«СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО ГАЗПРОМ ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ АНАЛИЗА РИСКА ДЛЯ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ОАО ...»

горение относительно низкоскоростного вертикального или наклонного шлейфа («колонны») газа, образовавшегося в результате смешения двух струй газа, истекающих из концов разорвавшегося трубопровода в едином грунтовом котловане (как правило, в «твер дых» грунтах с высокой связностью);

горение двух свободных высокоскоростных струй газа (настильных, т.е. с углом наклона оси факела к горизонту не более 8°–10°, или наклонных, т.е с углом наклона к гори зонту более 8°–10°), истекающих из двух концов (плетей) разрушенного трубопровода, выр ванных из грунта (как правило, из «слабонесущего» грунта с низкой связностью) на поверх ность земли (для подземного МГ) или сорванных с опор (для надземного участка МГ);

рассеивание без воспламенения низкоскоростного шлейфа газа, истекающего из грунтового котлована;

рассеивание без воспламенения двух свободных высокоскоростных струй газа (настильных или с некоторым углом наклона к горизонту).

В соответствии с указанными типами физических проявлений аварии на линейной части МГ рекомендуется при анализе риска МГ учитывать следующие 4 группы сценариев (см. таблицу 5.3).

5.5.4 Расчетный j й сценарий Сij i й группы сценариев – это один из вариантов реали зации соответствующей типовой последовательности из таблицы 5.3. Такая конкретная реа лизация может определяться рядом факторов, проклассифицированных в таблице 5.4 в соот ветствии с их влиянием на характер поступления газа в атмосферу («функцию источника») и на особенности распространения опасных веществ или энергии (тепловой радиации, волн сжатия и др.) в окружающей среде.

СТО Газпром 2 2.3 Та б л и ц а 5.3 – Группы сценариев аварий на ЛЧ МГ Обозначение и название Группа сценариев (типовая последовательность событий) группы Разрыв газопровода образование котлована в грунте (как правило, в нор мальных («твердых») грунтах) образование первичной воздушной волны Разлет сжатия за счет расширения компримированного газа в атмосфере разлет осколков, осколков трубы и фрагментов грунта истечение газа из котлована в виде воздушная С1 «Пожар в «колонного» шлейфа воспламенение истекающего газа с образованием волна сжатия котловане» «столба» пламени в форме, близкой к цилиндрической образование при (ВВС), («Пожар воспламенении газа вторичной, незначительной по поражающему воздей колонного ствию, ВВС попадание людей, сооружений, оборудования ЛЧ МГ, излучение от типа») транспорта, растительности в зону радиационного термического воздей ствия от пожара гибель или получение людьми ожогов различной степе ни тяжести, а также травм от воздействия ВВС, осколков; уничтожение или продукты повреждение перечисленных выше материальных объектов и элементов природной среды; загрязнение атмосферы продуктами сгорания Разрыв газопровода «вырывание» плетей разрушенного газопровода из Разлет грунта на поверхность (как правило, «в слабонесущих» грунтах) образо осколков, вание первичной ВВС разлет осколков трубы и фрагментов грунта истечение газа из газопровода в виде двух независимых высокоскоростных струй воспламенение истекающего газа с образованием двух струй пла С2 «Струевые мени, горизонтальных или наклонных (вверх) образование при воспла воздействие менении газа вторичной, незначительной по поражающему воздействию, пламени, пламена»

ВВС попадание людей, сооружений, оборудования ЛЧ МГ, транспорта, тепловое растительности в зону прямого или радиационного термического воздей излучение от ствия от пожара гибель или получение людьми ожогов различной степе пламени, ни тяжести, а также травм от воздействия ВВС, осколков; уничтожение токсичные или повреждение перечисленных выше материальных объектов и элемен продукты тов природной среды; загрязнение атмосферы продуктами сгорания сгорания Разрыв газопровода образование котлована в грунте (как правило, в нор мальных («твердых») грунтах) образование ВВС разлет осколков Разлет С3 «Рассеи трубы и фрагментов грунта истечение газа из газопровода в виде колон осколков, вание низко ного шлейфа рассеивание истекающего газа без воспламенения попа ВВС, скоростного дание людей, сооружений, оборудования ЛЧ МГ, транспорта в зону бариче ского воздействия или газового облака получение людьми травм и пов природного шлейфа газа» реждение указанных выше материальных объектов в результате воздействия ВВС и/или осколков; асфиксия людей при попадании в газовое облако;

загрязнение атмосферы природным газом Разрыв газопровода вырывание плетей разрушенного газопровода из грунта на поверхность (как правило, в «слабонесущих» грунтах) обра Разлет зование ВВС разлет осколков трубы и фрагментов грунта истече осколков, ние газа из газопровода в виде двух свободных независимых струй ВВС, рассеивание истекающего газа без воспламенения попадание людей, скоростной «Рассеива сооружений, оборудования ЛЧ МГ, транспорта в зону барического, оско напор струи, ние двух лочного воздействия или газового облака получение людьми травм и попадание повреждение указанных выше материальных объектов в результате воз действия ударной волны и/или скоростного напора струи и/или оскол ков; асфиксия людей при попадании в газовое облако; загрязнение Та б л и ц а 5.4 – Факторы, определяющие сценарии аварии на ЛЧ МГ 1 Расположение места аварии относительно Влияет на интенсивность и продолжительность КС и линейных запорных кранов истечения газа из концов разорвавшегося МГ 2 Давление в МГ (в месте разрыва) до аварии 3 Время от момента разгерметизации до перекрытия аварийной секции (время Влияет на продолжительность аварийного истечения идентификации аварии + время остановки газа ГПА и закрытия линейных кранов) 4 Геометрия взаимного расположения концов взаимодействия струй истекающего из двух концов разрушенного МГ в котловане или на МГ газа, а следовательно, – на форму пламени при Факторы, влияющие на распространение опасных веществ и потоков энергии в окружающей среде 5 Метеорологические факторы: скорость и направление ветра, класс стабильности атмосферы, влажность воздуха 6 Шероховатость поверхности вблизи места Влияет на особенности рассеивания струи или 7 Распределение по территории, прилегающей Влияет на вероятность реализации каскадного к МГ, других опасных объектов развития аварии 8 Степень оперативности и грамотности действий персонала и аварийных спецслужб по локализации аварии и зон ее воздействия Часть перечисленных факторов являются детерминированными, поскольку связаны с конкретными местными условиями, существующими на анализируемом ПОУ МГ. К ним относятся: расположение ПОУ относительно КС и линейных кранов, фактическое давление газа в ПОУ, шероховатость поверхности и т.п. Значения этих факторов для определения рас четного сценария задаются из массива фиксированных исходных данных, описывающих рас сматриваемый ПОУ.

Остальные факторы являются случайными величинами, к ним относятся: угол и направление наклона пламени пожара, время перекрытия линейных кранов и т.п. Возможные комбинации именно этих факторов определяют многообразие сценариев аварий в составе той или иной группы.

Формирование набора расчетных сценариев для каждого ПОУ можно выполнять путем варьирования значений следующих факторов (см. таблицу 5.5).

СТО Газпром 2 2.3 Та б л и ц а 5.5 – Некоторые задающие факторы для формирования расчетных сценариев Геометрия «Пожара Lф/Dэф* Угол отклонения осей двух струй газа положения оси МГ в вертикальной плоскости, град Угол отклонения осей двух струй газа положения оси МГ в горизонтальной плоскости, град Класс стабильности атмосферы по Паскуиллу Длина разрыва С1–С4 От 6 до 75 м в зависимости от диаметра МГ (см. таблицу 5.8) трубопровода *Lф – длина пламени; Dэф – эффективный диаметр пожара (очага горения); Tоткл – время отключения кранов.

Все вышеперечисленные задающие факторы опосредованно или напрямую влияют на конфигурацию и размеры зоны воздействия – термического, токсического, барического, механического (от осколков). Поэтому в конечном итоге каждый идентифицированный в ходе анализа риска МГ расчетный сценарий аварии будет отличаться от другого в общем слу чае конфигурацией и размерами зоны негативного воздействия доминирующего поражающе го фактора этого сценария и, соответственно, ущербом.

5.5.5 При использовании стандарта можно определить число расчетных сценариев путем задания различных комбинаций значений всех или части факторов из таблицы 5.5.

Рекомендуемый минимальный набор расчетных сценариев приведен в таблице 5.6.

5.5.6 При дальнейшем анализе сформированный на данном этапе набор расчетных сценариев {Сij} следует рассматривать на каждом ПОУ трассы МГ, считая указанный набор полной группой несовместных событий при возникновении разрыва газопровода в каждой рассматриваемой точке ПОУ.

При этом, следует иметь в виду, что при выполнении основного, завершающего этапа КолАР, связанного с расчетом потенциального индивидуального, коллективного, социально го рисков и ожидаемого годового ущерба, настоящим СТО рекомендуется учитывать пора жающие эффекты только от сценариев групп С1 и С2 (т.е. сценариев с горением газа), посколь ку зоны термического воздействия от пожара на МГ по своим масштабам значительно превос ходят зоны осколочного, барического и асфиксионного воздействий, имеющих место при Та б л и ц а 5.6 – Рекомендуемый минимальный набор расчетных сценариев Группа сценариев Краткая характеристика расчетного сценария в точке разрыва МГ С11: После разрыва МГ краны на границах аварийной секции не закрываются, С12: После разрыва МГ краны на границах аварийной секции не закрываются, ГПА не отключаются в течение Tоткл > 2 мин, скорость ветра 10 м/c, направление С1 «Пожар в ветра – перпендикулярно направлению оси МГ, вправо по ходу газа котловане»

С13: После разрыва МГ краны на границах аварийной секции не закрываются, ГПА не отключаются в течение Tоткл > 2 мин, скорость ветра 10 м/c, направление ветра – перпендикулярно направлению оси МГ, влево по ходу газа Наклонный С21: После разрыва МГ краны на границах аварийной секции не закрываются, С2 «Струевые высокоскоростные свободные струи горящего газа, направленные в пламена»

противоположных направлениях вдоль оси МГ с общей условной точкой С31: После разрыва МГ краны на границах аварийной секции не закрываются, С3 «Рассеивание низкоскоростного ГПА не отключаются в течение Tоткл > 2 мин, скорость ветра 15 м/c, класс шлейфа газа»

С41: После разрыва МГ краны на границах аварийной секции не закрываются, ГПА С4 «Рассеивание не отключаются в течение Tоткл > 2 мин. Имеют место 2 настильные струи газа, двух струй газа» направленные в противоположных направлениях вдоль оси МГ с общей условной точкой истечения с дальнейшим рассеиванием в атмосфере СТО Газпром 2 2.3 реализации сценариев групп С3 и С4. «Участие» сценариев групп С3 и С4 в расчетах вышеука занных показателей риска, по существу, ограничивается только учетом условных вероятно стей их реализации для определения (путем вычитания из 1) условных вероятностей реализа ции основных, «рискогенных», сценариев из групп С1 и С2 в полной группе несовместных событий.

В силу соответствующих требований нормативных документов Ростехнадзора к содер жанию процедуры анализа риска при разработке ДПБ, на промежуточных этапах КолАР для характерных сценариев аварий (из числа всех расчетных сценариев), но, прежде всего, для наиболее вероятных и максимальных по масштабам ущерба сценариев, необходимо рассчи тывать размеры зон воздействия различных поражающих факторов, количество пострадав ших и ущерб имуществу.

