О безопасной эксплуатации стальных баков – аккумуляторов горячей воды

Для того, чтобы предотвратить аварии с металлическими баками-аккумуляторами горячей воды необходимо иметь четкое представление о потенциальной их опасности и знать причины аварий, происходивших ранее с этим оборудованием. За последние годы значительно изменился состав специалистов органов государственного надзора, инженерно-технических работников и руководителей предприятий. На смену старым кадрам пришли молодые, которые не всегда знакомы с причинами аварий, ранее происходивших с указанным оборудованием.

Среди работников, к сожалению, встречаются и такие, которые не хотят учиться на ошибках других, наивно полагая, что аналогичные аварии не повторятся. Подобное мнение ошибочно, меры по предотвращению аварий необходимо предпринимать заранее, используя предыдущий опыт, а не ждать новых аварий, после чего начинать профилактическую работу с чистого листа.

На тепловых электростанциях РАО «ЕС России», РАО «Роскоммунэнерго» и на предприятиях других отраслей промышленности эксплуатируется значительное количество баков-аккумуляторов. Они предназначены для хранения горячей воды с температурой до плюс 95∞ С, имеют цилиндрическую форму и устанавливаются вертикально. Их вместимость составляет от 100 до 20000 м3.

БАГВ состоят из днища, стенки и кровли (рис. 1). Форма кровли баков вместимостью до 3000 м3 включительно – коническая, вместимостью более 3000 м3 – куполообразная.

Стенки бака состоят из листов переменной толщины – от 5 мм для баков вместимостью 100 м3,  до 16 мм для баков вместимостью 20000 м3. Для периодического осмотра стенки внутри бака проектом предусмотрена передвижная стремянка. Для сооружения баков-аккумуляторов до 1989 г.  использовались [1]: при их вместимости от 100 до 1000 м3  индивидуальные проекты различных организаций – Оргэнергострой, Гипрокоммунхоз и др.; при их вместимости от 2000 до 20000 м3 типовые проекты резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, разработанные ЦНИИпроектстальконструкция (ЦНИИПСК). После 1989 г. использовались типовые проекты, разработанные ЦНИИПСК и Гипрокоммунхоз для баков вместимостью от 100 до 1000 м3, и типовые проекты, разработанные ЦНИИПСК и ВНИПИэнргопром для баков вместимостью от 2000 до 20000 м3. Для Ленинграда (Санкт-Петербурга) металлические баки были сооружены и по индивидуальным проектам серии 10 Ф 3421-км. ЛенЦНИИпректстальконструкция.

Баки-аккумуляторы горячей воды у потребителей предусматриваются в системах горячего водоснабжения промышленных предприятий для выравнивания сменного графика потребления воды объемами, имеющими сосредоточенные кратковременные расходы воды на горячее водоснабжение.

Все, как находящиеся в эксплуатации, так и вновь вводимые БАГВ должны быть оборудованы наружными усиливающими конструкциями для предотвращения их внезапного лавинообразного разрушения. Внутренняя поверхность баков должна быть защищена от коррозии, а вода в них от аэрации. С наружной стороны баки должны иметь тепловую изоляцию [2]. Наружные усиливающие каркасы должны выполняться в соответствии с утвержденной технической документацией генерального проектировщика энергообъекта. Проекты наружных усиливающих каркасов БАГВ должны выполняться организациями, одним из основных видов деятельности которых является проектирование БАГВ и наружных усиливающих каркасов этих баков.

Размещение на территории энергообъектов (тепловых электростанций, котельных и тепловых сетей) вновь устанавливаемых баков должно обеспечивать удобство выполнения строительно-монтажных и ремонтных работ.

При этом должны быть выполнены нормативные требования, предъявляемые к зданиям, сооружениям и дорогам, размещаемым на прилегающей к баку территории (освещенность, пожарная безопасность, монтажные и эксплуатационные условия и т.д.).

Для предотвращения растекания воды по территории энергоисточника в местах сооружения БАГВ, при протечках, вся группа баков (как вновь вводимых, так и  находящихся в эксплуатации) должна быть ограждена по всему периметру бакового  хозяйства. При этом вокруг каждого бака должна быть выполнена отмостка, а огражденная территория иметь организованный отвод в систему канализации горячей воды, которая может вытекать из поврежденного БАГВ. Во избежание неравномерности осадки основания баков должны быть предусмотрены устройства для удаления поверхностных и грунтовых вод.

При размещении баков вне территории источников тепла помимо выполнения вышеизложенных требований следует предусматривать ограждение  сплошным железобетонным или  другим равным по прочности плотным забором высотой не ниже 2,5 м. Расстояние от забора до баков в свету должно составлять не менее 10 м. Кроме того необходимо установить соответствующие запрещающие знаки и предусмотреть другие меры, исключающие доступ в опасную зону посторонних лиц.

