Системы и средства безопасности, предотвращение аварий на морских месторождениях, терминалах и трубопроводах
Содержание
Введение
. Аварийные ситуации и методы их минимизации
.1 Возникновение и развитие аварийных ситуаций
.2 Пути повышение надежности
. Система противоаварийной защиты
.1 Системы безопасности
.1.1 Система диспетчерского управления и сбора данных (SCADA)
.1.2 Распределенные системы управления (DCS)
.2 Автоматизированные системы защиты
.3 Автоматизированные системы отключения
.4 Системы защиты объектов и персонала
.4.1 Система защиты от высокого давления (HIPPS)
.4.2 Система аварийного отключения (ESD)
.4.3 Аварийный сброс давления (EDP)
.4.4 Система обнаружения пожарной и газовой опасности (F&G)
. Системы спасения и эвакуации персонала
.1 Аварийное передвижение, эвакуация и спасение персонала
.2 Эвакуационные пути
.3 Временное убежище
.4 Подготовленность персонала
.5 Система эвакуации и принципы спасения персонала
.5.1 Первичные системы эвакуации
.5.2 Вторичные системы эвакуации
.5.3 Третичные средства эвакуации
.6 Выбор средств эвакуации в ледовых условиях
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Добыча нефти и газа на основных материковых
месторождениях все последние годы падает, и неспособна удовлетворять все
возрастающей потребности мировой экономики в углеводородном сырье. В настоящее
время поддержание постоянного наращивания объемов добычи нефти и газа ведется
за счет открытия новых месторождений во все более труднодоступных регионах с
неразвитой инфраструктурой.
Все выше перечисленные факторы заставили мировую
нефтегазовую промышленность проводить разведку месторождений континентального
шельфа, обустраивать и эксплуатировать их. На сегодняшний день три четверти
разведанных мировых запасов нефти и газа приходится на континентальный шельф,
причем сотни месторождений уже разрабатываются.
В общей площади континентального шельфа Мирового
океана, площадь шельфа Российской Федерации составляет около 22 %, из которой
70 % является перспективной на нефть и газ. Большая часть Российского шельфа
приходится на замерзающие моря с тяжелыми ледовыми условиями и характеризуется
отсутствием неразвитой береговой инфраструктурой. Высоко оцениваются ресурсы
углеводородного сырья шельфа арктических морей, до 70 % всех морских ресурсов
шельфа России.
Весьма перспективны разведанные месторождения
Баренцева и Карского морей, где по прогнозам сосредоточена половина всей нефти
и газа арктического шельфа.
Работы на морских объектах нефтегазодобычи относятся к
наиболее сложным и опасным видам деятельности. Технологические трубопроводы,
силовые кабели, аппаратура контроля и управления, средства эвакуации и спасения
персонала сконцентрированы на ограниченной площади, в непосредственной близости
от жилого модуля.
Пожар или взрыв - это основная опасность на морских
платформах, терминалах и трубопроводах, способная привести к катастрофическим
разрушениям, гибели персонала и колоссальным убыткам.
По этой причине обеспечение надежности и безопасности
технологических объектов осуществляется еще на стадии их проектирования, за
счет применения современных автоматизированных систем управления
технологическими процессами, а также разработкой общей концепции эвакуации и
спасении персонала [1].
Целью данной курсовой работы является изучение
требований по обеспечению безопасности персонала и предотвращению аварий на
морских месторождениях, терминалах и трубопроводах.
Для достижения цели работы были поставлены следующие
задачи, заключающиеся в рассмотрении применяемых систем противоаварийной защиты
на технологических объектах, и определении видов систем спасения и эвакуации
персонала, факторов, влияющих на их выбор, преимуществ систем и методики
выявления наиболее приемлемого варианта на морских месторождениях.
1. Аварийные ситуации и методы их
минимизации
1.1 Возникновение и развитие
аварийных ситуаций
Аварийные ситуации на промышленных объектах в своем
развитии проходят четыре условные типовые фазы:
− зарождение;
− инициирование;
− кульминационное развитие, с выходом
последствий за пределы аварийного блока;
− затухание.
В фазе зарождения складываются условия и предпосылки
будущей аварии: накапливаются проектно-производственные дефекты воздействия
технологических процессов на материалы конструкций объекта, нарушения правил
эксплуатации технологического процесса и внешние природные факторы, происходят
сбои в работе оборудования, инженерно-технического персонала.
Фаза инициирования сопровождается нестабильной работой
оборудования, также могут произойти:
− механическое повреждение какого-либо
узла, механизма, устройства;
− выход из строя средств контроля за
состоянием оборудования;
− отключение или поломка средств защиты
оборудования.
В этот период, в ряде случаев, еще может существовать
реальная возможность, либо ее предотвратить, либо значительно уменьшить ее
масштабы, при этом существенная роль отводится человеческому фактору, так как
свыше 60% аварий происходит из-за ошибок персонала. Во всех случаях, причина
аварии, как правило, никогда не единична. В качестве ее выступает совокупность
обстоятельств, каждое из которых само по себе не способно инициировать крупную
аварию, только их сочетание приводит к катастрофическим последствиям [2].
В начале фазы кульминации наблюдается выход параметров
процесса за предельные уровни. Авария начинается на одном механизме (аппарате),
участке коммуникации, в результате чего происходит высвобождение энергии или
вещества, оказывающее поражающее воздействие на персонал. Особенность этой фазы
в том, что она имеет цепной характер протекания аварии, когда разрушительные
действия инициирующего события многократно, иногда в сотни раз, усиливаются
вследствие выхода последствий за пределы аварийного блока и вовлечением в
процесс энергонасыщенных, токсичных, биологически активных компонентов [2, 3].
