Управление Ростехнадзора по Калужской области

Поиск утечек из наружных подземных газопроводов газораспределительных сетей мобильными средствами.

 

И.А. Бубличенко
(Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Ю.Л. Шенявский (НП «Газовый Клуб»)


Высокая катастрофичность последствий аварий в газовой отрасли обусловливает необходимость их предотвращения на ранних стадиях возможного развития и системного анализа средств и мероприятий по снижению рисков. Пожаровзрывоопасность газовой утечки связана не столько с ее интенсивностью, сколько с возможностью газонакопления в замкнутом пространстве. Несомненное достоинство подземного заложения газопроводов — скрытность — имеет очевидную оборотную сторону: утечки газа также скрыты, но могут диффундировать и аккумулироваться в различных скрытых газонакопителях — подземных инженерных сооружениях, без которых современные постройки немыслимы. Поэтому рассмотрим критически регламент производства работ по безопасной эксплуатации самой протяженной составляющей систем газораспределения и газопотребления — наружных газопроводов, в частности подземных.

Безопасная техническая эксплуатация газораспределительных систем регламентируется принятым в развитие Правил безопасности систем газораспределения и газопотребления (ПБ 12-529—03) (далее — Правила [1]) отраслевым стандартом ОСТ 153-39.3-051—2003 (далее — Стандарт [2]). Но по ряду вопросов, и в частности по организации надзора за состоянием подземных газопроводов, в нем представлены не рекомендованные, детально проработанные проверенные решения по удовлетворению требованиям Правил, а постановки задач, оставляющие широкие возможности решения «на местах». И поскольку утечки газа из подземных газопроводов выявляются, как правило, не оперативно, а с опозданием на несколько дней или даже месяцев (при очередном контрольном действии), — очень важно, чтобы были определены и рекомендованы решения, гарантирующие эффективность обнаружения газовых утечек.

Проблема организации контроля за подземными газопроводами, проложенными вдоль улиц и под ними (около половины общей протяженности городских газопроводов), которая усугубляется с неуклонным нарастанием интенсивности автомобильного движения, не нова, как и ее решение — более 40 лет назад за рубежом появились автолаборатории для поиска утечек газа на ходу. И уже более 30 лет в Санкт-Петербурге с его непростыми климатом и уличным движением подземные газопроводы регулярно обследуются отечественными автолабораториями. Но этот опыт распространения не получил. Почему же при решенных технических проблемах автолаборатории «не прижились» в России и что сегодня мешает их широкому внедрению вопреки мировым тенденциям (автолаборатории изготовляют ведущие иностранные производители оборудования для газовых сетей)?

Обходы подземных газопроводов, выявление утечек газа и их методическое обеспечение

На наружных газопроводах Правилами [1] предусматривается целый комплекс периодических работ: контроль давления и одоризации газа, проверка наличия влаги и конденсата с их удалением, ежегодное техническое обслуживание запорной арматуры и компенсаторов, контроль за состоянием газопроводов путем обхода трасс, приборное обследование, диагностика технического состояния, текущий и капитальный ремонты. Установленная Правилами [1] периодичность обходов позволяет выделить их как важнейшие в комплексе работ: в застроенной части поселений стальные газопроводы низкого давления должны подвергаться обходу не реже одного раза в месяц.

Цель обходов — визуальный контроль за состоянием оборудования и газопровода по внешним признакам и выявление утечек газа. Зона контроля инженерных подземных сооружений (коммуникаций) на присутствие газа расширяется до 15 м по обе стороны от газопровода.

Согласно Стандарту [2] обход трасс подземных газопроводов должен осуществляться бригадами слесарей по обслуживанию и ремонту газопроводов (обходчиками) службы эксплуатации. Подробно определены порядок разбивки на маршруты, оформления задания в виде маршрутной карты, виды выполняемых работ, комплектация бригады обходчиков, но в методиках поиска утечек и контроля инженерных подземных сооружений на присутствие газа имеются пробелы.

Нуждается в доработке, уточнении и детализации методика проверки герметичности подземных газопроводов (выявления утечки газа), приведенная в приложении «Техническое обследование газопроводов приборным методом» к Стандарту [2]. Порога чувствительности газоиндикатора не ниже «10–3 % по объему» или «0,001 % по объему» может оказаться недостаточно для обнаружения утечки, диффундирующей сквозь грунт и диссипирующей в открытой атмосфере. Сомнительно само применение метрологически несертифицированных, т.е. не внесенных в Государственный реестр средств измерений Российской Федерации (ГР СИРФ), газоиндикаторов. Зато в главе 14 «Метрологический контроль и эксплуатация средств измерений» [2], дублирующей, в основном, инструкции пользователей приборов и Закон Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений», организации-собственнику предписывается представлять свои средства измерений на испытания в целях утверждения типа средств измерений.