5.5.7 Состав расчетных сценариев аварий на подводных переходах МГ через естествен ные и искусственные водные преграды зависит от конструкции и технологии строительства дюкера, а также от глубины водоема в месте возникновения разрыва МГ.

При этом в любом случае среди возможных поражающих факторов аварии на подвод ном переходе при проведении КолАР учитываются только те поражающие факторы, которые определены в 5.5.3 для аварий на сухопутных участках. Следующие возможные поражающие факторы аварии на подводном переходе: волна сжатия в воде, высокоскоростная газоводная струя в воде или при выходе на поверхность воды, гравитационная волна на поверхности воды, бурун в зоне выхода газа на поверхность не учитываются из за ограниченных масшта бов их действия по сравнению с факторами, указанными в 5.5.3.

5.5.7.1 Для подводных переходов, выполненных традиционным методом прокладки трубы в траншее по дну водоема, при рассмотрении аварий на береговых участках, а также пойменных или подводных участках в русловой части с глубиной воды не более 5 м состав рас четных сценариев аварии совпадает с составом расчетных сценариев для сухопутных участков МГ в рамках групп С1, С2, С3, С4.

5.5.7.2 Для подводных переходов, выполненных традиционным методом прокладки трубы в траншее по дну водоема, при рассмотрении аварий на подводных участках с глубиной воды более 5 м состав расчетных сценариев аварии ограничивается сценариями из групп С («Пожар колонного типа») и С3 («Рассеивание низкоскоростного шлейфа газа»). При этом, из состава возможных поражающих факторов аварии исключаются разлет осколков и воздушная волна сжатия.

5.5.7.3 Для подводных переходов, выполненных методом горизонтально направленно го бурения с конструкцией «труба в трубе», состав расчетных сценариев аварии ограничивает ся сценариями из групп С2 («Струевое пламя») и С3 («Рассеивание струи газа»). При этом, независимо от места разрыва трубы в пределах перехода, принимается, что выход газа в атмо сферу имеет место только из концов кожуха в виде одной настильной струи на каждом берегу при одинаковых интенсивностях истечения газа из обоих концов кожуха.

5.6 Оценка условных вероятностей реализации расчетных сценариев аварий на магистральных газопроводах 5.6.1 На данном этапе КолАР (этап 3.3 в блок схеме на рисунке 5.1) следует определить для каждого ПОУ условные вероятности реализации каждого расчетного сценария Сij (при условии, что произошел разрыв МГ событие А) из сформированного на предыдущем этапе набора {Сij}, образующего полную группу несовместных событий, с учетом имеющихся на данном ПОУ условий и факторов, влияющих на возможность реализации того или иного рас четного сценария Сij.

5.6.2 Расчет условных вероятностей реализации расчетных сценариев Сij аварии сле дует выполнять по следующим формулам:

для сценариев из групп С1, С2 (с возгоранием газа) для сценариев из групп С3, С4 (без возгорания газа) где А – событие, состоящее в возникновении аварии (разрыва МГ);

В – событие, состоящее в возгорании истекающего газа сразу после разрыва МГ;

В – событие, состоящее в отсутствии возгорания истекающего газа после разрыва МГ;

Ci – событие, состоящее в реализации хотя бы одного из сценариев группы Ci;

Cij – событие, состоящее в реализации конкретного j го сценария группы Ci;

Р(В |A, P(В |A) –условные вероятности, соответственно, возгорания и отсутствия возгора ния газа при условии, что произошел разрыв МГ;

P(Ci|AB), P(Ci|AВ )– условные вероятности реализации хотя бы одного из сценариев группы Сi при условии, что произошло (не произошло) возгорание истекающего из разрыва МГ газа;

P(Cij|ABCi), P(Cij|AВ Ci) – условные вероятности реализации конкретного сценария Сij при условии реализации группы Ci при аварии с возгоранием и при аварии без возгорания, соот ветственно.

При определении условных вероятностей рекомендуется строить дерево событий. На рисунке 5.2 показан пример упрощенного дерева событий с нанесенными значениями услов СТО Газпром 2 2.3 Рисунок 5.2 – Упрощенное дерево событий для идентификации сценариев аварий на МГ ных вероятностей промежуточных событий применительно к авариям на МГ с условным диа метром 1400 мм. События, относящиеся к каждому узлу ветвления дерева, образуют полную группу событий с суммой условных вероятностей, равной 1.

5.6.3 Для определения условных вероятностей P(B|A), P(B |A) загорания/незагорания газа рекомендуется использовать статистические данные по относительным частотам загора ния/незагорания газа при разрыве МГ, зависящим, как правило, от условного диаметра МГ. В графах 2 и 3 таблицы 5.7 приведены рекомендуемые базовые значения статистических услов ных вероятностей загорания/незагорания газа.

Здесь P(...|...) – условные вероятности реализации событий, указанных в блоках дерева (значения вероятностей приведены для МГ с Ду 1400 мм).

Указанные базовые значения вероятностей P(B|A) и P(B |A) загорания/незагорания газа рекомендуется корректировать с помощью коэффициента kзаг, зависящего от имеющего место на данном ПОУ конкретного типа грунта, количества каменистых включений в нем, способных при соударении в потоке газа воспламенить газ Та б л и ц а 5.7 – Вероятностные характеристики аварий на МГ менее где kзаг = 1,3 – для грунтов с каменистыми включениями;

kзаг = 1,2 – для глин;

kзаг = 1,0 – для суглинков;

kзаг = 0,7 – для торфяников, льдистых структур, песков.

В таблице 5.7 (в графах 4, 5, 6, 7) также приведены полученные экспертным путем рекомендуемые базовые значения условных вероятностей реализации групп сценариев С1, С2, С3, С4 для МГ разных диаметров. Указанные базовые значения корректируются с помощью коэффициента kгр, зависящего от имеющей место на данном ПОУ степени связности или несущей способности грунта, и определяются по формулам где kгр = 1,3 – для грунтов с высокой связностью (глины, скальные грунты). Если при домно жении на kгр значение P (C1|AB) или P (C3|AB ) превышает 1, то оно принимается равным 1;

СТО Газпром 2 2.3 kгр = 1,0 – для грунтов со средней связностью (суглинки);

kгр = 0,7 – для грунтов с низкой связностью (торфяники).

Условные вероятности Р(Сij|ABCi), Р(Сij|AB Ci) реализации конкретных расчетных сце нариев внутри каждой группы рекомендуется определять с помощью статистических данных по относительной частоте реализации различных возможных значений задающих факторов (например, из числа перечисленных в таблице 5.5), участвующих в формировании набора сце нариев. Например, условная вероятность Р(С12|ABC1) реализации сценария С12 (см. таблицу 5.6) при условии, что реализовался пожар в котловане (С1), определяется как повторяемость скорости ветра в требуемом диапазоне скоростей (например, 8–12 м/c) с указанным напра влением, получаемая из метеоданных (см. 6.6.5.2).

Пример расчета условной вероятности реализации сценария С12 (по рисунку 5.2) 5.6.4 Абсолютная частота fn (сцен./год) реализации расчетного сценария Cij на n ом участке МГ длиной Ln (км) определяется по формуле где n – ожидаемая удельная частота аварий на n ом участке, аварий/(км · год);

P(Cij|A) – условная вероятность реализации сценария Сij при условии, что на n ом участке МГ произошел разрыв трубы с выбросом газа.

5.6.5 Применительно к подводным переходам МГ общий алгоритм расчета условных вероятностей реализации расчетных сценариев аварии соответствует изложенному в 5.6.1–5.6.4, однако имеются особенности определения условной вероятности загорания газа P(B|A), которая зависит от конструкции и технологии выполнения дюкера, а также от глуби ны водоема в месте возникновения разрыва МГ.

5.6.5.1 Для подводных переходов, выполненных традиционным методом прокладки трубы в траншее по дну водоема, при рассмотрении аварий на береговых, в т.ч. пойменных участках, а также на подводных участках в русловой части водоема на глубинах менее 5 м веро ятность загорания газа P(B|A) определяется в полном соответствии с 5.6.3.

5.6.5.2 Для подводных переходов, выполненных традиционным методом прокладки трубы в траншее по дну водоема, при рассмотрении аварий на подводных участках в русловой части водоема на глубинах больше 5 м вероятность загорания газа определяется вероятно стью Pвнш загорания только от внешних источников зажигания (источников искрообразова ния и открытого огня на судах, лодках и т. ) и вычисляется по формуле где P(i)пзз – вероятность наличия (попадания) i го внешнего источника зажигания в зоне(у) загазованности, ограниченную изолинией концентрации, соответствующей НКПВ метана (5 % об.);

P(i)срб – вероятность «срабатывания» i го внешнего источника зажигания;

I – количество потенциальных источников зажигания.

Вероятности P(i)пзз в основном определяются интенсивностью и маршрутами движения судов в районе подводного перехода и размерами зоны загазованности.

5.6.5.3 Для подводных переходов, выполненных методом горизонтально направленно го бурения с конструкцией «труба в трубе», вероятность P(B|A) загорания газа, истекающего в атмосферу в виде высокоскоростных струй из концов кожуха, определяется в соответствии с 5.6.3, как для сухопутного участка газопровода.

5.7 Расчет интенсивности, общих количеств и продолжительности выбросов природного газа при разрывах магистральных газопроводов 5.7.1 На данном этапе КолАР (этап 3.4 в блок схеме на рисунке 5.1) необходимо опре делить для каждого расчетного сценария Сij аварии:

зависимости интенсивностей истечения газа в окружающую среду от времени из обоих концов разрушенного газопровода;

продолжительность истечения и объем (массу) выброшенного газа;

количество газа, участвующего в аварии;

количество газа, участвующего в создании поражающих факторов аварии.

П р и м е ч а н и е – Необходимость расчета двух последних параметров определена требованием пункта 30.2 Порядка [2].

В 5.7.2–5.7.4 приведены основные предпосылки для определения указанных параме тров, в 5.7.5 – общая последовательность выполнения данного этапа.

5.7.2 Расчет интенсивности G(t) нестационарного истечения газа при разрыве МГ следу ет выполнять, рассматривая отдельно аварийные потоки газа с интенсивностями G1(t) и G2(t) из двух концов разрушенного газопровода, разделенного разрывом на два аварийных участка:

верхний и нижний (относительно точки разрыва МГ по доаварийному потоку газа: верхний – от нагнетающей КС до точки разрыва, нижний – от точки разрыва до принимающей КС).

При этом, в качестве основных, влияющих на интенсивность истечения, параметров следует учитывать: внутренний диаметр МГ, фактическое доаварийное давление газа в МГ в СТО Газпром 2 2.3 точке разрыва, местоположение точки разрыва и время, требуемое для закрытия линейных кранов, предназначенных для отсечения аварийных участков МГ либо автоматически (мини мальное время отсечения), либо с помощью средств дистанционного управления (время отсече ния зависит от алгоритма идентификации факта аварии и реакции диспетчера), либо с участием персонала ЛЭС вручную по месту расположения кранов (время отсечения в основном определя ется временем доставки персонала к площадкам крановых узлов транспортным средством).

5.7.3 При расчете объема выброшенного при разрыве МГ газа Vгаз дополнительно к перечисленным выше параметрам следует учитывать продолжительность идентификации факта аварии на диспетчерских пунктах КС вверх и вниз по потоку и конкретную технологи ческую схему обвязки параллельных ниток многониточного МГ.

