Промышленная безопасность опасных производственных объектов (далее – промышленная безопасность, безопасность опасных производственных объектов) – состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и последствий указанных аварий [1].
Рис.1 Полноподъёмный ПК
Рис.2 Мало-подъёмный (пропорциональный) предохранительный клапан
Предохранительная арматура (ПА) относится к техническим устройствам, применяемым при эксплуатации опасного производственного объекта и её характеристики, безусловно, присутствуют в обосновании безопасности опасного производственного объекта – документа, содержащего сведения о результатах оценки риска аварии на опасном производственном обьекте и связанной с ней угрозы, условия безопасной эксплуатации опасного производственного объекта, требования к эксплуатации, капитальному ремонту, консервации и ликвидации опасного производственного объекта.
Защите предохранительной арматурой подлежат сосуды и трубопроводы, в которых возможно повышение давления кроме безнапорных трубопроводов из
железобетонных труб:
- от питающего источника при несанкционированном прекращении или уменьшении отбора;
- от химической реакции;
- от повышения температуры рабочей среды;
- от солнечной радиации;
- в случае возникновения пожара рядом с сосудом или трубопроводом;
- от взрыва рабочей среды.
Все указанные виды возмущений вызывают необходимость сброса избыточного давления рабочей среды из защищаемой системы. Сброс избыточного давления может быть осуществлён предохранительной арматурой за счёт удаления части рабочей среды. Величину этой части и определяют проектировщики систем для правильного выбора предохранительной арматуры.
Рис.3 ПК по патенту 131840
Рис.4 Импульсно-предохранительное устройство (ИПУ)
При этом выбор способа защиты оборудования должен включать в себя ряд этапов, отмеченных в инструкции [2]. Не останавливаясь подробно на их содержании, хотелось бы заметить следующее: согласно [2] работу предлагается начать с анализа возможных аварийных ситуаций (включая ошибочные действия персонала), которые могут привести к повышению давления в рассматриваемом оборудовании или узле, и определение на основании его расчетной (наиболее опасной) аварийной ситуации. С этим положением можно было бы согласиться, если бы не одно «но». Заключается оно в следующем: определяя «наиболее опасную аварийную ситуацию» и производя на этом основании выбор ПА, мы, не учитываем менее опасные аварийные моменты, которые могут приводить к повреждению выбранной ПА и, в последующем, к её отказу в «наиболее опасной» ситуации. Например, часто наблюдаются при эксплуатации объектов с ПА, выбранной для исключения «наиболее опасной аварийной ситуации», многочисленные срабатывания предохранительных клапанов, приводящие к повреждению их затворов и к появлению протечек. Эти протечки, из-за конструктивных особенностей полноподъёмных предохранительных клапанов (ПК) не позволяют им открыться на ход, обеспечивающий необходимый сброс рабочей среды в наиболее опасный момент. А частые срабатывания ПК являются следствием неучтённых при анализе небольших аварийных расходов, вызываемых, например, тепловыми нагрузками или частичным несанкционированным прекращением отбора рабочей среды. Причём, такие срабатывания могут приводить не только к повреждению самих ПК, но и к забросам давлений, влияющих на циклическую прочность сосудов и на работу регуляторов системы автоматического регулирования (САР), а, следовательно, на качество и устойчивость САР в случаях совместных работ систем безопасности (СБ) и САР[3].
Рис.5 Мембранно-предохранительное устройство(МПУ)
Рис.6 ПК с МПУ
Избежать описанных и подобных явлений в эксплуатации опасных объектов возможно, конечно, не только уточнением приведенной инструкции [2], но и, прежде всего, действиями проектировщиков систем. Учитывая изложенное выше, эти действия должны заключаться в следующем:
- в процессе анализа аварийных ситуаций определить все возможные аварийные расходы приэксплуатации защищаемой системы;
- выполнить расчёт аварийных режимов и на его основании произвести подбор ПА;
- при подборе ПА охватывать весь диапазон аварийных расходов в защищаемой системе, применяя пропорциональные и двухпозиционные конструкции прямого действия или ИПУ, в том числе, и многофункционального действия с профилированными затворами;
- при необходимости создания максимально производительных, высокотчных, многорессурсных и герметичных систем безопасности применять специальные конструкции ПА.
Рис.7 ПК с разгружающим от противодавления сильфоном
В таблице приведены примеры технологических систем и ПА, рекомендуемая для их защиты.
