Д-р И. Шмуэльсон

 

 

 

 

 

 

 

 

          БЕЗОПАСНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОММЕРЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

 

 

ФОРМАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И РЕАЛЬНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ.

(Аналитический обзор)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2006 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Стр.

 

 От автора...............................................................................................................................................................................................    3

1.Анализ организационных аспектов.............................................................................................................4

2.Анализ технических аспектов...............................................................................................................................7

   2.1.Технические приоритеты..................................................................................................................................7

      2.1.1.Газовые горелки.................................................................................................................................................7

         2.1.1.1.Формальные требования..........................................................................................................8

         2.1.1.2.Реальное положение.........................................................................................................................8        

      2.1.2. Автоматика безопасности (контроля)...............................................................................9

         2.1.2.1.Формальные требования...........................................................................................................9  

         2.1.2.2.Реальное положение......................................................................................................................10

            2.1.2.2.а.Электромагнитный клапан (EMV).............................................................. …...10

            2.1.2.2.b.Tермопара (TC)............................................................................................................................11

            2.1.2.2.с. Газовые горелки - элемент системы  безопасности.........12          

            2.1.2.2.d.Газораспределительная система.....................................................................12

3.Выводы.................................................................................................................................................................................................14

4.Рекомендации...........................................................................................................................................................................15

 

 

 

=======================                          ==========================

 

 

 

 

 

1. От автора.

 

            Газ небезопасен - это общеизвестно. Известно также, что наибольшее количество аварий, связанных с использованием газа, случается в быту предприятиях коммунально-бытового обслуживания населения.

            Статистика аварийных случаев ведётся, но её данные пригодны только для общей характеристики эффективности или неэффективности соответствующих технических служб  и  качеству действующей нормативной документации. Количественные показатели публикуемых статистических отчётов недостоверны (существенно занижены), т.к. (так как) многие аварийные происшествия (случаи, аварии) не регистрируются, не оформляются в установленном порядке и, поэтому, не учитываются официальной статистикой.

             Важно отметить (подчеркнуть) и тот факт, что в большинстве случаев  убедительно доказанных, т.е. истиных причин аварий установить не удаётся. Тогда в официальной документации записывается факт нарушения либо требований общих правил техники безопасности, либо правил эксплуатации газового оборудования данного предприятия или конкретного газового прибора, но чаще - обе эти причины вместе. Впрочем, этот факт отмечается и в тех случаях, когда удаётся выявить конкретные технические причины аварий.

            Упомянутые Правила и Руководства постоянно пересматриваются, уточняются, редактируются, ужесточаются меры ответственности за их нарушение, совершенствуется подготовка   обслуживающего персонала, разрабатываются новые или уточняются сушествующие Национальные и Международные Стандарты, которым, с целью повышения их практической значимости и действенности, придаётся  статус юридического документа, обязательного к исполнению.

            Но несмотря на это и при соблюдении всех Стандартов, Правил, Руководств, Норм, Требований, Инструкций и так далее (и т.д.) и тому подобное (и т.п.), аварии и несчастные случаи, связанные с использованием газового оборудования, случаются с тем же постоянством.1)

            Так в чём же причина такого положения? Можно ли его исправить и, если можно, то что для этого необходимо предпринять?

            Поиску ответов на эти актуальные вопросы и посвящён настоящий аналитический обзор.

                        Обзор сделан на базе анализа Стандарта Израиля  SI 5056 «Liquefied petroleum gas cooking appliances and combined gas-electrical appliances for commercial use: Safety requirements». Однако его  выводы и рекомендации в полной мере относятся и к Международным Стандартам, так как их требования аналогичны.

 

 

 

 

 

 

1) Смотри, например, http://www.hse.gov.uk/gas/domestic/statistics.htm

 

 

1. Анализ организационных аспектов.

Безопасность использования газового оборудования зависит от организационной системы его обслуживания и только потом от его технического совершенства.  Это утверждение одинаково справедливо и для производственной  и для  социальной составляющих народного хозяйства.     

К производственной составляющей  относятся такие отрасли, как  энергетика, металлургия, машиностроение, химическая, перерабатывающая,   промышленность, машиностроение и др. Предприятия  этих отраслей представляют собой крупные    высокопроизводительные комплексы. Однако, несмотря на то, что их сравнительно немного, каждое из них обладает высокой энергоёмкостью, т.е. большим потреблением топлива, в-частности, газового. Здесь используется, в основном,  газ  высокого или среднего давления,

 В целях обеспечения надёжности  газоснабжения  на таких предприятиях имеются свои газорегуляторные станции (ГРС) или пункты (ГРП), развитые внутренние  распределительные газовые сети, а также, согласно требованиям техники безопасности, и своя внутренняя аварийная служба.    

К социальной составляющей народного хозяйства относится весь жилищный сектор от мегаполисов  и крупных городов до самых мелких населённых пунктов сельского типа, мелких частных  владений  и т.д, а также огромное, не поддающееся достоверному подсчёту количество разнообразных по величине и назначению предприятий коммунально-бытового обслуживания населения.  Наиболее характерными их представителями являются  предприятия общественного питания – от крупных - хлебозаводов, фабрик-заготовочных, блоков приготовления пищи при гостиницах, больницах, аэропортах, ресторанах на 500 и более мест - до многочисленных и многообразных мелких  закусочных, кафе, кондитерских, буфетов, всевозможных павильонов, ларьков, киосков и др. Применяемое в них технологическое оборудование, в том числе и газовое, классифицируется как оборудование коммерческого назначения. Нормативными документами в этом секторе разрешено использование газа низкого (до 150 mbar) и редко среднего (до 1000 mbar) давления.