На схеме (рис. 1.1) показано вероятное развитие
аварии, которая может начинаться с одной из многих причин, а заканчиваться
экологической чрезвычайной ситуацией.
Рис. 1.1. Развитие аварии [3]
В фазе затухания происходит истощение высвобождающейся
энергии или вещества, воздействие их поражающих факторов стабилизируется или
прекращается. Одновременно с работами по локализации аварии ведутся работы по
ликвидации ее последствий, также проводятся спасательные и другие неотложные
работы в очаге аварии и на пострадавшей территории [2].
Потери среди персонала могут произойти:
− на участке воспламенения выбросов
углеводородов в течение нескольких минут после аварии. Эта категория не
включает в себя несчастные случаи, вызванные эскалацией или гибелью платформы;
− в результате эскалации аварии, т.е.
распространения огня с другой части платформы, включая гибель платформы;
− в процессе эвакуации [4].
1.2 Пути повышение надежности
На объектах предназначенных для работы в арктических
условиях, должны быть разработаны специфических проектные решения по
обеспечение безопасной эвакуации персонала в случае возникновения аварийных
ситуаций.
На ранних стадиях проектирования должна быть
разработана общая концепция эвакуации персонала с технологических объектов,
учитывающая следующие факторы:
− численность персонала;
− расстояние объекта (платформы) до
соседних объектов или побережья;
− условия окружающей среды;
− виды выполняемых работ;
− наличие водного или воздушного
транспорта;
− размеры и тип объекта (платформы).
Стоит отметить, что концепция эвакуации влияет на все
применяемые конструктивные решения, на выбор и размещение оборудования,
положение путей перемещения и конструкцию систем реагирования при авариях [4].
Также проектирование, эксплуатация и техническое
обслуживание морских добывающих платформ, терминалов и трубопроводов должно
осуществляться с учетом и минимизацией следующих негативных факторов:
− ошибок, допущенных на стадии
проектирования объекта;
− некачественного изготовления и/или
сборки узлов, агрегатов, механизмов, систем;
− ошибки персонала при эксплуатации машин
и систем;
− низкого качества и дефектов материалов,
из которых изготовлены машины, механизмы, узлы и детали;
− внезапного отключения электроэнергии,
подачи воды, газа, сжатого воздуха;
− низкого контроля со стороны
руководителей и специалистов за работой персонала, эксплуатацией машин и
систем, а также подмены аффективной работы благополучными отчетами и
необоснованными положительными заключениями;
− внешних воздействий природного и
техногенного характера [3].
2. Система противоаварийной защиты
2.1 Системы безопасности
Для обеспечения жизнеобеспечения и предотвращения
аварий на трубопроводах, терминалах и платформах применяют специальные системы
безопасности, которые должны быть основаны на:
− проведении постоянного мониторинга и
контроля систем управления технологическим процессом;
− проведении постоянного мониторинга
возможных источников опасности и устранении возможных источников возгорания;
− автоматическом обнаружении нештатных
эксплуатационных условий и режимов работы оборудования и автоматическом
реагировании на эти условия путем включения или отключения (изолирования)
необходимых компонентов системы или всей системы, включая сброс давления на
установках;
− обеспечении систем звукового и
визуального оповещения об отключении установки, аварийного сброса давления и пожаротушения;
− обеспечении испытаний систем с
минимальным нарушением работы.
Управление систем безопасности должно осуществляется
на основе электронных систем диспетчеризации SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - Диспетчерское управление и сбор
данных) и распределенных систем управления (DCS).
При проектировании трубопроводов, терминалов и
платформ учет человеческого фактора и исключение конфликтов «человек-машина»
достигается путем применения стандарта ASTM F1166 «Стандартная практика учета человеческого
фактора при проектировании морских систем, оборудования и установок».
Проектирование автоматизированных защитных систем
может вестись по стандарту IEC 61508, в котором определены границы применения
систем безопасности с использованием принципов полного жизненного цикла, то
есть «жизненного цикла безопасности», приведенного на рис. 2.1. [5].
По стандарту IEC 61508 эффективность каждой
автоматизированной защитной функции должна быть соизмерима с величиной риска,
также необходимо учитывать надежность и требования готовности функции к
действию. Эти факторы учитываются одним показателем - уровнем надежности защиты
(SIL) [5].
Рис. 2.1 Общий жизненный цикл безопасности платформы
(Поточная диаграмма из IEC 61508) [5]
2.1.1 Система диспетчерского
управления и сбора данных (SCADA)
Система диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) применяются для непрерывный сбора
информации в режиме реального времени с удаленных объектов с целью вывода этой
информации в едином диспетчерском центре, обработки, анализа и возможного
управления.
Кроме этого, система SCADA обеспечивает долгосрочное архивирование полученных
данных, при этом диспетчер имеет возможность как наблюдать за объектом, так и
ограниченно управлять.
Все современные системы SCADA включают три основных структурных компонента, которые
приведены на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Типовая структура системы SCADA [6]
Удаленный терминал (RTU) подключается непосредственно к контролируемому объекту
и осуществляет управление в режиме реального времени. В качестве RTU может выступать как датчик,
осуществляющий съем информации с объекта, так и специализированный
многопроцессорный отказоустойчивый вычислительный комплекс, который
осуществляет обработку информации и управление в режиме реального времени.
Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить
требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским
пунктом.
