Серьезными проблемами в нефтегазовом бизнесе являются взрывы, пожары и загрязнение окружающей среды. Развитие технологий позволило значительно уменьшить число опасных происшествий в нефтегазовой отрасли. Важную роль играет комплекс мероприятий, направленный на предотвращение техногенных аварий. Практика показывает, что большую часть всех аварийных ситуаций можно избежать.
Среди причин взрывов и пожаров на нефтеперерабатывающих предприятиях исследователи отмечают в качестве основных причин, такие как «нарушение правил пожарной безопасности, некачественный монтаж оборудования, износ оборудования, некачественная молниезащита и др.» [3]. Помимо перечисленных факторов можно выделить также низкий уровень безопасности в данной отрасли. В настоящее время на рынке доступно большое количество простых и сложных систем предупреждения и оповещения об опасных происшествиях. В данной статье мы рассмотрим их с системной точки зрения.
Для обеспечения безопасности нефтебаз и резервуарных парков существуют четыре направления, которые определяют степень защиты любого промышленного объекта. Правовой аспект способствует безусловному выполнению всех норм и положений законодательства в отношении данного производства. Финансовая сторона позволяет рассчитать расходы на безопасность таким образом, чтобы они не оказали влияние на прибыль компании; при этом предусмотреть эффективные страховые выплаты. Еще одним направлением является ответственность менеджмента, т.е. создание и поддержание необходимого уровня безопасности на производстве. От эффективности работы менеджмента зависит, в какой степени объекты будут защищены, какие технологии обеспечат безопасность с точки зрения стоимости и эффективности. Морально-этические вопросы появляются в случае возникновения аварии, к ним относится управление аварийной ситуацией в отношении персонала и населения, поддержание достойного имиджа предприятия.
Данные направления в комплексе определяют структуру системы безопасности предприятия. Рассмотрим некоторые из них с точки зрения их применимости к объектам нефтегазовой отрасли: нефтебаз и резервуарных парков. Последние относятся к категории опасных производственных объектов. «Соответственно оценка техногенной (пожарной и промышленной) безопасности резервуаров на этапе их проектирования, строительства и эксплуатации является одной из актуальных задач» [1].
С целью предупреждения и оповещения об опасных происшествиях на складах нефти и нефтепродуктов существует специальная система обнаружения и предупреждения, которая включает ряд средств [2].
Первым звеном в цепочке указанной системы предупреждения и оповещения является мониторинг производства персоналом. Отслеживание осуществляется путем непрерывного или периодического наблюдения операторами всей деятельности на объекте. Никакие механизмы или приборы не могут полностью заменить человека с его жизненным опытом и степенью реакции. Но человеку свойственно подвергаться панике и растерянности в кризисных ситуациях. Здесь важную роль играет постоянное проведение инструктажей и тренировок по действиям в экстремальной ситуации, чтобы персонал четко знал порядок действий.
Телефонную связь также можно отнести к техническим средствам предупреждения возможных аварийных ситуаций. Но сообщения по телефону могут быть неэффективными по следующим причинам: во-первых, информация, передаваемая голосом, может неправильно трактоваться и интерпретироваться; во-вторых, шумовые эффекты искажают информацию; в-третьих, информация может подвергаться воздействию факторам аварии; в-четвертых, одновременное использование телефонов приведет к перегрузке линий АТС.
На больших производствах персонал оснащается системами мобильной радиосвязи, которые обеспечивают непрерывную связь на специально выделенной для аварийных ситуаций частоте.
В ряду средств системы предупреждения и оповещения существуют ручные пожарные взрывозащищенные извещатели. Данные устройства сделаны таким образом, чтобы избежать случайного включения. Они устанавливаются на выходах из взрывоопасных зон, периферийных путях эвакуации и в местах сбора по тревоге, применяются в закрытых помещениях зданий, сооружений, на наружных установках объектов нефтегазового комплекса во взрывоопасных зонах. Извещатели предназначены для ручного включения сигнала «Пожар» в системах пожарной сигнализации, управления пожаротушением, эвакуацией, дымоудалением, инженерными системами.
Помимо этого используются дымовые пожарные взрывозащищенные извещатели. Они устанавливаются в тех случаях, где возможные аварийные ситуации требуют более короткого значения времени установления показаний, чем для детекторов тепла. Извещатель дыма обнаружит появление невидимых и видимых продуктов сгорания до возникновения температуры достаточной для активирования детекторов тепла. Характеристики извещателей дыма по обнаружению пожара зависят от скорости горения, коагуляции и движения дыма.
В нефтегазовой отрасли с целью предупреждения и возможного предотвращения возникновения смесей взрывных газов используется газоанализ. При разработке вариантов защиты от аварийных ситуаций для процессов с газами, главным является анализ состава этих потоков. В нефтегазовой промышленности присутствуют смеси газов и паров, поэтому для выбора газового извещателя следует правильно определить его тип. В таких случаях, выбирают газ или пар, который представляет наибольшую степень опасности для рассматриваемой области. Критериями степени опасности считаются:
- газ, обладающий самой низкой температурой воспламенения;
- газ с наибольшим диапазоном пределов воспламеняемости — из всех присутствующих газов;
- газ с наибольшим процентным составом в рассматриваемом потоке;
- газ с высокой плотностью паров;
- значение энергии искры для поджига;
- допустимая температура.
