Полная герметизация full-containment

Терминалы на импорт

118

101

Терминалы на экспорт

35

51

"Пиковые" установки и установки сжижения

88

2

ИТОГО

241

154

Анализ данных таблиц 1.3 и 1.4 показал, что среди крупногабаритных резервуаров наиболее распространены конструкции полной герметизации, однако ИР одинарной герметизации в ряде случаев являются не менее конкурентоспособными, обеспечивающими требуемый уровень безопасности хранения при меньшей стоимости.

Конструктивные решения на стадии проектирования выбирают исходя из источников опасностей изотермического хранения и сценариев реализации аварийных ситуаций, т.е. на основании идентификации опасностей.

Идентификация опасностей изотермического хранения СПГ требует анализа опыта эксплуатации, основных и вспомогательных технологических процессов на объекте, компоновочных решений и конструктивных особенностей оборудования.

1.8.1 Основные риски эксплуатации стационарных хранилищ СПГ

Анализ реальных аварий на хранилищах СПГ выявил следующие основные риски и возможные сценарии аварий [12]:

? образование пролива;

? пожар пролива;

? выброс паров СПГ без последующего воспламенения;

? выброс паров СПГ с последующим воспламенением;

? взрыв паров СПГ в ограниченном пространстве.

Исходным событием возникновения и развития аварий является разгерметизация оборудования с дальнейшим выбросом газа.

Исходя из особенностей конструкции резервуара, можно разделить все риски на две группы:

? риски, связанные с воздействием на внешний корпус;

? риски, связанные с воздействием на внутренний корпус.

1.8.1.1 Внешние источники опасности

К внешним воздействиям, способным повлиять на прочностные характеристики внешнего корпуса, следует отнести следующие:

? сейсмическое воздействие. В контексте данного риска необходимо понимать возможные горизонтальные и вертикальные смещения резервуара, а также появление трещин в грунте под хранилищем во время землетрясения;

? гидродинамическое воздействие. Данный риск связан с близким нахождением резервуаров к прибрежной зоне и, как следствие, возможностью разрушительного воздействия волн цунами;

? аэродинамическое воздействие. Под данным риском не стоит понимать непосредственное первичное воздействие штормового ветра на резервуар ? резервуар стоек к данному фактору. В этом случае значительное влияние на прочностные характеристики оказывает вторичное воздействие различными объектами, поднятыми с поверхности земли;

? механическое воздействие. Этот вид опасности связан с падением метеорита (маловероятное, но возможное событие), летательных аппаратов, транспортных средств;

? воздействие ударных волн при аварии на соседних объектах;

? внешнее противоправное воздействие - действие террористического характера;

? термическое воздействие

воздействие высоких температур в случае возникновения пожара в резервуарном парке.

1.8.1.2 Внутренние источники опасности

Рассматривая внутренние воздействия, способные повлиять на прочностные характеристики внешнего бетонного корпуса, следует отметить только термическое. Оно связано с длительным контактом внешнего корпуса с криогенной температурой в случае разгерметизации внутреннего корпуса. Исходя из особенностей внутреннего резервуара, к основным опасным воздействиям, способным повлиять на прочностные характеристики внутреннего корпуса, следует отнести:

? внешнее сейсмическое воздействие;

? внешнее барическое воздействие. Данная опасность связана с изменением давления в межстенном пространстве, которое возможно в результате колебания атмосферного давления;

? внешнее термическое воздействие в результате пожара на крыше;

? внутреннее барическое воздействие. В контексте данной опасности следует понимать как уменьшение, так и увеличение давления во внутреннем резервуаре. В контексте данной опасности следует понимать как уменьшение, так и увеличение давления во внутреннем резервуаре. Одной из серьезных проблем, которая может повлиять на повышение давления в резервуаре, является проблема стратификации СПГ, возникающая, как правило, при длительном хранении СПГ в хранилище без перемешивания либо при закачке в резервуар СПГ с характеристиками (компонентный состав, плотность, температура и др.), отличными от характеристик уже имеющейся в нем жидкости. В результате расслоения происходит постепенный прогрев более плотного слоя и последующее самопроизвольное смешивание слоев с интенсивным парообразованием, что способствует значительному увеличению давления.

Уменьшение давления во внутреннем резервуаре возможно в результате откачки из хранилища СПГ в объемах, превышающих проектные значения.

1.9 Барьеры безопасности на хранилище СПГ

В качестве мер по снижению риска реализации указанных выше опасностей, а также их последствий на разных этапах жизненного цикла объекта применяют барьеры безопасности.

