Защита распределительных газопроводов от утечек газа с помощью клапанов — отсекателей во Франции
Рис.1. Внешний вид клапана – отсекателя.
Авторы: Кочетов М. В., Зуев М. А.
Одной из многочисленных проблем нашей страны является недостаточная безопасность систем газоснабжения. Аварии, вызванные механическими повреждениями, коррозией, природными явлениями, происходят в различных регионах постоянно. Ежегодный ущерб от них исчисляется миллионами рублей и десятками человеческих жизней. Одним из путей повышения надежности и безопасности эксплуатации систем газоснабжения является применение современных средств защиты стальных и полимерных газопроводов от последствий сквозных повреждений и утечек газа.
В частности, у нас в стране с этой целью действующими Правилами пожарной безопасности ППБ 01–03 предписано применение термически управляемых (термозапорных) клапанов. Они должны автоматически прекращать подачу газа к приборам (плитам, водонагревательным котлам и т.п.) при возникновении пожара и достижении температуры среды в помещении 100 °C. Такие клапаны устанавливаются или непосредственно перед газопотребляющими приборами, например в быту, или на входном газопроводе внутри крупных потребителей газа, например в котельной. Их применение снижает уровень возможного ущерба, предупреждает взрыв газа, снижает травматизм пользователей и пожарных расчетов.
Однако опыт их использования показал, что гораздо безопасней перекрывать вводной газопровод еще до пожара, при первых признаках утечки, как можно ближе к месту подключения. В данной статье мы хотели бы рассмотреть французский опыт защиты газопроводов — вводов от возможных повреждений с помощью клапанов — отсекателей («газ-стопов»).
Вопросы применения, установки и эксплуатация регулирующих и предохранительных устройств рассмотрены в соответствующих нормативных документах. Так, в пп. 4.1 СНиП 42–01–2002 и СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы» указывается, что «строительство сетей газораспределения …должно осуществляться … с установкой у каждого потребителя … предохранительных устройств…, в сетях газопотребления безопасность использования газа должна обеспечиваться техническими средствами и устройствами».
п. 7.12 того же СНиПа для предотвращения утечек при повреждении газопроводов предусмотрено использование специальных запорных клапанов (контроллеров) на газопроводах — вводах, ведущих к потребителю. Существуют клапаны и для полимерных газопроводов.
Запорные клапаны и клапаны — отсекатели («газстопы») для газопроводов являются простым и экономичным устройством, повышающим безопасность газораспределительных сетей среднего давления. Они позволяют уменьшить риски и повреждения, связанные с аварийными утечками газа. Клапаны автоматически срабатывают в результате резкого изменения расхода газа в газопроводе, полностью перекрывая его при повреждении. Внешний вид и устройство одной из моделей показаны на Рис. 1.
В настоящее время на рынке представлен целый спектр сертифицированных в Российской Федерации таких устройств для газопроводов различных давлений, диаметров и материалов, выпускаемых зарубежными компаниями, чьи характеристики обсуждались в ряде публикаций [1, 2, 3]. Однако применяются они в нашей стране достаточно редко. Рассмотрим на примере Франции, как поставлена работа по их применению за рубежом, где борьбе с утечками газа уделяют большое внимание [4].
Нормы, регулирующие применение защитных устройств («газ — стопов») в газовых сетях Франции
Во Франции так оценивают возможные риски повреждения распределительных газопроводов: А. Риск механического повреждения/отрыва. Подземная часть трубопровода может быть повреждена при проведении рядом с нею земляных работ. Надземная его часть также подвержена опасности механического повреждения. Поэтому все части надземного газопровода, расположенные менее чем в 2 м над уровнем земли, всегда должны иметь механическую защиту от разрушающих внешних факторов.
Б. Риск оплавления:
Полиэтиленовые газопроводы подвержены риску оплавления. Поэтому необходимы меры для их защиты от таких тепловых воздействий, как пламя горелки, воспламенение урны для мусора, дорожнотранспортные происшествия, которые могут иметь место в непосредственной близости от газопровода.
Деятельность эксплуатирующих организаций по газораспределению во Франции регулируется Постановлением Совета министров от 13 июля 2000 г. [5]. Ряд его статей определяет правила безопасности и защиты от упомянутых рисков при распределении горючего газа по трубопроводам, а также требует предусматривать меры по защите отводящих газопроводов на стадии проектирования.
Требования Постановления от 13.07.2000 г.:
Защита газопроводоввводов.