   Мощность отдельных предприятий социальной сферы по сравнению с предприятиями производственной сферы, разумеется, значительно ниже. Однако их суммарные  энергопотребления соизмеримы, благодаря колоссальной разнице в количестве   предприятий. Так, согласно опубликованным данным, в 2003 г. в экономически развитых странах мира энергопотребление предприятиями производственной и социальной составляющих народного хозяства   характеризовалось соотношением, близким к 50:50%. При этом отмечено,что по мере укрепления рыночной экономики это соотношение имеет тенденцию увеличения энергопотребления социальной составляющей.

   Для понимания вопросов, касающихся безопасности использования газа, очень важно рассмотреть специфику изготовления технологического оборудования, его эксплуатации и технического обслуживания.

Газовое оборудование предприятий  производственной сферы  оснащено сложными, часто многоступенчатыми (дублирующими) системами автоматического контроля безопасности и регулирования. Их основные функциональные узлы – газогорелочные устройства, приборы автоматики безопасности и регулирования, равно как и  запасные части к ним, поставляются специализированными поставщиками  в качестве комплектующих изделий.  Каждое такое изделие - горелка, запорное устройство, прибор системы автоматики и др. – сопровождается необходимой подробной  технической документацией -паспортами,  свидетельствами об испытаниях, сертификатами качества, инструкциями по  эксплуатации и технике безопасности и т.д., - в   соответствии с действующими нормативными требованиями.  

Монтаж, наладка и пуск в эксплуатацию газового оборудования осуществляется тоже только специализированными организациями.  Они же проводят обучение и инструктаж операторов   приёмам обслуживания  установленного оборудования. Бригады операторов формируются  только из  лиц, предварительно прошедших курс специального обучения, успешно сдавших  квалификационной  комиссии службы государственного технического надзора экзамен и получивших соответствующий документ, свидельствующий о допуске к работам с газовым оборудованием.  

  Газовые агрегаты  имеют индивидуальные графики  профилактических и капитальных ремонтов, которые строго соблюдаются, даже если данный агрегат в предписанный срок ремонта исправен и находиться в эксплуатации. Для этого на предприятиях с непрерывным циклом производства имеются резервные агрегаты. И все эти виды работ производятся только специалистами по газовому оборудованию либо самих предприятий, либо субподрядчика. Соблюдение нормативных требований безопасности газового оборудования  регулярно   проверяются контролёрами служб Государственного надзора.

 Что касается оборудования на объектах промышленности социальной сферы, то  конструктивно каждый из его многочисленных видов представляет собой единство двух  функционально различных систем – основной и вспомогательной.   

Основными, т.е. главными считаются те, элементы которых  непосредственно связаны  с выполнением функционального назначения, т.е. для приготовления пищи  Для плит – это стол с открытыми или закрытыми конфорками; для водонагревателей – это ёмкостной или проточный теплообменник  с топочной камерой;  для грилей, саламандр и др. жарочных аппаратов - это столы со сплошными настилами или решётками, под которыми предусмотрено пространство для установки горелок, и т.п.

Системы же, предназначенные для создания и поддержания необходимых температурных и влажностных  режимов - газогорелочные устройства, системы и устройства газораспределения, зажигания, отвода продуктов сгорания и другие, непосредственно связанные с безопасностью использования газа, считаются  вспомогательными, второстепенными(?!).  

 Важно учитывать и то обстоятельство, что газовое оборудования коммерческого назначения изготавливается главным образом  на предприятиях  местной промышленности, представляющие собой  небольшие заводы или мастерские с соответствующими  производственно-техническими   возможностями и  не  имеющими специалистов в области газовой техники.  

 Важно также иметь в виду, что технологическое оборудование коммерческого назначения эксплуатируется на износ, т.е до момента возникновения отказов.. Что касается  обслуживающего персонала - кулинары, повара, пекари, кондитеры и др. – то среди него очень мало лиц технических специальностей и, тем более, по газовому оборудованию.   

 Возникают естественные вопросы: кто же тогда на предприятиях социальной сферы народного хозяйства проводит профилактическое обслуживание, выполняет ремонт газового оборудования и кто отвечает за безопасность его использования?

Ответы на эти вопросы не утешительные.  

 Стандартом SI 158 «Installations for liquefied hydrocarbon gases supplied in portable containers» ответственность за это возложена на газовые компании. Однако объём их проверки и ремонт, а также  и  ответственность газовых компаний ограничивается только системами  газоснабжения  от его источника (для природного газа – от центрального газопровода, для сжиженного газа - от подземной ёмкости или от газовых  баллонов) и до газовых кранов перед технологическими  аппаратами.  

 А кто же выполняет аналогичные функции по отношению к технологическим газовым аппаратам, поодерживая их в надлежащем техническом состоянии?

Исходя из интересов дела  понятно, что этим должны заниматься службы,  в которых имеются специалисты, допущенные в установленном порядке к работам с газовым оборудованием.   Этим требованиям полностью соответствуют газовые компании, в которых наличие таких служб обязательно. Но нормативного требования, возлагающего на  них ответственность за безопасность эксплуатации газового оборудования коммерческого назначения в Стандарте SI 5056 нет. Это позволяет газовым компаниям не принимать заказов на обслуживание и ремонт газового оборудования коммерческого применения, снимая с себя всякую ответственность за безопасность его использования.  Однако в качестве причины отказа указывается отсутствие необходимых запасных частей.  Об этом предлагают  заботиться каждому предприятию самостоятельно, обращаясь  к заводам-изготовителям того или иного вида оборудования.

