Взрыво- и пожаробезопасность производства

Возникновение пожара на промысле является одним из опасных факторов производства, который может привести к чрезвычайной ситуации. Это связано с тем, что при проведении монтажных работ мы имеем дело с комплексом спуско-подъёмных операций, при которых устье скважины «открыто» а оборудование чаще всего загрязнено нефтью. Малейшая искра может быть источником воспламенения.

Одной из особенностей пожара на промысле, горение паровоздушных смесей углеводородов, является образование огневого шара время которого колеблется от нескольких секунд до нескольких минут. Опасным фактором огневого шара является тепловой импульс. Размеры шара, время его существования и величина теплового импульса зависят от количества сгораемого вещества.

Опасными факторами пожара, воздействующими на людей и материальные ценности, помимо открытого пламени, повышенной температуры, являются также токсические продукты горения и термического разложения и их вторичные проявления:

- осколки;

- движущиеся части разрушившихся аппаратов;

- электрический ток;

- взрыв.

Согласно ССБТ ГОСТ 12.1.004 – 91 допустимый уровень пожарной опасности для людей должен быть не более 10^-6 воздействия опасных факторов пожара, превышающих допустимые значения, в год в расчете на каждого человека.

Краткая характеристика веществ, присутствующих в производственной среде приведена в таблице 7.1

Распределение взрывоопасных смесей по категориям и группам по ГОСТ 51330.19-99 приведено в таблице 7.2

Классификация производств и сооружений нефтепромысла, где непосредственно эксплуатируется насос, а именно устья нефтяных скважин на открытых площадках в соответствии с НПБ 105–03 и ПУЭ приведена в таблице 7.3.

Классы и границы взрывоопасных зон вокруг источников образования взрывоопасных смесей указаны в таблице 7.4.

Таблица

Наименование вещества	ПДК, мг/м3 по ГН 225.1313-03	Класс опасности ГОСТ12.1.007-76	Температура, 0С ГОСТ Р 51330.19-99	Пределы взрываемости, %
в рабочей зоне	в населенном пункте	вспышки	самовоспламенения	НПВ	ВПВ
Газ попутный (С1 – С5)	50,0	-		-	405…580	6,0	13,5
Нефть сырая (С6 – С10)		-		-35…45	260…375	6,4	6,4
Сероводород		0,008		-		4,0	44,5

Таблица 7.2– Категория и группа взрывоопасных смесей

Категория и группа взрывоопасных смесей	Вещества, образующие с воздухом взрывоопасную смесь
IIА–Т3	Нефть, сероводород
IIА–Т2	Газ попутный

Таблица 7.3 – Классификация производств и сооружений нефтепромысла

Наименова-ние производств и сооружений	Категория произ- водства НПБ 105–03	Класс взрыво-опасности (по ПУЭ)	Молниезащита по СО-153-34.21.122	Характе-ристика среды	Примеча-ние
Устья скважин на открытых	А	В–1г	Специальные объекты, представляющие	Нефть и попут-ный газ	В пределах

Продолжение таблицы 7.3

площадках			опасность для непосредственного окружения; минимально допустимый уровень надёжности от ПУМ в пределах 0,9-0,999		взрывоопасной зоны согласно ПУЭ

Таблица 7.4 – Классификация взрывоопасных зон нефтепромысла

Помещения и пространства	Класс и характеристика взрывоопасности по ПУЭ
Пространство, где возможны выход и накопление паров нефти или горючего газа	В – 1
Открытое пространство вокруг устьевой арматуры, ограниченное расстоянием 3 м во все стороны	В – 1г

В связи с тем, что на скважине возможно образование взрывоопасных смесей нефтяных паров и газов с воздухом наличие источника воспламенения может привести к взрывам и пожарам. Источниками воспламенения могут быть механические и электрические искры, заряды статического и атмосферного электричества. Для обеспечения пожарной безопасности проводят мероприятия для исключения источников воспламенения.

Для ремонта, монтажа, демонтажа или обслуживания оборудования применяют обмедненный инструмент или стальной инструмент, смазанный тавотом.

Контроль за состоянием электрооборудования может предотвратить случаи перегрева мест соединения из-за ослабления контактов. Для исключения взрывов и пожаров в качестве привода применяется электродвигатель взрывозащищенного исполнения, предназначенный для круглогодичной работы на открытом воздухе.

Для предотвращения возникновения пожаров из-за статического или атмосферного электричества установку заземляют.

