4.2 Компрессорные станции

Этап 1

На участке Териберка - Волхов, пролегающем по Мурманской области, предполагается следующее количество компрессорных станций (по вариантам подачи газа):– на 20 (КС Видяево), 120 (КС Мурманская), 221 (КС Мончегорская) и 335 (КС Кандалакшская) километрах трассы.

Компрессорные станции предназначены для обеспечения дальнего транспорта газа по системе магистрального газопровода.

По газопроводу транспортируется природный газ, состоящий в основном (до 98%) из метана, не содержащий соединений серы.

Газ имеет относительный удельный вес по воздуху (отношение удельного веса газа к удельному весу воздуха при одинаковых условиях) около 0,57, т.е. газ в 1,7 раза легче воздуха, что практически исключает на открытых пространствах скапливание газа в пониженных местах в случае непредвиденных утечек и повреждения газопроводов или оборудования.

На КС, кроме основного газоперекачивающего оборудования размещается целый ряд вспомогательных систем и служб, в том числе и тех, которые занимаются обслуживанием линейной части газопровода.

- установка очистки от конденсата и механических примесей (Рис.4.4);

Рисунок 4.4 - Установка осушки природного газа УОГМ-1000/1-6

- цех компримирования в ГПА (Рис.4.5);

Рисунок 4.5 - Газоперекачивающий агрегат ГПА-25

- установка охлаждения в аппаратах воздушного охлаждения (АВО);

- установка термического обезвреживания отходов, образующихся на КС (УТО);

- аварийная дизельная электростанция (АДЭС);

- склад масел в таре [15];

Этап 2

В отличие от линейной части газопровода аварии на компрессорных станциях происходят чаще (Рис 4.6), и сопровождаются травматизмом и гибелью людей (Рис 4.7)

Рисунок 4.6 - Анализ аварийности на компрессорных станциях

Рис.4.7 - Динамика гибели и травматизма людей на компрессорных станциях

Наибольшую опасность представляют аварийные сценарии, связанные с разрывами технологических трубопроводов (как подземных, так и надземных) на полное сечение[18].

Сценарии аварий на подземных технологических газопроводах КС по логике развития и своим физическим проявлениям совпадают с соответствующими сценариями, описанными для линейной части магистральных газопроводов по группам С1-С6, за исключением ряда особенностей, о которых будет сказано ниже, связанных с малой длиной технологических газопроводов и работой запорной арматуры. Кроме подземных газопроводов на компрессорных станциях есть надземные газопроводы и сосуды под давлением. При разрывах надземных газопроводов и сосудов под давлением возникает струевое истечение природного газа, а при его воспламенении – струевые пламенна. При этом направление струи (в отличие от соответствующих сценариев на линейной части МГ) может быть произвольным в окружающем пространстве. При проведении расчетов риска применительно к таким сценариям принимается, что азимутальный угол направления струи является равномерно распределенной случайной величиной.

К внешним поражающим факторам аварий, сопровождающихся взрывами газовоздушных смесей в незамкнутых помещениях КС, относятся:

1. факелы пламени, «истекающие» из отверстий, возникших при разрушении ограждающих конструкций;

2. взрыв в атмосфере подготовленной к горению сильно турбулизированной смеси, вытесненной избыточным давлением из помещения (реализуется, как правило, при взрыве внутри помещения переобогащенной смеси).

С учетом сказанного, в качестве основных типовых групп сценариев аварий на КС, учитываемых в расчетах показателях риска, примем следующие:

Группа сценариев С1:

Разрыв подземного технологического газопровода - образование котлована в грунте - разлет осколков трубы и фрагментов грунта - истечение газа из котлована в виде «колонного» шлейфа - воспламенение истекающего газа с образованием «столба» пламени с соотношением длины пламени к эффективному диаметру пожара равным 2 (Lф/Dэф=2) - попадание людей, сооружений, оборудования КС в зону радиационного термического воздействия от пожара - получение людьми ожогов различной степени тяжести, повреждение перечисленных выше материальных объектов, загрязнение атмосферы продуктами сгорания.