Проблематично соблюдение п. 6 того же приложения: «...пробы должны отбираться... при отсутствии усовершенствованных дорожных покрытий — непосредственно над газопроводом с допущением смещений от оси газопровода на 30 см». Неоднозначно трактуется: «Утечка газа устанавливается по отклонению стрелки индикаторной головки и включению звуковой индикации». И наконец, как осуществлять пробозабор? На какой «непосредственно» высоте от грунта (дорожного покрытия), каким зондом — нет ответов на подобные вопросы. Автолаборатории в Стандарте [2] даже не упоминаются, хотя многие операции излишне детализируются указанием названий приборов.

Методика поиска утечек газа из подземных газопроводов должна четко определять необходимые операции, последовательность и условия их проведения, требования к инструментальному обеспечению, а методика поиска утечек газа из подземных газопроводов, проходящих вдоль и под проезжими частями улиц и дорог, должна быть выделена или утверждена отдельно с прямым указанием возможности применения автолабораторий для поиска утечек газа на ходу, соответствующих требованиям к инструментальному обеспечению.

Не прописаны методики локализации аварий при аварийных вызовах: контроля фоновой концентрации углеводородных газов в целях обнаружения зон с опасной концентрацией 0,5 % об., а также нахождения утечки газа из подземного газопровода, определения мест утечек газа в замкнутом пространстве и измерения концентрации в закрытом пространстве подземных сооружений при авариях. Сами опасные уровни загазованностей однозначно не определены, зато предписано использовать морозоустойчивые (температура до –45 °С) сигнализаторы.

Практика приборного обслуживания подземных систем газоснабжения

Казалось бы, наиболее полно опыт обслуживания систем газоснабжения с помощью приборной техники должен быть обобщен в специализированных изданиях: справочниках, пособиях, учебниках по газовому хозяйству. Однако в большинстве из них (например, [3, 4]) просто цитируются действующие нормативные документы и инструкции пользователя приводимых приборов. Подробнее методики выполнения измерений и оценки состояния проверяемых объектов при пеших обходах рассмотрены в вышедшем более 20 лет назад справочном руководстве для инженерно-технических работников газовых хозяйств [5].

Рекомендовано при работе на проезжей части придерживаться оси газопроводов и применять пробозаборное устройство типа «тележка» [3], но на участках газопроводов, расположенных под новыми (недавно проложенными асфальтовыми или бетонными) покрытиями и находящихся на расстоянии не более 1,5 м от бордюрного камня, пробы воздуха отбирать вдоль бордюрного камня [5]. Если же газопровод расположен далее 1,5 м от бордюрного камня (поребрика), то пробы следует отбирать из трещин и разломов над газопроводом [3] или же из скважин, пробуриваемых над осью газопровода на глубину этого покрытия через каждые 5 м длины газопровода, причем, для регистрации максимально устойчивых показаний, анализ проб из пробуренных скважин и других контролируемых точек следует выполнять в течение не менее 30 с [5]. В местах, где поверхность дорожного покрытия неровная или обнаружены повреждения изоляции газопровода, применяют пробозаборный зонд с конусообразным колпаком [3]. Необходимо учитывать «мешающие факторы» (выхлопные газы, пятна горюче-смазочных жидкостей, продукты гниения и др.), которые могут вызвать ложное «срабатывание» приборов и, в случае необходимости, отбирать пробы для лабораторного хроматографического анализа в целях определения природы газа, что особенно актуально в местах свалок или на заболоченных участках [5]. Скорость передвижения обходчиков не должна, да и не может превышать 3 км/ч .

Применение автолабораторий поиска утечек газа позволяет в несколько раз увеличить скорость обследования газопроводов, проложенных вдоль дорог и под ними. Скорость движения автолаборатории в режиме измерения определяется быстродействием газоанализатора, а также эффективностью пригрунтового пробозабора. При прочих равных условиях, чем меньше скорость движения лаборатории, тем выше точность определения места утечки.

Согласно инструкции, разработанной в соответствии с Правилами [1] в газовом хозяйстве Санкт-Петербурга, автолабораторией на ходу фиксируется лишь зона возможной утечки газа. Далее автолабораторию останавливают и, соблюдая правила дорожного движения и руководствуясь инструкцией по безопасным методам обхода трасс газопроводов, переносными газоанализаторами проверяют на загазованность инженерные сооружения. Поэтому зимой автолаборатории используются при условии видимости крышек колодцев на улицах, где очистка производится механизированным способом и возможен проезд над ними.