Согласно [13] барьером безопасности называются физические и нефизические средства, предназначенные для предотвращения, управления и минимизации последствий нежелательных событий или аварий (барьерные функции).

В работе [14] при обсуждении возможностей использования анализа риска при разработке проектов рассматриваются конструктивные и пассивные системы безопасности, которые можно объединить понятием конструктивные решения по обеспечению безопасности, а также активные системы обеспечения безопасности.

Конструктивные решения.

К данной группе барьеров безопасности относятся конструктивные элементы объекта, обеспечивающие его прочность и устойчивость при нормальной эксплуатации и защиту от воздействий при возникновении аварийной ситуации.

Примерами таких барьеров безопасности являются следующие:

? оптимальный выбор площадки для проектирования;

? уплотнение грунтов под хранилищем;

? забивка свай под фундаментом;

? мощная фундаментная плита из напряженного бетона;

? значительная толщина боковой стенки внешнего корпуса хранилища и др.

Все эти решения и средства направлены на предотвращение или минимизацию негативных последствий сейсмического, гидродинамического и аэродинамического воздействий.

Специальные решения по созданию крупных ж/б конструкций, обеспечивающих неразрушающее поведение при тепловом расширении/сжатии предназначены для ограничения термического воздействия на внешний корпус.

Данный вид барьеров безопасности для начала своей работы и выполнения функции безопасности не требуют принятия управляющего решения.

Активные барьеры безопасности.

К данной группе барьеров безопасности относятся управляющие системы обеспечения безопасности, состоящие из сенсоров (датчиков), управляющих устройств и исполнительных элементов. Защитная функция активных барьеров безопасности зависят от действий оператора либо управляющего устройства [13].

Согласно [13] система обеспечения безопасности - это система, спроектированная и построенная для выполнения одной или нескольких барьерных функций (функций безопасности). В соответствии с [14] система, связанная с безопасностью:

? реализует необходимые функции безопасности, требующиеся для того, чтобы достигнуть и поддерживать безопасное состояние для управляемого оборудования;

? предназначена для достижения своими собственными средствами или в сочетании с другими электрическими, электронными, программируемыми системами, связанными с безопасностью, системами обеспечения безопасности, основанными на других технологиях, или внешними средствами уменьшения, необходимого уровня полноты безопасности для требуемых функций безопасности.

Система, связанная с безопасностью, может основываться на широком диапазоне технологий, включая электрическую, электронную, программируемую электронную, гидравлическую и пневматическую [15].

В состав комплекса систем обеспечения безопасности хранилища СПГ входят следующие системы:

? система предотвращения уменьшения давления во внутреннем резервуаре;

? система предотвращения увеличения давления во внутреннем резервуаре;

? система предотвращения возникновения и развития ролловера;

? система предотвращения перелива;

? система орошения резервуара.

Система предотвращения уменьшения давления во внутреннем резервуаре предназначена для компенсации потерянного давления с целью недопущения деформации и последующей разгерметизации внутреннего корпуса. Как любая система обеспечения безопасности технологически данная система включает три основных узла: датчики регистрации давления, управляющее устройство и исполнительные устройства. Датчики регистрации давления заключены в линейку датчиков, которые установлены по всей высоте внутреннего корпуса. При уменьшении давления во внутреннем резервуаре, датчики посылают сигнал в управляющее устройство. После обработки сигнала от управляющего устройства поступает команда на срабатывание исполнительных устройств. В рассматриваемой системе к исполнительным устройствам относятся система подачи газа в резервуар и система подачи тепла к внутреннему резервуару. В роли газа в зависимости от параметров системы может выступать либо нейтральный газ азот, либо сам природный газ. При подаче даже сравнительно небольшого количества тепла к системе, газ в ней начинает бурно испаряться и своими парами компенсировать дефицит давления. После стабилизации давления во внутреннем резервуаре исполнительные устройства прекращают свое действие (команда на их отключение также поступает от управляющего устройства).

Система предотвращения увеличения давления во внутреннем резервуаре считается одной из самых надежных, так как включает в свой состав три ступени защиты. Устройством, регистрирующим повышение давления в резервуаре, является все та же линейка датчиков. В практике эта линейка является общим звеном двух систем. Исполнительными устройствами данной системы безопасности являются клапаны отвода паров СПГ. При небольших повышениях давления срабатывает первая ступень защиты - открывается клапан отвода паров СПГ в различные системы (система охлаждения, на начальный этап для дальнейшего сжижения) для вторичного использования.