Диспетчерский пункт управления (главный терминал) (MTU) осуществляет обработку данных и
управление высокого уровня в режиме квазиреального времени. Основная его
функция - обеспечение человеко-машинного интерфейса. В зависимости от
конкретной системы MTU может быть
реализован в самом разнообразном виде: от одиночного компьютера с
дополнительными устройствами подключения к каналам связи до больших
вычислительных систем и/или объединенных в локальную сеть рабочих станций и
серверов.
Коммуникационная система (каналы связи) (CS)
необходима для передачи данных с удаленных объектов (RTU) на центральный
интерфейс диспетчера (MTU) и обратно. В качестве коммуникационной системы
используют следующие каналы передачи данных:
− выделенные линии - собственные или
арендованные; медный кабель или оптоволокно;
− частные радиосети;
− аналоговые телефонные линии;
− цифровые ISDN сети;
− сотовые сети GSM (GPRS).
С целью дублирования линий связи устройства могут
подключаться к нескольким сетям [6].
2.1.2 Распределенные системы
управления (DCS)
Распределенные системы управления (DCS) или РСУ
применяются для управления непрерывными технологическими процессами и
объединяют технологические установки, расположенные на достаточно большом
расстоянии друг от друга, по средствам медных кабелей и оптоволокна в единую
систему управления, за счет применения современных сетей и шин передачи данных,
таких как: Ethernet или промышленной шины Profibus DP.
Для большинства РСУ характерна трехуровневая модель
построения, представленная на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Типовая структура РСУ [7]
На нижнем уровне, уровне ввода/вывода (IO Layer), располагаются полевые приборы (датчики, сенсоры,
исполнительные механизмы), которые с помощью электрических кабелей подключаются
к подсистеме полевого ввода/вывода (IO subsystem).
Электрический сигнал, поступающий с датчика, в
подсистеме ввода/вывода интерпретируется как измерение определенной физической
величины, например, температуры и давления. Затем сигнал оцифровывается, то
есть переводится из аналоговой формы в цифровую. В цифровой форме сигнал
передается по специальной шине в контроллер (CPU).
Подсистема ввода/вывода может работать и в другом
направлении. Получив от контроллера (CPU) по той же шине управляющую команду, подсистема ввода/вывода переводит
ее из цифровой формы в электрическую аналоговую. Далее электрический сигнал по
кабелю подается на соответствующий исполнительный механизм.
Подсистема ввода/вывода - состоит из аппаратных
модулей ввода/вывода, которые различаются по типу электрического сигнала (с
помощью которого они взаимодействуют с полевыми приборами) и по направлению
передачи сигнала. Если к модулю подключается датчик - то модуль осуществляет
ввод сигнала в систему и называется модулем ввода, если подключается
исполнительный механизм - то модулем вывода.
На среднем уровне находятся контроллеры (CPU) - мощные вычислительные машины
промышленного исполнения. Их задача - обрабатывать поступающую из подсистемы
ввода/вывода информацию и выдавать обратно управляющее воздействие. Эта
обработка осуществляется в соответствие с заложенными алгоритмами управления и
происходит циклически в среднем 10-20 раз в секунду. Для решения сложных задач
контроллеры могут обмениваться между собой данными, используя цифровые
коммуникационные сети (Industrial Ethernet).
Верхний уровень - уровень операторского управления,
объединяющий серверы и операторские рабочие станции. Выделенный сервер
поддерживает коммуникацию с подключенными к нему контроллерами и накапливает
архив технологических параметров.
Операторские станции OS представляют собой персональные компьютеры. В рамках
клиент-серверной архитектуры они ведут обмен данными с сервером, а не напрямую
с контроллером, при этом операторских станций может быть несколько десятков.
Операторская станция служит для отображения технологической
информации в виде интерактивных графических мнемосхем, а также для эффективного
управления процессом. На мнемосхемах приводится исчерпывающая информация:
параметры ввода/вывода, значения процессных переменных, аварийные сигнализации,
диагностика аппаратных модулей системы, графики, отчеты. На станции оператор
может посмотреть показание любого датчика, вручную закрыть клапан, запустить
насос или изменить температурную уставку.[7].
2.2 Автоматизированные системы защиты
аварийный пожарный газовый опасность
Технологические объекты: платформы, терминалы и
трубопроводы оснащаются автоматическими системами обнаружения огня и газа, а
также аварийной сигнализацией с целью обеспечения дистанционного управления
этими объектами, а также минимизации возможных опасностей для персонала,
окружающей среды, оборудования и минимизацию потерь добычи.
Причем эти системы должны использовать стандартное
программное обеспечение и оборудование, работоспособное в условиях
экстремальных температур. Автоматизированные защитные системы должны иметь
раздельные датчики, контроллеры и исполнительные устройства управления
технологическими процессами.
При проектировании функциональной автоматизированной
защиты (IPS) проводят расчеты по уменьшению
риска, надежности, работоспособности и обслуживанию. В результате анализа этих
расчетов определяют требуемый уровень надежности защиты (SIL) [5].
2.3 Автоматизированные системы
отключения
Система аварийного отключения включают в себя ряд
подсистем, чья функциональная схема отключения определяется по диаграммам
«причины и последствия» отключения технологического процесса, которые
разрабатываются на основе требований API RP14C.
Система аварийного отключения включает следующие
уровни отключения, в порядке уменьшения иерархии:
− отключение при ликвидации установки (ASD);
При ликвидации происходит отключение всех источников
электрической энергии, за исключением системы батарей постоянного тока для
навигационного оборудования. Отключение срабатывает только после того, как было
выполнено общее отключение (TPS).