5.7.4 При определении количества природного газа, участвующего в аварии, Мав, дол жна учитываться вся масса газа, заключенная между сечениями МГ, которых достигла волна разгрузки по давлению, распространяющаяся от точки разрыва. Даже при штатном срабаты вании автоматики или штатном реагировании диспетчеров время перекрытия аварийной сек ции не может быть меньше 2–5 минут. За это время практически весь газ, находящийся на перегоне между КС, по крайней мере, за счет газодинамических эффектов, будет определять интенсивность истечения в месте разрыва и, следовательно, участвовать в аварии (за счет наличия обратных клапанов и другой запорной арматуры на принимающей КС практически исключено участие в аварии газа, находящегося в системе газопроводов ниже (по потоку) от указанной КС). Дополнительно необходимо учитывать как участвующую в аварии часть газа, находящуюся в системе МГ выше нагнетающей КС. При этом масса этого газа будет опреде ляться не только временем перекрытия охранных кранов КС, но и величиной падения давле ния на нагнетающей КС в результате аварии, вариантами обвязки узлов подключения КС, алгоритмами срабатывания предохранительных систем на ГПА и рядом других технологиче ских особенностей КС.

5.7.5 Количество природного газа, участвующее в создании поражающих факторов ава рии Мпф, зависит от вида поражающего фактора.

5.7.5.1 Количество природного газа, участвующее в формировании зон действия воз душной волны сжатия Мпф и осколочного воздействия Мпф оск, определяется массой газа, заключенной в пределах длины разрушенного участка МГ (см. таблицу 5.8, где приведены рекомендуемые расчетные значения длины разрывов МГ разных диаметров).

5.7.5.2 Количество газа, участвующее в создании тепловой радиации пожара Мпф т, в каждый данный момент времени определяется массой горящего газа. При практических при менениях КолАР (например, при разработке ДПБ) в качестве Мпф т рекомендуется указывать не фиксированную массу газа, выброшенную из МГ за все время горения, а суммарную (из двух концов разрушенного МГ) интенсивность аварийного истечения горящего газа G(t) на характерный момент времени истечения согласно 5.8.6.6 и данным таблицы 5.9. Указанный подход обусловлен тем фактом, что тепловыделение пожара, определяющее размеры зон тер мического воздействия, пропорционально интенсивности истечения газа, убывающей со вре менем. При этом для потенциальных реципиентов наиболее критичны значения G(t) в тече ние первых минут после разрыва, поскольку наиболее интенсивное и дальнобойное поражаю щее тепловое воздействие происходит именно на этом временном отрезке.

5.7.6 Последовательность выполнения данного этапа КолАР:

а) определяются в пределах рассматриваемого n го ПОУ точки x(m)n (m = 1,2…М) – сере дины элементарных отрезков (см. 5.12), в которых будет моделироваться разрыв газопровода;

б) определяются для каждой точки x(m)n :

расстояние L1 от нагнетающей КС;

фактическое давление P0 до аварии в предположении, что на выходе нагнетающей КС давление проектное;

расстояния х1 и х2 до ближайших линейных кранов Л1 и Л2, расположенных соответ ственно вверх и вниз по потоку от места разрыва;

в) задаются значения времени t21, t19, tл1, tл2 от момента разрыва МГ до моментов зак рытия соответственно охранного крана № 21 на выходе нагнетающей КС, охранного крана № 19 на входе принимающей КС, ближайших к x(m)n линейных кранов Л1 и Л2 (в соответствии с описанием расчетных сценариев Сij);

г) с использованием приложения Г выбираются модели расчета интенсивности ава рийного истечения и объемов выброса газа с учетом цели КолАР и связанной с ней требуемой точности расчетов;

д) с использованием выбранной модели истечения рассчитываются зависимости интенсивностей истечения (массовых расходов) от времени из обоих концов разрушенного трубопровода в отдельности G1(t), G2(t) и суммарный расход G(t), объем Vгаз выброшенного газа и продолжительность tист истечения для выбранных выше значений t21, t19, tл1, tл2 (т.е. для различных сценариев Cij);

е) определяется количество газа Мав, участвующее в аварии на МГ;

ж) определяются количества газа Мпф и Мпф оск, участвующие в создании бариче ского и осколочного поражающих факторов аварии с учетом длины разрыва МГ;

з) оценивается влияние исходных данных на результаты расчета G1(t), G2(t), G(t), Vгаз, Мав, Мпф.

СТО Газпром 2 2.3 Результатом выполнения данного этапа КолАР должны быть массивы значений G1(t), G2(t), G(t), Vгаз, Мав, Мпф для каждой точки x(m) в пределах каждого n го ПОУ.

5.7.7 При рассмотрении в рамках проведения КолАР аварийных разрывов МГ на ПОУ, включающих подземные переходы газопровода через автомобильные или железные дороги, расчет интенсивности истечения и объема выброшенного газа рекомендуется (для получения консервативной оценки указанных параметров) проводить без учета конкретной конструкции перехода (которая может включать защитный кожух, бетонные плиты и т.п.), полагая, что место разрыва находится на границе перехода, где газопровод не заключен в кожух. В случае постановки заказчиком КолАР конкретной задачи оценки указанных параметров с учетом реальной конструкции перехода следует применять специализированные программы расчета.

5.7.8 При рассмотрении аварий на подводных переходах МГ, выполненных традицион ным методом прокладки трубы в траншею по дну водоема, расчет интенсивности истечения и объемов выброшенного газа выполняется в порядке, изложенном выше для сухопутных участков, т.е. допускается пренебречь влиянием изменения гидростатического давления в месте разрыва МГ в русловой части перехода.

При рассмотрении аварий на подводных переходах МГ, выполненных методом гори зонтально направленного бурения с конструкцией «труба в трубе», влияние внешнего кожу ха на истечение газа (с точки зрения гидравлического сопротивления) при разрыве газопрово да допускается не учитывать. Расчет интенсивности истечения и объема выброшенного газа выполняется в порядке, изложенном выше для сухопутных участков.

5.8 Расчет распространения поражающих факторов аварий на магистральных газопроводах 5.8.1 На данном этапе КолАР (этап 3.5 в блок схеме на рисунке 5.1) следует определить для каждого расчетного сценария Сij аварии территориальные распределения основных физи ческих характеристик U(x,y) следующих поражающих факторов аварии на МГ:

осколков разрушенного МГ;

воздушной волны сжатия;

загазованности;

тепловой радиации от пожара (в т.ч. прямого воздействия пламени) с последующей оценкой размеров зон негативного воздействия этих поражающих факторов.

Следует иметь в виду, что расчет зон негативного воздействия первых трех из перечи сленных выше поражающих факторов проводится на данном этапе исключительно в силу тре бований нормативных документов Ростехнадзора [2] о необходимости при анализе риска в рамках разработки ДПБ рассчитывать размеры зон воздействия, количество пострадавших и ущерб для всех возможных поражающих факторов наиболее вероятного и максимального по масштабам аварийных сценариев. Однако на основном этапе КолАР, т.е. при расчете потен циального, индивидуального, коллективного, социального рисков и ожидаемого годового ущерба, рекомендуется учитывать только термические эффекты от пожара (струевых пламен и пожара колонного типа), как значительно превалирующие по поражающему воздействию над тремя другими указанными факторами.

5.8.2 При расчете пространственных распределений характеристик разлета осколков и воздушной волны сжатия необходимым элементом исходных данных является характерная протяженность (длина) разрыва газопровода.

Процесс разрушения МГ включает три стадии: зарождение разрушения («прорастание»

дефекта на всю толщину стенки трубы); быстротечное распространение сквозной трещины по телу трубы; торможение и остановка разрушения (трещины). Необходимым условием для нача ла процесса лавинообразного протяженного разрыва стенки трубопровода при проектном давле нии (когда напряжения в теле трубы должны быть заведомо ниже предела текучести используе мой стали) является наличие критического сквозного дефекта (трещины), длина которого соста вляет 20…25 % от диаметра трубы. В случае отсутствия начального дефекта разрушение трубопро вода при рабочем давлении может произойти лишь при явлениях катастрофического ухудшения свойств металла трубы на площади, сравнимой с площадью поперечного сечения трубы.

Основным параметром, определяющим развитие магистральных трещин, является ударная вязкость металла трубы. С повышением ударной вязкости механизм развития трещин переходит от хрупкого к вязкому, уменьшаются скорость движения вершины трещины и длина разрыва.

Согласно [12, 13] распределение числа аварийных разрывов по их размеру для газопро водов одинакового диаметра и материала при обычном диапазоне изменения давлений и тол щин стенок трубы подчиняется закону где n(> Lразр) – число разрывов, длина которых больше Lразр;

n0 – число рассматриваемых аварий;

Lразр – математическое ожидание длины разрыва.

Как показал статистический анализ [14, 15, 16], экспериментальное распределение числа разрывов по их длине для газопроводов с диаметрами от 159 до 1420 мм, давлением – от 0,8 до 7,5 МПа, толщинами стенок трубы – от 6 до 18,7 мм не противоречит теоретическому с вероятностью 0,93.

СТО Газпром 2 2.3 К использованию для дальнейших расчетов осколочного и фугасного поражающих факторов рекомендуются следующие характерные значения длин разрывов МГ, полученные по результатам анализа статистических данных об авариях на МГ за период 1991–2006 гг. (см.

таблицу 5.8) в предположении, что в 90 % аварийных разрывов МГ данного диаметра длина разрыва не превысит указанное значение.

Та б л и ц а 5.8 – Рекомендуемые для использования характерные значения длин разрывов (Lразр) для МГ разных диаметров (ДУ) 5.8.3 Разлет осколков трубы при разрыве МГ 5.8.3.1 При разрыве подземного МГ количество образующихся осколков трубы, их форма и направление полета являются величинами случайными. В рамках проведения КолАР МГ принято, что направления движения осколков равновероятны, рассеивание осколков по площади зависит только от расстояния от места разрыва МГ, а зона соответствующего нега тивного воздействия на поверхности земли имеет форму круга.

5.8.3.2 Размеры зоны осколочного воздействия (зоны разлета осколков) определяются максимальной дальностью rmax полета осколков, зависящей от начальных скоростей, сообща емых фрагментам трубы при разрыве МГ. Оценки размеров зон проводятся либо на основе статистических данных, либо путем расчета максимальных значений rmax радиуса разлета осколков массой mоск.

5.8.3.3 Согласно статистическим данным разрушения МГ сопровождались в большин стве случаев образованием относительно небольшого числа фрагментов труб (в пределах от до 15 единиц). Из 271 аварий с разлетом осколков (за период 1991–2000 гг.) в 59 % случаев дальность разлета составила до 50 м, в 13 % – от 51 до 100 м, в 12 % – от 101 до 150 м, в 8 % – от 151 до 200 м, в 6 % – от 201 до 300 м [13]. Среднее значение и максимальная дальность раз лета осколков трубы значительно зависят от характера разрушения оболочки трубы (вязкого или хрупкого). При авариях на МГ, построенных с использованием высоковязких сталей, часто происходит не разрыв на куски, а верхняя развальцовка труб с образованием 2–3 фраг ментов трубопровода как с выбросом их из траншеи, так, зачастую, и без выброса фрагментов из траншеи. При вязком разрушении МГ диаметром 1400 мм среднее значение дальности раз лета составляет 106,5 м, а максимальное – 180 м, при хрупком – соответственно 171,3 м и 700 м.