Дозирующую установку исполняют во взрывозащищенном корпусе для предотвращения развития чрезвычайной ситуации.

Кроме того, на объекте недопустимо курение, разведение открытого огня, проведение огневых и ремонтных работ с нарушениями требований пожарной безопасности, отогрев оборудования огнем. Во избежание нарушений противопожарного режима весь персонал, обслуживающий объекты при зачислении на работу, а также при переводе на работу по новой профессии должен пройти инструктаж по мерам пожарной безопасности.

При загорании небольших количеств нефтепродуктов применяются ручные огнетушители. Нефтепродукты, разлившиеся на значительные площади эффективно тушить воздушно-механической пеной. При длительном горении продуктов, образующих гомотермический слой (бензин, сырые нефти и др.), расход средств тушения и продолжительность тушения могут увеличиваться. При пожаре влияние на процесс пенотушения также оказывают нагретые конструкции. Пена от сопри­косновения с конструкциями, а также от выделяюще­гося тепла быстро разрушается. Поэтому конструкции необходимо интенсивно охлаждать.

На территории объектов оборудуются пожарные щиты или пункты (таблица 7.5).

Таблица 7.5 – Перечень противопожарного инвентаря в бригаде

Наименование инвентаря	Количество	Примечание
Щит пожарный
Огнетушитель углекислотный
Ящик с песком или порошковой глиной
Лом
Топор
Багор
Лопата совковая
Лопата штыковая
Полотно асбестовое		1,5*1,5 м
Огнетушитель порошковый ОХП-10

Электробезопасность

При монтаже системы защиты УЭЦН от солеотожений проводится подключение электродвигателя плунжерного насоса к электрическому трансформатору. Электробезопасность в промысловых условиях в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 обеспечивается:

- конструкцией электроустановок;

- техническими способами и средствами защиты;

- организационными и техническими мероприятиями.

Отдельно или в сочетании с другими применяется:

- защитное заземление;

- зануление;

- защитное отключение;

- выравнивание потенциала;

- использование малых напряжений;

- изоляция токоведущих частей;

- электрическое разделение сетей;

- предупредительная сигнализация, блокировка;

- использование знаков безопасности;

- электрозащитные средства.

Для обеспечения безопасной работы в электроустановках выполняется комплекс организационных мероприятий:

- организуется инструктаж и обучение безопасным методам работы;

- проверка знаний правил безопасности;

- допуск к работе оформляется в соответствующем порядке-допуске.

Основными причинами поражения электрическим током являются:

а) случайные прикосновения к токоведущим частям под напряжением в результате:

- ошибочных действий при проведении работ;

- неисправности защитных средств, которыми пострадавший касался
токоведущих частей.

б) появление напряжения на металлических конструктивных частях
оборудования в результате:

- повреждения изоляции токоведущих частей;

- замыкание фазы сети на землю;

- падение провода, находящегося под напряжением, на конструктивные части электрооборудования.

в) появление напряжения на отключенных токоведущих частях в результате:

- ошибочного включения отключения установки

- замыкания между отключенными и находящимися под напряжением токоведущими частями;

- разряда молнии в электроустановку и др.

г) возникновение напряжения шага на участке земли, где находится человек в результате:

- замыкания фазы на землю;

- выноса потенциала протяженным токопроводящим предметом и др.

Вероятность исключения указанных причин зависит от обучения персонала.

Основными мероприятиями по защите от электротравматизма являются:

- обеспечение недоступности токоведущих частей путем использования
изоляции, ограждений, расположения указанных частей на высоте, в
корпусах и в оборудовании;

- применение малых напряжений в местных и переносных источниках
света;

- использование изоляции токоведущих частей;

-применение средств коллективной защиты от поражения электрическим током, таких как заземление, зануление, защитное отключение;

- обучение и аттестация персонала.

Для предотвращения прикосновения человека к токоведущим частям в применяют: изоляцию (хлопчатобумажную, резиновую, пласт­массовую), ограждения (кожухи, камеры и другие), расположение открытых частей на высоте или в недоступных местах, используют блокировки, дистан­ционное управление (магнитные пускатели), предупредительную сигнализа­цию, предостерегающие, запрещающие, разрешающие и другие знаки (плака­ты).

Для защиты от статического электричества и вторичных проявлений молний,аппараты, трубопроводы и металлоконструкции, имеющие контакт с пожаровзрывоопасными средствами, должны быть заземлены.

