СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НА ОБЪЕКТАХ ГАЗОПОТРЕБЛЕНИЯ 2014-2024 ГГ.

Оборудование	Рабочая среда	Тип аварии
Газотурбины	Природный газ, продукты сгорания	Разгерметизация, искрообразование
Котлы	Природный газ, пар, вода	Механические отказы, нарушение инструкций
Печи	Природный газ, углеводороды	Коррозия, разрушение сварки
Сушилка	Природный газ, технологические среды	Гидраты, нарушение регламента

 

Промышленное оборудование (газотурбины, котлы, печи, сушилки) играет ключевую и незаменимую роль в современной промышленности, являясь основой энергоснабжения и технологических процессов. Они обеспечивают теплом, электроэнергией и технологическим ресурсом тысячи промышленных предприятий. От стабильной работы данных систем зависит не только производственная эффективность, но и непрерывность технологических процессов и функционирование важных объектов энергетики и нефтегазовой отрасли.

Данное оборудование является опасными производственными объектами. Природный газ, используемый в качестве топлива, - это взрывоопасное и пожароопасное вещество. Утечка газа из газотурбин, котлов, печей и сушилок может привести к взрыву и пожару, что несёт серьёзную угрозу для жизни и здоровья персонала, имущества и окружающей среды. Также сам газ является токсичным в высоких концентрациях, что может вызвать отравления и удушье. Оборудование часто расположено на промышленных площадках с высокой плотностью персонала, что увеличивает риск массовых последствий при авариях.

К рассматриваемому промышленному оборудованию относятся следующие технические системы и сооружения, которые обеспечивают выработку тепловой и электрической энергии, а также проведение технологических процессов:

Газотурбинные установки (ГТУ) - оборудование, преобразующее энергию сгорания природного газа в механическую и электрическую энергию. Ключевые элементы: компрессор, камера сгорания, газовая турбина, системы автоматического управления.

Котлы различных типов — оборудование для получения пара или горячей воды за счёт сжигания природного газа. Ключевые элементы: топка, трубный пучок, запорно-регулирующая арматура, горелочные устройства, система автоматики и контроля загазованности.

Технологические печи — оборудование для нагрева сырья (нефти, газа, химических реагентов) до требуемой температуры. Ключевые элементы: камера сгорания, змеевики, горелки, система противоаварийной защиты, контрольно-измерительные приборы.

Сушильное оборудование — установки для сушки сыпучих материалов, продукции, газов. Ключевые элементы: сушильная камера, система подогрева газа, запорная арматура, системы контроля температуры и давления.

В данной работе рассмотрим основные причины аварий на объектах газопотребления. Анализ аварий помогает выявлять слабые места в организации работ и разрабатывать эффективные меры по минимизации рисков.

Для анализа основных причин аварий приведем статистические данные аварий на объектах газопотребления за 2014–2024 гг. на основе анализа эксплуатационных данных.

Код	Название группы
A	Нарушение герметичности / разгерметизация
B	Искрообразование / электростатические разряды
C	Механические воздействия, разрушение элементов
D	Отказы автоматики, КИП, систем управления
E	Нарушение инструкций, технологии, организации работ
F	Коррозия, химические процессы, отложения

 

Таблица 1.

Год	A	B	C	D	E	F	Всего
2014	0	0	4	1	2	0	7
2015	1	0	1	1	0	1	4
2016	0	0	0	0	2	0	2
2017	0	1	1	0	0	0	2
2018	0	0	3	0	2	1	6
2019	2	0	1	0	1	1	5
2020	1	0	1	0	1	0	3
2021	0	0	4	3	2	1	10
2022	1	1	0	0	1	1	4
2023	0	0	1	1	0	0	2
Итого	5	2	17	6	12	5	47

 

Рисунок 1. Диаграмма причин аварийности

Процентное соотношение причин аварийности приведено выше на диаграмме (см. рисунок 1). Все аварии систематизированы по шести группам: механические отказы (C), нарушение технологии и инструкций (E), отказы автоматики и КИП (D), нарушение герметичности (A), коррозия и химические процессы (F), искрообразование (B).

Наиболее частая причина - механические отказы и разрушение элементов (группа C)

Наиболее частая причина, составляющая более трети всех инцидентов (36,2%), - механические отказы и разрушение элементов оборудования. В основе данных аварий лежат как конструктивные недостатки, так и эксплуатационные факторы. Сюда относятся ситуации, когда происходит отказ запорно-регулирующей арматуры (клапаны, задвижки), разрушение сварных соединений, повреждение трубных пучков, остановка насосного оборудования, неисправность горелочных устройств, а также механические воздействия на оборудование.

Наиболее подвержены данному типу аварий котлы, где доля механических отказов достигает 50% от всех аварий этого типа оборудования (11 случаев из 22). Для печей доля механических отказов составляет 44,4% (4 случая из 9). Типичные сценарии включают неплотность закрытия задвижек (котлы, 2014, 2021), разрушение сварных соединений (печи, 2018; сушилка, 2021), остановку циркуляционного насоса (котлы, 2017), неисправность запальной горелки (печи, 2021).