При этом в случаях хрупкого разрушения массы фрагментов были существенно меньше, чем при вязком разрушении.

5.8.3.4 При необходимости могут быть выполнены расчеты дальности разлета оскол ков трубы. При этом применяемые методы расчета должны базироваться на предположении, что часть потенциальной энергии сжатого газа расходуется на фрагментацию оболочки трубы и слоя грунта и приобретение ими начальной скорости. В дальнейшем рассчитывается дина мика движения этих фрагментов в воздухе и определяются размеры зон (на поверхности земли) их разлета.

Последовательность расчета размеров зон разлета осколков трубы при разрыве МГ сле дующая:

а) определить для каждой точки x(m) (см. 5.7) рассматриваемого n го ПОУ:

расстояние L1 от нагнетающей КС;

фактическое давление P0 до аварии в предположении, что на выходе принимающей КС давление проектное;

б) задать длину разрыва Lразр (м) МГ с использованием рекомендаций 5.8.2;

в) задать общее количество nоск образующихся при разрушении МГ одинаковых оскол ков (рекомендуемое значение nоск = 35 ) и рассчитать их размеры по формулам где bтр, D – толщина стенки и внешний диаметр трубы МГ, соответственно, м;

Lразр – длина разрыва трубы МГ;

г) рассчитать массу mоск (кг) осколков с рассчитанными выше размерами;

д) в окрестностях каждой точки x(m) рассчитать максимальные дальности разлета осколков трубы массой mоск и размерами l1 l2 l с помощью методики, изложенной в подразделе Ж.1 приложения Ж. Результатами расчета должны быть массивы значений – ради усы круговых зон разлета осколков трубы с массами mоск на поверхности земли в окрестностях каждой точки x(m) в пределах каждого n го ПОУ.

5.8.4 Воздушная волна сжатия при разрыве МГ 5.8.4.1 Воздушная волна сжатия (ВВС) возникает при разрыве МГ как следствие рас ширения транспортируемого под высоким давлением природного газа. Далее с определенной задержкой может произойти воспламенение газа – уже вне полости трубопровода при смеше нии газа с воздухом до определенных концентраций (5–15 % об.) и одновременном появле нии источника зажигания с необходимым энергетическим потенциалом. Возникающие при СТО Газпром 2 2.3 этом барические эффекты настолько незначительны по сравнению с негативными эффекта ми от расширения сжатого газа и тепловым воздействием пожара, что ими можно пренебречь.

5.8.4.2 Нелинейные волновые процессы в грунте (как упругом теле), возникающие при разрушении газопровода, затухают на расстояниях в несколько метров и не оказывают нега тивного воздействия на параллельно уложенные нитки МГ [17].

5.8.4.3 Последовательность расчета распределения избыточного давления ВВС в окру жающей среде при разрыве МГ:

a) определяются для каждой точки x(m) (см. 5.7) рассматриваемого n го ПОУ:

расстояние L1 от нагнетающей КС;

фактическое давление P0 до аварии в предположении, что на выходе принимающей КС давление равно проектному Pраб;

b) задается длина разрыва Lразр МГ с использованием рекомендаций 5.8.2;

c) в окрестностях каждой точки x(m) рассчитываются распределение избыточного давления ВВС Pф и импульса I с помощью методики, изложенной в Ж.3 (приложение Ж).

Результатами расчета должны быть массивы значений Pф(x,y) и импульса I(x,y), отра жающие территориальные распределения избыточного давления и импульса ВВС вокруг каж дой точки разрыва x(m).

5.8.5 Зоны загазованности при авариях на МГ 5.8.5.1 Если в момент разгерметизации МГ газ не воспламеняется (сценарии групп С3, С4), возникает необходимость анализа процессов его рассеяния (дисперсии) в атмосфере для определения размеров зон загазованности.

Размеры зоны загазованности (с учетом того, что метан не обладает выраженным ток сическим действием) рекомендуется определять по двум концентрационным пределам метана:

30 % об. – определяет границу зоны асфиксионной опасности, в пределах которой в результате снижения концентрации кислорода в воздухе нарушаются обменные процессы в организме человека и животных и происходит удушье;

5 % об. (НКПВ) – определяет границу зоны потенциального термического воздей ствия на реципиентов в случае так называемого «позднего поджигания» облака ГВС.

Зона асфиксионного воздействия намного меньше указанной зоны потенциального теплового воздействия и полностью поглощается последней.

5.8.5.2 При расчете указанных зон следует иметь в виду, что сценарий сгорания облака ГВС в результате «позднего поджигания» не входит в число расчетных сценариев аварий на МГ в рамках данного стандарта, поскольку предполагается, что в конечном итоге по своим последствиям, связанным с воздействием основного поражающего фактора – тепловой ради ации, он сводится к сценариям групп С1 или С2. Т.е. принято в рамках КолАР, что сценарий задержанного воспламенения облака ГВС замещается сценариями групп С1 или С2.

Тем не менее, расчет размеров зон загазованности (как по НКПВ, так и по порогу асфиксии) рекомендуется выполнять по причинам, изложенным в 5.8.1.

5.8.5.3 При расчете дисперсии газа в атмосфере рекомендуется рассматривать два пре дельных режима формирования опасных зон загазованности, соответствующих группам сце нариев С3 и С4 (см. 5.5):

а) в виде двух невзаимодействующих наклонных или настильных струй (группа сцена риев С4 );

б) в виде восходящего вверх интегрального течения (низкоскоростного колонного шлейфа) из грунтового котлована (группа сценариев С3 ) (см. рисунок 5.3).

П р и м е ч а н и е – При этом должно учитываться следующее. В ближней к источнику области выбрасываемый газ рассеивается по законам струйного (эжекционного) смешения с воздухом. На определенном расстоянии от источника средняя осевая скорость струи становится соизмеримой со скоростью сносящего воздушного потока, и начинает доминировать диффузионный механизм рассея ния, определяемый турбулентными параметрами атмосферы. Эжекционные механизмы распростране ния струи в атмосфере приводят к существенному разбавлению природного газа (ниже НКПВ) непо средственно в пределах струи. По этой причине природный газ не может накапливаться вне пределов струи и создавать дополнительные объемы пожароопасных концентраций. На размерах струи значи тельно сказывается скорость ветра, влияющая на смешение газа с воздухом (см. рисунок 5.4). Так, ско рость ветра 3 м/с приводит почти к двухкратному уменьшению длины струи, скорость ветра 6 м/с – к трехкратному.

5.8.5.4 Оценка размеров зон возможных пожаровзрывоопасных концентраций газа при струевом выбросе (группа сценариев С4) проводится исходя из консервативных соображений (размеры струй рассчитываются при нулевой скорости ветра).

Последовательность расчета зоны загазованности от 2 х струй при разрыве МГ:

а) определяются для каждой точки x(m) исследуемого n го ПОУ на трассе МГ, рассма триваемой в качестве источника аварийного истечения газа (см. 5.7):

расстояние L1 от нагнетающей КС;

фактическое давление P0 до аварии в предположении, что на выходе нагнетающей КС давление равно проектному Pраб;

б) с помощью методики, изложенной в подразделе Е.1 приложения Е, в окрестностях каждой точки x(m) ассчитываются распределения концентрации (С) и скорости (u) газа в стру евых потоках.

СТО Газпром 2 2.3 формулируется вывод о недопустимо высоком уровне опасности на данном ПОУ (или МГ) и необходимости принятия мер для данного ПОУ (МГ) по снижению риска в отношении насе ления или персонала.

5.14.5.2 По показателю социального риска сравнительный анализ в отношении насе ления рекомендуется проводить, сравнивая F/N кривую, полученную для рассматриваемого n го ПОУ или рассматриваемого МГ в целом (в зависимости от целей и задач КолАР) с одной из рекомендуемых (в зависимости от того, является ли анализируемый МГ действующим или проектируемым) в вышеупомянутой Декларации F/N кривых, характеризующих предельно допустимый социальный риск для населения:

Для персонала ЛПУМГ рассчитанные F/N кривые рекомендуется сравнивать со сле дующими рекомендуемыми здесь функциями СТО Газпром 2 2.3 Если рассчитанные F/N кривые при их совместном построении с предельно допусти мыми F/N диаграммами в одной системе координат оказываются выше последних, то форму лируется вывод о недопустимо высоком уровне опасности на данном ПОУ (МГ) и необходи мости принятия мер по снижению риска в отношении населения или персонала.

6 Анализ риска линейной части магистральных конденсатопродуктопроводов 6.1 Блок схема анализа риска линейной части магистральных конденсатопродуктопроводов Анализ риска ЛЧ МКП следует проводить (в части общей последовательности этапов) в соответствии с приведенной в 5.1 блок схемой (рисунок 5.1). При этом необходимо учиты вать особенности понятия «авария на ЛЧ МКП», под которой следует понимать разгермети зацию трубопровода с образованием отверстий, трещин (с площадью сечения от 1 см2) и раз рывов на полное сечение трубы с истечением транспортируемого продукта с воспламенением или без воспламенения в окружающую среду.

6.2 Планирование и организация работ 6.2.1 Состав исходных информационных материалов для выполнения этапа планиро вания и организации работ по анализу риска МКП аналогичен составу материалов, приведен ному в 5.2.1 для МГ.

6.2.2 Анализ технического задания.

Типовые (характерные) работы, указываемые в ТЗ на выполнение анализа риска для МКП, совпадают с типовыми работами по анализу риска для МГ, перечисленными в 5.2.2.

6.2.3 Определение цели, задач и глубины анализа риска.

Полный цикл КолАР для ЛЧ МКП с расчетом всего перечня показателей риска (см.

4.2) с использованием методик и математических моделей, приведенных в настоящем стан дарте, проводится в следующих случаях:

при разработке ДПБ и паспортов безопасности для действующих МКП;

разработке ДПБ и (или) раздела ИТМ ГОЧС в составе проектной документации на строительство, расширение, реконструкцию МКП в целом или отдельного участка МКП.

При анализе риска на ранних стадиях проектирования целью анализа риска является определение только части составляющих риска, а именно: ожидаемой частоты аварий (на основе использования статистических данных по авариям на аналогичных МКП), размеров зон воздействия наиболее опасных поражающих факторов аварий, объемов ущерба и ожида емого числа пострадавших среди населения на наиболее критичных участках трассы МКП.

Указанные показатели рассчитываются для различных вариантов прокладки трассы и вариан тов предварительных технических решений по ЛЧ МКП, на основании сравнения показате лей риска разрабатываются рекомендации по размещению трассы и выбору оптимальных тех нических решений. Глубину анализа следует ограничить применением инженерных моделей расчета последствий аварий на МКП, ряд которых представлен в приложениях Д, Е, Ж к настоящему стандарту.

При разработке ПЛА для ЛЧ МКП целью анализа риска является определение харак терных сценариев аварий и оценка их последствий с дальнейшей разработкой организацион но технических мероприятий и плана действий персонала по локализации и ликвидации ава рий. ПЛА следует разрабатывать с использованием готовых результатов анализа риска из декларации промышленной безопасности МКП в части рассмотренных в ней сценариев ава рий и размеров соответствующих зон поражения.

6.2.4 Организация группы специалистов для выполнения КолАР.

Состав группы специалистов для выполнения КолАР ЛЧ МКП в целом аналогичен составу группы для анализа риска ЛЧ МГ (см. 5.2.4). Рекомендуется также включить в группу специалиста по технологии трубопроводного транспорта углеводородных жидкостей.

