ITO Corporation. Ивасаки Сакура. Утечка газа в трубопроводах. Анализ и решение

В специальном выпуске журнала «Вестник арматуростроителя» корпорация ITO рассказала об утечке газа в трубопроводах, проанализировала причины таких происшествий и привела решение для устранения данной проблемы.

В прошлом номере журнала мы публиковали статью, в которой описывали оборудование для газоснабжения, а также немного поведали о нашей компании в Японии. Продолжая первую статью, в этом номере хотим затронуть тему утечки газа в закопанных трубопроводах.

Итак, как легко и дешево на раннем этапе обнаружить утечку газа в закопанных трубопроводах, что является наиболее важной задачей в сфере реализации безопасности и сохранности автономной распределительной системы сжиженного газа.

Можем ли мы внести свой вклад в развитие сжиженного газа и газовой промышленности в России, основываясь на собственном опыте и тех знаниях, которые поддержали развитие и распространение использования сжиженного газа в Японии? Познакомьтесь с нашими проектами и сделайте выводы.
Известно, что в последнее время в России возникает немало аварийных ситуаций, связанных с газом. В Японии тоже бывают аварии.

Рис. 1 показывает количество аварий и погибших до настоящего времени. В 1968 году, когда было положено начало сбору статистических данных, наряду с популяризацией и быстрым ростом развития сферы применения СГ количество несчастных случаев также увеличивалось. В 1979 году оно достигло рекордного уровня – 793 человека: 63 человека погибли и 825 получили ранения.

В целях сокращения числа несчастных случаев государственный и частный сектор совместно работают над совершенствованием законодательства, а также разработкой и распространением различных устройств безопасности. В прошлом году в 192 аварийных случаях число жертв сократилось до 1 погибшего и 29 раненых.

В результате совместных усилий в Японии сжиженный газ получил широкое распространение и используется в домашних хозяйствах так же часто, как и природный газ. Источник: годовой отчет о нефтегазовых авариях за 2020 год (выпуск METI, март 2021 года).

Прежде всего из всех причин, которые вы можете видеть на рис. 2, только причина «вызвано коррозией и повреждением» по-прежнему составляет почти половину. В случае утечки сжиженный газ начинает скапливаться в нижней части помещения, что легко может привести к серьезной аварии.

В частности, так называемые белые трубы и стальные оцинкованные трубы чрезвычайно подвержены коррозии при заглублении. Они использовались для газовых и водопроводных труб в период высокого экономического роста (с 1960-х по 1970-е годы), и в прошлом произошло огромное количество серьезных аварий, таких как взрывы из-за утечек из подземных труб.

Законы каждый раз понемногу пересматривались, и теперь, если используются белые закопанные трубы, они должны проверяться на наличие утечки один раз в год. Поэтому в настоящее время серьезные несчастные случаи практически отсутствуют, но с другой стороны, работа по проверке утечки газа должна выполняться компанией, занимающейся производством СПГ, а это трудоемкий и дорогостоящий труд, который является тяжелым бременем для газопроизводственной компании.

Поэтому мы разработали устройство обнаружения утечек, которое позволяет измерять давление, не используя человеческие ресурсы. Установив его и регулярно контролируя (проверяя) показатели, вы можете избежать других операционных работ, так как такого рода проверка имеет тот же эффект, что и проверка утечки в Японии.

Устройства обнаружения утечек устанавливаются на различных объектах. Утечка может быть обнаружена во всех трубах – от газгольдеров или хранилища баллонов до места распределения газа, независимо от того, закопаны они в землю или нет.

СУГ для бытового использования делится на два типа: система индивидуального снабжения, в которой один объект снабжения устанавливается в непосредственной близости от каждого домохозяйства, использующего СУГ, и система коллективного снабжения, в которой несколько домохозяйств снабжаются вместе от одного объекта на расстоянии.

На рис. 4 представлена индивидуальная система снабжения, когда баллон и счетчик газа устанавливаются в комплекте и газ продается с учетом использованного объема, а не количества баллонов. Этот счетчик имеет различные функции безопасности. Так, например, последняя модель позволяет измерять расход и обнаруживает утечку газа со стороны входа и выхода.

На рис. 5 показано, как это выглядит в действительности. В типичных японских домах обязательно устанавливается микрокомпьютерный счетчик, или так называемый умный счетчик (Gas Meter incorporated with the micro Computer или Smart Meter), поэтому всегда можно обнаружить возможную утечку газа в трубах. При таком индивидуальном снабжении утечку выявить довольно легко, так как трубопровод короткий.

В коллективном снабжении жилых домов также устанавливается микрокомпьютерный счетчик. При установке такого счетчика обнаружение самой утечки газа возможно, но так как трубы гораздо большей длины, довольно сложно определить ее место.

Даже в этом случае его использование в сочетании с устройством обнаружения утечки упрощает определение места утечки. Конечно, при наличии заглубленных труб необходимость проверки на возможность утечки (герметичности) также исключается. Если микрокомпьютерный счетчик не установлен, узнать, есть ли утечка, невозможно, пока не будут осмотрены все трубы.

