автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Исследования по повышению безопасности систем газоснабжения городов, населенных пунктов и потребителей



ОАО «Гипрониигаз»

О"" №

„На правах рукописи

Л

05.23.03

ИЛОВИЧ

повышению

Систем газоснабжения

населенных пунктов и потребите

¿деондйцис

________ ______________л НЛЯЦИЯ^КОНДИЦИОНИ-

рование воздуадйртсн^^ен^ге и осве^Шш^з

•

в вид^нау^ного^к^адаг на соисж$!

енои степени

Саратов -1999

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Д. В. Коптев Доктор технических наук, профессор Р. В. Орлов Доктор технических наук, профессор Б. Н. Курицын

Ведущая организация - «МосгазНИИПроект»

Защита состоится « 19 » октября 1999 г. на заседании диссертационного Совета Д 053.11.07 г. Московском государственном строительном университете по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д.26, аудитория № 409 «Г». /

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного строительного университета.

Л* '

Диссертация в виде научного доклада разослана« /О » августа 1999г.

і' ¿р

Ученый секретарь диссертационного Совета доктор технических наук, профессор

СО-¿Г-уГ

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Физико-химические свойства, как природного, так и сжиженного газа таковы, что в процессе его транспортировки, распределения и использования в системах газоснабжения городов, населенных пунктов, бытовых, коммунально-бытовых и промышленных потребителей всегда существует опасность аварий и несчастных случаев. Несмотря на постоянное совершенствование оборудования и технологий, фактор безопасности в деятельности газового хозяйства был и остается приоритетным. Первым из главных направлений повышения безопасности является создание научно обоснованной, постоянно действующей, четкой и объективной системы учета и анализа аварий.

Актуальность работы заключается также в увязке основных направлений исследований по всем этапам и звеньям системы управления безопасностью в газовом хозяйстве и в системном подходе к повышению безопасности в целом.

Полученный материал по состоянию аварийности в газовом хозяйстве России позволил выявить слабые места в системе обеспечения безопасности, разработать программу целенаправленных мероприятий, как организационного плана, так по постановке и проведению аналитических и экспериментальных исследований, а также конструкторских и проектных разработок. Исследования выполнены по комплексу основных вопросов обеспечения безопасности в газовом хозяйстве, начиная с организации системы учета и анализа аварийности в газовом хозяйстве России и, включая, проектирование систем газоснабжения из условий повышения их безопасности, общие технические вопросы повышения безопасности эксплуатации в газовом . хозяйстве, исследования по оценке опасности утечек газа при различных условиях и исследования по созданию элементной безопасности систем газоснабжения.

В постановке и решении вопросов обеспечения и повышения безопасности с самого начала создания отрасли участвовали многие специалисты: Белодворский Ю. М., Заровный П. Б., Берсенев И. С., Коляда И. А., Гофман-Захаров П. М., Иония А. А., Маевский М. А, Кязимов Г. К., Багдасаров В. А., Варфоломеев С. В. и др.

В основу данной работы вошли исследования, проводимые с 1970 года автором в институте Типрониигаз" в соответствии с планами НИР и ОКР Минжилкомхоза РСФСР по тематике Глав газа.

Цель работы. Целью работы является исследование и развитие научно-практических основ повышения безопасности в газовом хозяйстве, повышение безопасности эксплуатации систем газоснабжения и отдельных ее объектов и элементов.

Для достижения поставленной цели в процессе проведения научно-исследовательских работ решены следующие задачи:

-создана система учета и анализа аварийности в газовом хозяйстве с методическим подходом в определении причин аварий и несчастных случаев;

-выявлены наиболее аварийные объекты газового хозяйства; -разработаны методические указания по учету, анализу и расследованию аварий и несчастных случаев для предприятий газового хозяйства РФ;

-разработана программа повышения безопасности в газовом хозяйстве;

-выполнены исследования по снижению аварийной опасности систем газоснабжения за счет секционирования газопроводов высокого и среднего давления и резервирования пропускной способности закольцованных газопроводов, даны практические рекомендации по проектированию;