Заранее определить места размещения извещателей газа на объектах нефтегазовой промышленности достаточно трудно. Это вызвано большой разновидностью газов, которые необходимо обнаружить, различными окружающими условиями, значениями температур и давления. Общий принцип — размещать «как можно ближе» к источникам потенциальных утечек. Это насосы и компрессоры, у которых отсутствуют уплотнительные прокладки. За ними следуют контрольно-измерительные приборы, клапаны уплотнения, прокладки, токи слива и отбора проб. Закрытые участки или помещения с установленным дорогостоящим оборудованием, в которых могут произойти утечки газа, в обязательном порядке должны быть снабжены извещателями газа. Как правило, это газовые компрессорные и станции замера газов.
Еще одним звеном в цепочке предупреждения и оповещения об опасных происшествиях на складах нефти и нефтепродуктов являются точечные извещатели. Они предназначены для непрерывного автоматического контроля довзрывоопасных концентраций метана (СН4), пропана (С3Н8), бутана (С4Н10), пентана (С5Н12) и гексана (С6Н14) в воздухе рабочей зоны; выдачи сигнализации при превышении измеряемой величиной установленных пороговых значений. Область применения сигнализаторов — контроль взрыво- и пожароопасных зон помещений и наружных установок предприятий нефтегазового комплекса.
К числу оптических детекторов газов относятся недисперсионные инфракрасные детекторы, работа которых осуществляется на основе анализа поглощения газом инфракрасного излучения. Поток измеряемой смеси пропускают через основную и эталонную область, заполненную газом, не поглощающим измеряемую смесь. По анализу разности или отношения сигналов определяются требуемые параметры. Извещатели данного типа позволяют вести наблюдение за протяженной областью, в которой может возникнуть утечка газа.
Тепловые пожарные взрывозащищенные извещатели являются самыми простыми в изготовлении и самыми дешевыми. Благодаря этому, они получили большое распространение. Тепловые извещатели более надежные, чем других типов, имеют меньшее число ложных срабатываний. Однако, их время срабатывания существенно ниже. Установка извещателей таких типов целесообразна только в тех случаях, когда скорость срабатывания не является критическим фактором; либо в качестве резервных средств обнаружения пожара. Точечные извещатели устанавливаются в небольших помещениях или непосредственно в резервуаре, а линейные в виде термокабеля — на протяженных участках.
Линейные и многоточечные тепловые извещатели позволяют осуществлять защиту одним сенсором протяженного пространства. В самом простом случае — это термокабель с двумя проводниками, изолированными слоем материала, разрушающегося под действием температуры. В месте возникновения локального перегрева термокабеля изолированные проводники замыкаются, что регистрируется блоком обработки.
Пожарные извещатели пламени осуществляют обнаружение пожара на самых начальных стадиях, еще до начала горения окружающих материалов. В нефтегазовой отрасли применяются шесть типов:
- комбинированного диапазона — одновременное срабатывание двух датчиков;
- ультрафиолетовые;
- одночастотные инфракрасные;
- двух и трех частотные инфракрасные;
- комбинированного диапазона — измерение соотношения сигналов двух датчиков;
- многодиапазонные.
В отличие от извещателей дыма, для пожарных извещателей пламени не существует единой методики применения.
Ультрафиолетовые извещатели пламени реагируют на относительно низкие значения энергии излучения.
Одночастотные инфракрасные извещатели пламени реагируют на инфракрасное излучения узкого диапазона. Двух и трех частотные инфракрасные извещатели пламени реагируют на инфракрасное излучение нескольких длин волн.
Извещатели комбинированного диапазона ультрафиолетового и инфракрасного излучения реагируют на частоты излучений ультрафиолетовых и инфракрасных волн.
Пожарные взрывозащищенные извещатели пламени высокоэффективны для мониторинга обстановки на обвалованных резервуарах и на крышах.
Многодиапазонные извещатели осуществляют мониторинг нескольких длин волн, с помощью микропроцессорного анализа определяют превышение установленного уровня излучения и выдают сигнал тревоги.
Извещатели пожарные дымовые линейные осуществляют обнаружение дыма на прямолинейном участке объекта за счет ослабления потока инфракрасного излучения. Пожарный тепловой линейный извещатель представляет собой одно из самых эффективных решений для своевременного обнаружения утечек на объектах хранения сжиженных углеводородных газов. Он позволяет объединить две полезные функции: обнаружить утечку газа путем фиксации понижения температуры, вызванного утечкой и осуществлять мониторинг температуры фундамента резервуара, что необходимо для исключения замораживания фундамента и для контроля работы нагревателей.
Для нефтегазовой отрасли необходимо иметь эффективную, непрерывную и независимую систему инспектирования и аудита процессов производства, технического обслуживания, строительства новых и модернизации существующих объектов.