Травмобезопасность в строительстве

Одоранты, добавляемые  в природный газ, в идеале должны обладать следующими свойствами:

• иметь резко выраженный, специфический запах (для четкого распознавания);
• проявлять физическую и химическую устойчивость в парообразном состоянии при смешении с природным газом и движении по трубопроводу (для обеспечения стабильной дозировки);
• быть сильно концентрированными (для уменьшения общего расхода вещества);
• обладать минимальной токсичностью в рабочих концентрациях и не образовывать токсичных продуктов при сгорании (для безопасной эксплуатации);
• не оказывать корродирующего воздействия на материалы газопроводов, емкостей для хранения и транспортирования, запорно-регулирующей арматуры (для обеспечения длительного срока службы газопроводов и газового оборудования).

Для своевременного принятия мер по предотвращению аварийных  ситуаций в случае утечек, природный  газ должен обнаруживаться по запаху при его содержании в воздухе  не более 20% от нижнего предела взрываемости. Исходя из этого требования, процесс  одоризации должен обеспечивать такое содержание одоранта в газе, чтобы человек с нормальным обонянием мог обнаружить запах при объемной доле газа в воздухе, равной 1%. Количественное содержание одоранта в подаваемом потребителю газе нормируется в зависимости от химического состава используемой одоризационной смеси. Например, в соответствии с «Положением по технической эксплуатации газораспределительных станций магистральных газопроводов ВРД 39-1.10-069-2002», для этилмеркаптана норма ввода составляет 16г (19,1см³) на 1000м³ газа, приведенного к нормальным условиям.

Для обеспечения необходимой  интенсивности запаха газа у потребителя  концентрация одоранта должна задаваться с учетом возможных его потерь при транспортировке газа по трубопроводам, в железнодорожных цистернах или баллонах, например, за счет адсорбции его металлическими стенками труб.

В последнее время  все чаще озвучиваются аргументированные  предложения отменить жестко регламентированные нормы ввода одоранта в поток  газа. При установлении для каждого  объекта индивидуальной нормы, предлагается принимать во внимание состояние и протяженность газопровода, химический состав и качество транспортируемого газа, качество и компонентный состав используемого одоранта, а также способ и точность одорирования газа. Так, следует учитывать, что одоранты вступают в химическую реакцию с оксидами железа, образующимися на газопроводах под действием коррозии. В результате такого воздействия падает интенсивность запаха газа и, как следствие, требуется увеличение степени одоризации. К сожалению, в официальных источниках отсутствуют сведения по данному вопросу для различных газопроводов, в том числе, на основе полиэтиленовых труб.

5.2. Способы  ввода одоранта в поток газа

Наряду с другими  факторами, качество одоризации газа напрямую зависит от способа одорирования и обеспечиваемой этим способом точности одорирования, а также, в значительной мере - от степени автоматизации и элементной базы оборудования, реализующего процесс одоризации газа с одновременным анализом результатов этого процесса.

Одорант может вводиться  в поток газа, как в жидком, так и в парообразном состоянии. В жидком состоянии подача одоранта в газопровод производится с помощью  капельницы или дозирующего насоса. Для одорирования парами одоранта, часть общего потока газа ответвляется, насыщается парами одоранта, перемещаясь над жидким одорантом, барботируя через него, или обдувая смачиваемый в одоранте фитиль, и возвращается в общий поток газа.

Капельный способ ввода одоранта в поток газа (одорант вводится из одоризационной установки в газопровод в виде капель и испаряется в потоке газа). Этот способ из-за своей простоты и дешевизны, несмотря на повышенные требования к качеству одоризации газа, остается наиболее распространенным на действующих российских ГРС. В его основе лежит относительно постоянная величина массы одной капли жидкости (для одоранта – масса одной капли считается равной 0,02г, то есть в 1г одоранта содержится приблизительно 50 капель).

Данный способ требует  постоянных проверок и регулировки  осуществляемого через капельницу расхода одоранта при изменениях расхода газа (например, при подключении или отключении отдельных потребителей). Такие регулировки выполняются оператором ГРС вручную и не поддаются автоматизации. Фактическая точность одорирования при этом невысока (составляет от 10 до 25 %). Поэтому в современных одоризационных установках капельница используется только как резерв для работы во время ремонта основного оборудования.