-исследована зависимость аварийной опасности утечек газа из газопроводов от выбора расчетных—давлений, даны практические рекомендации;

-проведены исследования по условиям безопасности и эргономичности для определения нормируемых расстояний в наполнительных цехах газонаполнительных станций сжиженных углеводородных газов, определены технологические и аварийные утечки газа, даны предложения по реконструкции цехов, совершенствованию приточи о-вытяжной вентиляции;

-проведены исследования по определению минимально-допустимых давлений на выходе газорегуляторных пунктов и установок по условиям обеспечения безопасности газоснабжения потребителей;

-с целью определения критических условий, взрывоопасных концентраций газа в жилых зданиях были проведены исследования по определению величины минимальной кратности воздухообмена;

-впервые был разработан и внедрен проект учебно-тренировочного центра с имитаторами всех основных сооружений систем газоснабжения и возможностью проведения на них исследовательских работ;

-изучены условия переноса конденсата по газопроводам и даны практические рекомендации по предотвращению закупорок и попадания его в технологическое оборудование;

-исследована работа запорной, регулирующей н предохранительной арматуры при низких температурах газа и воздуха, даны практические рекомендации;

-разработана компьютерная программа контроля состояния системы газоснабжения при дефиците поставок газа и выравнивания режима газопотребления;

-исследованы и внедрены технические решения по обогреву арматурных головок резервуаров сжиженных углеводородных газов от взрывозащищенного теплогенератора;

-были проведены аналитические и экспериментальные исследования по определению аварийной опасности утечек газа из надземных, подземных и внутренних газопроводов различных давлений;

-получена формула определения объемов выбросов газа при больших повреждениях газопроводов высокого и среднего давлений;

-проведены экспериментальные исследования в целях оценки возможности повышения расчетных давлений в межпоселковых газопроводах;

-на основании исследований определены размеры зон загазованности при повреждении подземных газопроводов без покрытий грунтов;

-были проведены исследования распространения взрывоопасных газовоздушных концентраций газа при утечках газа в помещениях с плохой вентиляцией, получена формула определения площади помещения для расчета систем контроля сигнализации загазованности;

-проведены исследования по выполнению огневых работ на действующих газопроводах, на основании которых разработаны технологии и приспособления, обеспечивающие безопасность работ;

-на основании экспериментальных исследований были предложены простые в исполнении варианты ликвидации повреждений газопроводов;

-на основании экспериментальных исследований был разработан и внедрен взрывопожарозащищенный газовый обогреватель технологического оборудования, который широко используется в газовом хозяйстве Р.Ф. с 1979 года;

-исследования гидродинамических режимов сливоналивных операций в системе сжиженных углеводородных газов позволили создать конструкцию клапана безопасности, предотвращающего аварийные ситуации при наполнении и сливе цистерн, клапан внедрен в газовом хозяйстве Р.Ф. с 1985 года;

-на основании анализа отечественного и зарубежного опыта и экспериментальных исследований был разработан и внедрен в газовые хозяйства искрогаситель, устанавливаемый на выхлопных трубах автотранспортных средств, перевозящих сжиженные углеводородные газы;

-на основании исследований механико-биологических инстинктов птиц крупного размера (голубей, галок) было разработано очень простое по конструкции и изготовлению устройство, предотвращающее попадание птиц в дымовые и вентиляционные каналы.

В основу работы положены приоритетность вопросов безопасности и творческие возможности автора.

В представленный материал не включены работы, выполненные на организационном уровне, проектные и конструкторские разработки, исследовательские работы, выполненные не на уровне докторской диссертации, работы, где творческий вклад автора не являлся основным, а также работы не по теме данной диссертации.

Научная новизна. Научная новизна работы состоит в следующем.

