3. Алгоритм идентификации опасностей с определением сценариев аварий на площадочных объектах магистральных газопроводов

125. При анализе риска для площадочных объектов в качестве источников опасности идентифицируются такие ОСПО, как: основные технологические газопроводы, емкости, аппараты, ГПА, технологические установки, транспортирующие или содержащие природный газ, а также трубопроводы, аппараты, установки и емкости вспомогательного производства, транспортирующие или содержащие турбинное масло, метанол, одорант, газовый конденсат, дизельное топливо, бензин, керосин и другие ГСМ. Процедура идентификации заключается в определении опасных свойств и параметров состояния опасных веществ, расчете их количеств для разных ОСПО, перечислении возможных физических проявлений аварий для ОСПО, определении возможных причин аварий, выделении ОСПО, наиболее опасных для жизни и здоровья персонала и населения.

126. Состав информационных материалов для выполнения данного этапа:

справочные материалы по характеристикам опасных веществ;

технологическая схема площадочного объекта с указанием всех технологических линий, в которых обращаются опасные вещества;

план производственной площадки объекта с прилегающей территорией;

перечень и конструктивно-технологические параметры трубопроводов, аппаратов, агрегатов, установок и емкостей, в которых обращаются опасные вещества;

описание природно-климатических условий района расположения объекта.

Последовательность выполнения этапа отражена в пунктах 127 - 131 Руководства.

127. Определение и представление опасных свойств всех опасных веществ, обращающихся на объекте, проводится аналогично пункту 25 Руководства.

128. Расчет количества опасных веществ для площадочных объектов выполняется при разработке ДПБ в соответствии с требованиями соответствующих нормативных документов Ростехнадзора и определении класса опасности ОПО.

В остальных случаях процедура определения количества опасных веществ, как одного из показателей опасности объекта, является рекомендуемой, но не обязательной.

Расчет выполняется отдельно для каждой технологической составляющей объекта с последующим суммированием полученных значений. Последовательность приближенного расчета приведена в приложении N 3 Руководства.

129. Определение возможных причин и условий возникновения аварий.

129.1. Причины аварий на подземных газопроводах площадочных объектов в значительной мере аналогичны причинам аварий для линейной части МГ (пункт 27 Руководства).

129.2. Основными факторами, способствующими возникновению аварий на КС МГ, являются:

наличие большого числа арматуры, тройников, переходников, фасонных частей и т.п., т.е. мест с усложненной технологией проведения СМР, ухудшенным контролем качества сварных швов, повышенной концентрацией напряжений;

наличие значительного числа переходов подземных газопроводов в надземные, являющихся местами повышенной коррозионной активности и концентрации напряжений;

сложная пространственная стержневая конструкция надземных газопроводов обвязки компрессорных агрегатов в цехах с большим числом жестких и скользящих опор, испытывающая значительные переменные температурные и газодинамические (вибрационные) нагрузки, особенно со стороны нагнетания;

повышенная вибрация газопроводов, а также просадка газопроводов и опор;

дефекты изготовления оборудования (в первую очередь фасонных частей и арматуры);

погрешности монтажа;

недостаточно качественный диагностический контроль и несвоевременное выполнение ремонтных работ по обеспечению герметичности трубопроводов, емкостей, аппаратов;

неисправности или отсутствие систем контроля, управления и противоаварийной защиты;

неудовлетворительное техническое состояние оборудования, его конструктивные недостатки, физический и моральный износ;

недостаточная профессиональная подготовка производственного персонала.

Аварии на установках, аппаратах и агрегатах объектов КС МГ происходят, как правило, по следующим причинам:

разгерметизация фланцевого соединения на входе (выходе) установки, аппарата или агрегата;

разгерметизация корпуса установки, аппарата или агрегата;

разрушение фундаментных опор под установкой, аппаратом или агрегатом;

разгерметизация торцовых уплотнений установки, аппарата или агрегата;

разгерметизация клапанов на трубопроводах обвязок установок, аппаратов и агрегатов;

порыв маслопровода;

порыв (трещина) на полное сечение газопровода выхлопа импульсного или пускового газа;

разгерметизация камеры сгорания турбины;

отказ системы зажигания в камере сгорания турбины;

самопроизвольное закрытие шарового крана на технологической линии природного газа;

самопроизвольное закрытие клапанов на газо(масло)проводах управления установок, аппаратов или агрегатов;

отказы отсекающей арматуры на технологических коммуникациях;

коррозия;

большой износ оборудования при недостаточно качественном диагностическом контроле и несвоевременном выполнении ремонтных работ по обеспечению герметичности трубопроводов, сосудов, арматуры;

внешние причины природного (например, удар молнии) или антропогенного характера (теракт);

нарушения правил технической эксплуатации.

