Анализ аварийных ситуаций при эксплуатации сосудов

УДК
62 1.6
АНАnИЭ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИ ЭКСПnУАIАЦИИ СОСУДОВ,
РА&ОIАIОЩИХ ПОД дАВnЕНИЕМ
Л. И. Маркитанова , В . В. Кисе, А. А. Маркитанова
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий 8
Pressure vessels are units of high danger. Analysis of dangers allows hazards or potential emergencies to Ье
determined: breakdowns, incidents, accidents, failures, catastrophes. The major jeopardy inherent to such vessels
is possibility of destruction and explosion. Emergency explosions may Ье physical causcd Ьу excessive (higher
than maximum allowaЬle) pressure inside the vessel, and chemical, if oxidation reaction became eventua! ,
inc]uding burning, detonation and exp!osion. The paper considers the main causes of pressure vessel fai]ures.
Breakdowns often occur at the works where periodic inspections are violated. The paper systematizes causes of
cy!indcr exp!osions, of potcntial failures iл running compressor installations and those at boilers, autoclaves, safety
mcasures oftheir operation being considered.
Введение
вают на тех пред приятиях , где нарушаются сроки
п ериодич ес ких освидетельствований.
Сосуды, работающие под давлением, являют­
ся объектами повышенной опасности. К таким
Сосуды
сосудам относятся: баллоны, nаравые и водогрей ­
ные котлы, автоклавы, трубоnроводы , комnрессо­
Стационарные сосуды, баллоны для хранения
и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных
ры, холод иль ные машины и установки, цистерны,
га зов изготовляют малой , средней и большой вме ­
тех нолог ич ес кие емкости и пр .
стимости. Сжиженные газ ы хранят и перевозит
Устройство и эксплуатация сосудов, работа­
в ста ционарных транспортных сосудах
-
ци стер­
ющих под давле ни ем, должны отвечать требова­
нах, которые в случае хранения криогенных жид­
ниям , указанным в « Правилах устройства и без­
костей снабжены высокоэффективной теnловой
опасной эксnлуатаци и сосудов , работающих под
изоляцией
давлением»
[ 1].
Все это оборудование должно быть
герметичным.
Анализ опасностей позволяет определить их
источники ,
потенциальные
ч е пе:
отказы,
инци­
П ричины взрыва б аллонов и м е ры ,
обеспечивающие безопас ность
и х экс плу а та ции
1.
де нты, н есчастные случ аи , аварии, катастрофы.
Основная опасность, присущая этим сосудам ,
-
возможность разрушения и взрыва. Ч епе-взрывы
могут быть физ ическими , вызванными превыше­
нием давления внутри сосуда выш е максимально
допустимого , и химическими , при
возможности
протекания реакции окисления, в том числе горе­
ния , детонации , взрыва
[2].
Основные причины аварий сосудов , работаю­
щих под давлением
-
[3, 4]:
кон структорские ошибки, небрежность при
эксплуатации сосудов с быстросъемными крышка ­
ми , так называем ый «человеческий фактор>>. При ­
водят к наиболее опасным авариям с разрушением
оборудования , зданий , несчастным случаям ;
-
дефекты при изготовлении , монтаже, ре­
монте сосудов , в ос новном из-за с варных швов ;
-
превышение давле ния и з-за неисправности
[1, S, 6, 7].
Ошибочное зaпoшteJtue бшtЛОIШ на заводе­
наполнителе несоответствующим газом , загрязпе­
ние кислородом и др. Маркировка баллонов: цвет
баллона , название газа и цвет надписи , цвет по ­
лосы. Сигнальная окраска баллонов позволяет
исключить образование смеси «Горючее-окисли­
теЛЬ>>. Отсутствие четкой окраски и маркировки
баллона может создат ь аварийную ситуацию .
Кроме того, остаточное давление в опорож­
ненном баллоне должно быть не менее
что
позволяет
провести
химический
0,05
М П а,
контроль
остатка газа в балло н е и исключить подсос воздуха
из атмосферы. Так предотвращается заполнение
баллона газом , несоответствую щим маркировке.
