплекс, нефть, электрообессоливающая установка, поражающие факторы
POSSIBLE CAUSES OF EMERGENCY SITUATIONS IN THE SITE OF OIL AND GAS COMPLEX
A.V. Fedorov. Saint-Petersburg university of information technologies, mechanics and optics. M.A. Fargiev. Main Directorate of EMERCOM of Russia for Republic of Ingushetia. V.A. Lovchikov. Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia
In the article is presented the analysis of possible technical accidents causes at the sites of the oil and gas complex. The analysis is based on the example of an electro-desalting of oil unit. The list of requirements for automatic process control system is provided to ensure process safety at the ELOU-AVT units. Measures are proposed to reduce the risk of emergencies.
Keywords: accident, emergency situation, oil and gas complex, oil, electro-desalting plant, damaging factors
Авария - это разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрыв и (или) выброс опасных веществ.
Чрезвычайная ситуация (ЧС) - это сложившаяся на определенной территории обстановка, сформировавшаяся из-за опасных явлений (техногенных аварий) [1].
По ежегодным данным Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору систематизированы аварии на объектах нефтегазового комплекса за период 2004-2016 гг. Из года в год число аварий и материальный ущерб от них возрастает. Основными причинами производственных аварий являются [2]:
- несоблюдение правил по технике безопасности;
- нарушение эксплуатации опасных объектов;
- нарушение норм технологического процесса;
- нарушение производственной дисциплины и неверные (несанкционированные) действия исполнителей работ;
- неудовлетворительная подготовка специалистов.
Федеральный закон от 21 июля 1997 г. № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» определяет правовые, экономические и социальные основы обеспечения безопасной эксплуатации опасных производственных объектов и направлен на предупреждение аварий на опасных производственных объектах и обеспечение готовности эксплуатирующих опасные производственные объекты юридических лиц и индивидуальных предпринимателей к локализации и ликвидации последствий указанных аварий [3, 4].
При анализе предельных значений параметров поражающих факторов, возникающих в случае возникновения ЧС на нефтеперерабатывающем предприятии, установлены потенциально опасные зоны, к числу которых относятся установки ЭЛОУ-АВТ.
Рассмотрим вероятные причины аварий на установке ЭЛОУ-АВТ нефтеперерабатывающего комплекса. Установка ЭЛОУ-АВТ - это электрообессоливающая установка, сырьем которой служат необессоленные нефти и их смеси с газовыми конденсатами. В состав установки входит атмосферно-вакуумная трубчатка, предназначенная для разделения нефти на фракции. Основным оборудованием установки служат электродегидраторы, применяемые для вымывания солей из нефти (рис. 1). В электродегидраторах происходит разделение эмульсии нефти и воды за счет электрического поля высокого напряжения, создаваемого электродами.
Рис. 1. Схема электродегидратора ЭДГ-2/2: 1 - корпус; 2 - сборник обессоленной нефти; 3 - штуцер; 4-6 - плоские горизонтальные электроды; 7 - дренажный коллектор; 8 - распределитель сырья; 9 - штуцер; 10 - проходной изолятор; 11 - трансформатор; 12 - реактивные катушки
В центральной части электродегидратора на подвесках расположены плоские горизонтальные электроды друг над другом на расстоянии от 25 см до 40 см.
Нижний и верхний электроды подвешены на общих изоляторах и питаются от двух общих трансформаторов. Средний электрод имеет свою систему поддерживающих изоляторов и трансформаторов. Напряжение подается через проходные изоляторы. Трансформаторы подключают к питающей сети через реактивные катушки, которые обеспечивают снижение напряжения при чрезмерном возрастании силы тока.
Изоляторы состоят из фторопластового корпуса, имеющего сквозное отверстие для пропуска токоведущего стержня, фланца и покрышки (рис. 2).
Герметичность зазора между корпусом и токоведущим стержнем обеспечивается в нижней части корпуса специальным уплотнительным кольцом, а в верхней части -сальником с набивкой из фторлона. Поджатие сальника и компенсация разницы
температурных удлинений токоведущего стержня и фторопластового корпуса обеспечивается пружиной, находящейся между специальной гайкой и нажимной втулкой. Герметичность между фторопластовым корпусом изолятора и фланцем обеспечивается специальной втулкой за счет поджатия корпуса к фланцу.