Вновь подключенные к основному газопроводу полиэтиленовые газопроводы с рабочим давлением более 50 мбар (0,005 МПа) должны оснащаться устройством защиты, автоматически прекращающим утечку газа при расплавлении или сквозном механическом повреждении отвода или другим устройством, обеспечивающим соответствующий уровень защиты, определенный в спецификации.
Для защиты ввода эксплуатирующая организация может (или должна) осуществлять, в зависимости от конфигурации газопровода, при каждом новом подключении одну или несколько из следующих мер для обеспечения соответствующего уровня защиты подключаемого газопровода от рисков как на его подземных, так и на надземных участках.
Эксплуатирующая организация обязана использовать в первую очередь встроенные в узел подключения устройства, предназначенные для автоматического перекрытия утечки газа, используя представленные в продаже модели, соответствующие характеристикам газопровода (давлению, пропускной способности, диаметру, материалу и т.п.).
Указанные ниже устройства можно использовать лишь при отсутствии устройств, установленных непосредственно в узле подключения.
- Патрубок с клапаном — отсекателем.
- Дополнительное устройство отключения.
- Механическая защита подземной части газопровода.
- Подземный регулирующий вентиль.
- Защита надземной части ввода.
Патрубок с клапаном — отсекателем (Рис. 4) устанавливается на газопровод непосредственно после узла подключения. Он обеспечивает защиту всего ввода от расплавления и сквозного механического повреждения.
Устройство отключения, управляемое снаружи, устанавливается сразу после узла подключения или встраивается непосредственно в него. Оно обеспечивает защиту всего ввода от расплавления и сквозного механического повреждения, но ни в коем случае не заменяет основное устройство отключения ввода.
Подземная часть полиэтиленового газопроводаотвода обеспечивается механической защитой, например металлическим футляром, листом или бетонным перекрытием сверху. Это обеспечивает защиту ввода от механического повреждения и должно быть применено вместе с защитой от риска теплового повреждения, если последний существует.
Ввод, оснащенный подземным регулирующим вентилем, срабатывающим в случае резкого снижения давления в газопроводе, отвечает требованиям тепловой и механической защиты для части ввода, расположенного после узла подключения.
Подземный регулирующий вентиль не может устанавливаться сразу после места подключения и должен использоваться вместе с механическими средствами защиты подземных участков газопровода, находящихся перед местом подключения.
Трубы из полиэтилена соединяются с металлическими примерно за метр до начала фасада здания. Такое положение соединения «металл — полиэтилен» обеспечивает защиту от риска теплового и механического повреждения и должно быть связано с защитой от механического повреждения подземной части полиэтиленового газопровода.
Таблица 1. Соотношение параметров газопровода ввода и защитного устройства.
|
Ø ввода, мм |
Номинальный расход газа, м³/ч |
Ø «газстопа», мм |
Порог срабатывания «газстопа», м³/ч |
|
20 |
25 |
25 |
40 |
|
32 |
100 |
100 |
160 |
Основные способы использования устройств «газстоп» в газораспределительных сетях Франции.
Распределительные газопроводы во Франции, как правило, имеют низкое давление (н.д.) ~ 21 мбар или среднее давление (с.д. типа B) ~ 3,8 ÷ 3,9 бар. Постановление от 13.07.2000 г. распространяется только на газопроводы среднего давления (выше 50 мбар).
Подключение нового полиэтиленового ввода к существующему полиэтиленовому газопроводу среднего давления.
Газопроводы Ø 20 и 32 мм подключают с помощью седловых отводов со встроенным клапаном—отсекателем («газстопом») (СОКО) (Рис. 2, 3) в соответствии с Табл. 1.
Рис.2. Разрез седлового отвода со встроенным клапаном – отсекателем («газстопом»).
Рис.3. Внутреннее устройство клапана – отсекателя («газстопа»).
Для вводов Ø 40 мм, для которых автоматическая система защиты только разрабатывается, в соответствии с указанным постановлением должны выполняться следующие положения:
А. Газопровод находится с той же стороны, что и подключенное к нему здание:
- При отсутствии у потребителя шкафа с газорегулирующим устройством необходимо установить устройство защитного отключения как можно ближе к месту подключения ввода.
- При наличии у потребителя шкафа с газорегулирующим устройством необходимо установить механическую защиту подземной части ввода. Б. Газопровод находится на противоположной от подключенного к нему здания стороне:
- Установить дополнительное устройство защитного отключения как можно ближе к месту подключения
Подключение нового полиэтиленового ввода к существующему стальному газопроводу среднего давления.
