ОБОСНОВАНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ОПАСНОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕКТА (ОПО) ЭКСПЛУАТИРУЮЩЕГО ТРУБОПРОВОДЫ ГАЗООБРАЗНОГО КИСЛОРОДА

Инциденты и аварии имеют место на опасных производственных объектах эксплуатирующих трубопроводы газообразного кислорода. Основными причинами аварий являются значительный износ оборудования, ошибки проектирования и эксплуатации. Изменения законодательства в промышленной безопасности в настоящее время основываются на риск-ориентированном подходе, который предусматривает сочетание гибких требований и нормированную вероятность возникновения аварий [1, 2, 3, 4, 5]. Изменения коснулись и требований применяемых к производсту и потреблению продуктов разделения воздуха [6]. В нашей статье мы рассматриваем опасные производственные объекты связанные с эксплуатацией трубопроводов газообразного кислорода, которые чаще всего имеют место в металлургическом производстве [6].

В случае, если  при эксплуатации, капитальном ремонте, консервации или ликвидации опасного производственного объекта требуется отступление от требований промышленной безопасности, установленных федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности [6], таких требований недостаточно и (или) они не установлены, лицом, осуществляющим подготовку проектной документации на строительство, реконструкцию опасного производственного объекта, могут быть установлены требования промышленной безопасности к его эксплуатации, капитальному ремонту, консервации и ликвидации в обосновании безопасности опасного производственного объекта [1, 5].

Обоснование безопасности ОПО, а также изменения, вносимые в обоснование безопасности ОПО, подлежат экспертизе промышленной безопасности [1].

Разработке обоснования безопасности ОПО должно предшествовать определение принципиальных технических решений, а также анализ имеющейся нормативной базы в отношении конкретного опасного производственного объекта [6, 7, 8, 9, 10, 11,  12], который служит основой для разработки отступлений от требований промышленной безопасности, а также для разработки недостающих или отсутствующих требований промышленной безопасности. Принципиальные технические решения могут быть определены применительно к опасному производственному объекту в целом, его частям или отдельным зданиям и сооружениям и/или техническим устройствам, применяемым на ОПО.

Обоснование безопасности должно содержать сведения о необходимости отступления от действующих норм и положения, компенсирующие эти отступления. В качестве обоснования указанных отступлений должны быть использованы результаты исследований, расчетов, испытаний, моделирования аварийных ситуаций, оценки риска или анализа опыта эксплуатации подобных опасных производственных объектов [5].

Анализируя результаты проведенных экспертиз промышленной безопасности трубопроводов газобразного кислорода нами отмечены следующие отступления от существующих норм: проектом не предусмотрены продувочные свечи - продувка осуществляется в помещение; не контролируется  эффективность вентиляции помещений - отсутствуют паспорта на системы; недопустимые провисания трубопроводов - отсутствует расчет на вибрацию и температурное расширение; отсутствуют инструкции по пуску и продувки трубопроводов; низкая квалификация специалистов по обслуживанию оборудования (отсутствие аттестации).

Согласно [6] сброс ПРВ в производственное помещение при продувке технических устройств и коммуникаций не допускается. Устройство продувочных свечей является инженерной задачей, неправильная их установка может привести к аварии (2010 г. авария на складе металлургического предприятия, г.Череповец – причина закатанная продувочная свеча под крышу здания). Исходя из выше сказанного считаем, что временное отсутствие продувочных свечей на период капитального ремонта обоснованно при определенных условиях. Истечение остаточного кислорода в момент нештатного сброса   кислорода в помещение можно описать уравнением сохранения вещества (закон Дальтона):

Р1V1 = Р(V1+V2) (формула описывает статически два состояния системы изменение параметров до начала сброса и момент окончания сброса),

где Р1 – избыточное давление в кислородопроводе до начала сброса; Р–избыточное давление состояния равновесия в кислородопроводе и окружающей среде (при сбросе в окружающую среду равно нулю); V1–объем кислородопровода; V2 – объем помещения в которое осуществляется сброс.