2.
Переполнепие при заправке. Заполнение ре ­
гламентируется по массе и давлению. Сосуды с н аб­
жаются приборами для измерения уровня жидко ­
сти , давления и температуры и оборудованы предо ­
хра нительными и запорными приспособлениями.
пр едохра нительны х клапанов , воспламенения па ­
В баллонах, заполняемы х сжиже нным газом , необ­
ров , н ару ш ен ия технологического регламента про ­
ходимо оставлять компенсационный объем (около
цесса , что может привест и к взрывам физ и•Iеской
10 % объема баллона )
и/ил и химической природы ;
рения газа .
-
износ (коррозия внешняя и внутренняя)
стенок сос удов. Аварии по этой причине чаще бы -
3.
на случай теnлового рас ши­
Нагрев. Недопустимо устанавл ивать балло ­
ны вб11изи отопительных систем (не ближе
1
м
м от
следует отогреть , пол ивая их холодной водой или
открытого огня) или под прямым и солнечными лу­
положив на них смоченную холод ной водо й ткань.
чами , так как тепловое расширение газа приводит
Отогревать вентиль баллона горячей водой зап ре­
к п овыш е н и ю давления.
щается.
от закрытых источников тепла и не менее
5
Попадание в вентиль масел. Особенно опасно
4.
для кислородных баллонов. Выпол нение правил раз­
Компрессорные установки
дел ьного хранения масел , ветоши и других горюqих
материалов , а также соответствуюшал квалифика­
ция обслуживающего персонала.
Старение пористой массы в ацетиленовых
5.
баллонах. Проверка качества активированного угля
в соответствии с правилами технического освиде­
6. Удары, падения. Недопустимы, особенно при
тем пературе ниже минус 30 ° С, так как сталь ста­
новится хрупкой . Для предотвращения падения
баллоны ограждают барьерами или прикрепляют
к стене хомутами или цепями. Производить насад­
ку башмаков на баллоны разрешается только после
выпуска газа, вывертывания ве нтилей и соответ ­
ствующей дегаза ции баллонов .
ные и поршневые. При работе компрессора возни­
Необходимо выбрать безопасный темпер атурн ый
режим сжатия газа. Температура сжимаемого га­
за
не должна
ревозить на тележках, специально оборудованных
машинах или п е ре носить на специальных нос ил­
ках, с прокладками между баллонами . При гори ­
зо нтальном перемещении баллоны сл едует укла­
дывать вентилям и в одну сторону. П ри использо­
ва нии с пеци альных контей н еров баллоны можно
перевоз ить в вертикальном положе нии .
Появление окалины. Материалы , применяе­
мые для и з гото вл е ния сосудов , должны соответ­
ствовать особым техническим условиям. Сосуды
и зго товления
и
периодически
в
процессе
эксплуатации подлежат техническому освидетель­
ствованию и гидравлическим испытаниям. Очист­
ка и окраска наполненных газом баллонов запре­
щается.
9.
Совместное хранение в одно111 складе балло­
Jюв с горючими газами и газами, поддерживающими
горение, а также ки слородом запрещено.
1О.
превышать температуру
компрессорн ого масла ( примерно
вспышки
200 ° С).
Темпе­
ратура самовоспламенения ком п рессорного масла
должна быть не менее
400 о с [8, 9, 10 , 11].
Потенциальные чеnе при работе
Неправилыюя перевозка и переноска. Балло­
заци и и за щиты от соударений. Их необходимо пе­
nосл е
принцилу действия п одр азделяются на центробеж­
компрессорныхустановок
ны снабжены р езиновыми кольцами для аморти­
8.
1 МП а), средн его
10 М Па) и высокого (до 100 МПа)давления . По
(до
кает опасность возгорания компрессорного ма сла.
тельство вания .
7.
Комnрессорные установки служат для сжатия
газов. Они бывают ни зкого (до
Превышение допустимого давления в сосу­
де и отказ предохранительного клапана (например,
не открывается). Немедленно прекратить работу,
закрыть вентиль баллона. За пре щается применять
1.