129.3. Возможные причины и факторы, способствующие возникновению и развитию аварий на ГРС и АГНКС, в основном, те же, что на КС:

обращение в газопроводах и аппаратуре взрывоопасного газа высокого и среднего давления;

наличие большого числа арматуры, тройников, переходников, фасонных частей, т.е. мест с повышенной концентрацией напряжений;

наличие переходов подземных газопроводов в надземные, являющихся местами повышенной коррозионной активности и концентрации напряжений;

сложная пространственная стержневая конструкция надземных газопроводов;

заводские дефекты оборудования (арматуры, труб);

большой износ оборудования ГРС при недостаточно качественном диагностическом контроле и несвоевременном выполнении ремонтных работ по обеспечению герметичности трубопроводов, емкостей, арматуры;

ошибки проекта (например, отсутствие обратного клапана на линии аккумуляторов АГНКС);

нарушение персоналом ПТЭ и ПТБ, ошибки персонала из-за невнимательности или некомпетентности;

внешние причины природного (например, удар молнии) или антропогенного характера (теракт).

Вторичными типовыми причинами аварий могут быть неисправности предохранительных клапанов, регуляторов давления, запорной арматуры, защитной автоматики, образование гидратов в газопроводах, неисправности эжекторов в линии заправки расходных емкостей одоранта.

Кроме того, на АГНКС, в силу специфики их назначения, дополнительными причинами аварий могут быть:

присутствие на территории посторонних лиц (водителей заправляемых автомобилей), которые по неосторожности или намеренно могут повредить технологические элементы АГНКС;

возможные неисправности газобаллонной аппаратуры (например, вентилей баллонов) заправляемых автомобилей, что может привести к срыву заправочной головки с выбросом газа.

129.4. На подэтапе определения возможных причин аварий при анализе конкретной ОСПО рекомендуется из приведенного списка причин выделить ожидаемые причины аварий применительно именно к этой составляющей объекта с учетом реальных условий эксплуатации и местных действующих факторов окружающей среды, а также с учетом имеющихся статистических данных о причинах и условиях возникновения имевших место ранее аварий на аналогичных по конструктивно-технологическим параметрам и условиям эксплуатации составляющих объекта: трубопроводов, установок, аппаратов, агрегатов.

130. Предварительная идентификация опасных составляющих площадочных объектов.

Опасные составляющие площадочного объекта, для которых в дальнейшем рассчитываются показатели риска, выделяются на основе подробного анализа технологической схемы, генплана, перечня основного технологического оборудования объекта с учетом рассмотренных в пункте 129 Руководства возможных физических проявлений аварий.

130.1. На КС МГ рекомендуется выделять следующие ОСПО:

участок МГ вблизи КС со стороны низкого давления;

участок МГ вблизи КС со стороны высокого давления;

обводная линия КС;

крановые узлы на узле подключения;

входной газопровод-шлейф;

выходной газопровод-шлейф;

входной и выходной коллекторы пылеуловителей;

пылеуловители с трубопроводной обвязкой;

всасывающий коллектор ГПА;

нагнетательный коллектор ГПА;

газопровод пускового контура;

ГПА в укрытии или здании КЦ;

всасывающие газопроводы в составе надземной обвязки ГПА;

нагнетательные газопроводы в составе надземной обвязки ГПА;

газопроводы пускового контура в составе надземной обвязки ГПА;

коллекторы АВО газа;

блок АВО газа с обвязкой;

установка подготовки топливного, пускового, импульсного газа.

130.2. На ГРС рекомендуется выделять следующие ОСПО:

входной газопровод;

узел переключения;

узел очистки

узел подогрева газа (предотвращения гидратообразования);

узел редуцирования;

узел измерения расхода газа;

узел сбора конденсата;

узел одоризации;

выходные газопроводы.