Следовательно, в коллективном снабжении, где задействовано много людей, это может привести к серьезной аварии, поэтому очень важно осуществлять проверку на предмет утечки газа (герметичность) подземных труб. В промышленном использовании проверка на утечку газа не обязательна, но ее часто устанавливают добровольно, чтобы обеспечить безопасность подземной части газовых распределительных систем.

Так что же это за устройство обнаружения утечек?

Это еще одно предлагаемое нами устройство отслеживания утечек. Обнаружение утечек возможно без приостановки использования сжиженного газа. К тому же это можно заметить на этапе малейших утечек и вовремя предотвратить крупные аварии. У нас есть два типа устройства обнаружения утечек. Оба оценивают изменение сжиженного газа как в ночное, так и в другое время, когда никто не пользуется им. Они обнаруживают, есть ли утечка или нет, но методы измерения отличаются. С левой стороны на рис. 9 вы видите устройство HL, а в коробке справа – HLB.

Серия HL оценивает, идет ли газ (поток газа), и обнаруживает наличие или отсутствие утечки. HL на фотографии слева и детектор на фотографии справа используются в комплекте. HL – это интегрированная система, состоящая из регулятора второй ступени и устройства обнаружения утечки, позволяющая регулировать давление при обнаружении наличия или отсутствия утечки газа.

Поскольку детектор имеет ту же структуру, что и микрокомпьютерный счетчик, он снабжен функцией обнаружения потока газа. Если есть поток газа во время, когда он не используется, можно определить вероятность его утечки, и появляется сигнал предупреждения.

Объясним принцип. HL делится на две ступени: на первой ступени давление снижается с высокого до среднего давления, на второй – давление снижается со среднего до низкого. Сжиженный газ высокого давления поступает через входное отверстие и сбрасывается до среднего давления через первую ступень регулятора. После этого, пройдя вторую ступень, давление газа снижается до низкого и газ направляется в сторону выхода (нижний поток).

Эта система HL имеет два выхода, так как устанавливаются два регулятора второй ступени, главный и вспомогательный. Поскольку давление на выходе вспомогательного регулятора выше, чем давление на выходе основного, если в главном регуляторе газ течет, то и во второстепенном регуляторе он тоже будет течь. Если есть утечка на стороне выхода, сжиженный газ будет течь только из вспомогательного регулятора. Когда детектор непрерывно обнаруживает расход 3 л/ч или более в течение 30 дней, появляется сигнал предупреждения.

Крайнее левое изображение на рис. 11 показывает, когда сжиженный газ не используется, блокируются оба регулятора – и главный, и вспомогательный. Изображение посередине показывает, когда сжиженный газ течет как в основном регуляторе, так и во вспомогательном регуляторе.

Крайнее правое изображение – сжиженный газ, протекающий через вспомогательный регулятор, контролируется с помощью детектора. Нужно только проверять дисплей один раз в два месяца, и если нет предупредительного сигнала, значит, в нижнем трубопроводе нет утечки, поэтому нет необходимости выполнять проверку на утечку, даже если прошел год.

Еще одно устройство обнаружения утечек – серия HLB, отслеживающая наличие или отсутствие утечек путем регистрации давления. Используется в комплекте HLB (слева) и так называемый блок обнаружения (изображение справа).

Как показано на рис. 11, используется медная трубка, устанавливаемая в обход вторичного регулятора второй ступени, и подключается к самопишущему регистратору данных давления.

Внутри коробки установлены три регулятора самого простого типа. Есть два двухступенчатых регулятора первой ступени и один регулятор второй ступени. Манометр с самозаписывающим регистратором измеряет давление между первой и второй ступенями. Если в выходном трубопроводе утечки не происходит, в период неиспользования газа внутреннее давление HLB повышается до 8 кПа.

Манометр продолжает регистрировать изменения давления в течение 30 дней. Если вы регулярно проверяете запись давления и оно поднялось до 6-8 кПа хотя бы один раз в течение этого периода, можно определить, что утечки нет.

На рис. 14 представлен самопишущий регистратор данных давления (диск диаграммный регистрирующего прибора), который мы используем на практике. Он делает запись в течение 30 дней в виде кольца, при этом одно деление от синей линии до линии составляет один день.

Самописная запись справа показывает, что давление ни разу не превышало 4 кПа, таким образом заподозрили утечку из газопровода. После осуществления проверки закопанной газотрубы утечка в действительности была выявлена и подтверждена, поэтому трубопровод заменили. Запись здесь (слева) – это запись после замены трубы. Вы можете видеть, что давление возросло до более чем 6 кПа и находится в обозначенной зеленым цветом зоне безопасности. Таким образом проблема разрешена.

У HLB есть три особенности:

• Это устройство может определить утечку газа из трубы, если есть хотя бы короткий промежуток времени, когда газом не пользуются.
• Это устройство можно подсоединить к той газораспределительной системе, которой вы в настоящее время пользуетесь.
• Его можно легко установить и отсоединить, а также легко привезти на следующую новую площадку.

Есть также модель, позволяющая за счет установления дополнительного регулятора оценить степень утечки в соответствии с зарегистрированным давлением. Кроме моделей для газопроводов низкого давления также доступны модели для газопроводов среднего давления (от 20 до 90 кПа) и для городских газовых сетей.

Размещено в номере: Вестник арматуростроителя, Спецвыпуск (69)