6.2.5 Описание анализируемого(ых) участка(ов) МКП и его окружения следует выпол нять в соответствии с 5.2.5 (заменяя слова «МГ» и «газопровод» на «МКП»). Дополнительно необходимо получить от заказчика КолАР и систематизировать следующие данные:

компонентный состав транспортируемой жидкости и ее термодинамические характе ристики;

протяженность участков конденсатопродуктопровода между линейными задвижками МКП;

распределение давления в полости трубы между насосными станциями;

метеоданные (устойчивость атмосферы, температура воздуха, скорость ветра и его направление);

данные по температуре грунта на поверхности земли на глубине укладки МКП;

рельеф, шероховатость поверхности и степень загроможденности местности.

6.2.6 Обоснование уровней приемлемого риска как базы для сравнения с ними расчет ных показателей риска после проведения КолАР следует выполнять отдельно для населения и производственного персонала с учетом фоновых рисков, наблюдающихся на территориях СТО Газпром 2 2.3 прохождения анализируемого МКП, а также с учетом существующих рекомендаций по выбо ру уровней приемлемого риска (см. 5.14, 6.14).

6.3 Идентификация опасностей на магистральных конденсатопродуктопроводах 6.3.1 При анализе риска МКП в качестве источника опасности идентифицируется непо средственно трубопровод, транспортирующий опасное вещество из числа следующих: СУГ, нестабильный газовый конденсат, ШФЛУ, стабильный газовый конденсат. Процедура иденти фикации опасностей на МКП заключается в определении опасных свойств и параметров состояния транспортируемого продукта, расчете его количества в секциях МКП, определении возможных причин аварий, видов физических проявлений аварий, а также в предварительном выделении наиболее опасных (для потенциальных реципиентов) участков трассы МКП.

6.3.2 Исходными информационными материалами для выполнения идентификации опасностей на МКП являются:

справочные материалы по характеристикам опасных веществ;

технологическая схема участка(ов) МКП с трубопроводами отводами;

план трасс(ы) участка(ов) МКП с трубопроводами отводами вместе с участками при легающей территории;

перечень и конструктивно технологические параметры трубопровода(ов);

описание природно климатических условий района расположения трубопровода.

Последовательность выполнения этапа идентификации отражена в 6.3.3–6.3.7.

6.3.3 Определение опасных свойств транспортируемого опасного вещества следует проводить в порядке, аналогичном изложенному в 5.3.3.

6.3.4 Расчет количества транспортируемого опасного вещества в секциях анализируе мого(ых) МКП должен обязательно выполняться при решении вопроса о необходимости раз работки ДПБ для рассматриваемого участка МКП (разработка декларации обязательна, если фактическое количество транспортируемого опасного вещества на участке при проектном режиме транспортировки превышает 200 т), а также – при разработке самой декларации согласно требованиям соответствующего нормативного документа Ростехнадзора [2].

Расчет следует выполнять посекционно (отдельно для каждой секции трубопровода между линейными задвижками) с последующим суммированием полученных значений.

Порядок расчета приведен в приложении Б.2.

6.3.5 Определение возможных физических проявлений аварий на МКП На данном подэтапе рекомендуется перечислить возможные физические проявления аварии на МКП, исходя, прежде всего, из термодинамических свойств транспортируемого продукта и характеристик его взрывопожароопасности.

Наиболее опасными являются аварии на МКП, транспортирующих термодинамически нестабильные жидкости, такие, например, как нестабильный газовый конденсат, СУГ, ШФЛУ. Специфика аварийных выбросов нестабильных флюидов в первую очередь предопре деляется термодинамическими свойствами продукта, а именно низкой температурой кипения (как правило, значительно ниже температуры воздуха) и высокой плотностью паров (прибли зительно в два раза выше плотности воздуха). При аварии на МКП истекающая под высоким давлением жидкость из разгерметизированного трубопровода за короткий промежуток време ни размывает грунт засыпки в траншее и далее растекается по поверхности земли. Нарушение термодинамического баланса вызывает интенсивное кипение и испарение истекающего и распространяющегося по поверхности земли сжиженного газа. Дополнительно пары продук та поступают в атмосферу за счет теплообмена жидкости с грунтом и атмосферой. Вследствие поступления углеводородных паров в атмосферу образуется взрывоопасное облако паровоз душной смеси, способное при определенных условиях распространяться в приземном слое атмосферы на значительное расстояние, воспламеняться от источников зажигания и сгорать, генерируя воздушную волну сжатия.

Исходя из этого, следует различать следующие возможные физические проявления аварии на трубопроводах нестабильных жидких углеводородов:

разлив продукта и его испарение без воспламенения паров;

воспламенение и горение паров сжиженного газа непосредственно в зоне разлива в виде пожара «колонного» типа;

дрейф, воспламенение, диффузионное горение облака паров разлившегося продукта;

горение облака паров продукта в режиме дефлаграции.

Наиболее опасным, с точки зрения размеров зон воздействия и масштабов ущерба, является дефлаграционное горение облака топливовоздушной смеси (ТВС). Знание эволю ции облака, его параметров позволяет определить зону термической опасности, рассчитывать характеристики воздушной волны сжатия при сгорании облака, и, таким образом, оценивать последствия аварий на трубопроводах нестабильных жидких углеводородов.

Указанные физические проявления аварии на МКП могут иметь различные вариации в зависимости от ряда факторов, таких, например, как характеристики проницаемости и тем пература грунта, скорость и направление ветра, класс устойчивости атмосферы, шерохова тость поверхности и т.д. (см. 6.5).

Следует отметить, что высокая концентрация испарившегося конденсата в воздухе, снижающая содержание кислорода до 15–16 об. %, может привести к удушью человека, одна ко, на открытом воздухе при разгерметизации МКП вероятность асфиксии мала.

СТО Газпром 2 2.3 При разгерметизации МКП, транспортирующго термодинамически стабильный про дукт, основными физическими проявлениями аварии являются:

разлив и испарение продукта без воспламенения с загрязнением окружающей среды;

пожар разлития «колонного» типа.

6.3.6 Определение возможных причин и условий возникновения аварий.

Аварии на МКП происходят, в основном, по тем же причинам (кроме КРН), что и на МГ.

Данный подэтап следует выполнять в соответствии с рекомендациями, изложенными в 5.3.6.

6.3.7 Предварительная идентификация потенциально опасных участков (ПОУ) на трассе трубопровода.

При идентификации ПОУ на МКП, транспортирующем нестабильные продукты, сле дует учитывать возможность распространения паров вытекшего из аварийного участка МКП флюида в виде взрывоопасного облака на значительные расстояния, что увеличивает как вероятность зажигания облака, так и площадь возможного поражения и размеры социально экономического ущерба.

Для МКП с нестабильным продуктом в качестве ПОУ в первую очередь необходимо выделять:

а) участки МКП, вблизи которых, на расстоянии не более 2 км от оси МКП, располо жены населенные пункты, отдельные общественные здания и места массового скопления людей, комплексы зданий, сооружений, оборудования сторонних организаций.

Расположение и длина каждого такого участка определяются по логике, изложенной в 5.3.7.При этом в данном случае величина Нкр отражает максимальную дальность распро странения парового облака, ограниченного изолинией концентрации паров продукта Сун = 0,5 · Снкпв, и определяется в соответствии с рекомендациями, изложенными в 6.8.

б) Подземные переходы через автомобильные и железные дороги и примыкающие к ним участки МКП по Lажд = Нкр в обе стороны от переходов, где Нкр – максимальная даль ность распространения облака (см. подпункт а).

Дополнительно в качестве ПОУ рекомендуется рассматривать следующие участки:

а) участки МКП, проходящие по обрабатываемым сельскохозяйственным угодьям;

б) участки МКП, вблизи которых, на расстоянии не более 2 км от оси МКП, располо жены лесные угодья;

в) участки МКП, на которых расположены площадки линейных задвижек (кранов), другое наземное оборудование ЛЧ МКП, включая участки по Нкр в обе стороны по трассе МКП от мест расположения наземного оборудования;

г) подводные переходы МКП с береговыми размываемыми участками;

д) участки пересечений МКП с различными трубопроводами;

е) участки МКП, на которых когда либо имели место разрывы и свищи или по резуль татам диагностирования обнаружены опасные дефекты в стенке трубы.

Для МКП, транспортирующего термодинамически стабильную углеводородную жид кость, в качестве ПОУ следует выделять:

а) участки МКП, вблизи которых, на расстоянии не более 0,5 км от оси МКП, распо ложены населенные пункты, отдельные общественные здания и места массового скопления людей, комплексы зданий, сооружений, оборудования сторонних организаций.

Расположение и длина каждого такого участка определяются по логике, описанной в 5.3.7. При этом величина Нкр отражает максимальный размер зоны термического воздействия, ограниченной изолинией теплового потока облучения 10 кВт/м2, от пожара разлития, опреде ляемый в соответствии с 6.8.

б) подземные переходы через автомобильные и железные дороги и примыкающие к ним участки МКП по Lажд = Нкр в обе стороны от переходов (Нкр определяется аналогично подпункту а)).

Дополнительно в качестве ПОУ рекомендуется рассматривать следующие участки:

а) участки МКП, проходящие по обрабатываемым сельхозугодьям;

б) участки МКП, вблизи которых, на расстоянии не более 0,5 км от оси МКП, распо ложены лесные угодья;

в) участки МКП, на которых расположены площадки линейных задвижек (кранов), другое наземное оборудование ЛЧ МКП, включая участки по Нкр в обе стороны по трассе МКП от мест расположения наземного оборудования;

г) подводные переходы МКП с береговыми участками по 0,5 км;

д) участки пересечений МКП с различными трубопроводами;

е) участки МКП, на которых когда либо имели место разрывы и свищи или по резуль татам диагностирования обнаружены опасные дефекты в стенке трубы.

Следует обозначить на плане трассы МКП границы всех ПОУ для дальнейшего анали за, определить километраж границ по трассе МКП и пронумеровать ПОУ порядковыми номе рами. Следующие этапы КолАР проводятся для каждого ПОУ на трассе МКП.

6.4 Оценка ожидаемых частот возникновения аварий на магистральных конденсатопродуктопроводах 6.4.1 Оценка (прогнозирование) ожидаемых частот аварий на линейной части МКП должна проводиться по методикам ОАО «Газпром», утвержденным в установленном порядке, в том числе по рекомендуемой в настоящем подразделе.

СТО Газпром 2 2.3 6.4.2. При оценке (прогнозировании) ожидаемых частот аварий на линейной части МКП следует учитывать:

статистические данные ОАО «Газпром», ОАО «Транснефть» по количеству, частоте и причинам аварий на трубопроводах, транспортирующих жидкие углеводороды, с разными технико технологическими параметрами и географическим положением;

влияние на вероятность нарушения целостности МКП различных внешних и вну тренних факторов, как то: природно климатических условий, технико технологических, эксплутационных и возрастных параметров МКП, антропогенных (связанных с промышлен но хозяйственной деятельностью, плотностью населения) и других факторов, изменяющих ся, как правило, вдоль трассы МКП.