130.3. На АГНКС рекомендуется выделять следующие ОСПО:

входной газопровод АГНКС;

входной сепаратор;

газопровод подачи газа в машинный зал (от сепаратора до компрессорной установки);

компрессорная установка с трубопроводной обвязкой в машинном зале;

газопровод надземный от компрессорной установки до аккумуляторов газа;

газопровод надземный от аккумуляторов до коллектора газораздаточных колонок;

газораздаточные колонки.

131. Определение расчетных сценариев аварий на площадочных объектах МГ.

131.1. Возможные физические проявления аварий на ОСПО определяются взрыво- и (или) пожароопасностью природного газа, метанола, турбинного масла, дизельного топлива и др. ГСМ, а также высокими значениями давления в соответствующих ОСПО.

Природный газ по токсикологическим характеристикам относится к 4-му классу опасности (слаботоксичные вещества), и по этой причине проявления аварии, связанные с токсическим поражением, не рассматриваются. Для ГРС необходимо рассмотреть токсичность используемых одорирующих средств.

С учетом этого основными физическими проявлениями аварий и сопровождающими их поражающими факторами на площадочных объектах являются следующие:

а) разрыв газопровода или разрушение емкости, аппарата, установки с природным газом под давлением с выбросом (истечением) и воспламенением газа и образованием струевых пламен или колонного пожара с распространением вблизи места аварии поражающих факторов: осколков (фрагментов трубы), воздушной волны сжатия, образующейся в начальные моменты истечения сжатого газа в атмосферу, скоростного напора струи газа, прямого воздействия пламени, теплового излучения от пламени;

б) разрыв газопровода или разрушение емкости, аппарата, установки с истечением природного газа в атмосферу, его рассеиванием, образованием зоны загазованности и последующим задержанным воспламенением и дефлаграционным сгоранием газовоздушной смеси;

в) утечка природного газа внутри производственного помещения с образованием взрывоопасной газовоздушной смеси, воспламенение смеси и ее взрывное превращение в дефлаграционном режиме с образованием волны сжатия и пожара колонного типа в загроможденном пространстве;

г) утечка турбинного масла из патрубков масла ГПА, попадание его на горячие поверхности ГПА и возгорание с развитием пожара внутри здания компрессорного цеха или укрытия ГПА с переходом в пожар колонного типа;

д) взрыв ТВС в емкостях с метанолом, дизельным топливом, бензином с последующим разливом и воспламенением горючих жидкостей, а также горением в виде пожара разлития с распространением вблизи места аварии поражающих факторов: осколков емкостей, воздушной волны сжатия, прямого воздействия пламени и теплового излучения от пламени;

е) утечка горючей термодинамически стабильной жидкости (дизельного топлива, турбинного масла, бензина, метанола) из емкости, резервуара, технологического трубопровода с образованием лужи разлития и испарением жидкости с поверхности разлива; воспламенение взрывопожароопасных паров жидкости (ТВС) от какого-либо источника зажигания, находящегося вблизи лужи разлития с возникновением воздушной волны сжатия, образующейся при взрывном сгорании смеси, прямого воздействия пламени при сгорании облака ТВС и теплового излучения от пламени пожара разлития;

ж) токсическое воздействие одоранта при аварийной разгерметизации емкостей или трубопроводов с одорантом на ГРС.

131.2. Сценарный анализ для площадочных объектов рекомендуется строить по иерархической схеме, включающей группы Ci сценариев и входящие в них расчетные сценарии Cij. При формировании сценарных групп и расчетных сценариев рекомендуется учитывать не все возможные физические проявления аварий на площадочных объектах, перечисленные в пункте 130.1 Руководства, а наиболее значимые из них, характеризующиеся наиболее масштабными поражающими факторами с тяжелыми последствиями.

Для обеспечения четкой формализации вероятностных расчетов на дальнейших этапах расчета риска типовые группы Ci расчетных сценариев формируют отдельно для каждого из следующих типов ОСПО, идентифицируемых с помощью соответствующих буквенных шифров:

участки подземных технологических газопроводов: шифр - "ГП";

участки надземных наружных технологических газопроводов, включая наружную обвязку ГПА на КС, обвязку наружных емкостей и аппаратов и сами емкости под давлением газа на всех рассматриваемых в настоящем Руководстве площадочных объектах: шифр - "ГНН";