Барботажный способ ввода одоранта в поток газа. В отличие от капельницы и фитильного одоризатора, одоризационные установки с использованием барботажа уже могут быть автоматизированы. Примерами являются одоризаторы газа ОД, изображенный на рисунке 1 (производитель — ООО завод «Газпроммаш») и блоки одоризации БО (производитель — ООО фирма «Саратовгазприборавтоматика»).

Рисунок 5.1. Одоризатор газа ОД

В этих устройствах автоматическая подача одоранта, пропорционально расходу  одорируемого газа, обеспечивается с  помощью диафрагмы, устанавливаемой  в трубопровод и специального дозатора. При движении потока газа по трубопроводу, на диафрагме возникает перепад давления, величина которого изменяется пропорционально расходу движущегося газа. Часть потока газа ответвляется и через регулировочный вентиль поступает в дозатор, где, барботируя через жидкий одорант, насыщается его парами. Далее насыщенный парами одоранта газ проходит через смотровое окно, возвращается в трубопровод по другую сторону диафрагмы и смешивается с основным потоком газа. В дозатор одорант непрерывно подается самотеком из расходной емкости. Расходная емкость пополняется периодически методом передавливания из резервной емкости для хранения одоранта. Все заправки производятся закрытым способом с использованием эжектора, обеспечивающего удаление паров одоранта из емкостей и из шланга автоцистерны-заправщика с последующим сбросом этих паров в трубопровод. Следует отметить, что использование эжектора эффективно только в том случае, когда отношение его входного давления (отбираемого на входе ГРС) к выходному давлению составляет величину от 2 до 3. В других случаях, для нейтрализации паров одоранта следует применять дезодоратор с заполнением 50—70 % его объема нейтрализатором (например, 20% раствором хлорной извести).

Наличие одоранта в расходной  емкости отслеживается визуально  оператором ГРС. Кроме того, предусматривается передача в систему управления ГРС предупредительного сигнала о минимальном уровне одоранта в расходной емкости.

Одоризационные установки  типа ОД и БО имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих широкое  применение этих устройств. К их числу можно отнести следующее:

• при изменениях газопотребления в процессе эксплуатации одоризатора более чем на 30%, процесс одоризации выходит из режима и требует ручной настройки на новый режим;
• точность одорирования невысока (в зависимости от условий эксплуатации может меняться от 5 до 20 %), причем, определяется она только качеством изготовления дозатора и стабильностью расхода газа в трубопроводе; температурные колебания окружающего воздуха, а также резкие изменения газопотребления в виде отключений или подключений сравнительно крупных потребителей газа, существенно ухудшают качество одорирования, но не могут быть в данных устройствах автоматически учтены и скомпенсированы;
• необходимость использования сужающего устройства создает дополнительные неудобства обслуживающему персоналу, а зачастую требует еще и сезонной замены шайбы;
• в систему управления ГРС или в системы верхнего уровня передается только предупредительная информация о минимальном уровне одоранта в расходной емкости; других датчиков для оценки состояния оборудования одоризатора и качества его работы, нет.

Дозированная подача одоранта в поток газа. Существуют разные способы реализации дозированного ввода одоранта в поток газа.

Первоначально дозирование  подачи одоранта сводилось к установке перед капельницей электромагнитного клапана, управляемого от электронного блока, который обеспечивал заданное время открытого состояния клапана, а также частоту его включений. Таким образом, единичная доза определялась количеством одоранта, пропущенного через электромагнитный клапан за время пребывания его в открытом состоянии, а требуемая норма ввода одоранта в поток газа обеспечивалась выбором нужной частоты включений клапана. В отличие от предыдущего способа, дозирование одоранта с помощью электромагнитного клапана позволяет повысить качество одорирования, а при наличии соответствующих программно-аппаратных средств, организовать автоматическую подачу одоранта пропорционально расходу газа и косвенный учет введенного одоранта (по количеству срабатываний электромагнитного клапана). В то же время данный способ не нашел широкого распространения из-за ряда существенных недостатков:

• в случае протечек через клапан, процесс одоризации газа становится неуправляемым, так как подача одоранта в трубопровод осуществляется самотеком
• величина единичной дозы в значительной мере зависит от температуры окружающего воздуха (из-за температурных изменений объема меняется плотность вещества и, как следствие, масса дозы) и от степени заполнения расходной емкости (с изменением гидростатического давления, меняется скорость подачи одоранта и, соответственно, его количество, протекающее через открытый электромагнитный клапан за одно и то же время);
• отсутствует информация о фактическом прохождении одоранта через одоризатор (имеется только визуальный контроль).