Группа сценариев С2:

Разрыв надземного технологического газопровода «в окружении» другого оборудования и сооружений - истечение струи газа и взаимодействие ее с препятствием -воспламенение истекающего газа с образованием «столба» пламени - попадание людей, сооружений, оборудования КС в зону прямого и радиационного термического воздействия от пожара - получение людьми ожогов различной степени тяжести, загрязнение атмосферы продуктами сгорания.

Группа сценариев С3:

Разрыв подземного технологического газопровода - «вырывание» плетей разрушенного газопровода из грунта на поверхность (как правило, «в слабонесущих» грунтах) - воспламенение истекающего газа с образованием одной струи пламени – получение людьми ожогов различной степени тяжести, повреждение перечисленных выше материальных объектов, загрязнение атмосферы продуктами сгорания.

Группа сценариев С4:

Разрыв надземного технологического газопровода, расположенного в относительно свободном пространстве (или разрыв фланцевого соединения патрубка сосуда под давлением с подводящим трубопроводом) - разлет осколков трубы - истечение газа из газопровода в виде двух независимых высокоскоростных струй - воспламенение истекающего газа с образованием одной струи пламени - попадание людей, сооружений, оборудования КС в зону прямого или радиационного термического воздействия от пожара - получение людьми ожогов различной степени тяжести, повреждение перечисленных выше материальных объектов, загрязнение атмосферы продуктами сгорания.

Этап 3

На третьем этапе анализа риска на компрессорных станциях следует выделить

вероятность наступления аварийной ситуации, поражающие факторы для каждого сценария аварийной ситуации и определить расстояние, на котором они действуют. Возможность возникновения аварий на технологических объектах КС, прежде всего, обусловлена взрывопожароопасными свойствами природного газа и масел, применяемых в системах смазки, охлаждения и уплотнения газоперекачивающих агрегатов (ГПА), установок очистки и подготовки газа.

Основными причинами аварий с пожарами на газоперекачивающих агрегатах (ГПА), как правило, являются:

1. утечки газа из всасывающего и нагнетательного трубопроводов, корпуса центробежного нагнетателя, трубопроводов пускового газа;

2. утечки масла из систем смазки и уплотнения и попадание его на нагретые части ГПА;

3. отказы в системах первичной идентификации утечек газа и масла, обнаружения загораний или задымлений, а также отказы или неэффективность действия систем пожаротушения.

Из анализа реальных происшествий на компрессорных станциях, следует, что в 47 % случаев наблюдается утечка из подземного газопровода, в 31 % - из очистных устройств, в 22 % случаев – из газоперекачивающих агрегатов.

Что касается технологических трубопроводов, то с частотой 0,57 утечка происходит под землей, с частотой 0,29 из очистных устройств (ОУ) и с частотой 0,14 из газоперекачивающих агрегатов. С вероятностью 0,19 авария сопровождается образованием факела (горящей струи), с 0,16 – сгоранием утечки (колышущее пламя), с 0,08 рассеивание утечки без горения, в большинстве же случаев (0,57) взрыв в помещении

Таблица 4.6 – Среднестатистические частоты аварийной разгерметизации газопроводов (2000 – 2007 гг.)

Причина	Относительная доля аварий, вызванных данной причиной, %	Частота отказов технологических трубопроводов
Повышенный уровень низкочастотной вибрации	40	9,31 * 10-5
Дефекты изготовителя	25	4,61 * 10-5
Механические повреждения	19	4,86 * 10-5
Коррозия	16	3,67 * 10-5

Вероятность наступления аварийных ситуаций может быть рассчитана по следующей известной из теории вероятностей формуле:

Q = F * P

где F - вероятность основного события (утечка из газопровода), P - вероятность последующего события (образование факела, возникновение колышущего пламени, взрыв в помещении, рассеяние утечки).

