Исследование особенностей обеспечения безопасности при перевозке сжиженного углеводородного газа
Исследование особенностей обеспечения безопасности при перевозке сжиженного углеводородного газа
Аннотация
В статье рассматриваются особенности транспортировки сжиженного углеводородного газа (СУГ), относящегося к числу опасных грузов, требующих особые условия при перевозке и представляющих собой ценный энергетический ресурс, широко используемого в различных отраслях. Проведен сравнительный анализ трех видов полуприцепов-цистерн, применяемых при транспортировке СУГ с учетом их уровня безопасности и эксплуатационной эффективности, включая технические аспекты выбора транспортных средств. В ходе анализа предложены рекомендации по их использованию. Описаны причины аварий, которые могут быть при транспортировке СУГ и разбор основных методов доставки СУГ к потребителю, а также выявлены ключевые преимущества и недостатки.
1. Введение
Сжиженный углеводородный газ является источником энергии, обладающим уникальными свойствами, обеспечивающими его широкое применение даже в самых удалённых уголках планеты. В отличие от электричества, доступ к которому ограничен развитой инфраструктурой электросетей, СУГ легко транспортируется и хранится, что делает его идеальным решением для регионов с ограниченным доступом к централизованным энергосистемам, включая сельские районы, удалённые поселения и даже труднодоступные горные местности .
Производство СУГ в России по оптимистичному сценарию к 2030 году увеличится на 65% — с 14,5 млн до 24 млн т, а их экспорт удвоится, составив 7,8 млн т в год . В то же время СУГ входит в число опасных грузов и относится ко второму классу (ГОСТ 19433-88), что определяет высокую степень пожаро-взрывоопасности при перевозках . Для определения к какому классу опасности относится перевозимое вещество на цистерне наносятся специальные маркировки .
Целью данной работы является исследование особенностей обеспечения безопасности при перевозке сжиженного углеводородного газа.
Для достижения поставленной цели необходимо решения следующих задач:
- провести сравнение эффективности способов транспортировки;
- определить основные факторы риска при транспортировке СУГ;
- выполнить сравнительный анализ на примере часто используемых трёх видов автоцистерн.
В условиях растущего спроса на эффективный источник энергии вопрос о его транспортировки приобретает все большего значения. От выбранного способа перевозки могут зависеть как экономические показатели, так и возможные риски доставки до потребителя. На практике используется несколько способов транспортировки: автомобильный (для транспортировки на малые расстояния, наиболее мобилен среди других способов), железнодорожный (в основном при невозможности использования автотранспорта из-за отдалённости пунктов доставки и при отсутствии возможности транспортировки трубопроводом), морской (при перемещении газа по морским и речным путям с использованием специальных судов — танкеров), трубопроводный (редко используется для СУГ на большие расстояния из-за особенностей физико-химических свойств газа, применяется на промышленных объектах внутри предприятий, между установками и складами) .
2. Основные результаты
Выбор способа зависит от объёма поставок, расстояния, инфраструктуры, экологической и промышленной безопасности. Для сравнения способов транспортировки с точки зрения эффективности транспортировки выявлены их преимущества и недостатки (табл. 1).
Таблица 1 - Сравнение способов транспортировки
Способ | Преимущества | Недостатки |
Автомобильный | 1. Мобильность и гибкость маршрутов. 2. Более доступный потребителю. | 1. Наименьшие объемы партий (по сравнению с другими способами). 2. Повышенный риск аварий. |
Железнодорожный | 1. Большая грузоподъемность. 2. Хорошая безопасность. | 1. Зависимость от ж/д инфраструктуры. 2. Труднодоступная доставка потребителю. |
Морской | 1. Перевозка крупных партий (десятки тысяч тонн). 2. Эффективен в международной торговле. | 1. Большой экологический ущерб при аварии. 2. Высокие капитальные затраты. |
Трубопроводный | 1. Автоматизированная подача газа. 2. Экономичные эксплуатационные расходы. | 1. Ограниченное применение. 2. Высокая стоимость строительства. |
Среди представленных способов более подробно был рассмотрен автомобильный способ транспортировки, осуществляемый полуприцепами-цистернами, которые обычно разрабатываются с учетом определенного объема, могут колебаться в зависимости от конкретной модели и назначения, выполнены из прочных материалов, что обеспечивает долговечность и надежность при надлежащем контроле за их состоянием.
В то же время автомобильный способ является немало опасным и аварийным, что позволил на анализе статистических данных и литературных источников выявить основные причины аварий с СУГ (рис. 1).
Рисунок 1 - Основные причины аварий с СУГ
Примечание: по ист. [6]
На втором месте находятся технические неисправности (30%), которые при несоблюдении ГОСТа 21561-2017 могут возникнуть при перевозке СУГ:
1. Неисправность запорной арматуры. Она должна быть закрыта защитными кожухами, которые можно опломбировать на время транспортирования и хранения газа в автоцистернах.
2. Неисправность предохранительных клапанов. На каждом сосуде должно быть установлено не менее двух клапанов для предотвращения повышения давления в сосуде более установленной нормы.
3. Неисправность манометра.
4. Выход из строя указателей уровнемерных устройств.
5. Срыв или разрыв соединительных рукавов.
6. Не герметичность газопроводов обвязки, запорной и предохранительной арматуры.
7. Утечки СУГ или конденсирование в сварных швах, во фланцевых и резьбовых соединениях.
8. Трещины, вмятины и другие дефекты.
9. Коррозия
На третьем месте среди причин аварий с СУГ относятся недостатки в организации транспортного процесса (15%), к которым можно отнести неэффективное планирование маршрутов, нарушение режимов труда и отдыха водителей, несоблюдение сроков технического обслуживания, а также формальный подход к контролю технического состояния транспортных средств. Дополнительными факторами риска выступают недостаточная подготовка персонала, слабое взаимодействие между участниками логистической цепочки и низкий уровень организационной культуры безопасности.