Оставим без обсуждения серьёзность такого предложения, забудем, что речь идёт о безопасности,  предположим, что заводы-изготовители находятся на самом современном  техническом уровне  и зададимся  всего двумя простыми  вопросами, а именно: сколько  времени  может занять устранение поломки прибора и какова  будет его стоимость в случаях:

a) оборудование и запасные части местного производства;

b) оборудование и запасные части импортные, но у местного представителя завода-изготовителя на   складе в данный момент нет нужных деталей и их надо заказывать и ждать получения из-за границы;

c) местный завод-изготовитель прекратил своё существование;

d) аналогичная ситуация, но оборудование импортное;

e) требуется  ремонт не одного газового аппарата, а двух или трёх, причём, импортных и разных заводов-изготовителей.

 Достаточно и первых двух вопросов, чтобы дать однозначный ответ: ремонт будет  длительным  и  стоимость его будет  высока, что абсолютно неприемлемо для  предприятий социальной сферы.

Но если даже указанные факторы «время – деньги» и не принимать во внимание, всё равно     такая организационная схема ответственности за исправность и  безопасность использования  газового оборудования не работоспобна.  Ведь  ответственность за безопасность эксплуатации функционально единой инженерной системы поделена между двумя юридическими лицами. Границей зон ответственности является  реальный функционально важный инженерный узел внутренней сети газоснабжения, за  исправность и безопасность использования которого брать на себя ответственность отказываются оба юридических лица. Так  система «ответственность и безопасность» предназначенной для обеспечения безопасности и пответст 

Вот конкретный пример. Выше отмечалось, что ответственность газовых компаний распространяется только на системы  газоснабжения  от его источника  и до газовых кранов перед технологическими  аппаратами. Такие краны устанавливаются на отводах газопровода к каждому   аппарату и располагаются, как правило,  на стенах производственных помещений - цехов, кухонь и т.д. Но и каждый газовый аппарат, за техническое состояние которого в период гарантийного срока отвечает завод-изготовитель, а в последующем – владелец, оборудован своим входным краном. Таким образом, на подводящих к каждому  газовому аппарату газопроводах оказываются (имеются) по два последовательно установленных крана. При существующем положении  за участок газопровода между  кранами ответственности никто не несёт1). В случае появления утечки газа на этом участке  возникают большие проблемы. А если эти утечки и возникшие формальные проблемы станут причиной аварии, то виновных найти не удастся.

Из вышеизложенного видно, что поиск действенных организационных и технических мер  безопасности использования газового оборудования  наиболее актуален именно для предприятий коммунально-бытового сектора.

К организационным  мерам относится постоянное усовершенствование системы нормативной базы, в первую очередь  стандартизации. Их требования должны формулироваться так, чтобы была исключена всякая возможность их двойного толкования.   Необходимо усилить действенность Стандартов по безопасности и контроль за выполнением их требований которых должна быть усилена увеличением количеству  контрольных плановых и внеплановых (внезапных) проверок на предмет соблюдения предприятиями требований действующих Стандартов и ужесточение мер ответственности для тех, кто эти требования не выполняет или нарушает.  Для этого  очень важно, чтобы  все без исключения Стандарты Безопасности были  обязательны  для исполнения, а не носить рекоментательного характера, как это  имеет место со Стандартом SI 5056.

 

1) Уместно отметить, что монтаж этого присоединительного участка газопровода выполняетя газовыми компаниями

 

 

 

2. Анализ технических аспектов.

 

  Практические результаты мероприятий в области техники  безопасности зависят от правильности определения  источника опасности.  В данном случае им является  энергоноситель - газовое топливо, все виды которого имеют одни и те же потенциально опасные свойства, а именно, взрывоопасность и пожароопасность газа и возможная токсичность продуктов сгорания газа1), способные стать  причиной таких  явлений, как  взрыв, пожар  и отравление. Каждое из названных явлений имеет свои вполне конкретные причины:    

взрыв или “хлопок” 2) -  утечка газа  и/или  газовоздушной смеси;

пожар утечка газа и/или газовоздушной смеси и/или перегрев элементов конструкции оборудования;     

отравление - неполное сгорание газа.

Для  борьбы с названными причинами необходимо определить те узлы, элементы и детали газового оборудования, которые могут иметь отношение к их возникновению.

Утечка газа - нарушение плотности  газораспределительной системы оборудования и/или  неустойчивая работа газовых горелок, сопровождаемая  частичным или полным отрывом пламени.  

 Утечка газовоздушной смеси –  наличие неплотностей в конструктивных элементах топочной камеры и дымоходов, неустойчивая работа газовых горелок, сопровождаемая   частичным или полным отрывом пламени. 

Перегрев – несоответствие тепловой мощности и/или неисправность газовых горелок, отсутствие или неисправность приборов визуального контроля температуры и/или  автоматики безопасности (контроля) и/или регулирования.

Неполное сгорание газа - дефекты или проектирования,  и/или  изготовления (производства), и/или монтажа и/или обслуживания на месте эксплоатации, повлекшие нарушение подачи воздуха в газовые горелки и/или в топочную камеру в количестве, необходимом для полного сгорания газа, и/или к недостаточному разрежению в дымоходе для полного отвода продуктов сгорания из топочной камеры.

       

2.1. Технические приоритеты.

            Выше были выявлены те элементы конструкции оборудования , от совершенства которых практически полностью зависит безопасность его использования. Это - газовые горелки, газораспределительная система, топочная камера, система удаления продуктов сгорания, системы и приборы визуального и автоматического контроля безопасности и регулирования.

2.1.1. Газовые горелки.

            Горелки - это без преувеличения главные элементы газового аппарата.  От горелок в  наибольшей степени зависит безопасность эксплуатации газового оборудования, т.к именно они  могут быть причиной любого из указанных выше проявлений опасных свойств газового топлива, т.е. причиной аварий.