Необходимость внедрения объездов подземных газопроводов

В соответствии со Стандартом [2] надзор за газопроводами, проложенными вдоль улиц и непосредственно под проезжей частью, осуществляется бригадами пеших обходчиков. Любая работа на проезжей части крайне опасна, а потому — проблематична. Согласно правилам по охране труда [6] перед началом проверки на загазованность сооружений подземных инженерных коммуникаций (колодцев), расположенных на проезжей части, должен быть установлен предупредительный знак «Дорожные работы» в 10–15 м от проверяемого колодца со стороны движения транспорта, один из работников обязан следить за движением транспорта, а в темное время суток подавать сигналы водителям фонарем с красным стеклом.

Такие меры безопасности приемлемы лишь для улиц с крайне низкой, по современным меркам, интенсивностью движения автотранспорта. Так, правила [7, 8] требуют более серьезной схемы обустройства мест производства работ на проезжей части. Не разрешается вести работы на городских улицах и магистралях организациям, не имеющим необходимых технических средств безопасности дорожного движения (дорожные знаки с улучшенными светотехническими характеристиками, импульсные сигнальные стрелки, фонари, блоки из полимерных материалов, специальная униформа со светоотражающими вставками для дорожных рабочих и проблесковые маячки оранжевого цвета для дорожной техники). Импульсные стрелки должны быть включены вне зависимости от времени суток, значит это энергоемкое оборудование едва ли может быть переносным.

И можно ли представить бригаду из двух обходчиков, пусть и надлежаще экипированную, перемещающуюся по проезжей части последовательно от люка к люку в условиях интенсивного автомобильного движения по улицам современных городов? Правда, для повышения безопасности работающих на проезжей части применяются автомобили «прикрытия» — так что же мешает использовать вместо них эффективные и безопасные автолаборатории, работающие на ходу? Автолаборатория, окрашенная по цветографической схеме автомобилей аварийных служб в яркий золотисто-желтый или желтый цвет с декоративными полосами красного цвета и оборудованная специальным световым сигналом (проблесковым маячком) синего цвета и специальным звуковым сигналом (согласно ГОСТ Р 50574—2002 [9]), реально повышает безопасность, скорость и расширяет возможности надзора за состоянием подземных газопроводов и поиска утечек.

Причины малой распространенности объездов

К числу главных причин чрезвычайно малой распространенности объездов, прежде всего, следует отнести крайне слабую информационную поддержку метода. В справочнике работника газового хозяйства [3], изданном год назад, упоминаются все те же автолаборатории, что и в учебнике [4] 25-летней давности. Приведенная информация не только устарела, но и вводит в заблуждение упоминанием не ставших серийными опытных установок. Аналогичными неточностями грешат даже официальные нормативные документы: в Инструкции по диагностированию технического состояния подземных стальных газопроводов (РД 12-411—01) [10] указана единственная передвижная лаборатория поиска утечек газа с неизвестным названием ЛОУГ.

Кроме того, сегодня далеко не все автолаборатории эффективны и пригодны для практического применения. Малопригодный принцип действия, неприемлемые технические характеристики газоанализатора и неэффективная реализация пробозабора — это технические проблемы, которые вполне решаемы. Сложнее с главной проблемой широкого внедрения автолабораторий — слабой информационной поддержкой на фоне отрицательного опыта использования неэффективных автолабораторий, что обусловлено отсутствием нормативно-методических документов с четко сформулированными требованиями к автолабораториям, вытекающими из утвержденной или хотя бы отработанной методики их применения. Но прежде рассмотрим технические проблемы.

Малоэффективен, например, локаторный принцип действия основного газоанализатора автолаборатории. Его, безусловно, можно использовать на открытых пространствах, особенно привлекательна возможность дистанционных измерений обширных загазованностей, что необходимо при оценках экономических потерь или экологического ущерба, но обнаруживать слабый, зачастую точечный выход газа из подземных сооружений газоанализаторы с локаторным принципом действия не способны. Малопригодность газоанализаторов-локаторов очевидна, так как в Правилах [1] и Стандарте [2] экономический и экологический ущерб от аварий с утечками газа даже не упоминается — рассматриваются только катастрофичная взрывопожароопасность и опасность отравления (удушья) газом. Бесспорно, что как экономический, так и экологический факторы важны, но в населенных пунктах безопасность несопоставимо приоритетнее. Это означает, что обнаружение газонакопления от утечки в замкнутые пространства подземных сооружений гораздо важнее обнаружения облака загазованности в открытом пространстве, в чем газоанализаторы с локаторным принципом действия имеют признанные достоинства. По той же причине неэффективны и другие типы газоанализаторов без активного отбора проб, например с открытой оптической кюветой.