− общее отключение (TPS);
При общем отключение происходит отключение от внешних
источников углеводородов, остановка всех технологических процессов и
вспомогательных систем.
− аварийный сброс
давления (EDP);
Аварийный сброс давления (EDP) приводится в действие как автоматически, так и в
ручную.
− отключение
технологического процесса (SPS)
Отключением технологического процесса (SPS) является отключение всех систем
технологического процесса бурения скважин, добычи и промысловой подготовки
нефти, газа и воды. Приводы электрогенераторов переключаются с газа на
дизельное топливо, а вспомогательные системы будут, по возможности, оставаться
действующими.
− отключение оборудования
(USD).
При отключении оборудования происходит отключение
отдельных технологических процессов, вспомогательных систем или подсистем.
Отключение может быть произведено как вручную, так и автоматически, при этом не
должно приводить к нарушению безопасной эксплуатации остального оборудования
[5].
2.4 Системы защиты объектов и персонала
2.4.1 Система защиты от высокого
давления (HIPPS)
Система автоматизированной защиты от высокого давления
(HIPPS) производит отключение трубопроводов и оборудования от источника
давления, независимо от систем сигнализации и срабатывания, и возвращает
производственную систему к безопасному состоянию в случае:
− потери подачи энергии в любой из
компонентов;
− нарушения и разрыва воздухопровода или
кабеля;
− потери гидравлического
давления.
Проектирование систем защиты от высокого давления (HIPPS) ведется функционально независимо от
других защитных систем. Эти системы взаимодействуют с основной системой
управления технологическими процессом (PCS) через цифровые коммуникационные цепи, причем их
неисправность не должна воздействовать на надежность защитной системы.
Для каждой отдельной системы HIPPS производятся расчеты надежности и применимости [5].
2.4.2 Система аварийного отключения (ESD)
При проектировании систем управления и безопасности
ведется учет всех возможных видов отказа оборудования, при этом их архитектура
иметь необходимый уровень дублирования функций для удовлетворения требуемого
уровня автоматизированной защитной функции IРF, по этой причине
система аварийного отключения ESD
является важной.
Требования к системам управления и безопасности обеспечиваются
с помощью интегрированной системы управления и безопасности ICSS. Система ICSS должна включать системы PCS/PSD, ESD, F&G и HEPPS, кроме того, любую систему,
включающую в себя автоматизированную защитную систему IPS или автоматизированные защитные функции IPF.
Логические пункты управления системы аварийного
отключения ESD и распределительные щиты должны быть
размещеныв отдельных помещения, как и для PCS/PSD, ESD, F&G и HIPPS.
Система ESD
должна быть подключена к централизованному источнику непрерывного питания с
аккумуляторным дублированием на продолжительность 3 часа. При потере подачи энергии, отказе системы или неисправности
система ESD должна приводить к отключению. Для
управления безопасной работой оборудования система ESD должна быть обеспечена средствами мониторинга и
выполнения исполнительных действий, ликвидации отказов и перегрузок.
Система ESD
должна быть связана с:
− системой F&G;
− электровыключателями;
− промысловым
оборудованием.
Система ESD
должна иметь надежную двойную связь с системой управления технологическим
процессом PCS для записи последовательности
событий, сообщений о состоянии, передачи аналоговых показателей и записи
логических действий, а также действий оператора.
При испытании устройств включения и выходной мощности,
обслуживании использование и ликвидация перегрузок должно выполняться с помощью
этой цепи [5].
2.4.3 Аварийный сброс давления (EDP)
Сброс давления в технологическом оборудовании должен
обеспечиваться до безопасного уровня, установленного проектом. Система сброса
давления должна срабатывать автоматически при:
− нажатии кнопки общего отключения
платформы TPS;
− отключении технологического процесса SPS, в случае подтверждения высокого
уровня газа на любом участке, за исключением тракта вентиляции турбины;
− подтверждении возникновения пожара в
опасной зоне [5].
2.4.4 Система обнаружения пожарной и
газовой опасности (F&G)
Системы обнаружения пожарной и газовой опасности (F&G) должны быть оснащены системами ручного включения
сигнализации и установлены на всех производственных участках, с учетом степени
риска.
Эти системы производят оповещение пунктов управления,
которые автоматически сопровождаются аварийной сигнализацией. Также системы F&G инициирует срабатывание защитных систем, например,
противопожарной системы затопления и водяного орошения, а также останов
оборудования через систему аварийного останова.
В центральной диспетчерской на пульте управления
располагаются панели системы пожарной и газовой сигнализации, на которых
расположены:
− сигнальные устройства
системного диагностирования;
− сигнальные устройства системы пожарной и
газовой сигнализации;
− средства управления и отображения
состояния пожарных насосов.
Система пожарной и газовой сигнализации интегрирована
с системой аварийного останова для:
− останова технологического процесса
разных уровней;
− отключения оборудования
и электропитания.
Система пожарной и газовой защиты осуществляет мониторинг
с помощью следующих сенсорных устройств:
− детекторов газа;
− пожарных тепловых
извещателей;
− детекторов дыма;
− детекторов пламени [5].