___________________________________________________________________

1) Не путать с токсичностью самих газов. Токсичностью обладают только те газы, которые содержат токсичные примеси. Такие газы  к использованию на объектах  коммунально-бытового назначения запрещены. Конечно, продолжительное пребывание человека в загазованной среде без специальных средств защиты может привести к его смерти по причине удушья вследствии недостатка кислорода, а не по причине отравления.

2)  “Хлопок” - это взрыв, не вызвавщий видимых механических разрушений.  

 

2.1.1.1. Формальные требования.

            В Стадарте Израиля  SI 5056 «Liquefied petroleum gas cooking appliances and combined  gas-electrical appliances for commercial use: Safety requirements» не дано определение термина «газовая горелка», но в п.1.2 имеется ссылка на Стандарт SI 907 «Gas operated appliances for domestic use: For baking, cooking and grilling», который определяет горелку как «Устройство, предназначенное для транспортирования газа или газовоздушной смеси к для транспортирования газа или газовоздушной смеси к месту его сжигания» - п.1.3.12.                                                                                                                                                                                  

             Такое определение термина «газовая горелка» нельзя признать удовлетворительным.        оно настолько обобщённое (не конкретное), что гораздо точнее определяет                                                                                                                                      Из этого определения следует, что горелка не предназначена для сжигания, а только для «для транспортирования» газа или газовоздушной смеси  к «месту его сжигания». Тогда, что такое «место сжигания» и почему термином «горелка» названо устройство, в котором не проиходит самого процесса горения, а лишь  транспортирование газа или газовоздушной смеси? Поэтому не случайно данное определение гораздо точнее определяет такое устройство, как «газоповод».   

На самом деле, подача газа или газовоздушной смеси к месту его сжигания - это только одна из ряда других функции, которые должна выполнять горелка.

Кроме этого горелка  должна обеспечивать:

·         Качественное смешение газа с воздухом, соответствующее принятому методу сжигания газа и  заданной тепловой мощности горелки;

·         Подвод в зону горения труемого количества газа или газовоздушной смеси;

·         Устойчивое горение без отрыва и проскока пламени и полное сжигание заданного количества газа с минимальным для данного типа горелок избытком воздуха;

·         Необходимую температуру в зоне горения;

·         Необходимую температуру в рабочей зоне технологического аппарата при заданной неравномерности температурного поля;

·         Заданный санитарными нормами уровень шума на всех заданных режимах работы.

При этом горелка ещё должна иметь удобную для монтажа и обслуживания конструкцию, минимальные размеры и массу.

Ясно, что выполнение всех этих требований возможно только при условии, что все элементы горелки  выполнены  на  базе  предварительных  расчётов.

 2.1.1.2. Реальное положение.         

             Это условие при производстве газового оборудования коммерческого назначения не выполняется и не только по причинам, изложенным выше (см. раздел 1), но и потому, что нет соответствующих нормативных  требований.   

 Особенно плохо обстоит дело с безопасностью использования  газовых аппаратов коммерческого назначения. В большинстве из них  установлены стандартные покупные горелки  и. все они эксплуатируются не в номинальных  режимах, указанных в сопроводительной технической документации  завода-изготовителя. Это является нарушением правил эксплуатации. Однако оно... не противоречит действующим нормативным требованиям (!).  А причина этого в том, что при разработке  нормативных требований не учтены реальные обстоятельства.     

В соответствии с требованиями Стандарта SI 5056,  горелки аппаратов коммерческого использования должны испытываться на номинальном давлении газа  (и на предельных давлениях, значения которых указаны в процентах от номинального).   Далее, дано определение,   что номинальное давление  - это давление газа на входе в газовый аппарат, т.е. перед газовым  аппаратом.    

 

 

 Для стандартной газовой горелки, как комплектующего (покупного) изделия, номинальным является давление газа перед соплом, т.е. перед горелкой, что и указано в сопроводительной технической документации завода-изготовителя.  При этом численные значения  номинального давления газа и допустимые пределы  его колебания для горелки те же, что и для всего газового аппарата в целом, в котором может быть не одна горелка, а несколько.     

Ясно, что в этом случае фактическое давление газа перед каждой горелкой, в составе  технологического аппарата не одинаковое и всегда ниже требуемого номинального   на величину гидравлических потерь в газораспределительной системе аппарата на участке от входного крана до горелки. Величина гидравлических потерь  в зависимости от тепловой мощности аппарата, его типа, вида, конструктивного исполнения, количества горелок, качества изготовления,  тепловой мощности каждой из них и одновременности их работы, от условий  эксплуатации, обслуживания  и других факторов может быть весьма ощутимой.

             При работе аппарата в режиме разогрева, т.е. на максимальной  мощности, пониженное давление газа перед горелкой не критично (не так опасно), т.к.оно продолжает находиться в пределах диапазона её устойчивой работы. Но в режиме автоматического и, особенно, ручного регулирования при переходе на нижний режим мощности, работа горелки на давлении газа ниже допустимого предела крайне опасна, т.к.приводит к проскоку пламени в смеситель и может стать  и взрыва, и пожара, и отравления продуктами неполного сгорания, всех их вместе.  

2.1.2. Автоматика безопасности (контроля).

   Основной характеристикой  выбора систем автоматического управления и контроля для технологического процесса или аппарата является уровень его потенциальной опасности.  Чем выше уровень опасности технологического производства, в котором действует данный газовый аппарат, тем выше требования к его надёжности, тем сложнее его система  автоматики, тем более квалифированным должен быть обслуживающий персонал, тем выше капитальные и эксплуатационные затраты.

   Для  предприятий социальной сферы народного хозяйства этот фактор является не только важным, а в большинстве случаев и  решающим в проблеме поддержания техники безопасности на должном уровне, что во многом определяет реальное положение с безопасностью использования газового оборудования коммерческого назначения.  