Однако не всегда возникшие давления могут быть снижены лишь первой ступенью защиты. Если давление в резервуаре по-прежнему продолжает расти, то срабатывает вторая ступень защиты и открывается клапан отвода паров СПГ на факел сгорания. Все факелы сгорания на заводе отнесены на большое расстояние от технологических линий, горение происходит на большой высоте. Отвод газа на факелы сгорания ? это оптимальное решение при возникновении избытка давления. Однако в случае дальнейшего увеличения давления предусмотрена третья ступень защиты - открывается клапан сброса газа в атмосферу. Срабатывание последней ступени защиты обусловлено также возможным отказом первых двух ступеней защиты.

Рассмотренные выше системы безопасности в комплексе образуют систему выравнивания давления во внутреннем резервуаре по отношению к атмосферному давлению. Сигнал о необходимости срабатывания первой либо второй системы оптимизации давления во внутреннем резервуаре отправляют в управляющее устройство также датчики, регистрирующие атмосферное давление.

Для предотвращения возникновения и развития ролловера необходимо интенсивно смешивать СПГ разной плотности. Для этого в резервуаре трубопровод, подающий СПГ, оканчивается форсункой, которая усиливает турбулентные потоки в жидкости, равномерно смешивая объемы СПГ, тем самым, поддерживая равновесие в системе. Для идентификации явления ролловера во внутреннем резервуаре установлена линейка температурных датчиков, которая фиксирует параметры распределения температуры в объеме СПГ. В случае регистрации данного явления включается система смешивания СПГ путем его перекачки из одного резервуара в другой. Исполнительными устройствами данного процесса служат насосы закачки. Система предотвращения возникновения и развития ролловера ведет постоянный мониторинг состояния СПГ в резервуаре. На основе заложенных в систему управления алгоритмов она может прогнозировать возможность возникновения данного явления.

Система предотвращения перелива. Ввиду того, что все процессы, происходящие внутри резервуара, скрыты от глаз человека, единственный способ их оценки это показания анализирующих устройств. Для определения уровня СПГ во внутреннем резервуаре установлена линейка датчиков уровня. С помощью нее на панели диспетчера всегда высвечивается уровень СПГ в резервуаре. При заправке такого резервуара нельзя исключать возможности его переполнения. В случае возникновения данной ситуации система безопасности останавливает закачку. Далее избытки СПГ откачиваются в соседний резервуар, при необходимости открывается аварийный клапан откачки СПГ.

Система орошения резервуара создана с целью понижения температуры внешнего резервуара в случае его перегрева от тепловых потоков горения соседнего оборудования.

Данная система выполняет функции пожаротушения. Датчики, фиксирующие температуру, расположены на поверхности обечайки и крыши резервуара. Исполнительными устройствами служат устройства, образующие водяную завесу. Они расположены на крыше резервуара, и в случае срабатывания орошают всю поверхность резервуара [16, 17].

Особое место среди барьеров безопасности занимают организационные меры по обеспечению безопасности объекта. В соответствии с классификацией [13] организационные меры относятся как к пассивным, так и к активным барьерам безопасности. Примеры таких барьеров следующие:

? запрет на использование транспортных коридоров (самолеты, вертолеты), проходящих в окрестностях завода и над хранилищем;

? недопустимость движения грузовиков, тяжелой строительной техники по площадке завода без сопровождения (контроля);

? правила, запрещающие пронос грузов над хранилищем и использование кранов со стрелами в окрестности хранилища и др.

Эффективность работы барьеров безопасности определяется их работоспособностью, надежностью и устойчивостью к внешним воздействиям.

2. Глава эксперементальная часть

2.1 Явление ролловера

Данное явление идентифицировано после реального случая возникновения ролловера в 1971 году г. Специя (Италия). По данным Сарстена [18], в заполненный на 20% резервуар диаметром 42 м и высотой 26,77 м, находящийся под атмосферным давлением, в течение 13 часов происходила закачка из танкера тяжелого СПГ под слой более легкого, уже находившегося в резервуаре ранее. Через 19 часов после завершения закачки произошло резкое увеличение количества продукта, испаряющегося в единицу времени. Скорость испарения СПГ при этом составила около 100 000 кг/час, а величина избыточного давления паров продукта 710 мм. вод. ст., при расчетном рабочем давлении 250 мм. вод. ст. Известен случай ролловера, произошедший в 1993 году в Партингтоне, Великобритания [19]. Плотности закачиваемого продукта и СПГ, хранящегося в ИР, отличались на 12,5 кг/м³.

