библиотека
АНАЛИЗ АВАРИЙНОСТИ И ТРАВМАТИЗМА НА ОБЪЕКТАХ СИСТЕМ
ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Анализ причин аварий
А. Т. ВОЛОХИНА, В. В. КАРПОВА, В.Ф. МАРТЫНЮК, Б.Е. ПРУСЕНКО, В. В. СУВОРОВА
(Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина),
А.А. ФЕОКТИСТОВ (Ростехнадзор)
Определить стратегию решения проблем аварийности и травматизма на объектах систем газораспределения помогает их анализ, позволяющий выявить и четко описать источники опасности, пути (сценарии) их реализации, основные причины аварий и несчастных случаев на предприятиях. В качестве типовых объектов систем газораспределения рассмотрены распределительные газопроводы, газорегуляторные пункты (ГРП) и газорегуляторные установки (ГРУ).
Сведения об аварийности на объектах газового надзора получены за 1992-2005 гг.. На рис. 1 представлена динамика аварийности на объектах систем газораспределения. Но поскольку протяженность газопроводов постоянно изменялась, диаграмма не отражает реального состояния -промышленной безопасности на объектах газораспределения за указанный период. В данном случае более нформативен показатель «удельная аварийность».
Рис. 1 — Аварийность на объектах систем газораспределения
Для систем газораспределения удельная аварийность — это отношение количества аварий к протяженности газовых сетей, т.е. число аварий на
километр газопровода (табл. 1). В общем, за указанные годы наблюдается тенденция к установлению стабильного уровня удельной аварийности на объектах газораспределения. В соответствии с программой пятого национального проекта по газификации России предусмотрено строительство более 12 тыс. км газопроводов.
Исходя из значений удельной аварийности и темпов строительства газораспределительных сетей, можно предположить, что аварийность на системах газораспределения увеличится на одну аварию в год и к 2008 г. составит 44 аварии в год. Такой прирост почти не заметен при существующем колебании аварийности. составляет ±7 аварий в год (см. табл. 1).
Табл. 1 — Среднеквадратичное отклонение удельной аварийности по годам
В целом на объектах газового надзора наблюдается тенденция к снижению удельной аварийности (см. табл. 1). Если для систем газораспределения этот показатель представляет собой отношение числа аварий на газопроводах к длине газовых сетей, то удельная аварийность по газовому надзору в целом определяется отношением суммарного количества аварий на объектах газораспределения и газопотребления к длине газопроводов. С учетом общей протяженности газопроводов удельная аварийность на объектах газового надзора имеет тенденцию к снижению.
Причины аварийности на объектах систем газораспределения
Обычно в ходе анализа аварии распределяют по видам (причинам) (рис. 2).
Рис. 2 — Распределение аварий на объектах газораспределения в 2005 г. по видам :
1 и 2 — механические повреждения соответственно подземных и надземных газопроводов; 3 — коррозионные повреждения наружных газопроводов; 4 — разрывы сварных стыков; 5 — повреждения газопроводов в результате природных явлений; 6 — повышение давления после ГРП; 7—.иные причины.
При разгерметизации газопровода чаще всего происходит истечение природного газа в атмосферу с последующим его рассеянием. Может случиться аварийное истечение как из надземного, так и из подземного участка газопровода. Помимо этого газопровод может быть проложен по дну водоема и на глубине под его дном. И в том, и в другом случае при паводках может произойти полный разрыв газопровода с той лишь разницей, что во втором случае полный разрыв происходит только при условии размыва трубопровода. При развитии аварии на подземном распределительном газопроводе принципиально возможен так называемый пожар в котловане, однако за последние пять лет такие случаи не зарегистрированы, а также не зафиксировано полное разрушение подземных газопроводов. Разгерметизация надземных участков газопроводов гораздо чаще приводит к так называемому факельному горению, которое может произойти и при истечении из подземного газопровода, но только в искусственно созданном котловане (при ведении земляных работ). Наиболее опасен начальный момент истечения газа и горения факела, когда скорость истечения и размер факела максимальны, и у попавших в опасную зону людей нет времени, чтобы ее покинуть. В случае утечки из подземного участка газопровода газ проникает через грунт над трубой с последующим воспламенением вдоль трассы («колышущееся пламя»). Кроме того, при аварии на подземном газопроводе на территории населенного пункта нельзя исключить возможность проникновения природного газа в помещения с последующим образованием взрыво- и пожароопасной газовоздушной смеси, которая при наличии источника зажигания взрывается, что приводит к разрушению зданий и травмированию людей, При авариях на подземных газопроводах, сопровождающихся взрывами в жилых домах, зона действия поражающих факторов взрыва ограничена размерами помещений.