Неприемлемые технические характеристики — это недостаточные порог чувствительности (для обнаружения загазованностей по «следовым» концентрациям), быстродействие (для проведения обследования на скорости движения автомобиля), несоответствие исполнения реальным условиям эксплуатации (транспортная тряска и широкий температурный диапазон). Как результат, газоаналитическая аппаратура оказывается непригодной для применения в автолаборатории.

Неэффективная реализация пробозабора — это исполнение, размещение и оснащение пробозаборника, не обеспечивающие эффективный забор проб в местах возможной газовой утечки из-под земли, чтобы концентрация регистрируемого газа в отбираемой пробе уверенно превышала порог чувствительности газоанализатора. О роли пробозаборника свидетельствует опыт практической эксплуатации автолабораторий — заводские пробозаборники, традиционно устанавливаемые на бампере автомобиля, ввиду низкой эффективности были самым проблемным элементом автолабораторий и, как правило, подвергались переделкам или изготовлялись заново другой конструкции [5]. Петербургские газовики никогда не использовали заводские пробозаборники, которыми комплектовались серийные автолаборатории ДГЛ-У4, ЛЛП и др., предпочитая пробозаборники собственной разработки [11].

Высокая эффективность пробозаборников состояла в их отличии от прочих — они работали по принципу пылесоса, всасывая газ непосредственно у грунтовой поверхности или отверстий и щелей люков и крышек подземных инженерных сооружений. Кроме того, пробозаборники оптимизировались по ширине и длине захвата (площади), чтобы, с одной стороны, исключить чрезмерное разбавление загазованности, с другой — обеспечить нормальную производительность по фронту, а с третьей — растянуть во времени газовый импульс и обеспечить регистрацию на повышенных (до 40 км/ч ) скоростях движения автолаборатории.

Пробозаборники современных автолабораторий позволяют обследовать на загазованность инженерные сооружения, колодцы которых расположены в границах проезжей части на расстоянии не менее 1 м от бордюра. Участки трасс с неровным дорожным покрытием, на котором может быть повреждено заборное устройство (дороги с сильно выбитой колеей, с многочисленными выбоинами, колодцами, крышки которых выступают над поверхностью дороги более чем на 6 см или утоплены на глубину более 5 см ), проверке автолабораторией не подлежат. При следовании до начальной точки маршрута и при переезде с одной трассы на другую заборное устройство переводят в транспортное положение.

А проблему низкой пропускной способности улиц многих городов, систематических заторов транспорта, парализующих движение, вполне можно решить переносом времени объезда вплоть до ночного. По крайней мере, пешие обходчики в этих условиях тем более не могут считаться альтернативой.

Требования к оборудованию автолаборатории и комплектующим приборам

Как отмечалось, принцип поиска загазованных подземных инженерных сооружений автолабораторией «на ходу» основан не на прямом измерении концентрации, а фактически на косвенных измерениях — регистрации повышенной по сравнению с фоновым значением концентрации в пробе, отобранной над исследуемым объектом. И хотя прямой однозначной связи между концентрациями «в объекте» и «над объектом» нет, так как проба неизбежно многократно разбавляется за счет подсоса окружающего воздуха, представляется, что должна быть обеспечена достоверность и таких косвенных измерений. Следовательно, основу автолаборатории должен составлять сертифицированный как средство измерения газоанализатор.

Методика поиска (обнаружения) утечек газа должна, безусловно, быть основана на измерениях газоанализатора. Немаловажно, что всякое сертифицированное средство измерения должно иметь утвержденную в установленном порядке методику измерений, при соблюдении которой обеспечиваются заявленные метрологические характеристики.

