Купол для ремонтных работ на газопроводе низкого давления

Введение

Первые газопроводы использовались ещё в Древнем Китае [1]. В качестве труб применялся бамбук, а избыточного давления в трубах не было и газ подавался «самотёком». Соединения бамбуковых труб запаковывались паклей, такие сооружения позволяли китайцам отапливать и освещать свои жилища, выпаривать соль. Первый магистральный газопровод в Беларуси был введен в эксплуатацию в конце 1960 года, а сегодня невозможно даже представить себе повседневную жизнь без разветвленной системы газоснабжения, которая, подобно кровеносной системе нашего организма, питает каждый уголок нашей страны. В настоящее время общая протяженность действующих газопроводов в Республике Беларусь составляет более 63000 км, а бесперебойное газоснабжение и безаварийную эксплуатацию системы газоснабжения обеспечивают более 23000 человек. Газ подан во все 118 районных центров, во все 115 городов и все 85 поселков городского типа, газифицированы более 3000 населенных пунктов страны [2].

Имея такую разветвленную сеть газопроводов, большинство вновь построенных жилых домов подключаются к газораспределительной системе природного газа, который используют для приготовления пищи, отопления и подогрева воды. Только жилищный фонд в год потребляет более 2 миллиардов кубических метров природного газа. Основная часть газопроводов, питающих жилой фонд страны, является газопроводами низкого давления.

В условиях растущих требований к повышению уровня безопасности производства газоопасных работ и максимальному энергосбережению, появилась необходимость в разработке простого, надежного и недорогого способа присоединения вновь построенного газопровода к действующему газопроводу низкого давления, исключающего наличие загазованности в рабочей зоне и потери природного газа.

Следует отметить, что в соответствии с Правилами по обеспечению промышленной безопасности в области газоснабжения Республики Беларусь, утверждёнными Постановлением Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь № 66 от 5 декабря 2022 года (далее – Правила), присоединение вновь построенного газопровода к действующему является газоопасной работой.

Справочно. Газоопасные работы – работы, выполняемые во взрывоопасной зоне (часть замкнутого или открытого пространства), в которой присутствует или может образоваться взрывоопасная газовая среда в объеме, требующем специальных организационных и технических мероприятий, обеспечивающих безопасность работников при выполнении этих работ [4].

В соответствии с вышеуказанными Правилами, к выполнению газоопасных работ допускаются работники, прошедшие подготовку и проверку знаний по вопросам промышленной безопасности, знающие технологию проведения газоопасных работ, правила пользования средствами индивидуальной защиты, способы оказания первой помощи, порядок действий при локализации и ликвидации аварий и инцидентов на объектах газораспределительной системы и газопотребления.

Обзор существующих способов присоединения газопровода

Для обеспечения бесперебойного газоснабжения потребителей и повышения качества обслуживания, все присоединения газопроводов и ремонтные работы на действующем газопроводе выполняются без отключения и прекращения подачи газа, за исключением единичных случаев, рассматриваемых в индивидуальном порядке.

Способ присоединения вновь построенных газопроводов-вводов к действующему распределительному газопроводу определяется газоснабжающей организацией исходя из материала газопровода и рабочего давления [3].

Рассмотрим способы присоединения к стальному газопроводу.

Присоединение вновь построенного газопровода-ввода к действующему распределительному газопроводу низкого давления осуществляется со снижением давления способом «горячей» врезки. Присоединение данным способом осуществляет бригада в составе не менее трех человек под руководством специалиста. Врезка получила название «горячей» т. к. во время врезки, в соответствии с технологической инструкцией, имеет место выход газа, который сопровождается открытым горением от начала выполнения сварного соединения до его окончания.

В случае подключения к действующей сети среднего и высокого давления присоединение осуществляется при помощи специального оборудования для врезки под давлением и происходит без выхода газа и без снижения давления. Такой способ часто называют «холодной врезкой». Присоединение таким способом является более затратным и трудоемким, т. к. требуется применение специального оборудования, дополнительных механизмов, дорогостоящих фитингов, узких специалистов по работе с данным оборудованием и более квалифицированных электрогазосварщиков. Следовательно, присоединение таким способом требует более продолжительного времени.

В свою очередь, присоединение к газопроводу низкого давления может быть двух видов:

• Тавровая врезка (или Т-образная);
• Торцевая врезка.