Таблица 4.7 - Вероятность наступления аварийной ситуации на КС

Вероятность основного события, F	Вероятность последующего события, Р	Вероятность наступления аварийной ситуации, Q
Утечка под землей: 0,57	Факельное горение: 0,19	0,11
	Колышущее пламя: 0,16	0,09
	Взрыв в помещении: 0,57	0,32
	Рассеивание утечки без горения: 0,08	0,05

Продолжение таблицы 4.7

Утечка из ОУ: 0,29	Факельное горение: 0,19	0,06
	Колышущее пламя: 0,16	0,05
	Взрыв в помещении: 0,57	0,17
	Рассеивание утечки без горения: 0,08	0,02
Утечка из ГПА: 0,14	Факельное горение: 0,19	0,03
	Колышущее пламя: 0,16	0,02
	Взрыв в помещении: 0,57	0,08
	Рассеивание утечки без горения: 0,08	0,01

При авариях сопровождающихся взрывом в помещении наиболее опасным является тепловое действие и разлет осколков [19].

- зона действия взрыва :R_дв = 17,5 ³√m

где m - масса газа (^м3);

m =

где M – молярная масса газа, кг/кмоль; R= 8314 – универсальная газовая постоянная, кг∙м2/К∙кмоль∙с2; T – температура воздуха, К; P_атм = 0,1013 атмосферное давление, МПа; V – объем газа, м³;

- зона действия продуктов взрыва : R_пв = 1,7 * R_дв

- зона огневого действия взрыва : R_од = 1,3 * Q^0.49;

где Q – тепловыделение взрыва, МВт;

В таблице 4.8 приведены приблизительные значения поражающих факторов в зимне и летнее время.

Таблица 4.8 - Средние значения зон поражающих факторов

Tз, К	m,кг	Rпв,м	Rдв, м	Rод, м
263	62,976	323,225	549,4825	39,0391
264	63,215	323,575	550,0775	41,3234
265	63,455	323,925	550,6725	52,4187
Тл,К	m,кг	Rпв,м	Rдв, м	Rод, м
284	68,004	327,6	556,92	61,5505
285	68,244	327,95	557,515	76,3076
286	68,483	328,475	558,4075	83,8027
287	68,723	328,825	559,0025	88,1460

Этап 4

На компрессорной станции «Мурманская» прогремел взрыв. Позже было установлено, что из-за разгерметизации трубопровода идущего от газоперекачивающего агрегата. В результате аварии было на треть разрушено здание компрессорной станции, уничтожен ГПА-25 с трубопроводом длинной 5 метров, повреждена установка осушки природного газа,2 человека погибло и 8 получили травмы различной степени тяжести. В атмосферный воздух было выброшено: СН₄- 569тыс.м³, СО₂ – 1,2 тыс. м³, NO₂ – 0,9 тыс. м³.

В результате аварии продолжительность простоя составила 10 дней; средняя дневная прибыль - по объекту 57 млн. руб.

Количественная оценка ущерба приведена в таблице 4.10

1. Прямые потери

Согласно положению по бухгалтерскому учету "Учет основных средств" (ПБУ 6/01) (утв. приказом Минфина России от 30.03.01 N 26н). Потери предприятия в результате повреждения при аварии основных производственных фондов, П_офп:

- стоимость ремонта и восстановления оборудования: - ОУ- 65 тыс. руб.

- ГПА – 280 тыс. руб.

- стоимость услуг посторонних организаций, привлеченных к ремонту - 390 тыс. руб.;

- транспортные расходы, надбавки к заработной плате и затраты на дополнительную электроэнергию составили 360 тыс. руб.

Потери продукции составили 57 тыс. м³ газа, т.е 307,8 тыс. руб.

2. Затраты на ликвидацию и расследование аварии

Согласно стандартам оценки, обязательным к применению субъектами оценочной деятельности (утв. Постановлением Правительства РФ от 06.07.01 N 519) и положению о порядке технического расследования причин аварий на опасных производственных объектах (РД 03-293-99) (утв. постановлением Госгортехнадзора России от 08.06.99 N 40).

Расходы, связанные с ликвидацией аварии, П_л, составят:

- непредусмотренные выплаты заработной платы (премии) персоналу при ликвидации и локализации аварии - 280 тыс. руб.;

- стоимость материалов, при ликвидации аварии: - трубы – 350 тыс. руб.;

-стройматериалы – 800 тыс. руб;

Расходы на мероприятия, связанные с расследованием аварии, П_р - 250 тыс. руб.