6.4.3. Для оценки (прогнозирования) в рамках проведения КолАР ожидаемых частот ава рий на конкретных участках МКП рекомендуется применять методики, использующие принцип корректировки среднестатистической удельной частоты аварий ср водах, транспортирующих жидкие углеводороды, с помощью системы коэффициентов и/или бал льных оценок, учитывающих неравнозначное на разных участках трасс МКП влияние на трубо провод упомянутых выше разнородных факторов. Из за отсутствия специализированных мето дик такого типа для конденсатопродуктопроводов рекомендуется использовать методический подход, изложенный в «Методике экспертной оценки ожидаемой частоты аварий на участке газо провода (МЭОЧАГаз)», разработанной в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в составе Рекомендаций [11].

При этом допускается использовать указанную методику [11] в части ее разделов 4, 5, 6, 8, кроме приведенных в них среднестатистических значений частоты аварий ср = 0,2 (ава рий/тыс. км · год) для сухопутных участков трубопроводов и ср = 0,36 (аварий/тыс. км · год) для подводных переходов МГ. При расчете ожидаемой частоты n аварий на выделенных на МКП ПОУ в формулах (2) и (36) указанной методики вместо первых сомножителей 0,2 и 0, следует подставлять среднестатистические значения удельных частот аварий соответственно на сухопутных участках и подводных переходах жидкостных трубопроводов рассматриваемо го типа, определенные по результатам анализа соответствующих статистических данных. Если рассматриваемые в разделах 6, 8 методики [11] факторы влияния не характерны для МКП, то соответствующие им балльные оценки должны быть приравнены к нулю.

6.5 Определение расчетных сценариев аварий на магистральных конденсатопродуктопроводах 6.5.1 На данном этапе КолАР (этап 3.2 в соответствии с блок схемой на рисунке 5.1) следует определить типовые расчетные сценарии аварий на линейной части МКП с указани ем характерных для них поражающих факторов.

6.5.2 В соответствии с возможными типами физических проявлений аварии на линейной части МКП при анализе риска рекомендуется учитывать 3 группы сценариев (см. таблицу 6.1).

6.5.3 Возможные расчетные сценарии Сij каждой группы сценариев в общем случае определяются различными комбинациями влияющих факторов, проклассифицированных в таблице 6.2 в соответствии с их влиянием на характер поступления продукта в атмосферу («функцию источника») и – на особенности распространения опасных веществ (паров флю ида) или энергии.

Та б л и ц а 6. 1 – Группы сценариев аварий на линейной части МКП Обозначение и название Группа сценариев (типовая последовательность событий) группы Разгерметизация или полное разрушение (разрыв) МКП истечение продукта из МКП в виде парожидкостной смеси формирование лужи разлития интенсивное испарение (кипение) продукта Тепловое воспламенение паров продукта от источника зажигания до начала излучение от масштабного переноса взрывопожароопасного облака по территории пламени, развитие пожара пролива получение людьми травм и ожогов различной степени тяжести попадание людей, зданий, сооружений, волна сжатия «Пожар разлития» оборудования ЛЧ МКП, транспорта, растительности в зону радиационного термического воздействия от пожара гибель или токсичные получение людьми ожогов различной степени тяжести, а также травм от воздействия ВВС, уничтожение или повреждение перечисленных выше материальных объектов и элементов природной среды;

загрязнение атмосферы продуктами сгорания Разгерметизация или полное разрушение (разрыв) МКП истечение продукта из МКП в виде парожидкостной смеси формирование лужи разлития интенсивное испарение (кипение) продукта дисперсия паров в атмосфере и дрейф взрывоопасного облака по направлению ветра и рельефу местности «задержанное»

воспламенение парового облака от источника зажигания (автотехники, открытого пламени и т.п.) сгорание облака паров в дефлаграционном режиме образование воздушной волны сжатия в дефлагра результате сгорания ТВС, а также прямое огневое и радиационное ВВС, ционном тепловое воздействие на людей, здания, сооружения, оборудование ЛЧ токсичные МКП, транспорт, растительность гибель или получение людьми различной степени тяжести, а также травм от воздействия ВВС, сгорания обломков, уничтожение или повреждение перечисленных выше материальных объектов и элементов природной среды; загрязнение СТО Газпром 2 2.3 Окончание таблицы 6. Обозначение и название Группа сценариев (типовая последовательность событий) группы Разгерметизация или полное разрушение (разрыв) МКП истече Загрязнение ние продукта из МКП в виде парожидкостной смеси формирова «Рассеива ние лужи разлития интенсивное испарение (кипение) продукта ние парово дисперсия паров в атмосфере и дрейф взрывоопасного облака по го облака направлению ветра и рельефу местности без воспламенения углеводородами без воспла загрязнение окружающей среды углеводородами асфиксионное Асфиксионное менения»

Та б л и ц а 6. 2 – Факторы, определяющие сценарии аварии на МКП 1 Диаметр эквивалентного отверстия истечения 2 Компонентный состав транспортируемого Определяет интенсивность истечения и 3 Время от момента разгерметизации до перекрытия аварийной секции (время Влияет на продолжительность аварийного идентификации аварии + время остановки НС и истечения продукта закрытия задвижек) 4 Давление в трубопроводе до аварии в месте разрыва (расположение места аварии Влияет на интенсивность истечения продукта относительно НС) 5 Размеры (площадь) лужи разлития жидкости испарения жидкости, задает форму и 6 Температура грунта 8 Скорость ветра 9 Температура воздуха 10 Метеорологические факторы: скорость и паров в атмосфере, размеры облака; задают угол направление ветра, класс стабильности и направление наклона пламени при пожаре раз атмосферы, влажность воздуха лития; влажность воздуха определяет проница 11 Рельеф местности и шероховатость поверхности Влияет на особенности переноса и рассеивания 12 Распределение источников зажигания по парового облака и, следовательно, на размеры территории, прилегающей к месту разрыва МКП зоны прямого огневого и барического Окончание таблицы 6. 13 Ландшафтные (леса, кустарники) и Влияют на скорость (режим) сгорания облака топографические условия в месте разрыва МКП тяжелого газа 14 Плотность промышленной и жилой застройки пространства и тем самым влияют на вероятность на прилегающих территориях реализации дефлаграционного или близкого к 15 Распределение по территории вблизи места Влияет на вероятность реализации каскадного разрыва других опасных объектов развития аварии 16 Степень оперативности действий персонала и аварийных служб по локализации аварии и зон их негативного воздействия Формирование набора расчетных сценариев для каждого ПОУ МКП можно выполнять путем варьирования значений следующих факторов (таблица 6.3 ).

Все вышеперечисленные задающие факторы опосредованно или напрямую влияют на конфигурацию и размеры зоны воздействия – термического, барического (дефлаграционной волны сжатия), асфиксионного. Поэтому каждый идентифицированный в ходе анализа риска МКП расчетный сценарий аварии будет отличаться от другого в общем случае конфигураци Та б л и ц а 6. 3 – Некоторые задающие факторы для формирования расчетных сценариев аварий на МКП Площадь поперечного сечения отверстия истечения Срабатывание С1, С2, С3 обнаружения утечек границе аварийной аварийной Класс стабильности атмосферы по Паскуиллу СТО Газпром 2 2.3 ей и размерами зоны негативного воздействия доминирующего поражающего фактора этого сценария и, соответственно, ущербом.

6.5.4 Пользователь стандарта по своему усмотрению может определить число расчетных сценариев путем задания различных комбинаций значений всех или части факторов из табли цы 6.3. Рекомендуемый минимальный набор расчетных сценариев приведен в таблице 6.4.

6.5.5 При дальнейшем анализе сформированный на данном этапе набор расчетных сценариев {Сij} следует рассматривать на каждом ПОУ трассы МКП, считая указанный набор полной группой несовместных событий при возникновении разрыва МКП в каждой рассма триваемой точке ПОУ.

Та б л и ц а 6. 4 – Рекомендуемый минимальный набор расчетных сценариев Группа сценариев Краткая характеристика сценария в точке разрыва МКП С11: После разрыва МКП на полное сечение линейные задвижки на границах аварийной секции не закрываются, насосы не отключаются в течение времени С12: После разрыва МКП на полное сечение линейные задвижки на границах аварийной секции не закрываются, насосы не отключаются в течение Tоткл, С1 скорость ветра 10 м/c, направление ветра – перпендикулярно направлению «Пожар разлития»

С13: После разрыва МКП на полное сечение линейные задвижки на границах аварийной секции не закрываются, насосы не отключаются в течение времени Tоткл, скорость ветра 10 м/c, направление ветра – перпендикулярно С2 С21: После разрыва МКП на полное сечение линейные задвижки на границах «Cгорание парового аварийной секции не закрываются, насосы не отключаются в течение времени облака в Tоткл, скорость ветра 10 м/c, класс устойчивости – D, имеет место зажигание дефлаграционном режиме»

С31: После разрыва МКП на полное сечение линейные задвижки на границах аварийной секции не закрываются, насосы не отключаются в течение Tоткл.

«Рассеивание парового облака без Имеет место дрейф облака под действием ветра и гравитации, скорость ветра 10 м/c, класс устойчивости атмосферы – D. рассеивающийся шлейф газа воспламенения»

6.6 Оценка условных вероятностей реализации расчетных сценариев аварий на магистральных конденсатопродуктопроводах 6.6.1 На данном этапе следует определить для каждого ПОУ условные вероятности P(Cij|A) реализации каждого расчетного сценария Сij (при условии, что произошел разрыв МКП – событие А) из сформированного на предыдущем этапе набора {Сij}, образующего пол ную группу несовместных событий, с учетом имеющихся на данном ПОУ условий и факторов, влияющих на возможность реализации того или иного расчетного сценария Сij.

6.6.2 Общий подход к определению условных вероятностей реализации различных рас четных сценариев аварий на ОПО изложен в 5.6. Применительно к МКП следует учитывать особенности протекания аварии, связанные:

с возможностью истечения продукта из отверстий (трещин) различных размеров (в отличие от МГ, где рассматривается только разрыв на полное сечение), реализующихся с раз ными условными вероятностями;

сильной зависимостью размеров зоны распространения тяжелых паровых облаков от метеопараметров и рельефа местности;

возможностью зажигания парового облака произвольно распределенными по терри тории источниками зажигания с различными вероятностями их «срабатывания».

6.6.3 Рекомендуется к использованию следующее (см. таблицу 6.5), основанное на результатах анализа статистических данных об аварийных утечках из жидкостных трубопро водов [23], распределение относительных частот (статистических условных вероятностей) реализации утечек с различными массовыми расходами (зависящими от размеров отверстий истечения).

Та б л и ц а 6. 5 – Относительная частота реализации утечек из МКП с данной интенсивностью Относительная частота с Ду > 300 мм реализации утечек с данной Для более точного определения спектра размеров аварийных разрывов, соответствую щих им интенсивностей истечения и частот их реализации следует учитывать конструктивные характеристики и особенности эксплуатации конкретного трубопровода.

6.6.4 Для сценариев группы С1 («Пожар разлития») условную вероятность их реализа ции рекомендуется рассчитывать по формуле где P(B|A) – условная вероятность загорания (событие B) истекающего флюида сразу после разгерметизации МКП; для ее определения рекомендуется использовать имеющиеся стати стические данные по относительным частотам загорания/незагорания флюида при разрыве МКП в месте разрыва;

СТО Газпром 2 2.3 P(Gs|A) – условная вероятность реализации утечки продукта с интенсивностью Gs (т.е.