Разработан с использованием системного подхода и причинно-следственных связей учет и анализ аварийности в газовом хозяйстве, дано научное обоснование методов безопасной эксплуатации, диагностики и контроля состояния безопасности. Такой подход к решению проблемы повышения безопасности эксплуатации систем газоснабжения и использования газа позволяет успешно решать ряд важнейших отраслевых задач, а именно:

-предложить обоснованный подход к повышению безопасности систем газоснабжения на стадии их проектирования;

-решать ряд задач, обеспечивающих состояние безопасности систем газоснабжения при низких температурах газа и воздуха, в случаях поставки газа с отклонениями от стандартных условий и снижении поставок газа, при плохом воздухообмене газифицированных помещений и др.;

-оценить опасность—утечек газа из газопроводов различных^ давлений и условий прокладки, объемы выбросов газа и зоны загазованности, получить формулу определения объемов выбросов газа при больших повреждениях газопроводов;

-определить возможность применения межпоселковых газопроводов с давлением 2,5 МПа;

-определить закономерности распространения газа в закрытых помещениях с критическими условиями вентиляции, получить формулу определения площади контролируемого помещения и обосновать расчет систем сигнализации загазованности помещений;

Реализация результатов работы. Результаты научно-исследовательских работ и выполненные на основании их проектные, конструкторские и технологические разработки использованы головным институтом "Гипрониигаз" (г. Саратов) и его филиалами в городах Ростове, Нижнем Новгороде, Екатеринбурге, Омске, Новосибирске, в областных и городских газовых хозяйствах Российской Федерации, в газовых хозяйствах Якутии, Узбекистана, Казахстана и Армении (филиалом института "Гипрониигаз" в г. Кировакане). Все указанные организации использовали: "Руководящий материал по проектированию систем газоснабжения промышленных предприятий - РМ 1.6-71" (Гипрониигаз, 1971 г.), "Рекомендации по обеспечению надежной работы запорно-регулируюшей арматуры при низких температурах газа и наружного воздуха" (Гипрониигаз, 1975 г.), "Рекомендации по совершенствованию систем газоснабжения сельской местности Нечерноземной зоны РСФСР" (Гипрониигаз, 1977 г.), "Предложения по предотвращению аварий в газовом хозяйстве и повышению безопасности газоснабжения потребителей" (Гипрониигаз, 1978 г.), "Методику учета и анализа аварий и несчастных случаев в газовом хозяйстве" (Гипрониигаз, 1979 г.), "Предложения по повышению эффективности и

производительности труда в газовом хозяйстве РСФСР" - РД 204 РСФСР 3.20-80 (Гипрониигаз, 1980 г.), "Инструкцию на основные виды аварийных и ремонтных работ на газопроводах под давлением" - РДИ 204 РСФСР 3.4-80 (Гипрониигаз, 1980 г.), "Альбом технологических карт на основные виды аварийных и ремонтных работ" (Гипрониигаз, 1980 г.), "Инструкцию по расследованию и учету аварий и несчастных случаев у бытовых потребителей газового топлива" - РДИ 204 РСФСР 3.8-81 (Гипрониигаз, 1982 г.), "Безопасность труда в газовом хозяйстве Минжилкомхоза РСФСР. Работы газоопасные. Термины и определения". Республиканский стандарт РСФСР (Гипрониигаз, 1982 г.), "Правила перевозки сжиженных углеводородных топливных газов автомобильным транспортом" - РДП 204 РСФСР 3.4-82 (Гипрониигаз, 1982 г.), "Инструкцию о порядке и сроках профилактического обхода трасс газопроводов", РДИ 204 РСФСР 3.12-82 (Гипрониигаз, 1982 г.), "Технологические карты на производство работ на действующих газопроводах низкого давления с применением приспособления ПОРГ' (Гипрониигаз, 1983 г.), "Типовые решения по реконструкции газонаполнительных станций при оснащении их средствами механизации" (Гипрониигаз, 1986 г.), "Рекомендации по предотвращению поступления конденсата в системы газоснабжения природным газом" (Гипрониигаз, 1988 г.), "Инструкцию по эксплуатации газорегуляторных пунктов и газорегуляторных установок" - РД 3.99-87 (Гипрониигаз, 1986 г.), "Инструкцию по установке систем сигнализации загазованности подвальных помещений" - РД 204 РСФСР 3.6-88 (Гипрониигаз, 1988 г.), "Инструкцию по технологии присоединения ответвлений к действующим газопроводам низкого давления с использованием ленточного элемента", (Гипрониигаз, 1990 г.) '