Газопроводы Ø 20 и 32 мм подключают с помощью патрубков с клапаном — отсекателем (ПКО) (Рис. 4) в соответствии с Табл. 1.
Рис.4. Конструкция патрубка с клапаном – отсекателем
Для вводов Ø 40 мм, для которых автоматическая система защиты только разрабатывается, по Постановлению от 13.07.2000 г. должны выполняться следующие требования:
- А. Если газопровод находится с той же стороны, что и подключенное к нему здание, то при отсутствии у потребителя шкафа с газорегулирующим устройством необходимо установить устройство защитного отключения как можно ближе к месту подключения ввода.
- Б. Если газопровод находится на противоположной от подключенного к нему здания стороне, то нужно установить дополнительное устройство защитного отключения как можно ближе к месту подключения
Существующий газопровод — ввод среднего давления.
Помимо устройств, устанавливаемых на газопроводах в процессе строительства, применяются устройства защиты существующих вводов (УЗСО, Рис. 5), схожие по конструкции с СОКО и ПКО, которые защищают уже эксплуатируемые газопроводы — отводы. Они устанавливаются как можно ближе к месту подключения через кран, находящийся в шкафу с газорегулирующим устройством. Для их установки не требуется проведение земляных работ (Рис. 6). Установка УЗСО осуществляется от вновь установленного или уже действующего кранового узла, находящегося на фасаде здания. Ввод и фиксация устройства проводится специальным зондом по определенной методике.
Параметры УЗСО, устанавливаемых на существующих полиэтиленовых вводах Ø 20 и 32 мм среднего давления, соответствуют Табл. 1.
Опыт использования систем «газстоп» в газовых сетях Франции. С 2000 г. во Франции все подсоединения потребителей газа снабжаются устройствами защиты для снижения рисков при эксплуатации.
С 2000 г. снабжены такой защитой около 2 млн. вводов, при том, что во Франции всего около 10 млн. потребителей газа, подключенных в основном к полиэтиленовым вводам.
В соответствии с Постановлением от 13.07.2000 г. вводы, смонтированные до 2000 г. (около 8 млн.ед.), не должны в обязательном порядке защищаться «газстопами». Однако некоторые эксплуатирующие организации начали оснащать защитными устройствами такие вводы. Каждый год их устанавливается несколько тысяч. В ближайшее время начнется установка УЗСО в проблемных с точки зрения эксплуатации районах населенных пунктов.
Конечная цель этой работы — обеспечить такой защитой все существующие вводы среднего давления, что займет несколько лет.
Рис.5. Конструкция устройства «газстоп» для защиты существующих вводов.
Рис.6. Схема установки устройства защиты существующих вводов.
Перспективы применения систем «газ — стоп» в России.
Международный опыт показывает, что системы «газстоп» при грамотном использовании могут оказать положительный эффект и снизить ущерб от аварий в сетях газораспределения нашей страны, однако такие устройства для полиэтиленовых газопроводов являются в какой-то степени новинкой для наших строителей и эксплуатационников. Для их внедрения в практику необходимо предпринять ряд мер, как-то:
- сравнить возможности систем «газстоп» по повышению безопасности как строящихся, так и эксплуатируемых газовых сетей с уже применяемыми в РФ устройствами;
- провести испытания систем «газстоп» разных производителей, выявив наиболее подходящие к российским условиям и отработав наиболее надежные способы (автоматические или принудительные) их включения после срабатывания и защитного отключения;
- на основании результатов испытаний и анализа разработать соответствующие нормативные документы по их использованию, типовые нормали по установке и инструкции по эксплуатации.
Литература:
- Полимергаз, 2012, № 2, с. 24. М.А. Зуев Запорные клапаны для полиэтиленовых газопроводов компании Nupigeco.
- Полимергаз, 2012, № 3, с. 12. В. Е. Удовенко Вопросы безопасности газоснабжения жилых и других зданий.
- Газ России, 2012, № 4, с. 50. Система защиты газопроводов Friastopp Pipelife GasStop.
- Газ России, 2010, № 3, с. 48. Борьба с утечками: мировой опыт.
- Arrêté du 13 juillet 2000 portant règlement de sécurité de la distribution de gaz combustible par canalisations. NOR: ECOI0000357A.