Быстродействие газоанализатора должно позволять регистрировать наиболее узкие (короткие по времени) концентрационные пики, но здесь имеются значительные ограничения. Например, при скорости движения 20 км/ч время «взаимодействия» пробозаборника характерным размером около 10 см с отверстием диаметром порядка 1 см составит всего 20 мс — это крайне мало по меркам газоанализа: как правило, характерное время установления показаний газоанализатора в сотни раз больше. Проблему можно решить интеграцией газовой пробы в некотором буферном объеме газоаналитической системы авто лаборатории (газоанализатор, пробозаборник, фильтры, газовый тракт и побудитель расхода), которая должна обеспечивать растяжение во времени узких концентрационных пиков до величины, сопоставимой с временем установления показаний газоанализатора. Но есть и еще одно ограничение сверху: быстродействие газоанализатора должно обеспечивать пространственное разрешение в диапазоне 10–20 м, которые автолаборатория преодолевает за 1–2 с при той же скорости движения 20 км/ч . Применение в автолабораториях газоанализаторов с быстродействием менее 2 с проблематично.

Как отмечалось выше, проба неизбежно многократно разбавляется, во-первых, в процессе пробозабора, во-вторых, за счет интеграции. Интеграция — это пропорциональное увеличению длительности пика разбавление пробы повышенной концентрации, что неизбежно ведет к снижению его амплитуды. Очевидно, что порог чувствительности газоанализатора должен обеспечивать измерения на уровне естественного метанового (углеводородного фона), составляющего около 2 ppm, т.е. не более 0,5 ppm. Диапазон измерений — не менее 10 ppm — этого вполне достаточно для регистрации утечек.

Ложные реакции — повышение показаний газоанализатора в отсутствие повышенной концентрации искомого газа — нежелательны как снижающие скорость обследования за счет лишних остановок для проверки реакций. Поэтому газоанализатор должен обладать достаточно высокой селективностью (избирательностью) измерения искомого газа по отношению к другим неуглеводородным компонентам и загрязнителям воздуха, а также водяному пару.

Естественно, газоанализатор должен быть работоспособен в условиях автолаборатории — транспортной тряски и широкого температурного диапазона, будь то посредством виброизолирующих и (или) термостатирующих приспособлений. Желательно, чтобы газоанализатор прошел всестороннее тестирование в рабочих условиях.

Наконец, автолаборатория должна комплектоваться взрывозащищенными переносными газоанализаторами метана (углеводородов) с диапазоном измерений от 1 до 100 % об., а лучше — от 0,1 до 100 % об. — для определения фактической загазованности объектов.

Кроме того, автолабораторию необходимо укомплектовать вспомогательными приборами, оборудованием, инструментами, инвентарем, средствами защиты, крючками для открывания колодцев, сигнальными жилетами и знаками, предупредительными табличками, пробозаборниками и емкостями для газовых проб и пр. Возможно доукомплектование переносным высокочувствительным газоанализатором-газоискателем — для упрощения обследования сооружений, по тем или иным причинам не охваченных автолабораторией.

Таким образом, в нормативные документы по безопасности газопроводов следует внести методики выявления утечек как при приборных обследованиях, так и при обходах, учитывающих возможности применяемых приборов, а также требование их обязательной метрологической сертификации. Целесообразно использование в качестве инструментального обеспечения поиска утечек только метрологически сертифицированных приборов (внесенных в ГР СИ РФ).

Кроме того, необходимо широкое внедрение незаслуженно обойденных до сих пор в России вниманием, но незаменимых в условиях высокой интенсивности уличного движения автолабораторий поиска утечек газа. Многолетний опыт эксплуатации автолабораторий в Санкт-Петербурге наглядно и убедительно демонстрирует высокую эффективность обнаружения ими утечек газа, даже на ранних стадиях развития. Автолаборатории производительны, безопасны и позволяют охватить контролем все придорожные подземные сооружения и газопроводы.

Наконец, имеется необходимость в разработке согласованного с Ростехнадзором нормативного документа (инструкция, методика, правила), регламентирующего обследование трасс подземных газопроводов в целях выявления утечек мобильными инструментальными средствами.

Вопрос цены, на разработку проектной документации, складывается из многих факторов, тем не менее, наша Компания, старается держать цены, ниже рыночных, поскольку большой штат сотрудников, позволяет работать с большим количеством клиентов. Узнать о нашей Компании, вы сможете здесь

Для того, чтобы проектирование электроснабжения не затягивалось на длительное время, следует тщательно подбирать проектирующую организацию. Компания Бюро Электропроект - это знания и опыт.

Для чего в загородном доме проект электроснабжения коттеджа? На сегодняшний день, загородное жилье мало уступает городской квартире. Поэтому мы разрабатываем проект электроснабжения с учетом всех нужд, для сохранения привычного уровня комфорта.

Предлагаем услуги по снятию ограничений на подключение к электрической сети, гарантии на все виды работ, сжатые сроки. Подключаем загородные дома, фермерские хозяйства, производственные здания и городские объекты.