участки надземных внутренних технологических газопроводов, расположенных внутри помещений (включая обвязку ГПА внутри укрытий ГПА или зданий компрессорных цехов, обвязку закрытых блоков подготовки топливного, пускового импульсного газа на площадках КС, обвязку газотурбинных электростанций, газопроводы внутри блоков редуцирования ГРС, помещений компрессорных установок АГНКС): шифр - "ГНВ";

технологические жидкостные трубопроводы горючих термодинамически стабильных жидкостей, емкости ГСМ, насосное оборудование с трубопроводной обвязкой: шифр - "ЖС";

131.3. Исходным событием каждого расчетного сценария Cij является событие A, обозначающее аварийную разгерметизацию одного из M элементов (или элементарных участков - для трубопроводов), на которые для расчетных целей разбивается каждая ОСПО из числа перечисленных в пункте 130.2 Руководства и находящихся в пределах рассматриваемого площадочного объекта. Для расчетных целей рекомендуется идентифицировать указанные элементы (элементарные участки) с помощью буквенно-цифрового шифра следующего вида:

ПОk-ОСПОn-m (6.1)

где: ПО - буквенный шифр (аббревиатура) типа площадочного объекта со следующими возможными вариантами: КС, ГРС, АГНКС;

k - номер площадочного объекта данного типа, условно присваиваемый площадочному объекту при рассмотрении нескольких площадочных объектов одного типа в рамках выполняемой работы по КолАР;

ОСПО - буквенный шифр (аббревиатура) типа ОСПО на данном площадочном объекте со следующими возможными вариантами (пункт 131.2 Руководства): ГП, ГНН, ГНВ, ЖС;

n - номер, присвоенный конкретной ОСПО на k-ом площадочном объекте;

m - номер элемента (или элементарного участка) рассматриваемой ОСПО.

131.4. При рассмотрении аварийных событий на каждом m-ом элементе (элементарном участке) той или иной n-ой ОСПО сформированная совокупность расчетных сценариев {C_ij} представляет собой полную группу несовместных событий с соблюдением следующего равенства:

, (6.2)

где: I - общее количество сценарных групп для данного типа ОСПО;

J(i) - общее количество расчетных сценариев в i-той группе,

- условная вероятность реализации расчетного сценария C_ij при условии возникновения аварии A.

131.5. Рекомендуемые группы сценариев для ОСПО типа ГП (подземные технологические газопроводы) по физическим проявлениям аналогичны 4-м группам сценариев, описанным для ЛЧ подземных МГ. Эти группы обозначаются (где i = 1, 2, ... I - номер группы сценариев, I = 4 - общее число групп сценариев для ОСПО типа ГП). Перечень групп с описанием приведен в таблице N 14.

Таблица N 14

Группы сценариев аварий для ОСПО типа ГП (подземные

технологические газопроводы)

131.6. Рекомендуемые группы сценариев для ОСПО типа ГНН (надземные наружные технологические газопроводы) обозначаются (где i = 1, 2, ... I - номер группы сценариев, I = 3 - общее число групп сценариев для ОСПО типа ГНН) и приведены в таблице N 15.

Таблица N 15

Группы сценариев аварий для ОСПО типа ГНН (надземные

наружные технологические газопроводы)

131.7. Рекомендуемые группы сценариев для ОСПО типа ГНВ (надземные внутренние технологические газопроводы) обозначаются (где i = 1, ... I - номер группы сценариев, I = 2 - общее число групп сценариев для ОСПО типа ГНВ) и приведены в таблице N 16.

Таблица N 16

Группы сценариев аварий для ОСПО типа ГНВ (надземные

внутренние технологические газопроводы)

131.8. Рекомендуемые группы сценариев для ОСПО типа ЖС (технологические жидкостные трубопроводы горючих термодинамически стабильных жидкостей, емкости ГСМ, насосное оборудование с трубопроводной обвязкой) обозначаются (где i = 1, ... I - номер группы сценариев, I = 2 - число групп сценариев для ОСПО типа ЖС) и приведены в таблице N 17.