3. Системы спасения и эвакуации
персонала
3.1 Аварийное передвижение, эвакуация
и спасение персонала
В соответствии с планом действий в аварийных ситуациях
для морских платформ безопасное аварийное передвижение, эвакуация и спасение
персонала осуществляется за счет:
− обеспечения безопасности при
передвижении с одного участка платформы на другой, избегая воздействия пожара
или взрыва;
− наличия защищенных участков и временного
убежища;
− обеспечение эвакуации персонала с
платформы;
− наличия средств и технических систем
ликвидации аварии;
− оказания квалифицированной помощи
пострадавшим;
Выбор тех или иных проектных решений, для реализации
указанных задач, осуществляется на основе:
− сценариев пожаров и взрывов;
− численности и распределения персонала по
платформе;
− плана платформы и схемы размещения
оборудования;
− условий окружающей среды;
− объем помощи от внешних источников;
− ожидаемое время реагирования;
− применимых нормы и правил, а также
отраслевого опыта.
Передвижение, эвакуация и спасение персонала платформы
определяется временем, с учетом психологических факторов в аварийных ситуациях.
Так при подсчете необходимого времени учитывают:
− пути передвижения персонала от места
аварии;
− временные убежища;
− основной метод эвакуации;
− запасной метод эвакуации;
− третичные методы эвакуации;
− средства связи при авариях;
− средства сбора и спасения людей, использовавших
запасной и третичные методы спасения и оказания медицинской помощи;
− информацию, необходимую для принятия
решения о необходимости эвакуации с платформы [4, 5].
3.2 Эвакуационные пути
У каждой палубы платформы, каждого уровня (яруса)
бурового комплекса, технологической зоны и зоны жилого модуля должно быть два
независимых эвакуационных выходов, один из которых обязательно должен вести к
морю [8].
Система коридоров и лестничных переходов не должна
иметь тупиковых веток. В случае необходимости персонал должен иметь возможность
достичь безопасную зону при движении по коридору и лестнице в любую сторону.
Ширина, высота коридоров, размер дверей должны достаточными для передвижения
персонала, пути должны быть свободными от препятствий. Аварийное освещение и
люминесцентные знаки указания направления движения должны быть предусмотрены по
всему пути эвакуации [8].
Расположение путей передвижения должны быть при
минимальной вероятности блокирования обоих путей в результате единичного
происшествия. Основные пути спасения должны быть расположены вдоль внешнего
края платформы с противоположной стороны от производственной площади, что
приводит к уменьшению проблем, связанных с задымлением. Данное решение
обеспечивает безопасный выход из жилого отсека. Также от жилого отсека к
временному убежищу должны вести два независимых пути [5].
Основные эвакуационные пути и средства эвакуации
защищаются от воздействия огня и взрывов. Места посадки предусматривают рядом с
основными средствами эвакуации, с целью проведения организованной эвакуации.
Площадь и расположение этих зон должна обеспечивать одновременное пребывание
численности персонала, из расчета 0,5 м2 на человека. Ширина
эвакуационных путей должна быть более 1 м и иметь достаточную высоту.
Также должны быть предусмотрены альтернативные пути
выхода с палубных участков к внешним проходам/путям эвакуации и к временному
убежищу.
Указатели направления передвижения к местам сбора,
пунктам погрузки и средствам спасения в море должны быть видимыми при различных
условиях, включая наличие дыма.
Все неопасные помещения и отсеки площадью менее 28 м2,
длина пути которых до выхода не превышает 7,5 м, могут иметь один выход.
Вспомогательные выходы с платформ оборудуются лестницами, которые располагают
таким образом, чтоб на данном уровне ни одна из точек не была удалена по
горизонтали дальше, чем на 15 м от выхода.
Основные проходы и лестницы предусмотрены для
эвакуации персонала на носилках. Размеры люков и лазов должны быть
спроектированы с учетом прохода персонала в спецодежде или имеющего средства
защиты [5].
Двери эвакуационных выходов имеют нажимной открыватель
или аналогичное устройство, открываются в сторону выхода. На раздвижных дверях
с обеих сторон должно указываться направление открытия двери. Все двери выхода
из модуля оснащены фотолюминесцентным знаком аварийного выхода или знаком
аварийного выхода с автономным питанием, размещаемого в хорошо видимом месте
над дверью. Использование лифтов в качестве эвакуационных путей при аварийной
ситуации запрещено [5].
3.3 Временное убежище
На морских платформах, расположенных в арктических
условия, для защиты персонала в случае возникновения аварии предусматривается
выделение зон, временных убежищ, где может укрыться персонал.
Временное убежище - это место сбора персонала, разработки
плана борьбы с аварией, или плана эвакуации. Во временном убежище и укрытиях
предусматриваются развертывание пунктов управления с двусторонней связью,
позволяющих контролировать ход эвакуации. Как правило, временным убежищем
является жилой отсек, помещение управления или место нахождения спасательных
шлюпок.
Средства спасения на море и спасательные шлюпки, плоты
и капсулы, используемые в случае эвакуации, располагаются в районе временного
убежища. От временного убежища должно идти два пути прохода к морю.
Временное убежище проектируется достаточной
вместимостью для
защиты максимального количества персонала на период
времени, предусмотренный концепцией эвакуации с платформы и необходимый для
проведения эвакуации, этот период времени включает в себя:
− время сбора персонала;
− время поиска персонала, который не
явился в места сбора;
− время оценки ситуации и принятия
решений;
− время начала действий по ликвидации и
борьбы с последствиями аварии, если это возможно;
− время завершения эвакуации;
− время на непредвиденные обстоятельства.
Временное убежище проектируется так, чтоб в нем не
возникли условия нарушения систем жизнеобеспечения, конструкционной целостности
и важных командных функций [5].