В дальнейшем для дозированной подачи одоранта стали применяться  дозирующие насосы, позволившие значительно  усовершенствовать процесс одоризации газа. Как правило, на базе таких  насосов изготавливаются дозаторы одоранта, которые содержат в своем составе помимо самого насоса фильтр для очистки одоранта, управляющее устройство (в зависимости от конструкции дозатора это может быть электромагнит или электропневматический клапан) и электронный блок управления.

Автоматизированная система одоризации газа (АСОГ). АСОГ, созданная атомщиками из г. Саров, по своей сути является дозатором одоранта с более высокой степенью автоматизации. Кроме того, здесь мы имеем дело с микродозами (0,15—0,45 см³), что повышает требования к чистоте одоранта (любые твердые частицы, попавшие в игольчатый клапан, нарушают нормальную работу дозатора). АСОГ имеет фильтр тонкой очистки, а также новый элемент — датчик подачи одоранта, который уже позволяет иметь информацию о реально поступившем в трубопровод одоранте. К сожалению, эксплуатирующие организации отмечают низкую надежность работы этого датчика. Блок управления АСОГ имеет связь со штатным расходомером одорируемого газа и обеспечивает подачу одоранта в трубопровод пропорционально расходу газа с точностью не хуже 5%.

5.3. Импортные одоризационные установки

В последнее время  на российский рынок газового оборудования все настойчивее стучатся зарубежные производители одоризационных установок. Импортные одоризаторы и отдельные  составные части одоризационных установок эксплуатируются на целом ряде газораспределительных станций России. Однако их более широкое распространение на российских территориях сдерживают следующие факторы:

• высокая стоимость зарубежного оборудования;
• состав и качество отечественного одоранта.

Учитывая тот факт, что вся российская экономика  переживает очень сложный период, зарубежные производители заполнили  нашу страну товарами широкого потребления  по сравнительно доступным ценам. В  промышленности, особенно в стратегических ее отраслях, такой доступности ожидать не приходится. Поэтому более перспективным видится создание отечественного газового оборудования современного уровня. Контакты с производителями газового оборудования Германии (RMG) и Италии (Tartarini), показывают, что масштаб цен, установленный для России на Западе, в ближайшее время существенно не изменится. Несколько привлекательнее по ценам изделия из Чехии и Сербии, к тому же оборудование этих стран в большей степени адаптировано к российским климатическим условиям. Известное украинское газовое оборудование пока не может конкурировать с лучшими российскими образцами.

Опыт работы с зарубежным оборудованием указывает на необходимость  значительной его доводки для  эксплуатации в российских условиях. Например, одоризатор газа, собранный из немецких комплектующих изделий фирмы RMG (рисунок 7) по немецкой технологической схеме, оказался совершенно не пригодным для работы в нашей климатической зоне с использованием природного отечественного одоранта СПМ. Также не может быть реализована на российских территориях немецкая система бесперебойного обеспечения одорантом газораспределительных станций, основанная на своевременной развозке и замене 50-литровых емкостей с одорантом.

Вместе с тем, богатый  опыт зарубежных специалистов по газовому оборудованию заслуживает самого тщательного изучения и применения, в той или иной степени, при разработке и изготовлении одоризационного оборудования для российских объектов.

5.4. Результаты исследований

В настоящее время  лучше всего, конечно, использовать автоматизированные системы одоризации газа. Но они тоже имеют свои недостатки, т.к. все, что больше автоматизировано, то сложнее поддается ремонту.

Я считаю, что из рассмотренных  способов одоризации газа нужно выбрать  установку барботажного типа. Если на ГРС расширен диапазон расходов одоризацинной установки до малых и сверхмалых, то для этого, как раз, разработана одоризационная установка барботажного типа.

Т.к. принцип действия установки состоит в отборе части газа при помощи насоса НД-2 в вакуумном исполнении и прогоне газа через столб одоранта в мерной трубке, при этом насыщенный парами одоранта газ, перемешиваясь с основным потоком газа, обеспечивает необходимую степень одоризации. Такой способ позволяет одорировать газ при расходе от 1м³/час, равномерно распределять одорант в потоке газа, а также производить учёт выданного одоранта аналогично предыдущих модификаций.