По причине расслоения, а также вследствие ряда сопутствующих обстоятельств, произошла авария на Ионавском ПО "Азот" в марте 1989 года [20]. После налива в резервуар продукта, значительно отличавшегося по свойствам от хранимого, произошла стратификация. В результате вскипания продукта пары быстроиспаряющегося аммиака создали такое избыточное давление в резервуаре, которое вызвало перегрузку анкеров и растрескивание фундаментной плиты. В месте отрыва анкеров произошел подъем стенки, выпучивание днища и бурное истечение аммиака под воздействием гидростатического и газового давления над жидкостью. В результате аварии погибли 7 человек, пострадали 57 человек.

Представленные данные показывают, что возможность образования ролловера необходимо учитывать на стадии проектирования с целью обеспечения безаварийной эксплуатации ИР.

Образование разделенных (стратифицированных) слоев при загрузке резервуара и их последующее самопроизвольное перемещение может привести к значительному (в несколько десятков раз) увеличению скорости испарения продукта и давления паровой фазы, что в конечном итоге вызывает перенапряжение оболочечных конструкций резервуара, в том числе отрыв корпуса от днища и утечку продукта из емкости.

Потенциально возможно, что при загрузке резервуара свойства продукта, уже хранящегося в ИР, отличаются от свойств СПГ, закачиваемого в резервуар. Такая ситуация наиболее вероятна на импортных, перевалочных и экспортных терминалах СПГ, когда для хранения в один ИР могут быть загружены продукты из разных партий и источников, отличающиеся по компонентному составу и, соответственно, плотности. В ИР, оборудованных системой нижнего налива, СПГ, имеющий большую плотность, образует нижний слой. СПГ, имеющий меньшую плотность, формирует верхний слой, который располагается над поверхностью нижнего, не перемешиваясь с ним. Перегреваясь относительно температуры насыщения за счет внешнего теплопритока через днище и стенки, продукт в нижнем слое при этом не имеет возможности компенсировать теплоприток за счет испарения, т.к. поверхность теплообмена закрыта нижним слоем. Однако имеют место процессы теплообмена и массообмена двух слоев между собой и верхнего слоя с парогазовой фазой. В конечном итоге, в определенный момент времени после загрузки и образования стратификации, за счет описанных выше процессов плотности слоев выравниваются с последующей резкой интенсификацией процессов испарения продукта (ролловер).

Основной опасный фактор, характеризующий описываемое явление, - резкое увеличение избыточного давления парогазовой фазы в подкупольном пространстве резервуара. Возможные последствия увеличения давления могут быть следующие: увеличение напряжений в корпусе; увеличение напряжений в уторном узле, увеличение изгибных напряжений в днище; разрыв анкеров, соединяющих стенку и днище; деформации стенки и днища; отрыв стенки от днища и утечка продукта из емкости. На рисунке 1 показано протекание явления ролловера в двух стадиях.

Рисунок 2.1 - Стадии протекания явления ролловера

Причины возникновения явления ролловера:

· Когда есть разница температур жидкости.

· Если СПГ хранится в течение длительного времени без циркуляции.

· Если две различные партии СПГ хранятся в одном резервуаре

Эффект от ролловера:

· Увеличение скорости испарения до 10 раз, в отличии от нормального состояния

· Повышение давления бака

· Подъем предохранительного клапана резервуара

Меры по предотвращению ролловера:

· Партии СПГ с различной плотностью, хранить отдельно

· Загрузка резервуара со специальным оборудованием, такими как насадки способствующие смешиванию СПГ при загрузке (используется для береговых резервуаров).

· Следует избегать продолжительных остановок подачи СПГ при загрузке резервуара.

· Постоянно контролировать уровень испарения СПГ

Как было отмечено выше, причина явления переворачивания слоев - недостаточное смешивание поступающей в резервуар партии продукта с уже находящейся в нем жидкостью. Однако стратификация с дальнейшим вскипанием может также произойти при выдерживании СПГ в течение длительного времени в резервуаре без рециркуляции или при содержании азота в составе СПГ более 1 % (такая пороговая концентрация установлена по данным международных исследований явления rollover). Для предотвращения стратификации резервуар оснащается системой рециркуляции с использованием насосов [21].