Временное убежище должно быть обеспечено:
− системами противопожарного водоснабжения
и средствами управления установками пожаротушения;
− системами обнаружения газа и дыма;
− аварийными средствами контроля и
управления;
− системами аварийной связи и аварийного
навигационное оборудование;
− системами вентиляции и
кондиционирования воздуха
− комплектами дыхательных аппаратов и
индивидуальных средств защиты;
− аварийно-спасательными средства и
аптечкой первой помощи [8].
Для исключения подсоса дыма и газа создается
избыточное внутреннее давление системами отопления, вентиляции и
кондиционирования, которая обеспечивается системой аварийного электроснабжения.
В случаях, когда часть персонала не имеет возможности
добраться до временного убежища, необходима разработка альтернативных мер по их
эвакуации [5].
3.4 Подготовленность персонала
Учитывая суровые климатические условии экстремальные
погодные условия, большую удаленность от берега и других платформ,
представляется невозможным привлечение дополнительных судов при чрезвычайных
ситуаций. По этой причине, подготовленность к чрезвычайным ситуация является одним из важнейших требований для проведения работ в
арктических условиях.
Присутствие дежурного судна ледокольного класса вблизи
платформы выступает решающим фактором общей подготовленности к чрезвычайным
ситуациям. В зависимости от особенностей арктических морей, к оборудованию
дежурных судов предъявляются специальные требования.
Для персонала аварийная ситуация на платформе
усугубляется, прежде всего, низкими температурами воздуха и воды, поэтому как
на платформах, так на дежурных судах должен присутствовать персонал с
медицинскими знаниями.
Важную роль в подготовленности к чрезвычайным
ситуациям играет мониторинг ледовой обстановки. Так айсберги, торосы и стамухи
в арктических условиях представляют значительный риск для морских платформ [5].
3.5 Система эвакуации и принципы
спасения персонала
Система эвакуации должна обеспечить возможность
персоналу покинуть платформу при любых метеорологических условиях. Выбор
способа эвакуации осуществляется согласно принятой оператором проекта
стратегии.
Морская платформа должна быть оборудована следующими
системами эвакуации:
− первичной:
. эвакуация вертолетами;
. эвакуация судами;
. эвакуация на спасательных лодках;
. эвакуация на резиновых плотах;
− вторичной:
. эвакуация с использованием спускных желобов;
. эвакуация с использованием дорожек и лестниц;
- третичной:
. эвакуация индивидуальными спасательными
средствами;
. эвакуация спасательными транспортными
средствами [5].
Первичные методы эвакуации являются основными и
предпочтительными, также используются для доставки и смены персонала.
В качестве запасной системы эвакуации применяют
вторичную систему, суть которой заключается в альтернативных методах переходов
персонала на спасательное судно.
Третичные системы эвакуации используются в случаях,
когда применение основных и запасных систем невозможно. Количество и размещение
индивидуальных спасательных средств определяется вероятными сценариями событий
и размещением персонала [5].
3.5.1 Первичные системы эвакуации
Эвакуация вертолетом
Предпочтительным методом эвакуации с платформы
является вертолетный транспорт. Этот способ эффективен для эвакуации по
медицинским показаниям, а также при авариях систем жизнеобеспечения платформы,
таких как систем энергосбережения и отопления.
На стадии пуска в эксплуатацию ледостойких
стационарных платформ (ЛСП) должны быть разработаны инструкциями полетов
вертолетов на платформу данного типа, регламентирующие меры безопасности при
доставке персонала. С ЛСП должен быть обеспечен радиоконтроль за полетом
вертолета, в том числе на частотах бедствия.
Оборудование взлетно-посадочной вертолетной площадки
должно соответствовать «Общим авиационным требованиям к средствам обеспечения
вертолетов на судах и приподнятых над водой платформах» (ОAT ГА-90) [5].
Обычно использование вертолета является
предпочтительным средством эвакуации, в случае наличия достаточного времени и
его наличия. Однако, проведение эвакуации персонала вертолетным транспортом представляется
не всегда возможным вследствие низкой видимости, в случае задымления
взлетно-посадочной вертолетной площадки при пожарах, а также неблагоприятных
погодных условий: сильных ветров, оледенения и туманов. Также значительная
удаленность платформы до ближайшей вертолетной базы/запасной установки, делает
этот вариант не пригодным.
Стоит отметить, что вертолет представляет опасность
как персоналу, так и платформе, а именно существует вероятность столкновения
вертолета с платформой, в результате чего может произойти возгорание
углеводородов, распространение пожара на другие части установки [9].
По этим причинам платформы арктического и сахалинского
шельфа должны быть обеспечены другими методами эвакуации [5].
Эвакуация спасательным судном
Оптимальным средством эвакуации для арктических
платформ является спасательное судно ледокольного класса, на который персонал
спускается по надувному трапу. Спасательное судно должно соответствовать
требованиям ММО (Международной Морской Организации).
Спасательное судно ледокольного класса должно
постоянно находиться вблизи платформы и обеспечивать спасение персонала в море.
Судно оснащают быстроходным спасательным катером для сокращения
продолжительности спасательных работ. Выход катера занимает не более 10 минут
после получения приказа.
Таким образом, дежурное судно, по сравнению с
вертолетом, является более приоритетным основным средством безопасной эвакуации
персонала с платформы [5].
Эвакуация на спасательных шлюпках
Спасательные средства и устройства, размещенные на
платформах, должны проектироваться и оснащаться в соответствии с требованиями
Международной Конвенции по безопасности мореплавания (Правила Российского
Морского Регистра Судоходства).