3. Социально-экономические потери

Согласно Федеральному закону "Об обязательном социальном страховании от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний" от 24.7.98 N 125-ФЗ (с изм. на 11.02.02 г.). Ущерб, нанесенный персоналу предприятия. П_сэ = П_гп + П_тп

В результате аварии 2 человека погибло и 8 получили травмы средней степени тяжести. У одного из погибших остался ребенок 6 лет, у второго 15.

• П_гп = S_пог +S_пк

Средняя стоимость оказания ритуальных услуг, S_пог , в Мурманской области, - 20 тыс. руб.

Согласно гражданскому кодексу Российской Федерации (часть вторая) от 26.01.96 N 15-ФЗ (с изм. на 20.02.02 г.), периоды выплаты пенсий по случаю потери кормильца составляют:

(18 - 6) х 12 = 144 мес;

Средний месячный заработок погибшего составлял 35 тыс. руб. Жена погибшего работает. Таким образом, размер ежемесячной выплаты на каждого ребенка составит 35х(1 - 2/3) =11,7 тыс. руб. Общая величина выплаты по случаю потери кормильца, S_пк , составит: S_пк = 11,7 *144 = 1,68 млн.руб

(18 - 16) х 12 = 24 мес

Средний месячный заработок погибшего составлял 30 тыс. руб. Жена погибшего работает. Таким образом, размер ежемесячной выплаты на каждого ребенка составит 30х(1 - 2/3) =10,0 тыс. руб. Общая величина выплаты по случаю потери кормильца, S_пк , составит: S_пк = 10,0 *24 = 240 тыс. руб.

• П_тп = S_в + S_ип + S_м

Расходы на медицинскую, социальную и профессиональную реабилитацию, S_м , пострадавшим из числа персонала составили:

6 тыс. руб. - расходы на пребывание одного пострадавшего в стационаре в течение шести дней;

3,5 тыс. руб. - расходы на приобретение необходимых лекарственных средств;

20 тыс. руб. - санаторно-курортное лечение;

10тыс. руб. - расходы на профессиональное переобучение.

4. Косвенный ущерб

П_зп - заработная плата и условно-постоянные расходы за время простоя объекта, 400 тыс. руб.;

П_нп - прибыль, недополученная за период простоя объекта, 570,7млн. руб.;

П_ш - убытки, вызванные уплатой различных неустоек, штрафов, пени,450 тыс. руб.;

5. Экологический ущерб

Согласно методическим указаниям по оценке и возмещению вреда, нанесенного окружающей природной среде в результате экологических правонарушений (утв. приказом Госкомэкологии России от 06.09.99 б/н).

Ущерб от загрязнения атмосферного воздуха, как правило, определяется исходя из массы загрязняющих веществ, рассеивающихся в атмосфере. (Табл. 4.9)

Э_а = ∑(Н_баi *М_иi )* К_иi * К_эаi

где Н_баi - базовый норматив платы за выброс в атмосферу; М_иi - объем загрязняющего вещества, выброшенного в атмосферу при аварии; К_иi - коэффициент индексации платы за загрязнение окружающей природной среды; К_эаi - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха экономических районов Российской Федерации;

Таблица 4.9

Загрязняющее вещество,	Нба,,руб. т	Ми , тыс. т	Ки	Кэа	Эа,тыс. руб
СН4	54	74,1	94	1,4	526,6
СО2	67,6	1,56	94	1,4	13,88
NO2	0,78	1,17	94	1,4	1,2

Таблица 4.10 - Полный ущерб от аварии

Вид ущерба	Величина ущерба, тыс. руб.
Прямой ущерб: - потери основных фондов - расходы на материалы и запасные части - оплата услуг сторонних организаций - транспортные расходы, надбавки к заработной плате	307,8 345 390 360
Затраты на расследование и ликвидацию аварии: - затраты на расследование аварии - затраты на ликвидацию аварии	250 1430

Продолжение таблицы 4.10

Социально экономические потери: - затраты на компенсацию и проведение мероприятий вследствие гибели персонала - затраты на компенсацию и проведение мероприятий вследствие травматизма персонала	1960 308
Косвенный ущерб: - убытки, вызванные уплатой неустоек, штрафов - недополученная прибыль	450 570700
Экологический ущерб: - ущерб от загрязнения атмосферы	541
Ущерб от аварии	577210