Расчет заземляющих устройств

Исходные данные

Напряжение электроустановки – 220/380 В;

Мощность питающих трансформаторов – 100 кВ×А;

Форма вертикальных электродов – металлические стержни круглого сечения (труба);

Размеры вертикальных заземлителей: длина – 2,5 м, диаметр – 0,01 м;

Глубина заложения t – 0,7 м;

Расстояние между вертикальными электродами – 2,5 м;

Полоса связи – сталь прямоугольного сечения;

Размер полосы: в = 0,04 м;

Вид грунта – глина;

Климатическая зона - II;

План размещения заземлителей – выносное размещение электродов.

Методика расчета заземляющего устройства

Цель расчета заземления — определить число и длину вертикальных элементов, длину горизонтальных элементов (соединительных шин) и разместить заземлитель на плане электроуста­новки, исходя из регламентированных Правилами значений допу­стимых сопротивления заземления, напряжения прикосновения и шага, максимального потенциала заземлителя или всех указанных величин.

Расчет заземлителей производится в следующем порядке:

1) Определяются расчетный ток замыкания на землю и норма на сопротивление заземления (по ПУЭ) в зависимости от напряжения, режима нейтрали, мощности и других данных электроустановки;

2) Определяется расчетное удельное сопротивление грунта с уче­том климатического коэффициента для вертикальных электродов и горизонтальной соединительной полосы:

()

()

где ρ_гр – удельное сопротивление грунта, Ом∙м;

ψ_г, ψ_в – коэффициенты сезонности, учитывающие климатическую зону.

Рассчитывается сопротивление естественных заземлителей по формуле

()

Предварительно разместив заземлители на плане, определяется необходимое количество вертикальных электродов и расстояние между ними:

()

Если число не целое, то оно округляется в большую сторону.

Находится коэффициент использования η_в вертикальных электродов для найденного числа n₁ электродов, с учетом отношения расстояния между электродами к их длине и учетом размещения электродов.

Определяется сопротивление группы вертикальных электродов:

()

Определяется длина горизонтальной соединительной полосы – L_n.

Для электродов, расположенных по контуру длина полосы принимается L_n= 1,05∙а∙n₁, а для электродов, расположенных в ряд

L_n = 1,05∙а∙( n₁-1).

Рассчитаем сопротивление растеканию тока соединительной полосы:

()

Найдем коэффициент использования η_г горизонтальной соединительной полосы для найденного числа n₁ электродов, с учетом отношения расстояния между электродами к их длине и учетом размещения электродов.

Вычисляется сопротивление соединительной полосы с учетом коэффициента использования:

()

Результирующее сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства равно

()

Сравнивается вычисленное значение R_зу с допустимой величиной R_з. Если R_зу ≤ R_з, то оставляют найденное число n₁. Если R_зу ≥ R_з, то увеличивают n₁ до n₂ (принимают n₂= n₁ + (1…3)) и расчет повторяют для n₂. Если и при n₂ имеет место R_зу ≥ R_з, то методом последовательного увеличения добиваются того, чтобы R_зу ≤ R_з.

Расчет заземлителя

На основании исходных данных и в соответствии с требованиями ПУЭ, допустимое нормативное сопротивление заземляющего устройства принимаем равным не более R_з = 4 Ом.

Удельное сопротивление глины примем равным ρ_гр = 39 Ом∙м.

Для климатической зоны II ψ_г = 3,5, ψ_в =1,5.

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_о рассчитаем по формуле:

Определяем необходимое количество вертикальных электродов:

Коэффициент использования η_в вертикальных электродов группового заземлителя (труб, уголков и т.п.) без учета влияния полосы связи принимаем равным 0,65.

Сопротивление группы вертикальных электродов рассчитывается по формуле

Длина горизонтальной соединительной полосы для электродов, расположенных в ряд равна:

L_n= 1,05∙2,5∙(6-1)= 13,1м.

Сопротивление растеканию тока соединительной полосы рассчитываем по формуле:

Коэффициент использования η_г горизонтальной соединительной полосы для n₁ =6 принимаем равным 0,72.

Вычислим сопротивление соединительной полосы с учетом коэффициента использования η_г.

Результирующее сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства равно

Сравним вычисленное значение R_зу с допустимой величиной R₃. Так как R_зу≤ R_з (3,96≤ 4) то оставляем найденное число n₁=6.