Превышение давления и воз11южпость физи­
ческого взрыва. Н а компрессо рах устанавливают
предохранител ьные клапа ны до запорной армату­
ры и до обратного кла n ана. Для надежности иногда
перед предохра нительным клапаном устанавл ива ­
ют предохранительн ую мембран у.
2.
Манометр f/0 нагнетательной линии по­
казывает давление выше допустимого. Н емедлен ­
ная оста новка компрессора. Порядок срабатыва ­
ния систем блокировок компре ссоров определяет­
ся алгоритмом срабатывания с истемы nротивоава­
рийной защиты технологич еской уста новки .
3.
На
Образование статического электричества.
воздухазабо рных
устройствах
комnр ессора
устанавливают фильтры для очистки воздуха от
nыл и . Воздух заб ирают из зо ны , не содержа щей
примесей горючих газов и пыли, на высоте н е ме ­
нее
2-3 м от уровня земл и .
4. Перегрузка двигателя
или 1югрев какой-либо
части компрессора. Необход имо н емедле нно от­
ключить компрессор. П омимо обычных бло киро­
вок используют специал ьные средства защ иты.
5.
Падение папряжепия или кратковремеппое
отключепие эпергии. Отключить компрессор. На
баллоны, у которых неисправны вентили , туго вра­
нагнетательном трубоnроводе предусматривается
щается головка вентиля или через вентиль прохо­
установка обратного клапана ил и другого устрой ­
дит газ. Балло ны следует возвратить на наполни­
ства, предотвращающего перем еше ние трансnор­
тельную станцию.
тируемых веществ обратным ходом. Ком nрессо­
Выпуск газов из баллонов в емкости с мень­
ры технологических блоков взрывоnожароопас­
шим рабочим давлением. Выпуск должен произ во­
ньrх nроизводствдолжн ы выбираться с учетом воз­
д ить ся ч ерез реду ктор, предназ н а ч енный для дан ­
можности их повторного автоматического
ного газа и окраше н ный в соответствующий цвет.
и оснащаться с истемам и самозапуска электродв и­
Камера низкого давления редуктора должна иметь
гателей .
11.
манометр и пр ужи нный предохра нительный кла­
nан , отрегулированный н а соответствующее раз ­
ре шенное давле н ие емкости, в которую пере пус ­
кается газ.
12.
Об.мерзани е вентиля баллапа с углекисло­
той и редуктора. Обмерзший вентиль и редуктор
6.
nуска
Прекращепие подачи охлаждающей воды. От­
ключить компр ессор.
7.
Температура сжат ого воздуха выше нормы.
Отключ ить и провер ить систему охлаждения. Ком ­
прессо рные уста н овки с набжаются системой воз­
душного ИЛИ ВОДЯН ОГО ОХЛаждения.
Неисправна система смазки.
8.
Отложение
смазочных Jttaceл и продуктов их разложения на
2.
Неисправность устройств, питающих котел
водой, приводящая к перегреву стенок котла. Обо­
стенках цилиндров компрессоров. Отключение. Для
рудо вание для нагрева и кипячения оснащается
11 редотвращения образования взрывоопасной с ме ­
систе мой световой сигнали за ции , сигнал которой
с и << масло - кислород»
свидетельствует о нару ш ении его работы.
принимают следующие ме ­
3.
ры:
-
для
смазки
цилиндров
компрессора
ис­
Превышение максимально допустш10го дав ­
ления в котле. Котлы оснащены манометрами ,
пользуют те рмич ес ки стойкие масла. Для каждо­
nредохра нительными кла панам и ,
го тила компрессора марка применяемого масла
арматурой.
Отложение
накипи
но
регул ирую щей
стенках
котла.
Соблюдение
водно­
должна соответствовать указанной в инструкции
4.
завода-изготовителя. При компримировании кис­
Вызывает
лорода для смазки используют nодоглицериновую
химического регламента. Периодические осмот­
эм ул ьс ию , фторопластовые органические и другие
ры .
