1326

Рис. 2. Зоны разливов нефти при возможных авариях на участке магистрального нефтепровода: а – общая площадь загрязнения нефтью в результате аварий вдоль трассы нефтепровода; б – уровень нефти

151

Рис. 3. Верификация предлагаемой модели растекания жидкости по ландшафту (синяя линия – реальная область распространения нефти по данным эксперимента [10]: а – красный цвет – результаты ландшафтного моделирования по предлагаемой модели (площадь пролива – 9,97 м2); б – градиентная заливка – расчетные данные по модели [11]

Рис. 4. Сравнение результатов моделирования с фактологическими данными реальной аварии: а – результаты моделирования по предлагаемой модели (площадь пролива – 15 674 м2); б – фактологические данные аварии вблизи г. Бимиджи (площадь пролива – 19 150 м2)

Точные данные о местоположении аварии, количестве и времени разлива позволили сравнить результаты моделирования с известными фактологическими данными аварии.

Сравнительный анализ данных моделирования и реальной аварии показал, что зона разлития (характер растекания) нефти по предлагаемой модели в целом коррелирует с зоной загрязнения, зафиксированной после аварии – погрешность не превышает 20 %.

152

Следует отметить, что при аварии на нефтепроводе была зафиксирована так называемая зона «распыления» нефти («spray zone», см. рис. 4), образующаяся в результате открытого фонтанирования нефти из дефектного отверстия. Площадь зоны «распыления» отдельно не оценивалась и была включена в общую площадь загрязнения в результате аварии. Учитывая тот факт, что указанная зона не имеет непосредственного отношения к зоне распространения пролива, логично предположить, что погрешность между расчетными и фактическими данными по площади пролива может значительно снизиться.

Результаты ландшафтного моделирования оказывают значительное влияние в первую очередь на аварийные риски, связанные с образованием термических нагрузок при возникновении пожаров проливов.

Примечательно то, что указанное влияние прослеживается не только на магистральных нефтепродуктопроводах, прокладываемых по различным неоднородным рельефам, но и на спланированных промплощадках крупных предприятий, содержащих на своей территории склады горючих жидкостей с большими единичными емкостями.

Как правило, при анализе риска подобных объектов рассматриваются пожары проливов круглой формы в соответствии с рекомендациями некоторых стандартов и нормативных документов по промышленной безопасности [12, 13].

На рис. 5 приведено сравнение зон аварийных разлитий, полученных двумя способами:

−путем приведения площади пролива к кругу эквивалентного диаметра с толщиной пролива 0,05 м;

−при помощи ландшафтного моделирования.

Из рис. 5 видно, что реальная картина, полученная при помощи ландшафтного моделирования, выглядит совершенно иначе, при этом площадь аварийного разлития и, следовательно, возможного пожара превышает таковую круглой формы почти в полтора раза. Указанный рисунок наглядно иллюстрирует, что ожидаемые зоны термических нагрузок могут наблюдаться в различных (противоположных) частях промплощадки предприятия. Это обстоятельство может существенно исказить интегральное поле потенциального риска от аварий на всем предприятии.

Площадь зоны распространения аварийного пролива может быть уменьшена внесением искусственных изменений в рельеф, таких как используемые в нефтедобывающей промышленности обвалования и дамбы. Обвалования изменяют направления потоков опасного вещества, а дамбы задерживают его, образуя удерживающие жидкость «резервуары» на рельефе.

На рис. 6 проиллюстрирован пример использования дамб для предотвращения распространения опасного вещества по промплощадке предприятия и снижения площади его разлития, что повлечет за собой снижение зон действия опасных термических нагрузок в случае пожара пролива и, следовательно, показателей аварийного риска.

Результаты ландшафтного моделирования могут быть использованы при разработке защитных или компенсирующих мероприятий по снижению зон аварийного риска и ущербов от пожаров проливов на опасных производственных объектах.

Метод ландшафтного моделирования может предоставить контролирующим организациям новые возможности в плане независимой оценки зон загрязнения при авариях на магистральных нефтепродуктопроводах.

153

154 .Стр

154

ru).pstu.(elib ПНИПУ ЭБ

Рис. 5. Сравнение зон аварийных разлитий, полученных разными способами: а – конфигурация пролива получена путем приведения площади к кругу эквивалентного диаметра (площадь пролива – 93 313 м2); б – конфигурация пролива получена при помощи ландшафтного моделирования (площадь пролива – 135 351 м2)

Рис. 6. Зона аварийного разлития при использовании дамб

Список литературы

1.ASTER Global Digital Elevation Map. NASA. 2009-06-29. Archived from the original on 3 July 2009. Retrieved 2009-06-30.

2.Nasa satellite map reveals 99 % of Earth's land surface for first time // Daily Mail. 2009-07-01. Retrieved 2009-07-01.

3.Nikolakopoulos K.G., Kamaratakis E.K., Chrysoulakis N. SRTM vs ASTER elevation products. Comparison for two regions in Crete, Greece // International Journal of Remote Sensing. – 2009. – 27 (21). Retrieved July 1, 2009.