Верхняя часть фторопластового корпуса защищена от атмосферных осадков фарфоровой покрышкой, устанавливаемой на прокладке, и крышкой, закрепляемой нажимной гайкой.
Через токоведущий стержень электроэнергия подается от наружной сети внутрь электродегидратора.
Рис. 2. Фторопластовый изолятор проходной, модернизированный типа ИПФМ: 1 - нажимная гайка; 2 - крышка; 3 - специальная гайка; 4 - покрышка; 5 - пружина;
6 - нажимная втулка; 7 - сальник; 8 - корпус; 9 - прокладка; 10 - фланец;
11 - специальная втулка
Питание электродов осуществляется от двух однофазных трансформаторов, с первичной стороны (низкое напряжение) которых включена однофазная катушка (реактор). Катушки служат для ограничения тока и для плавной подачи энергии на электроды.
Со стороны вторичной обмотки (высокое напряжение) каждый трансформатор подключается следующим образом: один полюс высоковольтного устройства подключается к заземленному кожуху обессоливателя, другой - через проходной изолятор к соответствующему электроду.
С первичной стороны (низкое напряжение) трансформаторы подключаются к сети таким образом, что между электродами получается сумма обоих напряжений.
Включение схемы питания должно производится только по месту с поста управления и с подстанции.
Отключение схемы питания должно производится по месту с поста управления, с подстанции, дистанционно (АРМ оператора), по технологическим защитам (АСУ ТП), по электрическим защитам.
При подаче питания на электродегидратор должна быть предусмотрена световая сигнализация по месту.
При открытии дверцы на площадку обслуживания должна быть предусмотрена блокировка, действующая на отключение схемы питания электродегидратора.
В схеме электродегидратора для трансформаторов предусмотрены следующие типы
защит:
1) Защита от перегруза, с действием на сигнал. Реализация выполнена через систему АСУ ТП. Защита предназначена для предупреждения технологического персонала о перегрузе трансформатора, сигнал отображается на АРМ оператора.
2) Максимальная токовая защита, с действием на отключение без выдержки времени. Реализация выполнена через релейно-контактную схему. Устанавливается вставка, при которой срабатывает защита. Защита предназначена - для отключения от токов перегрузки, от повреждений на выводах трансформатора, внутренних повреждений.
Дополнительно, в общей цепи питания трансформаторов, должны быть предусмотрены предохранители.
Изоляторы проходные не относятся к взрывопожароопасному электрооборудованию.
Сырье (нефть) вводится в аппарат через горизонтальный маточник. Сначала нефть попадает в слой воды, далее опускается в зону под электродами, в межэлектродное пространство, и, наконец, в зону над электродами. В верхней части электродегидратора располагаются выкидные коллекторы обработанной нефти. Нижняя половина аппарата изнутри защищена от коррозии слоем торкрет-бетона. Для увеличения эффективности обезвоживания и обессоливания нефти на установке используются различные деэмульгаторы.
Одной из возможных причин возникновения аварий на установке ЭЛОУ-АВТ-6 может служить нарушение работ электрической части электродегидраторов, а именно:
- потеря изоляционных свойств фторопластовой изоляции погружной части проходного изолятора (может возникнуть при заводском браке, истечении срока годности изолятора, при ненадлежащем обслуживании изоляторов и т.д.);
- пробой фторопластовой изоляции корпуса погружной части проходного изолятора с коротким замыканием цепи на заземленный патрубок штуцера установки изолятора, возникновение электрической дуги с последующим оплавлением фторопластовой изоляции, оплавлением токоведущего стержня при температуре свыше 1 000 оС и нарушением герметичности между корпусом фторопластового изолятора и специальным фланцем с выходом паров нефти через штуцер установки изолятора и воспламенением снаружи корпуса электродегидратора.
Для подтверждения появления электрической дуги необходимо провести исследование металла разрушенных токопроводящих стержней изоляторов на предмет:
- характера разрушения токопроводящих стрежней;
- наличия оплавления металла;
- изменения характера макроструктуры участков в зоне, прилегающей к разрушению;
- изменения характера микроструктуры, которое может свидетельствовать о перегреве металла концов стержней выше температуры плавления и может наблюдаться полная перекристаллизация стержней изоляторов и рост границ зерен, что происходит при температуре выше 1 000 оС (электрическая дуга).