смазки , не окисляющиеся кислородом ;
организуют правильную работу охлажда­
-
ющих установок и влаrомаслоотделителей. При
5.
прогар
стенок.
Коррозия металла стенок и швов. Освиде­
тельствование идиагностика котл ов в установле н ­
ны е сроки.
многосту пенчатом сжатии устанавливают проме ­
жуточные выносные холодильники для газа nосл е
каждой ступени сжатия ;
-
Аварийная остановка котла
Котел должен быть немедле нно оста новлен
р егулируют расход м асла и снижают его по­
и отключен действием за щит или персоналом
дачу. Циркуляцио нная система смазки и промыв­
в случаях, предусм отренных инструкцие й , и в '!аст­
ки имеет фильтр ующие устройства для очистки
ности в случаях:
масла от примесей. Для контроля давления масла
в системе предусматривается установка маномет­
ра и клапанов. Все лин ии подачи масла в системе
смазки цилиндров и сальников снабжаются обрат­
Ут е чка сжи;.шемых газов. Особенно опас­
н а при компримировании водорода. Контроль со­
стояния герметичности компр ессорной уста новки
с помощью с игнализаторов газа, связанных с ава­
рийной вентиляцией в помещении компрессор­
ной.
обнаружения неисправности предохрани ­
-
если давление в барабане котла поднялось
выше разреше нного на
-
ны м и клапанами.
9.
-
тельного клаnана;
1О % и nрод олжает расти;
с нижения уровня воды ниже ни з ш е го до­
п устимого уровня ;
-
п овышения уровня воды вы ш е высш е го
до п устимого уровня ;
-
прекращен ия действия всех nитательных
насосов ;
-
неисправности всех указателе й уровня воды
прямо го дейст вия ;
-
Котлы
если в основных элементах котла (бара­
бане, коллекторе, камере , пароводо переп ускных
По да влению котлы делятся н а две группы :
больше или меньше
и водоспус кных трубах , п ароных и nитател ьных
0,07 МПа, по температуре во­
ниже 11 5 о с. Для обеспечения
трубопроводах , жаровой тр убе , о гневой коробке ,
нормал ьной экс плуатации котлы с набжают при ­
тор е , арматуре) будутобнаружены трещ и ны , вы n у ­
ды
-
выш е ил и
кожухе топ ки , трубной ре ш етке, внешнем се пара ­
борам и автоматики , манометрами, терм ометрам и ,
'lИНЫ , nропуски в сварных шв ах , обрыв а нкерного
у казателя ми уровня воды, запорной и регулирую­
болта или связи ;
щей ар матурой , предохр а нительными клапанами.
-
недопустимо го повыш е ния ил и понижения
Безопас ность обеспечивается выполнением тре­
давления в тракте прямоточного котла до встро е н­
бо ва ний ф еде раль ного за кон а
ных задвижек;
<<0
промышл енной
безопасности опасных производственных объек­
тов>>
NQ1
16 -ФЗ от 21.07. 1997, соблюдени ем правил
nроектирования , изготовле ния , монтажа , налад ки ,
эксnлуатации и ремо нта
[12, 13, 14].
Осн овные причины взрывов котл ов ,
б о йлеро в , автокл а во в
1. Недостаток воды, ведущий к перегреву сте­
-
погасания факелов в топке при камерном
сжигании топл ива;
-
с нижения расхода воды ч е рез водогрейный
кf>тел ниже минимально допуст имого з наче ния ;
-
снижения давления воды
11
тракте водо ­
грейного котла ниже допустимого ;
-
по в ыш е ния те мпературы вод ы на выходе из
водогрейного котла до значения на
20 о с ниже тем­
JЮК котла. Безопасность э ксплуатации обеспечи­
nературы н асыщения , соответству ющей рабочему
вается уста новкой звуковых и/или свето в ы х с и г­
давлению воды в выходно м колле ктор е котла ;
н ализаторов верхнего и нижн его п редельных уров­
-
неиспр авно сти автоматики безопасности
н ей вод ы ; автом атических регуляторов питания ,
или а варийной с игн ализа ции , включая исqезн ове­
а дл я откл ю 'Iе ния источника тепловой энергии
ние напряже ния на этих устройствах ;
при утечке воды
перегрева .