Вероятность реализации такого сценария зависит от свойств грунта, расстояния до помещений, наличия канализации, водопровода или других «путей подхода» газа к дому (коллектор и др.). Если последние отсутствуют и газопровод проложен в глинистых грунтах с малой пористостью, вероятность этого сценария аварии ничтожна.
Полный разрыв газопровода происходит чрезвычайно редко и только на надземных участках. Кроме того, в случае подводного исполнения газопровода при паводке и при повреждении надземного участка газопровода техникой (наезд, срыв) наблюдается разрыв газопровода на полное сечение.
При авариях на ГРП и ГРУ утечка газа в помещение приводит к образованию взрыво- и пожароопасной смеси, воспламенение которой вызывает пожар или взрыв. Кроме того, возможно факельное воспламенение газа без загазованности помещения. Известны случаи, когда из-за нарушения технологического процесса на ГРП повышается давление в газопроводе низкого давления, что приводит к разгерметизации газового оборудования на источниках потребления, в том числе в жилых домах или котельных, загазованности помещений, а при наличии источников зажигания - воспламенению смеси газов или взрыву.
Расследования показывают, что основные причины аварий и несчастных случаев — организационные: недостаточная проработка планов производства работ, низкая производственная и технологическая дисциплина, нарушения производственных инструкций персоналом по причине плохого знания их, отсутствие практических навыков, халатность.
Механические повреждения подземных газопроводов, приводящие к авариям, случаются из-за невыполнения требований Правил охраны газораспределительных сетей и нарушения порядка производства земляных работ. Эти работы часто проводят в отсутствие у строительных организаций геоподосновы с нанесенными на нее коммуникациями, в том числе газопроводами; без вызова представителей эксплуатирующих организаций на место производства работ. Нарушения допускаются не только строительными организациями, но и работниками эксплуатирующих служб, обязанными следить за сохранностью газопроводов. Однако эксплуатирующие организации газовых хозяйств повсеместно сокращают штаты без технического обоснования, в связи с чем возрастает нагрузка на контролирующий персонал. Как показывают обследования предприятий газового хозяйства, трассы подземных газопроводов контролирует один обходчик, колодцы смежных коммуникаций не проверяют на загазованность, маршрутные карты составляют без расчета нагрузки на обходчика.
Наблюдается постепенное снижение количества аварий, связанных с отказом оборудования ГРП и повышением давления газа в сетях низкого давления. В 2004 г. произошло пять аналогичных аварий, в 2005 г. — три. Их причины — повышенная влажность транспортируемого газа, некачественное техническое обслуживание и несоответствие пропускной способности оборудования фактическим режимам.
За последние 10 лет максимальное количество аварий в результате коррозии произошло в 2004 г. В 2005 г. количество аварий, связанных с коррозионными повреждениями газопроводов, снизилось по сравнению с 2004 г. в 2 раза. Безаварийными были 1995, 1997, 1998 и 1999 гг. Все коррозионные повреждения произошли на газопроводах, не отслуживших нормативный срок. В большинстве случаев такие повреждения указывают на отсутствие контроля за техническим состоянием газопроводов со стороны эксплуатирующих организаций и низкий уровень технадзора в процессе строительства.
Нередки аварии вследствие повреждения подземных газопроводов из-за отсутствия или неисправности средств активной защиты от электрохимической коррозии.