Если тавровая врезка как правило применяется при присоединении вновь построенных газопроводов к действующим, то торцевая врезка газопровода применяется как при присоединении вновь построенных газопроводов, так и при различных ремонтах на действующем газопроводе: замена либо ликвидация отключающих устройств, замена поврежденных участков газопровода, перекладка любо реконструкция участков газопровода.

В отличие от тавровой врезки, при торцевой врезке существует необходимость обязательного перекрытия потока газа в месте производства работ при помощи пневмошаров, пневмозаглушек, стальных расширяющихся заглушек либо аналогичных приспособлений, которые заводятся в тело трубы для перекрытия потока газа на участке газопровода перед местом врезки по ходу газа. Для установки данных приспособлений необходима вырезка специального технологического отверстия «окна» в газопроводе. При проведении ремонтных работ, когда участок газопровода не является тупиковым, такие «окна» необходимо вырезать по обе стороны от места производства работ и устанавливать перекрывающие поток газа устройства с обеих сторон.

В соответствии с технологической инструкцией, при демонтаже вырезанного окна и установке перекрывающего приспособления необходимо повышение рабочего давления в допустимом диапазоне, для исключения просадки давления в сети во время установки перекрывающего приспособления ниже минимально допустимого. Выполнение работ по повышению рабочего давления производится на газорегуляторном пункте не менее чем двумя рабочими под руководством специалиста. Однако несмотря на повышение давления, риск критического снижения давления существует и в случае падения давления ниже минимально допустимых значений необходимо произвести отключение подачи газа потребителям на данном участке и выполнить работы по повторному пуску газа в установленном порядке с привлечением профильных специалистов других служб. В зависимости от количества отключенных потребителей работы по повторному пуску газа могут быть весьма продолжительными и трудоемкими. Контроль за давлением осуществляется при помощи специально приваренного патрубка с манометром вблизи места производства работ. В случае, когда расстояние до ближайшего газорегуляторного пункта составляет менее 100м, патрубок с манометром допускается не приваривать и осуществлять контроль за давлением на самом газорегуляторном пункте. При производстве данных работ в непосредственной близости от потребителя, несмотря на близкое расположение газорегуляторного пункта, в большинстве случаев руководитель газоопасных работ принимает решение о дополнительном контроле за давлением непосредственно на вводном газопроводе данных потребителей либо на самом газоиспользующем оборудовании.

Следовательно, во время демонтажа окна и перекрытия потока газа в рабочей зоне слесаря имеет место интенсивный выход газа до тех пор, пока приспособление не будет герметично установлено внутри трубы и физически не перекроет выход газа. Следует отметить, что на газопроводе большего диаметра имеет место более существенный выход газа.

Для понимания объема выхода газа в таблице ниже приведена пропускная способность газопровода низкого давления в зависимости от диаметра.

Таблица

Далее, после выполнения продувки отключенного участка воздухом и достижения допустимой концентрации метана (менее 1%), производятся сварочные работы по торцевой врезке. После чего перекрывающие устройства извлекаются из тела трубы и на место вырезанных окон устанавливаются козырьки, которые завариваются «горячим» способом, что также сопровождается выходом газа с открытым горением в месте наложения сварного шва. Следовательно, при демонтаже перекрывающих приспособлений также наблюдается интенсивный выход газа.

Конструкция и состав устройства

Разработанное устройство (рис. 1) представляет собой «купол» из прозрачного полиэтилена высокой плотности, предназначенный для установки на газопроводы различных диаметров и выполнения работ по извлечению вырезанного «окна» и установке расширяющей заглушки для перекрытия потока газа без интенсивного выхода газа. Работы по обратному снятию расширяющейся заглушки и установке козырька также проводятся под куполом, что также исключаем интенсивный выход газа.

Рис. 1

Внешне устройство состоит из двух частей: стальной каркас и полиэтиленовый купол. Стальной каркас выполнен из двух одинаковых частей профильной трубы (3), соединенных между собой при помощи гибкой стальной пластины. По периметру стального каркаса имеется прокладка из вспененного каучука для плотного прилегания к газопроводу и обеспечения герметичного соединения. Верхняя часть купол (5) имеет форму параллелепипеда и выполнена из полиэтилена высокой плотности. Купол присоединен к каркасу при помощи армированной клеящей ленты. Устройство устанавливается на газопровод с помощью крепежной тканевой ленты (6) с двух сторон.