-
автоматической защитой от
-
воз никновения в котельн ой пожара , угро­
жающего обслуживаю щему персоналу или котлу .
Порядок аварийной остановки котла должен
быть указан в инструкuии. Причины аварийной
остановки котла должны быть записа ны в смен­
перераб. и доп.
Лань,
1 Под ред.
О. Н. Русака.
-
СПб .:
2007.-672 с.
Маркитанова Л. И. , Кисе В. В. , Мамчен­
4.
ко В. О. Хлорное хозяйство: Учеб. пособие.- С П б.:
ном журнале.
Анал из аварийных с итуа ций , возникающих
п ри эксплуатации сосудов, работающих под дав­
СПбГУН иПТ,
2006.- 80 с.
03- 584- 03. Правила
ПБ
5.
ле нием, позволяет предусмотреть некоторые ме­
изготовления
ры безопасности . В процессе эксплуатации на­
стальных сварных.
де~ость оборудования обеспечивается строгим
ПБ
6.
и
приемки
09- 594-03.
проектирования,
сосудов
П равила
и
а пп а ратов
безопасности
соблюден и ем зада нных параметров рабоLJ его р е­
при п роизводстве , хране нии , тра нс порт и ровании
жима. Однако полностью и склю чять возможность
и прим енении хлора.
аварии нельзя. Для защиты пе р сонала от возмож­
ных последст вий необходимо предусмотреть спе­
ци ал ьны е зо ны обслуживания, куда выиосят при­
7.
ПБ
12- 368- 00.
Правила безопасности в га­
зовом хозяйстве.
8.
ПБ
03-581-03.
Правила устройства и без­
бо рные ши ты , пульты дистанцион ного управления
опас ной э ксплуатации стационарных компрессор­
и пр . Длн обес пе чен ия безопасной и безаварийной
ны х уста новок , воздухопроводов и газоnроводов.
экс п луатации сосуд ы , работающие под давлени­
ем,
долж ны
подвергатьсн
тельствованию
техническому
освиде­
после мо нтажа и пуска в экс пл у­
9.
ПБ
09-595-03.
Правила безопасности ам­
миачных холодил ьных уста новок .
10.
ПБ
03- 582-03.
Правила устрой ства и без­
ата цию , п ер и одически в проц ессе эксnлуатации ,
опас н ой экс плуатации компрессорных установок
а в иеобходимых случаях и в н еочередно му освиде­
с поршневыми компрессорами , рабо тающими на
взрывоо пасн ых и вредных газах.
тел ьствова нию.
11.
Список литературы
1.
ПБ
03- 576- 03.
Безопасность жизнедеятельн ости: Учеб. для
1 С.
В. Белов , А. В. Ильницкая , А. Ф. Ко­
зьяков и др. ; Под общ. ред . С. В. Белова. 2 - е изд .,
испр . и доп. - М.: Высш. шк.,
3.
изводств.
12.
ПБ
09- 592- 03.
П равила устройства и без­
опасной э ксплуатации холодильных систем .
давле нием.
2.
09-540-03. Обшие nравила взрывабез­
нефтехимических и нефтеп ерерабатывающих про ­
Правила устройства и без­
опасной экс плуатац ии сосудов , работающих под
вузов
ПБ
опасн ости дЛЯ взрыва п ожароо п асных химических,
l999. -· 448 с.
Занько Н. Г., Малаян К. Р., Русак О. Н
Безо пасность жизнедеятельности: Учеб. 1 2 - е изд. ,
13.
ПБ
10-573-03.
П равила устройства и без­
опас н ой эксплуата ции трубопроводов пара и горя­
чей воды.
14.
ПБ
о пасной
котлов .
10-574- 03.
Пр авила устройства и без­
экс пл уата ции паровых
и водогрейных