Аварии и несчастные случаи происходят также в результате механических повреждений надземных газопроводов транспортными средствами. Причины таких аварий — нарушение водителями Правил дорожного движения Российской Федерации, а также нарушение проектными организациями нормативных требований по размещению надземных газопроводов. Наибольшее количество аварий по причине механического повреждения надземных газопроводов произошло в 2001 и 2004 гг. Безаварийными были 1990, 1994, 1997 и 2002 гг.
Распространенная причина аварий на объектах газораспределения — несоблюдение обслуживающим персоналом Правил безопасности систем газораспределения и газопотребления, а также Инструкции по производству газоопасных работ.
Аварии происходят из-за применения некачественных материалов при строительстве подземных газопроводов и низкого качества строительных и ремонтных работ, особенно в сельской местности.
Основные причины — невысокий уровень организации работ, недостаточная материально-техническая оснащенность строительных организаций приборами контроля за качеством сварки и изоляции, низкая квалификация лиц технического контроля за строительством. Так, в 2004 г. было построено около 240 тыс. км газопроводов, что значительно больше, чем в предыдущие годы. При этом общее количество аварий возросло с 22 (в 2003 г.) до 49 (в 2005 г.).
Небольшое число аварий происходит по не зависящим от человека причинам — вследствие природных явлений.
На практике наблюдаются некоторые отличия эксплуатационных свойств полиэтиленовых и стальных газопроводов. Это необходимо учитывать и при анализе аварий. Основные отличия между ними:
неподверженность полиэтиленовых газопроводов (ПЭГ)коррозии; повышенная склонность ПЭГ к продольному расширению (коэффициент линейного расширения полиэтилена в 10 раз превышает соответствующий коэффициент стали); относительно невысокая по сравнению со стальными прочность ПЭГ. Учитывая эти различия, можно предположить несколько иные причины аварий на ПЭГ, чем на стальных газопроводах, а именно: увеличение в общем количестве аварий доли повреждений от внешних механических воздействий, увеличение доли аварий, связанных с температурными напряжениями, и случаев некачественного проведения монтажно-сварочных работ, приводящих к разрушению сварных стыков. При этом исключаются аварии по причине почвенной коррозии и коррозии от блуждающих токов.
Ниже представлен экономический ущерб от аварий за последние 5 лет (без учета ущерба для окружающей природной среды, затрат на ликвидацию последствий аварий, упущенной выгоды и др.).
Годы........................2001 2002 2003 2004 2005
Экономический
ущерб, тыс. руб.....1640 2940 17015 23000 12000
В связи с ростом числа аварий на объектах газораспределения наблюдается увеличение экономического ущерба с 1 млн. 640 тыс. руб. в 2001 г. до 23 млн. руб. в 2004 г. Однако в 2005 г. суммарный материальный ущерб от аварий снизился вдвое.
Травматизм на объектах газового надзора
Как уже говорилось, объекты систем газораспределения взрывопожароопасны, поэтому аварии на этих объектах часто сопровождаются травмированием людей. Основные опасные факторы, способствующие возникновению и развитию аварий на системах газораспределения: наличие горючих газов; сложная пространственная конструкция системы надземных трубопроводов; пересечение газопроводами водных переходов; наличие параллельных ниток газопроводов; физический износ сооружений и оборудования; несовершенство систем защиты.
Сведения о травматизме со смертельным исходом на объектах, подконтрольных отделу газового надзора, за 1991-2005 гг. представлены ниже.
Годы............................. 1991 1992 1993 1994 1995
Несчастные случаи.......... 6 13 8 9 8
Годы............................. 1996 1997 1998 1999 2000
Несчастные случаи.......... 8 10 13 12 12
Годы............................. 2001 2002 2003 2004 2005
Несчастные случаи.......... 4 15 9 3 4
Из приведенных данных видно, что в 1991 г. В результате аварий погибли 6 человек, а в 1992 г. число случаев смертельного травматизма возросло более чем в 2 раза. Максимальное количество работников, получивших смертельные травмы, зафиксировано в 2002 г. Начиная с 2003 г. наблюдается снижение смертельного травматизма с 15 человек в 2002 г. до 3 в 2004 г.).