  С одной стороны, уровень опасности использования газового оборудования коммерческого назначения.ниже, чем у газовых агрегатов в производственной сфере. Но, с другой стороны, он значительно выше из-за низкого технического уровня конструирования, производства, эксплуатации, технического обслуживания и недостаточной подготовки обслуживающего персонала (более подробно см. раздел 1). Это подтверждается и статистическими данными, в которых указано, что большинство аварий при работе с газовым оборудованием на коммерческих предприятиях и в быту случаются из-за нарушения порядка действий при пуске и останове технологических аппаратов (агрегатов), т.е. при розжиге и гашении горелок, предусмотренных «Руководсвами по эксплуатации и технике безопасности» не только по причине непредумышленных ошибок обслуживающего персонала, так называемого «человеческого фактора», но и из-за их сознательных нарушений с намерениями упростить и ускорить операции пуска  и остановки. 

  Отмеченные обстоятельства приводят к простому выводу: автоматика безопасности газового оборудования  коммерческого использования должна быть максимально простой по конструкции, лёгкой в пользовании,  максимально надёжной в работе и, главное, самоконтролируемой.

2.1.2.1. Формальные требования.

Технические требования к автоматике газового оборудования  коммерческого использования приведены в SI 5056.  В-частности, пунктом 3.3.1.1   предписано, что, если производительность горелки превышает 5000 ккал/час,  (эквивалентно всего 450 г/час  сжиженного газа), такая горелка должна быть оснащена дополнительной запальной горелкой  - Pilot.  Это означает, что практически все газовые аппараты должны иметь не менее двух газовых горелок - основную и запальную. В этом случае пункт 3.3.1.1.а. требует, чтобы при зажигании от запальника была исключена возможность включения основной горелки ранее зажигания запальника (Pilot).

            Для технологических аппаратов с несколькими основными газовыми горелками  пункт 3.3.1.1.с  допускает наличие одного запальника, но зажигание основных горелок в этом случае должно быть ступенчатым.

 Кроме того,  сформулировано требование и к самой запальной горелке (Pilot), а именно: «...работа запальника не должна зависеть от зажигания или гашения других горелок, как при условиях обычной их работы, так и при всех видах испытаний, предусмотренных Стандартом»  (пункт 3.3.3.1.).

            Комплекс этих требований   можно было бы считать достаточным, если бы было также указано требование о необходимости обеспечении самоконтролируемости (или самоконтроля) автоматики, исключающей возможность пуска и эксплуатации технологического газового оборудования в случае неисправности какого-либо из её элементов.

             Из известных систем автоматики безопасности наиболее широкое применение нашла термоэлектрическая, в которой основными элементами являются электромагнитный клапан (исполнительный прибор, далее – «EMV») и термопара (датчик сигнала, далее –«TC»). Такая автоматика проста, надёжна и формально отвечает требованиям Стандарта SI 5056, но только в том случае, если:

- EMV, кроме патрубков входа и выхода газа, имеет также  патрубок для присоединения запальной горелки (Pilot);

- рабочие параметы EMV соответстсвуют основным техническим параметрам технологического аппарата;

- ТС смонтирована и установлена в полном соответствии с соответствующими инструкциями изготовителя автоматики;

- газовые горелки, технологического аппарата, включая запальник  (Pilot), исправны и отвечают    требованиям по стабильности их работы в установленном диапазоне изменения давления;

- запальник (Pilot) установлен и смонтирован  согласно с инструкциями завода-изготовителя автоматики и обеспечивает стабильный и надёжный переброс пламени на основную (основные) горелки.

2.1.2.2. Реальное положение.

2.1.2.2.а. Электромагнитный клапан – EMV.

Стандартные EMV, которые полностью соответствуют требованиям Стандарта SI 5056, т.е. имеют отдельный  патрубок для присоединения запальной горелки (Pilot), работают только на низком давлении газа (Max.working pressure – 60 mbar) и малопроизводительны (Flow rate – 0.9…1.0 kg/h). Производительность ограничена размером входного патрубка - Ό", при котором, согласно расходной характеристике (FRC – Flow Rate Characteristic), при раходе 500 литров в час гидралическое сопротивление составляет 9 mbar1).   

 Стандартные же EMV, более  высокого давления  (до 5 bar) не имеют отдельного патрубка для  присоединения  запальной горелки (Pilot).

 Специальные EMV с патрубком для запальной горелки (Pilot) и с рабочим давлением до 1.7 bar   имеют нестандартные термопары и электромагниты,  большие габариты,  высокую стоимость, практически  неремонтопригодны.  Поэтому они практически не применяются в газовом оборудовании коммерческого назначения.

Фактом является и то, что в эксплуатации находится газовое оборудование, работающее на среднем давлении газа до 150 mbar, снабженное  EMV с электромагнитами, максимальное рабочее давление которых всего 60 mbar.

Даже то оборудование, которое первоначально было предназначено для работы на давлении газа в 1 bar и оборудовано соответствующими EMV, после первого же ремонта, связанного с заменой электромагнита, становится потециально опасным в эксплуатации, т.к. электромагниты, закупаемые в качестве запасных частей для  ремонта EMV, предназначены для работы на низком давлении газа (до 60 mbar.). Есть все основания предполагать, что именно это являетя истинной причиной пожаров в курятниках на птицефермах и других сельскохозяйственных объектах, оборудованных системами обогрева  газовыми радиационными горелками.  

 Следует также подчеркнуть (отметить) тот факт, что Стандартные EMV не самоконтролируемы. Общеизвестно, что достаточно нажать пусковую кнопку EMV до промежуточного положения и удерживать её в этом положении, то газовые аппараты могут продолжать эксплуатироваться. Этот способ широко практикуется и даже совершенствуется.  Так, если раньше кнопку привязывали тряпками или верёвками, то теперь для этой цели пользуются специальными скобами индивидуального изготовления.