Для предотвращения подобных инцидентов крайне важно внедрять системы регулярной диагностики состояния металла, проводить неразрушающий контроль сварных швов, соблюдать графики планово-предупредительных ремонтов (ППР) и замены арматуры. Также необходима своевременная настройка предохранительных устройств и контроль вибрационного состояния оборудования.

Вторая по распространённости причина - нарушение технологии, инструкций и организации работ (группа E)

Второй по распространённости причиной аварий (25,5%) стали нарушения технологии, инструкций и организации работ. Это аварии, связанные с человеческим фактором. За рассмотренные годы произошли следующие виды аварий: нарушение производственных инструкций (котлы, 2014), нарушение последовательности действий операторами (котлы, 2016), нарушение технологии розжига (котлы, 2018), неудовлетворительная организация работ (сушилка, 2016), отсутствие установленной заглушки за задвижкой (котлы, 2014), неквалифицированное техническое обслуживание (котлы, 2020), а также ошибки монтажа и строительства (котлы, 2018-2019).

Наиболее подвержены данной группе причин котлы (36,4% аварий котлов) и сушилка (37,5% аварий сушилки). Для снижения рисков необходимо повышать уровень квалификации персонала, внедрять обязательные чек-листы перед пуском оборудования, проводить регулярные противоаварийные тренировки, усиливать контроль за подрядными организациями при проведении монтажных и ремонтных работ.

Третья причина - отказы автоматики, КИП и систем управления (группа D)

Третья причина аварий - отказы автоматики, контрольно-измерительных приборов и систем управления (12,8%). Основные факторы: старение и загрязнение сенсоров (сигнализаторы загазованности), дрейф характеристик, контактный дребезг, сбои программного обеспечения в ПЛК, выход из строя реле контроля напряжения, отказ системы противоаварийной защиты.

Наиболее критичны данные отказы для котлов (9,1% аварий котлов) и печей (22,2% аварий печей). Например, в 2014 году на котлах отказал сигнализатор загазованности, в 2021 году на печах зафиксирована неустойчивая работа реле контроля напряжения и отказ системы противоаварийной защиты, в 2023 году на газотурбинах - отказ элементов АСУ ТП.

Важно проводить регулярное метрологическое обслуживание и поверку приборов, внедрять системы самодиагностики, резервировать наиболее ответственные каналы защиты, заменять устаревшие приборы на современные с расширенной диагностикой.

Четвёртая причина - нарушение герметичности (группа A)

Повреждения и отказы вследствие нарушения герметичности составляют 10,6% от всех аварий. Ослабление фланцевых соединений, смещение и разрушение паронитовых прокладок, отсутствие компенсации температурных деформаций, особенно в условиях циклических тепловых нагрузок, могут вызывать утечки газа и рабочей среды.

Наиболее характерны данные аварии для газотурбин (33,3% аварий этого типа) и сушилки (25,0%). Примеры: негерметичное фланцевое соединение (газотурбины, 2019), смещение паронитовой прокладки (газотурбины, 2022), разрушение паронитовой прокладки СППК (печи, 2020), отсутствие компенсации температурных деформаций (сушилка, 2019).

Для минимизации рисков необходимы: контроль момента затяжки фланцев при температурных циклах, применение термостойких прокладочных материалов, установка компенсаторов тепловых расширений, регулярная ревизия уплотнительных соединений.

Пятая причина - коррозия, химические процессы и отложения (группа F)

Аварии вследствие коррозии, химических процессов и отложений также составляют 10,6% от всех инцидентов. Коррозионный износ металла, самовозгорание пропитанной реагентами ветоши, образование кристаллических гидратов - эти процессы приводят к потере прочности и целостности оборудования.

Основные факторы: старение изоляционных покрытий, агрессивность рабочей среды, наличие воды в технологических средах (гидратообразование в сушилке), неконтролируемое хранение промасленных материалов.

Примеры: коррозионный износ (печи, 2018), самовозгорание пропитанной реагентом ветоши (печи, 2019), кристаллические гидраты (сушилка, 2021, 2022).

Важно проводить регулярный контроль толщины стенок оборудования, применять ингибиторы коррозии, контролировать влажность технологических сред, соблюдать правила хранения горючих отходов.

Шестая причина - искрообразование и электростатические разряды (группа B)

Крайняя причина с наименьшим процентом аварий - искрообразование и электростатические разряды (4,3%). В данном случае аварии возникают при применении неискробезопасного инструмента во взрывоопасных зонах или вследствие разрядов между заряженными трением взвешенными частицами в потоке газа.

Эти аварии зафиксированы только на газотурбинах в 2017 и 2022 годах. Несмотря на малую долю, данный тип аварий является наиболее опасным с точки зрения взрывопожароопасности.

Важным аспектом является строгое использование искробезопасного инструмента во взрывоопасных зонах, организация заземления оборудования, контроль влажности транспортируемого газа для снижения трибоэлектрических эффектов, регулярная аттестация рабочих мест по искробезопасности.

Таким образом, были рассмотрены основные причины аварий на объектах газопотребления за 2014–2024 гг. и предложены действия по их минимизации. Приоритетными направлениями повышения надёжности являются снижение механических отказов (группа C) и минимизация человеческого фактора (группа E), на которые суммарно приходится 61,7% всех аварий.