находящейся в s ом диапазоне возможных диапазонов интенсивностей истечения – событие Gs), зависящей от давления в трубопроводе и размера отверстия разгерметизации (общее количество диапазонов интенсивностей истечения или диапазонов размеров отверстий исте чения и размеры диапазонов задаются пользователем ) – см. таблицу 6.5;

P(u) – относительная частота повторяемости в году скорости ветра u в том диапа зоне скоростей и ом географическом направлении (общее количество и размеры диапа зонов скоростей ветра, а также общее количество учитываемых направлений ветра (число румбов – ) задаются пользователем ) – (см. 6.6.5.2).

6.6.5. Расчет условной вероятности реализации сценариев аварий на МКП из группы С «Сгорание парового облака в дефлаграционном режиме».

6.6.5.1 Реализация конкретного аварийного сценария из группы С2, выражается, в конечном итоге, в воспламенении от какого либо источника зажигания дрейфующего в опре деленном направлении и достигшего своих максимальных (при заданных метеопараметрах) размеров взрывопожароопасного тяжелого парового облака, образовавшегося при истечении нестабильной углеводородной жидкости из аварийного МКП.

Условную вероятность реализации каждого сценария С 2j аварии из данной груп пы следует рассчитывать в привязке к конкретной точке E территории, в которой будет рассчитываться потенциальный риск, по следующей рекомендуемой формуле (см. ри сунок 6.1) где P (B A ) – условная вероятность незагорания паров истекающего флюида сразу после раз герметизации трубопровода;

P(u) – относительная частота повторяемости в году скорости ветра u в том диапа зоне скоростей и ом географическом направлении (общее количество и размеры диапа зонов скоростей ветра, а также общее количество учитываемых направлений ветра (число румбов – ) задаются пользователем ) – (см. 6.6.5.2);

P(Sev) – относительная частота реализуемости сезона Sev;

P (Сl u Sev ) – относительная частота реализуемости данного класса устойчивости атмо сферы по Паскуиллу при скоростях ветра в s том диапазоне в v й сезон Sev – (см. 6.6.5.3);

P(И|AB) – условная вероятность зажигания облака от хотя бы одного источника зажигания Иk из общего числа K источников зажигания, находящихся в пределах парового облака (в тех Рисунок 6.1 – К расчету сценария аварии на МКП с образованием врывопожароопасного или иных ячейках расчетной области – см. 6.8, 6.12), ограниченного изолинией концентра ции паров С = СНКПВ, достигшего своих максимально возможных размеров при заданных интенсивности истечения, метеопараметрах, сезоне – см. 6.6.5.4.

6.6.5.2 Условные вероятности P(u) следует определять на основе статистических дан ных по повторяемости характерных скоростей ветра с учетом их географических направлений в разрезе года в районе расположения МКП как относительные частоты реализации ветров, попадающих в заданные диапазоны скоростей и направлений. Скорость ветра u ( =1.... – номер диапазона скоростей) реализуется в направлении румба ( =1…) в течение года с относительной частотой P(u) 0, Электромоторы, горячая обработка Транспортные средства, неисправная проводка Электрооборудование, искры радиочастотные источники 6.6.5.5 Условная вероятность зажигания облака для общего случая, когда источники зажигания Иk действуют не все время, а активируются периодически, рассчитывается по фор муле где Q() – вероятность незажигания облака от источников Иk, натуральный логарифм кото рой рассчитывается как где – номер элементарной площадки в расчетной области с общим количеством расчетных ячеек (элементарных площадок) N = Nx · Ny (см. 5.12, 6.8, 6.12);

k = 1, … K – номер источника воспламенения на элементарной площадке;

Fh – площадь й элементарной площадки, га;

СТО Газпром 2 2.3 k – плотность распределения источников зажигания, шт/га;

ak – доля времени активности k го источника зажигания, рассчитываемая по формуле где i – время, в течение которого источник зажигания активен, мин;

a – время (период) между периодами активации источника зажигания, мин;

* – частота активации k го источника зажигания, 1/мин рассчитываемая как где h – время, в течение которого источник был в контакте с облаком, мин (рекомендуется принимать 60 мин). Значение нижнего индекса «h» в величинах Fh, h определяет, содержит я элементарная площадка внутренние или внешние источники зажигания. Если источник внутренний (находится в здании), то вероятность воспламенения облака зависит от скорости вентиляции здания.

При описании территориального распределения и характеристик источников зажига ния в расчетной области для последующего расчета условной вероятности зажигания облака рекомендуется пользоваться данными таблицы 6.9.

Та б л и ц а 6. 9 – Параметры различных типовых источников зажигания периодического действия Тип территории Источник зажигания Автостоянка Открытое пламя общественного питания Производ ственные зоны Окончание таблицы 6. Тип территории Источник зажигания Складские зоны 6.6.6 Условную вероятность реализации сценариев аварий из группы С3 «Рассеивание парового облака без воспламенения» рекомендуется рассчитывать по следующей формуле где P (И AB ) – условная вероятность незажигания облака, рассчитываемая по формуле где k – номер источника зажигания из общего числа K источников зажигания, находящихся в пределах облака, ограниченного изолинией концентрации паров С = СНКПВ;

Р(Иk) – вероятность воспламенения (физический потенциал воспламенения) k го источ ника зажигания.

Остальные обозначения приведены в 6.6.5.1.

6.7 Расчет интенсивности, общих количеств и продолжительности выбросов газового конденсата при авариях на магистральных конденсатопродуктопроводах 6.7.1 На данном этапе КолАР (№ 3.4 в блок схеме на рисунке 5.1) необходимо опреде лить для каждого расчетного сценария Сij аварии:

зависимости интенсивностей Gs истечения флюида в окружающую среду от времени;

продолжительность истечения и объем (массу) выброшенного флюида.

6.7.2 При разрыве (разрушении) МКП, транспортирующего вскипающую при атмосферном давлении жидкость, в нем инициируется сложная совокупность взаимосвязан ных и взаимообусловленных процессов. Однако при инженерных оценках параметров ава рийного истечения флюида из протяженного трубопровода достаточно знать следующие основные физические закономерности.

Сразу после разрыва МКП от места разрыва по трубопроводу распространяются волны разгрузки – падения давления с изменением скорости транспортируемого флюида: на участ СТО Газпром 2 2.3 ке до места разрыва (по потоку) среда ускоряется, а на участке после места разрыва – замед ляется, вплоть до образования обратного потока жидкости. В первые секунды после разруше ния, пока идет падение давления в транспортируемой жидкости вблизи отверстия разгерме тизации, происходит выброс жидкой фазы с очень высокой интенсивностью. Выброшенный на этой стадии продукт вскипает за пределами трубопровода. После частичного спада давле ния в полости трубопровода вскипание жидкой фазы происходит уже внутри трубы, и на выходе наблюдается двухфазный поток, интенсивность которого зависит от целого ряда фак торов: начального термодинамического состояния вскипающей жидкости, ее свойств, распо ложения зоны вскипания (фронта вскипания) в трубопроводе. В сечении отверстия разгерме тизации истечение происходит в критическом режиме, то есть местная скорость равна скоро сти звука двухфазного потока при термодинамических и теплофизических параметрах смеси, установившихся на данный момент времени. Такой режим критического истечения продукта общепринято называть «режимом запирания потока». При продвижении зоны вскипания вглубь трубопровода интенсивность истечения падает как за счет влияния трения на поток, так и за счет снижения температуры смеси в аварийном сечении.

Фронты вскипания перемещаются вглубь трубы от места, где произошла разгерметиза ция, не сразу, а через некоторое время. Перемещение фронта вскипания возможно только при условии, что скорость движения фронта относительно среды будет больше скорости движе ния самой среды. Вскипание будет происходить в сечении трубы, где давление падает до давления насыщения паров.

6.7.3 Следует выделить следующие режимы истечения:

выброс на стадии движения по трубопроводу волн давления;

истечение двухфазного потока на стадии работы насосов при незакрытых линейных задвижках;

истечение двухфазного потока из отсеченного с помощью линейных задвижек участ ка, причем в этом случае можно выделить два варианта:

а) когда в отсеченном участке в полости трубопровода распространяется фронт вски пания;

б) когда зона вскипания распространилась на весь отсеченный участок трубопровода;

завершение режима двухфазного истечения; при этом, так же как и в предыдущем режиме, существует два варианта:

а) после того, как существовавший над местом разрушения столб жидкости вытек, из трубопровода в окружающую среду может поступать лишь газовая фаза как образовавшаяся внутри трубы в «газовых подушках», так и образующаяся от кипения и испарения жидкой фазы, оставшейся в «карманах», созданных рельефом трассы; не исключен и выброс отдель ных объемов жидкости из таких «карманов»;

б) когда давление в достаточно ровном участке трубопровода упало до давления окру жающей среды и при этом жидкая фаза, оставшаяся в трубе, охладилась до температуры кипе ния; в этом случае из разрушенного трубопровода будет идти эмиссия паров транспортируе мого продукта и происходить за счет действия силы тяжести истечение жидкой фазы в режи ме неполного перекрытия сечения жидкостью.

6.7.4 Для прогнозирования последствий аварий на МКП рекомендуется рассматривать лишь те из перечисленных режимов выброса, которые дают определяющий вклад в формиро вание облаков, способных распространяться от места аварии. Такому критерию в первую оче редь удовлетворяют два режима:

а) режим до отсечения аварийного участка линейными задвижками при продолжаю щейся закачке продукта в трубопровод (напорное истечение);

б) режим самотечного истечения до тех пор, пока в трубопроводе в месте разрушения имеется избыточное давление и жидкая фаза (самотечный режим).

6.7.5 Расчет интенсивности, общих количеств и продолжительности выбросов транс портируемых жидких углеводородов рекомендуется проводить по методикам, изложенным в приложении Д (подразделы Д.1, Д.2, Д.3 соответственно для случаев образования «гильотин ного» разрыва, трещины и свища).

Соответствующие основные этапы расчета для двух характерных типов транспортиру емого продукта для случая разрыва МКП на полное сечение изложены ниже:

а) жидкость, транспортируемая по МКП, не вскипает при сбросе давления до атмо сферного.

Шаг 1. Подтверждается условие невскипания транспортируемой жидкой фазы при сбросе давления.

Шаг 2. Определяется площадь сечения отверстия разгерметизации.

Шаг 3. По известному профилю трассы определяется уровень высотной отметки, на которой произошла разгерметизация МКП.

Шаг 4. Определяется максимальная высота трассы на участке от места разрыва до конца трассы и отметка, на которой достигается эта высота.

Шаг 5. Определяются линейные (по трассе) координаты близлежащих линейных задвижек – до и после места разрушения.

СТО Газпром 2 2.3 Шаг 6. Определяется максимальная высота трассы на участке от задвижки до места раз рыва и линейная координата этой точки по трассе.

Шаг 7. Определяется максимальная высота трассы на участке от места разрыва до задвижки, расположенной после места разрыва, и координата этой точки по трассе.

Шаг 8. Определяются массы жидкого продукта, способные вытечь из двух участков МКП на этапе самотечного истечения: из участка, расположенного до места аварии, и из участка, расположенного после (процедура определения этой величины приведена в подраз деле Д.1.3 приложения Д).

Шаг 9. Определяется количество этапов истечения – N = 5:

первый этап (k = 1) – этап напорного истечения – от момента разрушения до отклю чения насосов и перекрытия задвижек;

второй, третий, четвертый и пятый этапы (k = 2, …,5) – это этапы самотечного исте чения – от момента перекрытия задвижек до полного выхода всей возможной массы транс портируемого жидкого продукта с обоих концов трубопровода.