Расстояние от баков, строящихся по утвержденным Минстроем РФ типовым проектам, в которых предусмотрены мероприятия против внезапного лавинообразного разрушения БАГВ, до границ жилых кварталов (микрорайонов) должно быть не менее 30 м. Устанавливать баки-аккумуляторы горячей воды в жилых кварталах не допускается. Баки должны заполняться только химически очищенной деаэрированной водой температурой не выше 95 ∞С. По мере наполнения баков водой необходимо наблюдать за состоянием его конструкций и сварных соединений. При обнаружении течей или мокрых пятен заполнение необходимо прекратить, слить воду, выявить и устранить причину протечек. Заполнение баков водой должно производиться только до верхнего предельного уровня  [5]. На дистанционном уровнемере баков должна быть нанесена красная черта, соответствующая установленному верхнему предельному уровню.

На каждом баке должны устанавливаться переливная и вестовая трубы. Пропускная способность переливной трубы должна быть не менее пропускной способности всех труб, подводящих воду к баку. Сечение вестовой трубы должно соответствовать максимальной скорости заполнения бака водой, а также свободное поступление в бак и свободный выпуск из него воздуха и (или) пара, исключающие образование вакуума при откачке воды и повышение давления сверх атмосферного при наполнении БАГВ. При этом должна быть исключена или учтена возможность обледенения вестовых и переливных труб со снижением их пропускной способности.

Необходимо проверять, учтена ли в проекте действующего бака масса тепловой изоляции при расчете нагрузки на металлоконструкции . В случае если в проекте  использован бак для нефтепродуктов и масса тепловой изоляции не учтена, следует снизить отметку заполнения бака горячей водой по сравнению с уровнем нефтепродуктов, указанным в проекте нефтяного бака. Снижение уровня заполнения  должно соответствовать массе тепловой изоляции бака и должно быть подтверждено генеральным проектировщиком БАГВ. Масса теплоизоляции на кровле и стенках баков не должна превышать проектной, равной 45 кг на 1 м2 площади конструкции. Если в качестве бака применен бак для нефтепродуктов, рассчитанный на плотность продукта 0,9 т/м3, уровень заполнения бака водой, кроме того, должен быть уменьшен на 10 %.

Все трубопроводы, кроме дренажного, должны присоединяться к вертикальным стенкам баков   с установкой компенсирующих устройств на расчетную осадку бака.

Конструктивные решения по подключению трубопроводов к баку должны исключать возможность передачи усилий от этих трубопроводов на его стенки и днище. Задвижки на трубопроводе подвода воды к каждому баку и разделительные задвижки между баками должны иметь электропривод. Электроприводы задвижек должны быть размещены вне зоны возможного затопления таким образом, чтобы в случае аварии на одном из баков было обеспечено оперативное отключение от него других параллельно работающих баков. Все эксплуатируемые баки должны быть оборудованы устройствами для контроля за уровнем воды (регистрирующие приборы) и сигнализацией предельных уровней с выводом сигнала в помещение с постоянным дежурством оперативного персонала, а также автоматическими устройствами, которые должны обеспечивать: измерения температуры воды в баках и давления в подводящих и отводящих трубопроводах; полное прекращение подачи воды в бак при достижении верхнего предельного уровня воды с подачей сигнала о начале перелива воды через переливную трубу; автоматическое включение резервных откачивающих насосов при отключении рабочих; автоматическое переключение системы электроснабжения бакового хозяйства с основного источника электропитания на резервный при исчезновении напряжения в основном источнике.

Опыт эксплуатации металлических баков горячей воды выявил, что преждевременный их выход из строя, как правило, происходит из-за неудовлетворительного качества строительно-монтажных работ, в том числе дефектов сварных швов, отсутствия наружных усиливающих конструкций, коррозионного износа стенок, кровли и днища вследствие некачественной антикоррозийной защиты и несвоевременного ее использования, а также из-за отсутствия либо недостаточности средств измерения, сигнализации и блокировочных устройств и нарушений правил эксплуатации.

В целях повышения надежности эксплуатации БАГВ и предотвращения их разрушения необходимо [3]организовать постоянный технический надзор при сооружении, эксплуатации и ремонте баков в соответствии с «Типовой инструкцией по эксплуатации металлических резервуаров для хранения жидкого топлива и горячей воды. (РД 34.21.526-95).