На рисунке 2 представлены фото экспериментального образца.

Рис. 2

Использование в конструкции гибкой стальной пластины и тканевой крепежной ленты позволяет в значительной степени унифицировать устройство для применения на широком диапазоне различных диаметров.

Алгоритм применения устройства и его нормативное обеспечение

Проведение работ по присоединению газопроводов строго регламентируется действующими нормативными актами и отраслевыми стандартами. Основными документами, определяющими требования и порядок выполнения данных работ, являются:

• Правила по обеспечению промышленной безопасности в области газоснабжения, утверждённые Постановлением Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь № 66 от 5 декабря 2022 года [4];
• СТП 03.09.2020 ГПО «Белтопгаз», устанавливающий конкретные требования при организации безопасного проведения газоопасных работ [5].

Процесс применения купола при врезке газопровода заключается в следующем. После приварки трубы-стойки и вырезки «окна», рядом с окном на поверхности трубы необходимо свободно разместить стальную расширяющуюся заглушку, а затем на место производства работ устанавливается данное приспособление. Через образовавшиеся при вырезке окна прорези в купол поступает газ, благодаря чему купол принимает форму параллелепипеда и давление в куполе и газопроводе выравнивается. Далее необходимо через полиэтилен взяться за трубу-стойку и поступательными движениями демонтировать приваренный к ней козырек из окна (т. е. выломать предварительно оставленные в прорезях мостики козырька). Далее свободно разместить козырек на трубе возле окна с противоположной стороны расширяющейся заглушки. После этого через полиэтилен взять в руку расширяющуюся заглушку, завести её в тело трубы и расширить заглушку до перекрытия подачи газа. Далее ослабив крепежные ленты необходимо сбросить давление, образовавшееся под куполом, и снять его. После чего произвести сварочные работы в соответствии с технологической инструкцией. Затем установить купол на то же место и произвести действия в обратном порядке. Для этого через полиэтилен ослабить расширяющуюся заглушку, установленную в трубе, а после выравнивания давления под куполом и в газопроводе полностью извлечь заглушку и разместить её на трубе возле окна с противоположной стороны от козырька. Затем через полиэтилен взять за трубу-стойку и установить козырек в «окно». Далее, придерживая козырек, ослабить крепежные ленты, сбросить давление, образовавшееся под куполом и снять его. После этого установить на козырек быстрозажимную струбцину заделать прорези асбестом или шамотной глиной и после продувки до полного вытеснения кислорода приварить его обратно в «окно».

Преимущества и эффективность использования

Разработка и внедрение данного приспособления обеспечивает ряд значимых эксплуатационных и экономических преимуществ:

1. Полностью исключена просадка давления в сети ниже минимально допустимых значений в момент интенсивного выхода газа, тем самым исключается вероятность незапланированных отключений потребителей газа;
2. Потери природного газа сводятся к минимуму, т. к. демонтаж козырька и установка перекрывающего устройства осуществляется в замкнутом пространстве. Также и обратное снятие перекрывающего устройства и установка козырька;
3. Отсутствует необходимость повышения давления на газорегуляторном пункте, т. к. интенсивного выхода газа не происходит;
4. В воздухе рабочей зоны значительно снижается загазованность, а взрывоопасная концентрация природного газа в воздухе исключена;
5. При близком расположении потребителя от места производства работ отсутствует необходимость за контролем у них нижнего порога давления, поскольку интенсивного выхода газа и просадки давления нет;
6. Отсутствие повышенной загазованности воздуха рабочей зоны значительно повышает уровень безопасного производства работ, вследствие чего значительно упрощается карта производственных рисков.

В ходе проведения экспериментальной эксплуатации устройства в УП «Гроднооблгаз» на газопроводе Ду-150 было зафиксировано, что потери природного газа составили менее 0,3 кубических метра, а концентрация природного газа в рабочей зоне не превысила 0,5% в непосредственной близости к вырезанному окну.

Заключение

Разработка и внедрение устройства, исключающего интенсивный выход газа при торцевой врезке в значительной степени повысит уровень охраны труда в газоснабжающих организациях и сократит общее количество технологических потерь природного газа при производстве работ. Развитие инструментальных средств для безопасного присоединения и ремонта газопроводов способствует оптимизации технологических мероприятий, снижению эксплуатационных издержек и повышению качества обслуживания населения.