Вместимость спасательных шлюпок, представлена на рис.
3.1., должна соответствовать 200% численности личного состава платформы, причем
шлюпки с вместимостью 100% персонала располагаются в непосредственной близости
от временного убежища.
Количество спасательных жилетов, имеющихся на
платформе, должно составлять как минимум двух кратный размер от численности
личного состава. В местах посадки на шлюпки устанавливаются шкафы для хранения
спасательных жилетов на 100% личного состава. Также в жилом модуле и на
объектах, на которых происходит эвакуация в море, хранятся спасательные жилеты
на 100% личного состава.
В арктических условиях на спасательных шлюпках
предусматривается обогрев от их моторов. Также во избежание переохлаждения
имеется дополнительная одежда и специальные греющие одеяла [5].
Спуск спасательных шлюпок с платформы может
осуществлен с помощью:
- спусковой рампы из места установки за
счет действия силы тяжести (шлюпка свободного падения, рис. 3.1, данный способ
получил наибольшее распространение;
- стрел и лопарей, спусковые механизмы
приводится в действие как от главного, так и от аварийного источника энергии,
рис. 3.2 [8].
Рис. 3.1. Шлюпки свободного падения
Рис. 3.2. Шлюпка
Типичная шлюпка отличается от шлюпки свободного
падения тем, что она спускается на воду довольно медленно, а поверхности воды
может гореть. Во время спуска можно получить множество травм, но спасательная
шлюпка свободного падения все это исключает [10].
Стоит отметить, что применение шлюпок возможно только
в безледный период, когда нет ледяного покрова или дрейфующего льда [5].
Эвакуация на резиновых плотах
Применение резиновых плотов не возможно в ледовых
условиях по причине вероятности их повреждения острыми гранями льда. Также
управление плотов представляется трудным в экстремальных погодных условиях
среди груды обломков льда. Плоты дрейфуют и легко опрокидываются [5].
3.5.2 Вторичные системы эвакуации
Эвакуация с использованием спускных
желобов
В арктических условиях в качестве вторичной системы
эвакуации может быть применен метод перехода персонала на спасательное судно по
желобу «Skyscape», представлено на рис. 3.3.
Рис. 3.3. Система эвакуации типа «Skyscape»
Эта система состоит из сеточного рукава, в котором
установлены направляющие перегородки, предназначенные для регулирования
вертикальной скорости спуска человека. Лоток для спуска выходит на посадочную
платформу, которая надувается при развертывании в море. Затем можно развернуть
прикрепленные к платформе спасательные плоты.
Система эвакуации типа «Skyscape» применена на
производственных объектах Северного моря и показала себя как работоспособные
средства эвакуации. Эта система применима при ураганном ветре и высоте волны от
11 до 17 м.
Спускные желоба как средство эвакуации имеют
преимущество в ледовый периоды, когда лед крепкий. Следует отметить, что немало
важную роль в выживании персонала играют герметичные спасательные костюмы [5].
Эвакуация с использованием дорожек
или лестниц
В случае существования возможности эвакуации персонала
на крепкий лед, должно быть учтено применение спускных дорожек и лестниц. При
этом использование лестниц возможно при условии наличия запасного судна. Спуск
их осуществляется как вручную, так и с помощью специального спускового
механизма, приводимого в действие от аварийного источника энергии. В качестве
средства спасения рассматриваются предварительно упакованные сани с едой,
тентами, одеждой, обогревательными приборами, локаторными бакенами.
Также, может быть применена арктическая версия
«Selstair», представлена на рис. 3.4, представляющая собой лестницу, которая
может быть использована для спуска/поднятия с платформы на поверхность и с
поверхности моря, дрейфующего льда и оказания помощи судам. Лестницы
установлены на портале/стреле, прикрепленной сбоку платформы. Портал/стрела
опускается под силой собственной тяжести, изготавливается по заказу для каждой
платформы.
Рис. 3.4. Система эвакуации типа «Selstair»
Система эвакуации типа «Selstair» применена на производственных
объектах Северного моря и показала себя как работоспособные средства эвакуации.
Эта система применима при ураганном ветре и высоте волны от 11 до 17 м [5].
3.5.3 Третичные средства эвакуации
К третичным средствам эвакуации относятся средства,
предназначенные для экстренной эвакуации с платформы отдельным лицам, при
недоступности для них по какой-любо причине основных и вспомогательных средств
эвакуации.
В качестве индивидуального средства эвакуации с
платформы применяются устройства «Slip-compacts», которые охватывают тело человека и присоединяются к тросу
или канату, сброшенному в море. Скорость спуска регулируется
самозаклинивающимся бугелем, который спускающийся держит в руке.
В качестве средства спасения рассматривается аварийное
спасательное транспортное средство типа Амфибия. Транспортное средство,
используемое для аварийной перевозки людей в арктических морях, должно быть
способным передвигаться по морю и по льду и должно быть:
− плавучим и полностью закрытым;
− способным передвигаться по воде,
поломанному, тонкому и плотному льду;
− способным передвигаться со льда на воду
и с воды на лед.
Таким требованиям соответствуют роторные пропеллеры
SDTB «Импульс» (Россия) и транспортное средство на гусиницах на суше и с
турбинные двигатели на воде «Arktos» (Канада), представлено на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Грузовик гусеничный «Arktos»
Сухая эвакуационная система типа гондолы. Такая
система была установлена на платформе Hibemia на юго-востоке Сант-Джонс,
Ньюфаундленд, Канада. Система, называемая «Gemevac», была разработана фирмой
GEC Alsthom Engineering Systems Limited в Великобритании [11]. Система
«Gemevac» фактически представляет собой лифт на лыжах, состоящий из канатов и
гондолы для транспортировки 16 человек c платформы на спасательное судно.