   Таким образом, выпускаемые EMV либо неприменимы для огромного большинства газового оборудования коммерческого использования, либо не гарантируют  безопасность его эксплуатации.

2.1.2.2.b. Tермопара – TC.

            Длина чувствительного элемента – головки –  стандартной TC, используемой в качестве датчика электрического сигнала напряжением 0.025...0.030 V, составляет 18...19 мм, из которых нагреваемая часть головки имеет длину 6...7 мм., т.е. третью часть. Разность температур между обогреваемой частью головки и её основанием должна быть 470...5500С для TC NiCr  и   550...6500С для TC FeCr, причём, максимальная температура нагрева головки составляет 7500С. Для этого имеются специальные стандартные запальные горелки, обеспечивающие ориентированный нагрев участка чувствительного элемента (головки) TC  длиной 2...4 мм.

               Невыполнение этих технических требований является основной причиной частых отказов в работе газовых аппаратов, приводящих к нарушению технологических процессов производств и к материальным убыткам. Поэтому понятно стремление  найти возможности  быстрого выхода из такого положения. И такие возможности есть, хотя все они умышленно или неумышленно связаны с нарушением (несоблюдением)  нормативных требований.   

Пример умышленного нарушения.

Подавляющее большинство газовых аппаратов коммерческого использования специальными запальниками не оснащены. Это является причиной нестабильной работы технологического оборудования  и необходимости проведения дополнительных ремонтов. Но по причинам, изложенным выше (см.раздел 1), такие ремонты связаны с длительными простоями оборудования и существенными материальными потерями. Это побуждает обслуживающий персонал сознательно итти на нарушение  действующих норм и продолжать эксплуатировать газовые аппараты с неисправной автоматикой безопасности.  Для этого не требуется демонтаж приборов автоматики, а достаточно, как отмечено выше,  только закрепить пусковую кнопку EMV в полунажатом положении. Визуально автоматика безопасности на аппарате есть, а фактически своих функций она не выполняет. Этот способ, широко практикуется и даже усовершенствуется. Если раньше кнопку привязывали тряпками или верёвками, то теперь для этой цели пользуются специальными скобками индивидуального изготовления.    

 Пример неумышленного нарушения.

Требования Стандарта SI 5056 распространяются, в-частности, и на многочисленные аппараты с газовыми беспламенными радиационными (инфракрасными) горелками для жарки мяса на вращающемся вертеле  (шуармы). Несмотря на разнообразие таких  аппаратов по конструкции и количеству горелок,  все они имеют и общие признаки. Во-первых, тепловая мощность горелок  инфракрасного излучения  ниже 5000 ккал/ч  и оборудовать их индивидуальными запальниками (Pilot) не требуется. Во-вторых, горелки собраны в вертикальные панели по высоте. Количество панелей у разных аппаратов колеблется от одной до пяти, а количество горелок в одной панели может достигать восьми, реже – десяти.

_________________________________________________

1)  При испытании воздухом. 

 

            Одно из  предприятий, специализирующееся на изготовлении газового оборудованиякоммерческого использования, для исполнения требований Стандарта SI 5056  оснастило каждую горелку аппарата  системой безопасности термоэлектрического типа. Для этого на подводящих газопроводах каждой горелки были установлены стандартные EMV с TC, головки которых расположены на излучающих панелях соответствующих горелок. Зажигание горелок ручное раздельное.Формально такое техническое решение выглядит вполне достаточным.               Однако  изготовитель  не  учел  принципиальные особенности  горелок инфракрасного излучения.       Горелки  этого принципа действия не могут обеспечить ориентированный нагрев чувствительного элемента (головки TC). Кроме того, если у обычных факельных горелок увеличение давления газа проиводит к отрыву пламени, а  при уменьшении  -  к проскоку, приводящие к резкому  падению температуры и охлаждению головки термопары, то у радиационных (беспламенных) горелок наоборот, при повышении давления газа происходит проскок пламени, а при понижении  -  на излучающей насадке появляются языки пламени, причём, в обеих случаях температура в зоне установки термопры не только не снижается, а, наоборот,  увеличивается. В этих условиях автоматика безопасности  не выполняет своих функций и по этой причине становится фактором повышения опасности.

 

 2.1.2.2.с.  Газовые горелки как элемент системы безопасности.

             В разделе 2.1.1 отмечена центральная  роль газогорелочного устройства как элемента  технологического аппарата. Но одновременно оно является и элементом автоматики безопасности газового аппарата, от надёжности которого зависит и надёжность системы защиты в целом. Какими бы совершенными ни были, например, EMV и TC, они не в состоянии обеспечить безопасность эксплуатации газового аппарата, если его горелка не отвечает тем требованиям, которые указанны в разделе 2.1.1.1.

             Особую опасность представляет такое наиболее распространённое явление, как неустойчивая работа основных горелок, сопровождаемая проскоками, подрезами и отрывом пламени при исправно работающей запальной горелке (Pilot). Не менее опасным является нарушение огневой связи между запальником и основной горелкой,  между огневыми отверстиями горелок, а также  между горелками одного газогорелочного устройства с одним запальником (Pilot).

             Эти опасности маловероятны, если горелка разработана на базе предварительных проведённых инженерных расчётов.  При эксплуатации таких горелок требуется лишь регулярно проверять исправность всех элементов  газогорелочных устройств, обращая основное внимание на поддержание чистоты смесителей и огневых отверстий насадок.

 

2.1.2.2.d. Газораспределительная система.