Защищаемые системы и рекомендуемые виды предохранительной арматуры.
|
№п/п |
Защищаемые
системы |
Предохранительная
арматура |
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
Системы с постоянным аварийным расходом пара, газа или жидкости |
Полноподъёмный предохранительный клапан (см.Рис.1)
или, в случае больших расходов, ИПУ с полноподъёмным импульсным
клапаном. При наличии высоких требований по герметичности и (или) по
взрывобезопасности ПА специальных
конструкций |
|
2 |
Системы с переменным аварийным расходом пара, газа или жидкости |
При небольших расходах- ПК пропорционального действия, начиная от
мало-подъёмных(Рис.2) При значительных расходах ИПУ (Рис.4) с ПК
пропорционального действия в качестве ИК или, при необходимости быстрого
открытия, ИПУ специальной конструкции;
несколько полноподъёмных двухпозиционных ПК со смещёнными на 2…5%
давлениями настройки.
При широком диапазоне аварийных расходов ИПУ с несколькими
управляющими ИК (например, с ИК пропорционального действия и
с ИК полноподъёмным), работающими от приоритетных сигналов. |
|
3 |
Системы с переменным противодавлением, изменяющимся более чем на 10% |
Разгруженный ПК с сильфоном или с другим уравновешивающим устройством
(Рис.7) |
|
4 |
Высокоэкономичные системы большой производительности |
ИПУ специальной конструкции |
|
5 |
Системы, в которых максимальный аварийный расход намного выше
постоянно возможного или
переменных расходов и может иметь место лишь в очень редких случаях
(пожар и т.п.) |
ПА с пропускной способностью, соответствующей часто возникающему
аварийному расходу
и параллельно с ним разрывная
мембрана(Рис.5)
на случай максимального
аварийного расхода или ПА специальной конструкции с инерционностью мембраны.
|
|
6. |
Системы подверженные взрывам среды |
Мембранное предохранительное устройство (МПУ) Рис.5 или ПК или ИПУ специальной
конструкции с инерционностью мембраны |
|
7. |
Системы с ядовитыми или с дорогостоящими средами, в которых возможно
залипание, пригорание,примерзание золотника к седлу |
ПК с разрывной мембраной на входе (Рис.6) или ПК, или ИПУ специальной конструкции с
инерционностью мембраны
|
|
8. |
Системы с большим аварийным расходом, высокого давления,
при высоких требованиях к
герметичности, узком диапазоне превышения давления |
ИПУ или ПК со вспомогательным управлением.
ПК по патенту131840 (Рис.3) |
|
9 |
Системы с небольшим аварийным расходом и с большим противодавлением |
Мало-подъёмный ПК пропорционального действия с разгружающим от
противодавления элементом (Рис.7) |
|
10 |
Системы передвижных установок
и стационарных с пульсирующим
давлением среды |
Пружинные ПК |
|
11 |
Системы, требующие повышенной герметичности ПА |
Магнитно-пружинный ПК; ПК с газовой камерой; ПК с разрывной мембраной
перед ним(Рис.6); ПА специальной конструкции
|
|
12 |
Системы, требующие высокой точности при открытии и большого ресурса
ПК.
|
ПК по патенту 131840 (Рис.3) |
|
13 |
Системы с абразивными и загрязнёнными средами |
ПА со шланговыми затворами |
|
14 |
Системы с абразивными и
загрязнёнными средами, требующими полной герметичности ПА. |
ПА со шланговыми затворами
специальной конструкции с МПУ |
|
15 |
Системы с абразивными и
загрязнёнными средами, подверженные взрывам среды и требующими полной
герметичности. |
ПА со
шланговыми затворами специальной конструкции
|
К сожалению, не все виды ПА, представленные в таблице, выпускаются отечественными предприятиями, но технические решения на уровне патентов и зарубежных аналогов, практически, существуют по всем отмеченным направлениям. Не вызывает сомнений, что нерешённые на сегодняшний день задачи по созданию инновационных конструкций ПА могут быть выполнены отечественными инженерами и при серьёзной поддержке государства и (или) бизнеса, внедрены. Хотелось бы пожелать таким крупным производителям ПА, как БАЗ, Армагус и другим активнее расширять «линейку» предохранительной арматуры, не ограничиваясь выпуском полноподъёмных ПК и их блоков, для того, чтобы наши проектировщики систем и их эксплуатационники не испытывали проблем в решении вопросов безопасности производственных объектов.
Аббревиатуры по статье:
ПА – предохранительная арматура; ПК – предохранительный клапан; ИПУ – импульсно-предохранительное устройство; ИК – импульсный клапан; СБ - система безопасности: САР – система автоматического регулирования; МПУ – мембрано –предохранительное устройство.
Список литературы:
1.ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН от 21.07.97 N 116-ФЗ "О ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ"
2.РД 153-34.1-39.502-98 ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ, ПОРЯДКУ И СРОКАМ ПРОВЕРКИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ СОСУДОВ, АППАРАТОВ И ТРУБОПРОВОДОВ ТЭС
3. Эйсмонт В.П. Регуляторы. Учебно – справочное пособие. С.-Пб, ЗАО «НПФ ЦКБА», ООО «Дитон», 2012, с.326
Статья из Журнала "Трубопроводная арматура и оборудование", перепечатка запрещена