Таблица N 17

Группы сценариев аварий для ОСПО типа ЖС

(технологические жидкостные трубопроводы горючих стабильных

жидкостей, емкости ГСМ, насосное оборудование

с трубопроводной обвязкой)

131.9. Расчетный j-ый сценарий C_ij i-ой группы сценариев для той или иной ОСПО - это один из вариантов реализации соответствующей типовой последовательности событий из таблиц N 14 - 17. Конкретная реализация сценария определяется рядом факторов, влияющих на интенсивность и характер поступления опасных веществ в атмосферу ("функцию источника"), на особенности распространения опасных веществ или энергии (например, тепловой радиации, волн сжатия) в конкретных условиях инфраструктурного окружения, на время и эффективность локализации аварии на той или иной ОСПО. Указанные "задающие" расчетный сценарий факторы опосредованно или напрямую влияют на конфигурацию и размеры зоны воздействия - термического, токсического, барического, механического. Поэтому в конечном итоге каждый идентифицированный в ходе анализа риска ОСПО расчетный сценарий аварии будет отличаться от другого в общем случае конфигурацией и размерами зоны опасного воздействия доминирующего поражающего фактора этого сценария и, соответственно, ущербом.

Ряд влияющих факторов, которые рекомендуется учитывать при формировании расчетных сценариев, в том числе на площадочных объектах, а также общие подходы к формированию набора расчетных сценариев внутри каждой группы сценариев описаны в пункте 32 Руководства.

Применительно к площадочным объектам важнейшими задающими факторами (кроме указанных в пункте 32 Руководства), которые в большинстве случаев рекомендуется учитывать при формировании расчетных сценариев, являются:

факторы, связанные с адекватностью реагирования диспетчера объекта на аварию;

факторы, связанные с местом расположения, срабатыванием/несрабатыванием и временем срабатывания (перекрытия) отсечной запорной арматуры;

факторы, связанные с местом расположения, срабатыванием/несрабатыванием и временем срабатывания штатных средств пожаротушения, аварийной вентиляции, других пассивных и активных средств защиты.

131.10. Процедуру формирования расчетных сценариев для каждой заранее выделенной n-ой ОСПО рекомендуется выполнять с использованием метода построения деревьев событий). Исходным событием каждого дерева должно быть событие A - разгерметизация (разрыв) m-го элемента ОСПО, которое (т.е. событие A) может иметь дальнейшее развитие в рамках, указанных в таблицах N 14 - 17 (в зависимости от типа рассматриваемой ОСПО) групп сценариев. При этом каждый узел (разветвление) дерева событий отражает "вмешательство" в ход событий одного из учитываемых влияющих ("задающих") факторов, указанных в пункте 131.9 Руководства. После учета при построении дерева всех заранее заданных влияющих факторов получившееся на выходе дерева общее число конечных ветвей соответствует общему числу I · J расчетных сценариев аварии на m-м элементе n-ой ОСПО, образующих полную группу несовместных событий (рисунок 4).

При выполнении данной процедуры пользователь по своему усмотрению путем задания влияющих факторов может определить общее количество расчетных сценариев аварии на m-м элементе n-ой ОСПО, но в любом случае оно не должно быть меньше числа I групп сценариев, рекомендуемого в таблицах N 14 - 17 (т.е. по каждой группе сценариев определяют не менее одного расчетного сценария).

Рис. 4. Пример "дерева событий" (числа обозначают условные вероятности промежуточных событий, РА - развитие аварии, ПИ - прекращение истечения)

131.11. При формировании расчетных сценариев аварий на конкретных ОСПО КС МГ рекомендуется задавать сценарии из групп, указанных в таблице N 18.

Таблица N 18

Опасные составляющие КС и соответствующие им группы

сценариев аварий

Для получения консервативной оценки показателей риска КС при формировании расчетных сценариев аварий на КС МГ рекомендуется принимать, что при разрывах основных технологических газопроводов, разрушениях емкостей, аппаратов и обвязки ГПА, расположенных на площадке КС, имеет место:

срабатывание обратного клапана, установленного на выходе КС и препятствующего обратному потоку газа из МГ, подключенного со стороны высокого давления КС;

отказ системы дистанционного управления краном N 7 (на входе КС) на его закрытие и развитие аварии с подключенным к КС участком МГ со стороны входа на КС.

131.12. При формировании расчетных сценариев аварий на конкретных ОСПО ГРС рекомендуется задавать сценарии из групп, указанных в таблице N 19.

Таблица N 19

Опасные составляющие ГРС и соответствующие им группы

сценариев аварий

131.13. При формировании расчетных сценариев аварий на конкретных ОСПО АГНКС рекомендуется задавать сценарии из групп, указанных в таблице N 20.

Таблица N 20

Опасные составляющие АГНКС и соответствующие им группы

сценариев аварий