            Выше было указано, что в газораспределительных системах технологических аппаратов происходит значительное падение давления газа из-за больших гидравлических потерь. Именно по этой причине номинальное давление газа перед горелками всегда ниже требуемого. Работа горелок в ненормированном диапазоне давления газа недопустима из-за высокой вероятности аварий (п.2.1.1.2.). Отмечалось также и то, что  газораспределительные системы являются наиболее вероятными местами утечек газа.    

             Причина указанных недостатков общая  –  большое количество резьбовых соединений, связанное с необходимостью установки  запорной арматуры - кранов – и приборов автоматики безопасности – клапанов -  которые обладают наибольшим  гидравлическим  сопротивлением.

             Для внешних и внутренних систем газоснабжения нормативными документами   установлены предельные значения допустимых гидравлических потерь. Для газораспределительных систем, как элемента системы газоснабжения технологических  аппаратов  подобных нормативов в Стандартах на газовое оборудование коммерческого использования нет.

Требования, касающиеся гидравлического сопротивления на запорную арматуру  в Стандартах имеются, но они  методически ошибочны и не имеют никакого практического смысла.

Стандарт SI 1607 на ручные газовые краны (IS 1607 “Manually operated gas valves for LPG and natural gas”),  в термин «номинальный поток»  определён  как «...расход воздуха при падении давления, назначенном производителем».  Далее,  п.1.4.3  требует в качестве параметра гидравлического сопротивления запорного устройства (крана, клапана) в технической документации указывать значение... номинального потока воздуха при падении давления в 1 mbar.

  Такие требования хороши только для производителя, потому что и без контрольных испытаний вся выпускаемая продукция по определению не может не соответствовать указанным пунктам Стандарта. Ясно, что такую формулировку требований мог составить только представитель какого-либо завода  запорной арматуры, который в полной мере воспользовался предоставленной пунктом 1.3.8 IS 1607 возможностью. А испытания, которые заключаются замере лишённого технического смысла параметра,  являются простой формальностью.  

В качестве примера показательна сопроводительная документация к газовым коллекторам с кранами (manifolds) завода «SAGIV» широко используется в Израиле и поставляется на экспорт.

В Проспекте выпускаемой продукции (издание 2004 г, страница 4.) даны типы и виды коллекторов (manifolds) и их номера по Каталогу. Из этой информации можно выяснить только то, что завод предлагает два типоразмера коллекторов -  3/8 и  1/2  с 2-мя, 3-мя и 4-мя кранами.

 Несмотря на отсутствие  каких-либо данных по потерям давления, можно догадаться, что гидравлическое сопротивление коллектора диаметром 1/2″ будет меньше, чем у коллектора диаметром 3/8″.  Понятно также, что гидравлическое сопротивление коллектора диаметром 1/2″ с 2-мя кранами должно быть меньше, чем у такого же коллектора с 4-мя кранами.

Документы, которые, согласно п.1.5.2  IS  1607, вкладываются в каждую индивидуальную упаковку с изделиями, содержат  некоторые данные, которыми тоже практически  пользоваться  невозможно, т.к. к  гидравлическому сопротивлению, кроме как  искажённого понимания физического смысла самого явления, они не имеют никакого отношения.       

            Например, эти данные свидетельствуют о том, что:

а) При одинаковом падении давления  «номинальный поток» 1)   у коллекторов диаметром  1/2″  (1600 литров) 2)  больше, чем  у  коллекторов  диаметром 3/8″ (700 литров) 2). Это не вызывает сомнений, т.к. соответствует законам гидродинамики.

б) При одинаковом падении давления коллекторы одного диаметра, но с разным количеством кранов «номинальный поток»   тоже одинаковый (!?).  Это  полностью противоречит законам гидродинамики   «Номинальный поток»  не может не зависеть зависеть от того,  в каком                                                                                                                   положении находятся краны коллектора - полностью открытом, частично открытом  или  закрытом - от количества  одновременно открытых кранов3).

Гидравлическое сопротивление, характеризуемое потерей давления в трубопроводах, фитингах, запорной арматуре, зависит от расхода и физических свойств рабочего тела – газа, воздуха, воды и др. В зависимости от постановки конкретных инженерных задач  при подборе арматуры существует всего два варианта: либо по заданному значению производительности (расхода)   запорного органа определяется гидравлическое сопротивление, либо, наоборот, по заданному   гидравлическому сопротивлению  выбирается  запорный орган. 

____________________________________________________

1) Согласно определению, данному в п.1.3.8 с учётом п.1.4.3 Стандарт Израиля 1607.                                                         2) Не указано, за какое время.                                                                                                                                                3) Эти данные отсутствуют.

 

          

Для этого существуют  «расходные характеристики» - в виде графиков, номограмм  или таблиц  – отражающие зависимость между этими двумя основными эксплуатационными параметрами  данного конкретного прибора с учётом  давления рабочего тела на его входе.   

Расходные характеристики на газовые приборы сопровождают большинство извесных фирм, таких, например, как  «REGO Products», «Parker», «Black Teknigas» и др. Фирма «Black Teknigas» предоставляет расходные характеристики и на газовые приборы автоматики и безопасности, в том числе и EMV.  

 

3. Выводы.   

   Результаты  проведённого анализа могут быть сформулированы в виде следующих обощённых  выводов:   

3.1. Безопасность использования газового оборудования зависит, главным образом, (прежде всего, в первую очередь) от организационной системы его обслуживания и только потом от его технического совершенства.

3.2. Газовое оборудование коммерческого назначения относится к социальной составляющей народного хозяйства, в которую входит весь жилищный сектор от мегаполисов  и крупных городов до самых мелких населённых пунктов сельского типа, мелких частных  владений  и т.д., а также не поддающееся достоверному статистическому учёту количество разнообразных по назначению и величине  предприятий коммунально-бытового обслуживания населения.