С  учетом  выше  предложенной   формулы  проведены  расчеты  для  системы  газовой   резки завода металлических конструкций (см. Табл.1):

Таблица 1

При расчетах учтено, что питание кислородопровода от воздухоразделительной установки при сбросе кислорода отключено и сброс осуществляется при минимально допустимом давлении для резака 0,5 МПа. Объем кислородопровода значительно меньше объема помещения, куда осуществляется сброс. Из расчетов видно, что максимальный объем кислорода, сбрасываемый в помещение ниже 10 м3 и не превышает 1,0 % от объема помещения. При продувке кислородопровода после снижения давления до атмосферного воздухом компрессора удаляется остаточный кислород в объеме не более 0,92 м3. Таким образом, можно считать, что нештатный сброс в помещение (огороженная опасная зона), может быть безопасным при соблюдении общепринятых требований предъявляемых к опасной зоне.

Недопустимые провисания трубопроводов могут быть устранены с помощью установки дополнительных опор расположение которых может быть определено с помощью универсальной программы СТАРТ (НТП «Трубопровод»), реализующей расчеты на основании действующей нормативной документации [9]. Результаты расчета являются обоснованием принятых допущений при эксплуатации трубопровода с учетом рабочих (испытательных) параметров, материала, минимальной толщины стенки трубопровода и фактической прокладки.

Инструментальная проверка эффективности работы вентиляционных систем должна производиться не реже одного раза в год, а также после каждого капитального ремонта или реконструкции этих систем [6]. На все вентиляционные системы должны составляться соответствующие эксплуатационные документы (паспорта или формуляры). Возможность возникновения аварии влечет изменения требований к работе систем вентиляции. Опасная зона должна иметь допустимые параметры по воздушной среде (объемная доля кислорода в воздухе должна составлять не менее 19 % и не более 23 %). Для расчетов данных концентраций с учетом наличия сброса в помещение продуктов разделения воздуха и работающих (неработающих) систем вентиляции нами рассматривается возможность использования инструментов СFD-моделирования [13]. На основании СFD- моделирования можно определить перечень помещений и мест, в которых содержание кислорода по объемной доле может быть менее 19 % или более 23 % в случае аварийной ситуации на трубопроводе, и разработать меры по нормализации состава воздуха [6].

Разработка обоснования и ее экспертиза не возможна без информации о состоянии законодательства о промышленной безопасности. Повышение квалификации персонала является обязательным условием разработки обоснования безопасности ОПО. Часто на предприятиях ответственность за промышленную безопасность, охрану труда и экологию несет один человек, что увеличивает влияние человеческого фактора на возможность выполнения отдельных условий безопасности.

На основании выше сказанного считаем, что без использования сертифицированных инструментов электронных систем информации и автоматизированных рабочих мест по разработке (экспертизе) обоснований безопасности ОПО не возможна  как их разработка, так и реализация выполнения условий безопасности на местах.

Список литературы

1.     Федеральный закон от 21.07.1997 г. № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2.     Федеральный закон от 04.03.2013 г. № 22-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3.     Концепция совершенствования государственной политики в области обеспечения промышленной безопасности с учетом необходимости стимулирования  инновационной деятельности. Утверждена решением Коллегии федеральной службы по  экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) от 26.09.2011 г.

4.     Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) от 14.11.2013 г. № 538.

5.     Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие требования к обоснованию безопасности опасного производственного объекта». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) от 15.07.2013 г. № 306.

6.     Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при получении, транспортировании, использовании расплавов черных и цветных металлов и сплавов на основе этих расплавов». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) от 30.12.2013 г. № 656.

7.     ГОСТ 12.2.052-81* «ССБТ. Оборудование, работающее с газообразным кислородом. Общие требования безопасности».

8.     ГОСТ 32388-2013 «Трубопроводы технологические. Нормы и методы расчета на прочность, вибрацию и сейсмические воздействия».

9.     ГОСТ 12.2.052-81 ССБТ. Оборудование,  работающее с  газообразным кислородом. Общие  требования безопасности (с Изменениями № 1, 2).

10. ВСН 49-83 (Минхимпром) «Инструкция по проектированию межзаводских трубопроводов газообразных кислорода, азота, аргона».

11. ВСН 10-83 «Инструкция по проектированию трубопроводов газообразного кислорода».

12. СТО 002 099 64.01-2006 «Правила по проектированию производств продуктов разделения воздуха».

13. Сборник докладов X Международной научно-практической конференции - STAR Russian Conference 2015. Компьютерные технологии: решение прикладных задач тепломассопереноса и прочности, г. Нижний Новгород, 2015 г.- с. 24-27.