4.Hirt C., Filmer M.S., Featherstone W.E. Comparison and validation of recent freelyavailable ASTER-GDEM ver1, SRTM ver4.1 and GEODATA DEM-9S ver3 digital elevation models over Australia // Australian Journal of Earth Sciences. – 2012. – 57 (3). – Р. 337–347. Retrieved May 5, 2012.

5.Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы / Т.М. Башта [и др.]. – М.: Машиностроение, 1977. – 504 с.

6.Рябчиков Н.М., Хлуденев С.А. Моделирование процесса испарения опасных веществ с поверхности аварийных проливов для оценки и управления риском нефтехимических производств // Актуальные проблемы химической технологии и подготовки кадров: материалы всерос. науч.-практ. конф. – Стерлитамак, 2006. – С. 273–274.

155

7.Хлуденев С.А., Рябчиков Н.М., Шумихин А.Г. К вопросу о кинетике испарения опасных веществ с поверхности аварийных проливов на объектах нефтехимического профиля // Промышленная и экологическая безопасность. – 2007 – № 4. – С. 61–62.

8.Хлуденев С.А., Лисков Р.А. Экспертный программный комплекс для моделирования процесса нестационарного испарения опасных веществ с поверхности горячих

аварийных проливов («VAPOUR»). Свидетельство об официальной регистрации

№2006612255 / Роспатент РФ. – М., 2006.

9.Хлуденев С.А., Лисков Р.А. Экспертный программный комплекс для оценки аварийного риска опасных производственных объектов химического профиля («FORS»). Свидетельство об официальной регистрации № 2005612347 / Роспатент РФ. – М., 2005.

10.Шарый П.А. Экспериментальное изучение разлива нефти из точки // Отчет о научно-исследовательской работе Центра исследований экстремальных ситуаций (ЦИЭКС) и научного руководителя работ П.А. Шарого / ЦИЭКС. – М., 2003. – 35 с.

11.Шарая Л.С., Шарый П.А. Анализ аварийных разливов нефти на суше и ситуационные игры для уменьшения экологических рисков // Изв. Самар. науч. центра РАН. Актуальные проблемы экологии. – 2005. – Вып. 4. – С. 323–332.

12.ГОСТ Р. 12.3.047–98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

13.ПБ 09-540–03. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств: утв. Постановлением Госгортехнадзора № 29 от 05.05.2003 г., зарегистрированы в Минюсте России

15.05.2003 г. № 4537.

Получено 17.10.2013

УДК 654.16 : 654.93

С.Ф. Минацевич, С.С. Борисов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ БЕЗОПАСНОЙ И НАДЕЖНОЙ РАБОТЫ НЕОБСЛУЖИВАЕМЫХ УЗЛОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СВЯЗИ НЕФТЕ- И ГАЗОПРОВОДОВ РОССИИ

Производится анализ систем контроля безопасной и надежной работы необслуживаемых узлов связи нефте- и газопроводов. Из специфики среды применения выводятся базовые требования к такого рода системам. Производится анализ различных современных программно-аппаратных комплексов, пригодных для выполнения вышеназванной задачи, на соответствие этим требованиям приводятся их основные параметры и характеристики. Делаются выводы о целесообразности применения тех или иных программно-аппаратных комплексов в технологической связи газо- и нефтепромышленности. Статья особенно актуальна для нефте- и газопромышленности, в связи с особенно жесткими требованиями к качеству технологической связи, но также может быть экстраполирована и на иные отрасли.

Ключевые слова: надежность, безопасность, контроль параметров, анализ систем контроля, газопровод, нефтепровод, технологическая связь, системы связи, необслуживаемый узел связи, программно-аппаратный комплекс, модульное построение, монолитное построение, охрана объекта, пожарная сигнализация, видеонаблюдение.

S.F. Minatsevich, S.S. Borisov

Perm National Research Polytechnic University

ANALYSIS OF EXISTING MONITORING SYSTEMS SAFE AND RELIABLE OPERATION NON-SERVING NODE TECHNOLOGICAL COMMUNICATION ON OIL AND GAS PIPELINES IN RUSSIA

The analysis of control systems safe and reliable operation of non-serving communication nodes oil and gas pipelines. The specifics of the application environment are derived basic requirements for such systems. The analysis of various modern hardware and software systems that are suitable to perform the above task, to meet these requirements, given their basic parameters and characteristics. Conclusions about the feasibility of using those or other software and hardware systems in technological communication gas and oil industry. Article is particularly relevant to oil and gas industry, especially in connection with the stringent quality requirements of technological communication, but can also be extrapolated to other branches.

Keywords: reliability, safety, control parameters, the analysis of control systems, gas and oil pipelines, communication technology, communication systems, non-serving communication node, hardware and software system, modular design, monolithic construction, protection facility, fire alarm, video monitoring.

157