3.3. Газовое оборудование коммерческого назначения производится, в основном, на небольших заводах предприятиях местной промышленности или средних и мелких мастерских с устаревшим оборудованием и кустарным производством, которые  не  имеют специалистов по газовой технике.

3.4. На коммерческих предприятиях отсутствует должная ответственность за техническое состояние газового оборудования как единой  системы  газоснабжения и газового технологического оборудования.

3.5. Основные элементы газового технологического оборудования  - газогорелочные устройства, газораспределительные системы и приборы безопасности – подбираются без надлежащего технического обоснования, имеют недостаточно высокий технический уровень изготовления и нередко  не соответствуют условиям работы. В ряде случаев этому способствует отстутствие или низкий технический уровень сопроводительной документации заводов-изготовителей на комплектующую продукцию.

3.6. Стандарт SI 5056, а также ряд связанных с ним стандартов, требуют внесения ряда   дополнений, исправлений и уточнений формулировок, обеспечивающих взаимосвязь и согласование общих требований , а также исправления выявленных ошибок.

3.7. Стандарт SI 5056 , непосредственно касающийся  вопросов безопасности использования газового оборудования коммерческого назначения, не имеет статуса (не является) обязывающего документа и поэтому не оказывает требуемого (должного, эффективного) воздействия на сложившуюся ситуацию. Кроме того, как этот Стандарт, так и Стандарты имеющие к нему отношение

                                                                                                                                                                        Вне зависимости от того, к какой категории  эти выводы  относятся – техническим, организационным  или  организационно-техническим, важно то, что все они взаимосвязаны и взаимозависимы,  как и нижеследующие рекомендации.  

 

 

4. Рекомендации.

 

Поскольку наиболее эффективным инструментом для решения организационно-технических задач является система стандартизации, то рекомендаций  представлены в виде  предложений по корректировке, дополнению или изменению соответствующих взаимосвязанных Стандартов по безопасности, в-частности,  Стандарта SI 5056 «Liquefied petroleum gas cooking appliances and combined gas-electrical appliances for commercial use: Safety requirements».

 

4.1. Ввести требование, устанавливающее допустимую норму потери   давления     (гидравлического сопротивления) в сети снабжения газом на участке от регулятора давления до крана перед наиболее удалённым технологическим аппаратом.

4.2. Ввести требование, устанавливающее допустимую норму потери давления  (гидравлического сопротивления) в газораспределительной сети технологического аппарата на участке от его входного крана до форсунки наиболее удалённой горелки.

4.3. Откорректировать  Стандарт IS 1607 “Manually operated gas valves for LPG and natural gas” с целью замены в качестве показателя пропускной способности параметра «Номинальный расход» (п.1.3.8), как формального и не имеющего практического значения, на общепринятый показатель  «Расходная характеристика», которая показывающей  зависимость расхода от гидравлического сопротивления при разных давлениях рабочего тела на входе.   

4.4. Ввести требование, обязывающее заводы-изготовители предоставлять  «Расходные характеристики» в качестве обязательного сопроводительного документа к каждому изделию. Указать на возможность представления «Расходной характеристики» в виде графика, номограммы или таблицы по выбору изготовителя.

4.5. В Стандарте  SI 907 “Gas operated appliances, for domestic use: For baking, cooking and grilling» дать более подробное определение термина «Горелка» с учётом п.3.1.1.1 (стр.7 Анализа).

4.6. Дополнить  Стандарт SI 5056  требованием, обязывающим  заводы-изготовители технологического оборудования предоставлять в комплекте   сопроводительной технической документации  к каждому аппарату Свидетельство о  соответствии  рабочих параметров  их газогорелочных устройств условиям безопасной эксплуатации в данном конкретном технологическом аппарате.  

 4.7. Дополнить  Стандарт SI 5056 требованием, обязывающим  заводы-изготовители газогорелочных устройств предоставлять в комплекте   сопроводительной технической документации  к каждому изделию   документа подтверждающего соответствие  рабочих параметров   газогорелочных устройств и безопасность их эксплуатации в тех областях использования, которые указаны в Паспорте и Руководстве по эксплуатации.

4.8. Дополнить п.3.3.1.1 Стандарта  SI 5056  требованием того, что в случае использования  автоматического управления и контроля работой горелок, как сама система, так и её исполнительные приборы должны быть самоконтролируемыми.

4.9. Повысить  действенность (эффективность воздействия) системы стандартизации в области безопасности, для чего:

            4.9.1. Увеличить количество контрольных проверок предприятий и организаций на         предмет исполнения требований Стандартов;

            4.9.2. Усилить меры ответственности за нарушение требований Стандартов;

            4.9.3. Стандарту SI 5056 «Liquefied petroleum Gas cooking appliances and Combined gas-     electrical appliances for commercial use: Safety requirements» придать статус документа,           обязательного для исполнения (после корректировок и дополнений).

 

            4.10. Обязать газовые компании выполнять все виды работ, предусмотренные    требованиями  Стандарта SI 158 «Installations for liquefied hydrocarbon gases supplied in          portable containers» также и на объектах жилого сектора и предприятиях коммунально-         бытового назначения, для чего:

                         4.10.1. Откорректировать п.101, изъяв из него перечень предприятий, на                                     которые  действия Стандарта не распространяются, либо изъять п.102.3 либо                   дополнить его             словами: «...технологические газовые аппараты.».

        

            Вышеприведённый список содержит , по мнению автора, основныерекомендации с точки зрения эффективности их действия по исправлению перечисленных выше замечаний. Поэтому его   не следует считать полным. Ряд рекомендаций направлен на устранения нескольких замечаний. Поэтому  порядок перечисления рекомендаций не является ни списком приоритетов ни графиком очерёдности их исполнения.

 =======================                          ==========================