Также необходим анализ данных журналов событий и трендов автоматической системы управления технологическими процессами, чтобы исключить (или подтвердить) нарушение ведения технологического процесса (все системы защиты до момента аварии должны находиться в исправном состоянии).
Последствиями аварии на электродегидраторах в следствие нарушения работы электрической части аппарата являются [5]:
- разрушение корпусов проходных фторопластовых изоляторов, сколы на корпусах проходных фторопластовых изоляторов;
- разрушенные электроды проходных изоляторов;
- обгоревшие корпуса трансформаторов электродегидратора, разрушение трансформаторов;
- разрушение распаячных коробок;
- обгорание и разрушение корпуса электродегидратора;
- разрушение металлоконструкций электродегидратора;
- разливы нефти с последующим возгоранием;
- полное разрушение установки.
Для снижения риска возникновения аварий на электрообессоливающих установках необходимо соблюдение требований пожаро- и взрывоопасной безопасности, проведение в строгом соответствии с графиками текущих, средних и капитальных ремонтов электрической части оборудования в полном соответствии с действующими правилами промышленной безопасности.
Литература
1. Порядок проведения технического расследования причин аварий, инцидентов и случаев утраты взрывчатых материалов промышленного назначения на объектах, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору) от 19 авг. 2011 г. № 480 (с изм. на 15 авг. 2017 г.). Доступ из справ.-правового портала «Гарант».
2. Информация об авариях, произошедших на предприятиях, подконтрольных территориальным органам Федеральной службы по экологическому, технологическому, атомному надзору // Ростехнадзор. URL: http://www.gosnadzor.ru/public/annual_reports/ (дата обращения: 20.07.2018).
3. О промышленной безопасности опасных производственных объектов: Федер. закон от 21 июля 1997 г. № 116-ФЗ. Доступ из справ.-правового портала «Гарант».
4. Методика анализа риска аварий на опасных производственных объектах морского нефтегазового комплекса: Руководство по безопасности // Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. URL: http://docs.cntd.ru/document/420302831 (дата обращения: 20.07.2018).
5. Фаргиев М.А., Галишев М.А., Бельшина Ю.Н. Регрессивная модель перераспределения нефтяного загрязнения между гранулометрическими фракциями почвы // Науч.-аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун -та ГПС МЧС России». 2015. № 2. С. 57-64.
References
1. Poryadok provedeniya tekhnicheskogo rassledovaniya prichin avarij, incidentov i sluchaev utraty vzryvchatyh materialov promyshlennogo naznacheniya na ob"ektah, podnadzornyh Federal'noj sluzhbe po ehkologicheskomu, tekhnologicheskomu i atomnomu nadzoru (utv. prikazom Federal'noj sluzhby po ehkologicheskomu, tekhnologicheskomu i atomnomu nadzoru) ot 19 avg. 2011 g. № 480 (s izm. na 15 avg. 2017 g.). Dostup iz sprav.-pravovogo portala «Garant».
2. Informaciya ob avariyah, proizoshedshih na predpriyatiyah, podkontrol'nyh territorial'nym organam Federal'noj sluzhby po ehkologicheskomu, tekhnologicheskomu, atomnomu nadzoru // Rostekhnadzor. URL: http://www.gosnadzor.ru/public/annual_reports/ (data obrashcheniya: 20.07.2018).
3. O promyshlennoj bezopasnosti opasnyh proizvodstvennyh ob"ektov: Feder. zakon ot 21 iyulya 1997 g. № 116-FZ. Dostup iz sprav.-pravovogo pórtala «Garant».
4. Metodika analiza riska avarij na opasnyh proizvodstvennyh ob"ektah morskogo neftegazovogo kompleksa: Rukovodstvo po bezopasnosti // Ehlektronnyj fond pravovoj i normativno-tekhnicheskoj dokumentacii. URL: http://docs.cntd.ru/document/420302831 (data obrashcheniya: 20.07.2018).
5. Fargiev M.A., Galishev M.A., Bel'shina Yu.N. Regressivnaya model' pereraspredeleniya neftyanogo zagryazneniya mezhdu granulometricheskimi frakciyami pochvy // Nauch.-analit. zhurn. «Vestnik S.-Peterb. un-ta GPS MCHS Rossii». 2015. № 2. S. 57-64.