Анализ аварийности с СУГ показал, что одним из ключевых факторов безопасности являются средства транспортировки, поэтому для обеспечения эффективной и безопасной транспортировки СУГ проведен сравнительный анализ оптимальных условий использования результативных цистерн. Результаты сравнительного анализа цистерн ППЦТ-30, ППЦТ-40, ППЦТ-55 представлены в таблице.
Таблица 2 - Сравнительный анализ цистерн
Критерий | ППЦТ-30 | ППЦТ-40 | ППЦТ-55 |
Безопасность | |||
Устойчивость к авариям | 1 балл — базовые системы, достаточные для небольших объёмов | 2 балла — усиленные меры безопасности, адаптированные к увеличенному объёму | 3 балла — продвинутые системы, оптимизированы для перевозки больших объёмов |
Системы предотвращения утечек | 1 балл — стандартные уплотнения и клапаны | 2 балла — улучшенные технологии защиты | 3 балла — дополнительные средства контроля и защиты утечек |
Системы контроля (давление, температура) | 1 балл — ручной контроль | 2 балла — автоматизированный контроль с повышенной точностью | 3 балла — высокотехнологичные датчики и системы автоматической коррекции |
Эффективность | |||
Эксплуатационные расходы | 3 балла — меньше затрат на обслуживание и управление, стоимость цистерны ≈ 5,7 млн. ₽ | 2 балла — сбалансированные расходы, стоимость цистерны ≈ 6-7 млн. ₽ | 1 балл — более высокие расходы из-за сложности систем и увеличенного объёма, стоимость цистерны ≈ 8-9 млн. ₽ |
Маневренность и управляемость | 3 балла — компактная конструкция, хорошо подходит для городских маршрутов (длина — 10,39м, ширина — 2,5м высота-3,8м) | 2 балла — универсальное решение для пригородных маршрутов (длина — 12,69м, ширина — 2,5м высота — 3,8м) | 1 балл — крупногабаритная конструкция, ограниченная маневренность (длина — 13,96м, ширина — 2,5м, высота — 4м) |
Грузоподъемность (перевозка объёмов) | 1 балл — 30 тонн, оптимально для малых объёмов | 2 балла — 40 тонн, подходит для большинства региональных перевозок | 3 балла — 55 тонн, высокая эффективность при дальних маршрутах |
Итог | 10 баллов | 12 баллов | 14 баллов |
Примечание: для проведения сравнительного анализа использовалась трехбалльная система оценивания; в рамках данной системы оценка 1 балл выставлялась модели с наименьшими показателями, 2 балла – для модели со средними характеристиками, 3 балла – для наилучшей модели; по ист. [8], [9], [10]
Из таблицы 2 видно, что каждая из цистерн имеет свои оптимальные условия эксплуатации, которые зависят от грузоподъемности, размеров, маневренности и требований безопасности. На основе сравнительного анализа можно сформулировать следующие рекомендации:
1. ППЦТ-30 Эффективные места для использования:
• Городские маршруты: благодаря меньшим размерам и маневренности, цистерна оптимально подходит для перевозки СУГ в городах, где важна способность быстро маневрировать и работать на ограниченных площадках.
• Краткосрочные перевозки: хорошо подходит для перевозок на небольшие расстояния, где не требуется перевозить большие объемы газа.
• Труднодоступные места: компактные размеры позволяют использовать цистерну в местах с ограниченным пространством.
2. ППЦТ-40 Эффективные места для использования:
• Периферия города и пригородные зоны: цистерна будет актуальна для перевозки газа по периферийным районам города или в пригородных зонах, где нет таких серьезных ограничений по размерам, как в центральных районах.
• Средние дистанции: подходит для перевозки газа на средние расстояния, как в пределах области, так и между городами, если требуются умеренные объемы и не такие строгие ограничения по маневренности.
• Транспортные узлы: будет удобна для перевозки на крупных логистических узлах или для доставки газа на промежуточные склады и перерабатывающие предприятия.
3. ППЦТ-55 Эффективные места для использования:
• Федеральные маршруты: цистерна подходит для дальних перевозок, где требуется перевозить большие объемы СУГ. Она подойдет для маршрутов между большими городами, промышленными зонами и крупными складскими комплексами.
• Транспортировка на длинные дистанции: использование оправдано при перевозке газа на большие расстояния, где важно перевозить максимальный объем за один рейс, и требования к маневренности и размеру дороги не такие строгие.
• Транспортировка по автомагистралям: эффективна для использования на магистралях и дорогах с хорошей пропускной способностью, где можно перевозить большие объемы газа, эта цистерна будет наиболее оптимальной.
3. Заключение
В ходе исследования выполнено сравнение способов транспортировки в виде матрицы преимуществ и недостатков с учетом их особенностей и специфики, определены основные факторы риска при транспортировке СУГ, к которым относятся технические неисправности, человеческий фактор и организационные просчёты, что подчёркивает необходимость системного подхода к управлению рисками на всех этапах, выполнен сравнительный анализ трёх видов автоцистерн путем определения их конструктивных особенностей и технических параметров, что позволил выявить уровни безопасности и эффективности каждой цистерны. Такой комплексный подход позволяет более объективно оценить безопасность и эффективность каждого средства транспортировки.
Полученные результаты могут быть использованы при выборе оптимальных ёмкостей для перевозки СУГ, разработке новых стандартов и совершенствования систем обеспечения техносферной безопасности.
Таким образом, в результате были предложены рекомендации по выбору оптимальных условий использования средств транспортировки.