Защитные термокостюмы должны храниться в шкафах в зоне
сбора, а также во временном убежище. Дополнительные защитные костюмы должны
находиться рядом с объектами, обеспечивающими эвакуацию в море.
Для привлечения внимания персонала и информирования во
время аварии предусматривается использование систем звукового и визуального
оповещения. Обеспечивается двухсторонняя связь между пунктами на платформе и
центральной диспетчерской, а также между внешними службами поддержки и
платформой [5].
3.6 Выбор средств эвакуации в ледовых
условиях
Особое внимание при проектировании ЛСП должно
уделяется возможным методам эвакуации персонала в зимние время в условиях
ледовой обстановки.
Влияние погодных условий на организацию экстренной
эвакуации с платформы и проведение спасательных работ быть минимально. Это
достигается путем разработки основных принципов организации этих работ
применительно к конкретной платформе с учетом климатических и погодных условий.
Использование вертолетов является предпочтительным
методом эвакуации при авариях систем жизнеобеспечения платформы, а также по
медицинским показаниям. Однако, при условиях низкой видимости представляется не
возможным использовать вертолетную палубу, то в таком случае эвакуация по морю
является предпочтительной.
Эффективное использование традиционных средств
эвакуации с морских платформ, а именно малых самоходных спасательных судов,
спасательных плотов и шлюпок, не возможно в зимнее время при наличии ледяного
покрова.
По этой причине были рассмотрены нетрадиционные
способы эвакуации с целью оценки их пригодности в ледовых условиях, к которым
относятся:
− спасательные транспортные средства
«Arktos»;
− система эвакуации типа «Selstair»;
− система эвакуации типа «Skyscape»;
− система эвакуации типа «Gemevac.
При выборе конкретной системы организации эвакуации и
спасения должны быть рассмотрены следующее особенности:
− штатные средства доставки и смены
персонала платформы;
− вероятные сценарии пожаров и взрывов,
включая влияние задымления и открытого пламени;
− количество и распределение персонала по
зонам платформы;
− план платформы и компоновка
оборудования;
− условия окружающей среды;
− технические средства помощи и
предполагаемое время его получения;
− нормативные документы и промышленный
опыт.
Заключение
Аварийность и гибель персонала при освоении морских
нефтегазовых месторождений обусловлены несовершенством систем жизнеобеспечения
и противоаварийной устойчивости платформ, опасным расположением технического и
вспомогательного оборудования, а так же отсутствием надежных технических
способов и средств для эвакуации персонала в ледовых условиях.
При проектировании морских гидротехнических
сооружениий, терминалов и трубопроводов, в целях обеспечения промышленной
безопасности, охраны здоровья персонала и окружающей природной среды были
рассмотрены основные требования, заключающие в определении принципов размещении
и компоновки оборудования, а также в проведении анализа проектных и
конструкционных решения и будущих операций, с точки зрения, их влияния на
безопасность.
Жизнеобеспечение и противоаварийная устойчивость
объектов обеспечивается за счет применения автоматизированных систем
безопасности на основе электронных систем диспетчеризации SCADA и
распределенных систем управления DCS, а также анализа жизненного цикла
безопасности объекта. На ранних стадиях проектирования должна
быть определена концепция эвакуации и спасения персонала, которая включала
обеспечение безопасного аварийного передвижения и учитывала численность
персонала, расстояние до соседних объектов и побережья, условия окружающей
среды, виды выполняемых работ, наличие водного или воздушного транспорта, а
также размеров и типа объекта (платформы).
Проведенный анализ позволил оценить, что выше
описанные принципы организации эвакуации и спасения отвечают своему назначению
в аварийных условиях в суровых климатических условиях.
Список используемой литературы
1. Тагиев Р.М. Разработка методологии обеспечения безопасности
объектов обустройства морских нефтегазовых месторождений. - Дисс.
на соиск. уч. cтеп. д.т.н. - М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2006.
2. Характеристика
производственных аварий. <http://www.spael.com/publ/87-1-0-1888>
. Безопасность
производственных систем: учебное пособие. / Под ред. Е.А. Резникова, В.А. Голова. - М.: МГИУ, 2006. - 156
с.
4. Богатырева Е.В. Методы обеспечения безопасности персонала
нефтегазовых платформ арктического шельфа; − Дисс. на соиск. уч. степ.
к.т.н. - М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2004.
5. Богатырева Е.В. Требования по безопасному проектированию морских
платформ для арктических условий // Интернет-журнал.Нефтегазовое дело. 28.04.2004 г. - 7 с.
http://www.ogbus.nl/authors/Bogatvreva/Bogatvreva 1.pdf
6. Что такое SCADA <http://kazanets.narod.ru/DCSIntro.htm>.
. Что такое DCS <http://kazanets.narod.ru/DCSIntro.htm>.
. ГОСТ Р ИСО
22673-2011. Суда и морские технологии. Спусковые устройства для спуска
спасательных шлюпок свободным падением.
. Вальдман Н.А.
Доставка персонала на морские платформы: расчет рисков. Безопасность // Наука и транспорт. 2011. № 8. С. 32-33.
. Современные
спасательные средства <http://korabley.net/news/spasatelnaja_shljupka_i_sovremennye_spasatelnye_sredstva/2010-12-13-724>