Многие из причин травматизма те же, что и аварийности. Травмирование — результат совместного воздействия совокупности этих причин, а также нахождения пострадавшего в зоне влияния поражающих факторов. Так же, как и при анализе аварийности, надзорные органы группируют множество причин по основным видам (табл. 2). Наибольшее число несчастных случаев (29 %) происходит вследствие нарушения Инструкции по эксплуатации газового оборудования и производственной инструкции по розжигу ГПУ (см. табл. 2) [1]. Эти группы причин относятся к объектам газопотребления.
Табл. 2 — Количество несчастных случаев, %
Таким образом, травматизм на объектах газораспределения ниже, чем на объектах газопотребления.
С 1992 по 2005 г. изменялась общая протяженность газопроводов, поэтому количество травмированных за год не отражает состояние промышленной безопасности объектов газораспределения. Для более объективной оценки промышленной безопасности перейдем к показателю удельного смертельного травматизма путем пересчета количества травмированных на километр газопровода.
Результаты пересчета представлены в табл. 3, где приведены сведения о количестве смертельно травмированных на объектах газового надзора, с учетом протяженности газопроводов, с 1992 по 2005 г. Максимальное значение этот показатель имел в 1992 г., минимальное ~ в 2004 г. В общем наблюдался большой разброс удельного травматизма.
Табл. 3 — Оценка промышленной безопасности
Обычно травматизм анализируют по видам поражения. Результаты этого анализа за десять лет представлены на рис. 3.
Рис.3 — Распределение травматизма со смертельным исходом по всем видам поражения:
1 — отравление продуктами неполного сгорания газа; 2 — травмирование при производстве газоопасных работ; 3 — взрывы при розжиге котла;
4 — взрывы и пожары в результате разгерметизации газопровода.
Наибольшее число случаев травмирования приходится на объекты газопотребления (отравление продуктами сгорания, взрывы при розжиге котла), наименьшее — на объекты газораспределения.
Анализ аварийности и травматизма на объектах систем газораспределения за 1992-2005 гг. выявил основные виды аварий и их причины.
Данные статистического анализа показали, что, несмотря на увеличение числа аварий на объектах системы газораспределения, из-за увеличения протяженности газопроводов удельная аварийность остается практически на прежнем уровне.
Основные виды аварий — механические повреждения подземных и надземных газопроводов, коррозионные повреждения газопроводов, повреждения газопроводов в результате природных явлений, а также повышение давления в сети низкого давления после ГРП.
Для принятия мер к предотвращению аварий и несчастных случаев, происходящих по техническим причинам, требуется постоянно оценивать опасность объектов газораспределения с применением технических и аналитических методов, которые включают в себя соответственно техническое диагностирование, в том числе методы неразрушающего контроля, и анализ риска. Повысить безопасность этих объектов можно лишь путем разработки новых технических и аналитических способов оценки опасности и их совершенствования. На начальном этапе работы в этом направлении предлагается метод анализа внутренних факторов состояния газораспределительных организаций.
Основной путь предупреждения аварий и несчастных случаев по организационным причинам — совершенствование производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности и разработка на его основе системы управления промышленной безопасностью и охраной труда на объектах газораспределения, в которой особое внимание должно уделяться профессиональной подготовке, переподготовке и аттестации персонала, обслуживающего эти объекты.
Современное общество все более четко осознает тот факт, что дальнейшее развитие и совершенствование управления любого производства невозможно без установления жесткого контроля над потенциально опасными объектами. Результатом формирования нового, «безопасного» мышления стало возникновение и быстрое развитие систем управления промышленной безопасностью и охраной труда. При этом под словом «система» понимают не только документированные процедуры и аудит их выполнения, но и экономическую оценку эффективности вложения затрат в повышение безопасности, а также постоянный мониторинг.
библиотека