Практическая значимость работы. Определяется возможностями решения на основе аналитических и экспериментальных исследований прикладных задач по выбору оптимальных решений в увязке с обеспечением безопасности эксплуатации систем. Представленные на основе проведенных исследований инженерные методики, руководящие материалы, инструкции, рекомендации, предложения и типовые решения нашли широкое внедрение в практику проектирования и эксплуатации систем газоснабжения.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы рассмотрены и обсуждены на научно-технических конференциях института Типрониигаз" в 1970, 1972, 1973, 1974, 1975, 1977, 1979, 1980, 1981 и 1982 годах, на научно-технической конференции МИСИ в 1970 г., Саратовского политехнического института в 1968 г., института "Мосгазпроект" в 1969 г., на Всесоюзном совещании работников Госгортехнадзора СССР в г. Кишиневе в 1976 г., на конференции Госстроя РСФСР в г. Орехово-Зуево в 1977 г., на конференции газовой секции Минжилкомхоза РСФСР в 1978 г., на конференции работников газового хозяйства РСФСР в г. Куйбышеве в 1979 г., на Всесоюзном

о

совещании работников Госгортехнадзора СССР в г. Новороссийске в 1979 г., на Всесоюзной научно-технической конференции по повышению надежности и безопасности систем газоснабжения в городах и населенных пунктах в г. Саратове в 1986 г., на отраслевом семинаре в павильоне "Газовая промышленность на ВДНХ СССР в 1989 г., на семинаре ЦНИЭП инженерного оборудования в г. Москве в 1991 г., на семинаре института "Мосгазниипроект" в 1991 г., на конференции в г. Йошкар-Ола в 1992 г., на международной Конференции США-Россия в г. Саратове в 1995 г.

Публикации. Основные положения данной диссертации опубликованы в 79 научных работах, получено 12 авторских свидетельств на изобретение.

Принятые сокращения: ПБ - правила безопасности в газовом хозяйстве, ПТЭ - правила технической эксплуатации в газовом хозяйстве, СНиП - строительные нормы и правила, ГРС - газораспределительная станция (конечный объект системы магистральных газопроводов, за ГРС -начало газораспределительной системы городов, населенных пунктов, промышленных и производственных потребителей), ГРП, ГРУ -газораспределительные пункты и установки, СУГ - сжиженные углеводородные газы, ГНС, ГНП - газонаполнительные станции и пункты СУГ, ТО - технологическое оборудование.

Условные обозначения: ДУ - снижение аварийной опасности; п - количество секций газопровода; р - степень резервирования пропускной способности закольцованных газопроводов; Е и Е - полные приведенные затраты и их переменная часть; С - затраты на эксплуатацию; В1 и В2 -начальные затраты; К - конструктивно-нагрузочный коэффициент сети, определяющий зависимость капиталовложений от ее геометрической конструкции и характера распределения нагрузки; С!, q - расходы газа по сети и отдельным участкам; Ь, I - длины основного расчетного направления сети и отдельных участков; Рн, Рх и рн, рк - начальные и конечные давления в сети и на отдельных участках; ДР - перепад давления: Ру - давление газа внутри газопровода в месте его утечки; Ро -атмосферное давление; Б, Е)у, (1 - диаметры (условного прохода, отверстий); Уу - величина утечки газа; рг и ро - плотности газа и воздуха.

Автор выражает свою благодарность профессору МГСУ А .А. Ионину за советы по дальнейшим направлениям научных исследований после выполнения под его руководством и защиты в МИСИ кандидатской диссертации, а также за консультации в ходе подготовки данной работы.

содержание работы

1. Организация системы учета и анализа аварийности в газовом хозяйстве России

Планирование эффективных организационных и технических мероприятий для снижения аварийности и травматизма в газовом хозяйстве требует полной информации об их прямых и косвенных причинах [1,2]. До 1979 года осуществ