Надзор должен включать:  ежегодный внутренний осмотр баков, их оснований, окрайков днищ, компенсирующих устройств трубопроводов, вестовых труб; контроль осадки оснований; частичное техническое обследование с внутренним осмотром баков не реже  одного раза в пять лет; полное техническое обследование с периодичностью один раз в 15 лет , а также после аварии или капитального ремонта и гидравлическое испытание после приема из монтажа, а также после капитального ремонта. Частичное и полное обследование должны проводиться с отключением БАГВ, их опорожнением и очисткой. Периодическая техническая диагностика конструкций баков должна производиться один раз в три года [4]. При ежегодном осмотре и технической диагностике БАГВ необходимо руководствоваться Типовой инструкцией по эксплуатации металлических резервуаров для хранения жидкого топлива и горячей воды.

При частичном обследовании производится: ознакомление с технической документацией; внешний осмотр баков; измерение толщины поясов и стенки; измерение геометрической формы стенок и нивелирование днища; проверка состояния основания и отмостки; составление технического заключения по результатам обследования.

При выявлении коррозионного износа стен и днища бака на 20 % и более их проектной толщины дальнейшая эксплуатация бака независимо от характера износа и размера площади, подверженной коррозии, не должна допускаться.

Результаты осмотров и периодической диагностики БАГВ должны оформляться актами, в которых отражаются выявленные дефекты и назначаются методы и сроки их ликвидации. Акты утверждаются техническим руководителем организации, эксплуатирующей баки.

Работы по обследованию должны выполняться специализированными организациями, располагающими необходимыми техническими средствами, нормативно-технической документацией для контроля и оценки конструкций, а также имеющими обученных и аттестованных в установленном порядке работников.

Полное обследование БАГВ предусматривает выполнение объема работ по частичному обследованию, а также: измерение толщины кровли и днища; контроль монтажных сварных соединений неразрушающими методами; механические испытания и металлографические исследования металла и сварных швов; химический анализ металла при необходимости.

На каждый находящийся в эксплуатации бак должны быть составлены паспорта, установленной формы [7].

Эксплуатация баков не должна допускаться, в частности: при неисправности или отсутствии блокировок, обеспечивающих полное прекращение подачи воды в бак при достижении ее верхнего предельного уровня, а также отключение насосов разрядки при достижении ее нижнего предельного уровня; при неисправности или отсутствии аппаратуры для контроля уровня воды и сигнализации предельного уровня, переливной трубы, установленной на отметке предельно допустимого уровня заполнения, и вестовой трубы, а также при неисправности в конструкции баков или их коммуникациях [5] .

Электрическая схема сигнализации должна опробоваться не реже одного раза в смену с записью результатов в оперативном журнале.

Проверка сигнализации, электроприводов и схем питания насосных агрегатов, запорной электрифицированной арматуры и другого оборудования баков должна проводиться по графику, утвержденному главным инженером эксплуатирующей организации, но не реже одного раза в квартал. Все обнаруженные при проверке дефекты должны быть немедленно устранены.

Ежедневно при приемке и сдаче смены, баки подлежат наружному осмотру, при котором должно быть проверено: отсутствие явных течей, подтеков и мокрых пятен на наружной поверхности тепловой изоляции; исправность указателя уровня и регулятора уровня; отсутствие протечек через сальники запорной и регулирующей арматуры; отсутствие засора или замерзания переливной и вестовой труб; исправность работы сигнализации достижения предельного уровня и отключения насосов разрядки при достижении нижнего уровня.

На действующих баках не допускается производство работ, связанных с ударными воздействиями на их конструкции.

В статье рассмотрены некоторые вопросы обеспечения безопасности при эксплуатации БАГВ. Полный комплекс требований содержится в прилагаемом Списке использованных нормативно-технических документов. Конструкция корпусов вертикальных стальных резервуаров для нефти, нефтепродуктов и корпусов для БАГВ практически не имеет принципиальных различий. В связи с этим в ряде нормативно-технических документов, касающихся БАГВ, даны (12 или 32) карты примерных исправлений дефектов в указанном оборудовании. Карты позаимствованы из «Правил технической эксплуатации резервуаров и инструкций по их ремонту» , утвержденных Госкомнефтепродуктом СССР 26 декабря 1986 г. (Москва «Недра» 1988, 267 стр.). В указанных ПТЭ содержится более 54-х карт. Полагаем, что эксплуатационному и ремонтному персоналу БАГВ было бы полезно с указанными картами ознакомиться.

Не зависимо от того, к какому классу опасности реформаторы государственного надзора отнесут баки-аккумуляторы горячей воды с температурой до 95∞С (кипяток), вместимостью от 100 до 20000 м3, потенциальная опасность внезапного лавинообразного разрушения, с тяжелыми последствиями, этого оборудования, при нарушении правил устройства и его эксплуатации, сохраняется (фото 1 и 2).

фото001_1

Фото № 1. Внезапное лавинообразное разрушение бака – аккумулятора горячей воды.

фото002

Фото № 2. Фрагменты разрушения бака БАГВ.