Шаг 10. Определяется интенсивность выброса и его продолжительность на первом этапе:

Шаг 11. Определяется интенсивность выброса и его продолжительность на этапах самотечного истечения (k = 2, …, 5) в случае, если не происходит вскипание жидкости.

б) жидкость, транспортируемая по МКП, может вскипать при сбросе давления до атмосферного:

Шаг 1. Подтверждается условие вскипания транспортируемой жидкой фазы при сбро се давления.

Шаг 2. Определяется площадь сечения отверстия разгерметизации.

Шаг 3. По известному профилю трассы определяется уровень высотной отметки, на которой произошла разгерметизация МКП.

Шаг 4. Определяются линейные координаты по трассе близлежащих линейных задви жек – до и после места разрушения.

Шаг 5. Определяется масса жидкого продукта, которая может вытечь из участка МКП до места разрушения и масса жидкого продукта, которая может вытечь из участка МКП после места разрушения. Процедура определения этих величин приведена в подразделе Д.1.3 прило жения Д.

Шаг 6. Определяется количество этапов истечения:

Количество этапов N = 3, если перепад высот на отсеченном аварийном участке соста вляет более 10 м:

первый этап (k = 1) – этап напорного истечения – от момента разрушения до отклю чения насосов и перекрытия задвижек;

второй, третий этапы (k = 2, 3) – этапы самотечного истечения – от момента пере крытия задвижек до полного выхода всей возможной массы транспортируемого жидкого про дукта с обоих концов трубопровода, причем третий этап представляет собой сток жидкой фазы уже лишь из одного конца трубопровода, сток жидкого продукта из второго уже закон чился.

Количество этапов N = 5, если перепад высот на отсеченном аварийном участке соста вляет менее 10 м:

первый этап (k = 1) – этап напорного истечения– от момента разрушения до отклю чения насосов и перекрытия задвижек;

второй, третий, четвертый и пятый этапы (k = 2, …, 5) – этапы самотечного истече ния – от момента перекрытия задвижек до полного выхода всей возможной массы транспор тируемого жидкого продукта с обоих концов трубопровода.

Шаг 7. Определяется интенсивность выброса и его продолжительность на первом этапе.

Шаг 8. Определяется интенсивность выброса и длительность на втором и третьем эта пах для случая N = 3.

Шаг 9. Определяется интенсивность выброса и длительность на втором, третьем, четвертом и пятом этапах для случая N = 5 (перепад высотных отметок по трассе отсеченного участка менее 10 м).

6.8. Расчет распространения поражающих факторов аварий на магистральных конденсатопродуктопроводах 6.8.1 На данном этапе КолАР (этапе 3.5 в блок схеме на рисунке 5.1) необходимо опре делить для каждого расчетного сценария Сij аварии распределение в пространстве основных физических характеристик (размеров зон негативного воздействия) характерных для данного сценария следующих поражающих факторов аварии:

тепловой радиации и непосредственного огневого воздействия при горении с поверх ности разлития продукта;

воздушной волны сжатия, образующейся в результате расширения продуктов сгора ния при воспламенении парового облака;

прямого огневого воздействия при воспламенении парового облака;

продуктов сгорания парового облака;

СТО Газпром 2 2.3 П р и м е ч а н и е – На основном этапе КолАР, т.е. при расчете потенциального индивидуаль ного, коллективного, социального рисков и ожидаемого годового ущерба, рекомендуется учитывать толь ко термические эффекты от пожара разлития и термобарические эффекты при дефлаграционном горении облака ТВС, как значительно превалирующие по поражающему воздействию над другими воздействиями.

6.8.2. Расчет распространения поражающих факторов при пожаре разлития 6.8.2.1 Рекомендуемая методика и алгоритм расчета характеристик горения разлитого углеводородного флюида – пожара разлития, поражающими факторами которого являются радиационное тепловое и непосредственное воздействие пламени, подробно представлены в подразделе Ж.6 приложения Ж и включают следующие допущения и основные этапы:

а) предполагается, что процесс горения является стационарным при постоянной ско рости поступления паров углеводородной жидкости с единицы поверхности в зону горения;

б) из таблицы Ж.9 определяется удельная скорость выгорания разлитой жидкости;

в) определяется эквивалентный диаметр разлива при известном объеме вылившегося продукта и толщине слоя разлития;

г) определяется высота (длина) видимой (излучающей основную часть тепла) части пламени с учетом влияния ветра на скорость сгорания, и, следовательно, на длину пламени;

д) рассчитывается угол отклонения пламени от вертикальной оси под действием ветра;

е) учитывается, что при горении топлива в котлованах без ограничивающих стенок (очаг горения на уровне поверхности земли) наблюдается «волочение» или «переливание»

пламени в основании очага горения под действием ветра за край котлована, при котором оно как бы стелется по поверхности земли на довольно значительное расстояние;

ж) определяется продолжительность выгорания лужи разлития.

6.8.2.2 Расчет размеров зоны термического воздействия от пожара разлития выполня ется в соответствии с логикой, изложенной в 5.8.6 применительно к пожару «колонного типа», с использованием модели цилиндрического теплового излучателя, описанной в подразделе Ж.5 приложения Ж.

6.8.3 Расчет поражающих факторов при распространении парового облака, сформиро вавшегося в результате мгновенного испарения (вскипания) и испарения с поверхности про лива нестабильной жидкости.

6.8.3.1. Расчет процессов дисперсии и дрейфа парового (капельно аэрозольного) тяже лого (т.е. с плотностью, большей плотности воздуха) облака, сформировавшегося в результа те мгновенного испарения (вскипания) и испарения с поверхности пролива нестабильной жидкости, рекомендуется проводить с помощью комплекса методик «ТОКСИ 3» (см. подраз дел Ж.7 приложения Ж).

6.8.3.2 Алгоритм расчета рекомендуется строить, учитывая следующие особенности и принимая следующие допущения и предположения:

интенсивность смешения паров продукта с воздухом в значительной степени зависит от плотности самого облака;

наличие аэрозолей существенно влияет на термодинамическое состояние паров в облаке;

при отсутствии ветра (либо при малой скорости и неустойчивости ветра по направлению) форма образующегося при испарении продукта облака схематизируется в виде приплюснутого (за счет растекания облака под действием силы тяжести) полуэллипсоида вращения. Причем удвоенную (с учетом расширения при горении) высоту этого облака следует принять за путь разгона пламени;

при устойчивой по направлению скорости ветра 0,5 м/с и более форма облака схема тизируется в виде параллелепипеда, вытянутого по направлению ветра;

при той же скорости ветра, колеблющегося по направлению, форма облака предста вляется в плане в виде трапеции, с основанием, расширяющимся по мере удаления от источ ника испарения.

6.8.3.3 Применительно к МКП выбирается 4 й вариант по методике «ТОКСИ 3» раз герметизации «оборудования, содержащего опасное вещество», а именно вариант «частично го разрушения оборудования», предполагающий продолжительный выброс. Отверстие раз герметизации при аварии может быть в виде свища, трещины или полного сечения трубы (при гильотинном разрыве).

6.8.3.4 Предполагается, что при выбросе продукта МКП работает в регламентирован ном нормальном режиме транспорта продукта.

6.8.3.5 Предполагается, что через время Тнс после разгерметизации МКП происходит отключение насосов и прекращается подача в аварийный участок трубопровода транспорти руемого продукта при одновременном отсечении линейными задвижками аварийного участ ка трубопровода.

Для аварии в виде свища предполагается возможность ликвидации утечки через неко торое время Тсвищ.

6.8.3.6 Предполагается, что часть истекающего из МКП продукта разливается по под стилающей поверхности, а часть распространяется в атмосфере от двух источников: во пер вых, за счет вскипания в процессе истечения (для продукта, нестабильного при атмосферном давлении) и, во вторых, за счет испарения из пролива.

6.8.3.7 Из 8 установленных в методике «ТОКСИ 3» стадий протекания аварии, на кото рых могут образовываться паровые облака, рекомендуется учитывать применительно к разры СТО Газпром 2 2.3 ву МКП только те стадии, которые характеризуются наиболее интенсивным поступлением транспортируемого продукта в окружающую среду, к которым относятся:

истечение жидкой фазы до отсечения аварийного участка;

истечение жидкой фазы после отсечения аварийного участка;

испарение с поверхности пролива при отсутствии истечения жидкости из МКП.

6.8.3.8 Поскольку интенсивность выброса из относительно больших отверстий разгермети зации (с площадью выше нескольких процентов от площади поперечного сечения трубы) протя женного МКП существенного изменяется во времени, то учет нестационарных эффектов следует вести в соответствии с приложением 6 методики «ТОКСИ 3» путем разбивки стадий, характеризую щихся нестационарностью интенсивности выброса, на подстадии меньшей продолжительности.

Рекомендуется рассматривать две стадии аварийного процесса:

истечение жидкой фазы до и после отсечения аварийного участка (далее – стадия I, которая будет содержать несколько подстадий);

испарение с поверхности пролива при отсутствии истечения жидкости из МКП (далее – стадия II); эта стадия будет состоять только из одной подстадии.

6.8.3.9 Расчет возникновения и распространения облака испарившегося продукта рекомендуется проводить в соответствии с методикой, приведенной в подразделе Ж.7 прило жения Ж с дополнительными расчетами по методикам из приложения Д, в которых модели руется одна из следующих ситуаций:

полное разрушение (гильотинный разрыв);

образование трещины на МКП в 2 х вариантах: 1) трещина с площадью сечения 1% от площади поперечного сечения трубопровода, 2) трещина с площадью сечения 10 %;

6.8.3.10 Рассеяние облака паров продукта в атмосфере рассчитывается с учетом неста ционарных эффектов (приложение 6 методики «ТОКСИ 3»).

6.8.3.11 С учетом указанных в 6.8.3.8 подстадий выделяется N этапов истечения и испа рения. На момент окончания каждого из этапов определяются следующие величины:

масса топлива в облаке во взрывоопасных концентрациях;

размеры облака, ограниченного изолинией концентрации С = Снкпв;

эффективная площадь возможного поражения открытым пламенем;

размеры зоны негативного термического и барического воздействия от сгорания дрейфующего облака: протяженность в направлении ветра и максимальная ширина в попе речном направлении. Граница этой зоны определяется изолинией концентрации паров Сун = 0,5 Снкпв – см. 6.8.4.

6.8.3.12 За все время процесса истечения продукта и его рассеяния определяются моменты времени, когда облако имеет максимальные размеры по ширине и протяженности, и момент времени, когда в облаке во взрывоопасных концентрациях находится максимальное количество топлива.

6.8.4 Расчет поражающих факторов при дефлаграционном горении облака газа 6.8.4.1 Образующееся в результате разгерметизации МКП паровое облако само по себе не является значимым поражающим фактором, а является лишь фактором потен циальной опасности, и только наличие источников зажигания на пути дрейфа облака в гра ницах изолинии концентрации, равной нижнему концентрационному пределу воспламе нения (Снкпв), обуславливает воспламенение и сгорание облака по всему объему с образо ванием воздушной волны сжатия, т.е. возникновение термического и барического факто ров поражения.

6.8.4.2 Сформировавшееся облако может быть зажжено в одной или нескольких своих точках. На рисунке 6.2 приведены пределы воспламеняемости некоторых горючих смесей, а также зависимости скорости нормального горения от концентрации горючего в смеси.