2.2 Математическое моделирование явления ролловера

Как показывает ретроспективная информация [18, 19, 20], в изотермических резервуарах, оборудованных системой нижнего налива продукта, даже при не столь значительных различиях в плотности и температуре продуктов, с высокой долей вероятности происходит расслоение. Обзор научных исследований по данному вопросу, показал, что существующие методики прогнозирования последствий перемешивания разделенных слоев имеют ряд ограничений и показывают недостаточную сходимость с реальными случаями расслоения [22, 23]. Поэтому представляется актуальной постановка и решение научной задачи о прогнозировании принципиальной возможности образования разделения слоев.

Представим расчетную схему расслоения при закачке продукта в ИР следующим образом (рисунок 2.2). Уравнения массообмена между слоями записаны из следующих соображений. Принимается, что СПГ состоит из шести компонентов, причем массовые доли компонентов в нижнем слое обозначены через x_i, в верхнем - через y_i. Тогда исходя из физического смысла данных величин:

(1)

Массообмен в нижнем слое происходит за счет перемешивания с верхним слоем и закачки нового продукта. Так как при перемешивании изменяется прежде всего компонентный состав СПГ, то в уравнениях массобмена это отражается через изменение массовых концентраций компонентов.

Рисунок 2.2 - Перемешивание слоев при закачке продукта в резервуар с процессами тепло- и массообмена

Изменение концентрации рассчитывается по формуле:

S_i = (2)

Где - исходная молярная концентрация (начальные условия), - молярная концентрация с добавлением молей нового вещества

Изменение концентрации для нижнего слоя можно посчитать следующим образом:

(3)

Где - исходная молярная концентрация (начальные условия), - молярная концентрация с добавлением молей нового вещества

Изменение концентрации для верхнего слоя:

S_i = (4)

- мольная доля i-компоненты в смеси в начальные условия верхнем слое, - мольная доля i-компоненты в смеси с добавлением молей нового вещества в верхнем слое

Для исследования был выбран метод зарубежных авторов Бейтса и Моррисона которые занимались моделированием поведения стратификации сжиженного природного газа и исследованием явления ролловера в резервуаре [24].

Для определения стабильности системы рассчитывается коэффициент устойчивости R_s. Есть два фактора влияющих на коэффициент устойчивости R_s: это влияние изменения температуры на изменение плотности и влияние изменения концентрации на изменение плотности. Изменение температуры может быть рассчитано непосредственно с использованием известного состава смеси СПГ. Изменение концентрации требует более внимательного рассмотрения на оказание влияния изменения состава на плотность смеси.

Коэффициент устойчивости R_S рассчитывается по формуле:

(5)

Коэффициент объемного расширения в следствии изменения концентрации в вычисляется по формуле:

(6)

Коэффициент объемного расширения, в следствии изменения температуры б:

(7)

Изменение температуры вычисляется разностью температуры верхнего слоя от нижнего слоя:

T = (8)

Где - температура в нижнем слое, - температура в верхнем слое.

Рисунок 2.3 - Картина исследования изменения коэффициента устойчивости R_s в многокомпонентной системе

Карта для параметра устойчивости многокомпонентной смеси, определяемого в уравнении (5) показана на рисунке 1, она разбита на пять областей, представляющих интерес, соответствующие различным комбинациям значения слагаемых () отвечающих за теплообмен и слагаемому( ) отвечающему за массообмен. В области 1, где R_s < 0, система устойчива и не имеет потенциала для ролловера.. В области 2, система неустойчива, потому что верхний слой плотнее, чем нижний слой. Область неустойчивости, где находится слагаемое () является положительнее чем () численные значения R_s не имеют физического смысла за пределами границы между этими двумя областями, где R_s = 1. В области 3, где R_s > 0 и | R_S | > 1, система устойчива, но имеет потенциал для ролловера, что может привести к испарению смеси, потому что нижний слой имеет более высокую температуру, чем верхний слой. В области 4, где R_s > 0, но | R_s | < 1, система устойчива и также имеет потенциал для ролловера, что может привести к конденсации, поскольку температура нижнего слоя ниже, чем у верхнего слоя. Такой сценарий ролловера был бы противоположностью, тем которые обычно рассматриваются в сценариях СПГ; однако он может в принципе возникнуть, если нижний СПГ будет очень тонкий по высоте, но достаточно охлажденный, так что его начальная плотность будет больше, чем более теплый и массивный СПГ находящийся над ним. Последствия такого обратного ролловера потенциально может генерировать частичный вакуум в резервуар, что может вызвать проблемы с системой хранения или системой транспортировки. В области 5, система почти однородна, любые градиенты слишком малы для значимых глобальных последствий. Стрелки, указывающие эффекты тепло- и массообмен в изолированной системе приведены в каждом из стабильных регионов. Для областей 3 и 4, это относительные величины межслойного тепло- и массообмена, в сочетании с любым тепловым потоком в систему из внешней среды, которые регулируют находиться ли система в стабильности в области 1 или произойдет ролловер при R_s = 1.

Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение

Для расчетов были взяты данные о составе и свойствах СПГ, документально зафиксированные (профессором Сарстеном) после реального случая возникновения ролловера в 1971 году в Италии в городе Ла Специя [25]. По зафиксированным данным, в заполненный на 20% резервуар, находящийся под атмосферным давлением, в течение 13 часов происходила закачка из танкера тяжелого СПГ под слой более легкого, уже находившегося в резервуаре ранее. Через 19 часов после завершения закачки произошло резкое увеличение количества продукта, испаряющегося в единицу времени.

Таблица 3.1

Изначальный состав и свойства СПГ (La Spezia, Italy) [25]

Компонента (растворенного вещества):	Количество молей вещества
	Нижний слой	Верхний слой
Метан	0,6226	0,6362
Азот	0,0002	0,0035
Этан	0,2185	0,2416
Пропан	0,1266	0,0936
Бутан	0,0314	0,0235
Пентан	0,0007	0,0016
Начальные свойства СПГ
T (К)	118,997	114,355
P (МПа)	0,15	0,131
с (кг/м3)	541,0316	536,9516

Рисунок 3.1 - Доля каждого вещества в смеси (нижний слой)

Рисунок 3.2 - Доля каждого вещества в смеси (верхний слой)

Для имитации налива новой партии сжиженного природного газа с составом и свойствами отличающегося от хранящегося в резервуаре со свойствами приведенными в таблице 1. Было добавлено к начальной концентрации каждого вещества СПГ в Ла Специя дSi = 0.01 моль/кг и рассчитан состав и свойства СПГ приведенные в таблице 2.

Таблица 3.2

Добавление концентрации равной дS_i = 0.01 моль/кг к начальной концентрации каждого вещества СПГ, а также Расчетные свойства СПГ (La Spezia, Italy)

Изменение компоненты (растворенного вещества):	Азот	Этан	Пропан	Бутан	Пентан
	Новые мольные доли
	Нижняя поверхность	Верхняя поверхность	Нижняя поверхность	Верхняя поверхность	Нижняя поверхность	Верхняя поверхность	Нижняя поверхность	Верхняя поверхность	Нижняя поверхность	Верхняя поверхность
Метан	0.62254	0.63614	0.62254	0.63614	0.62254	0.63614	0.62254	0.63614	0.62254	0.63614
Азот	0.00030	0.00360	0.00020	0.00350	0.00020	0.00350	0.00020	0.00350	0.00020	0.00350
Этан	0.21848	0.24158	0.21858	0.24168	0.21848	0.24158	0.21848	0.24158	0.21848	0.24158
Пропан	0.12659	0.09359	0.12659	0.09359	0.12669	0.09369	0.12659	0.09359	0.12659	0.09359
Бутан	0.03140	0.02350	0.03140	0.02350	0.03140	0.02350	0.03150	0.02360	0.03140	0.02350
Пентан	0.00069	0.00159	0.00069	0.00159	0.00069	0.00159	0.00069	0.00159	0.00079	0.000170
Расчетные свойства СПГ
Общее число молей	100.126	97.986	100.126	97.986	100.126	97.986	100.126	97.986	100.126	97.986
T (К)	118.997	114.355	118.997	114.355	118.997	114.355	118.997	114.355	118.997	114.355
P (МПа)	0.15	0.131	0.15	0.131	0.15	0.131	0.15	0.131	0.15	0.131
с (кг/м3)	541.046	536.968	541.041	536.963	541.057	536.979	541.071	536.994	541.074	536.997
дс (кг/м3)	0.0144	0.0164	0.0096	0.0111	0.0249	0.0274	0.0393	0.0425	0.0421	0.0453
дс/с	0.00003	0.00003	0.00002	0.00002	0.00005	0.00005	0.00007	0.00008	0.00008	0.00008
вi= (1/дSi) * (дс/с) (кг/моль)	0.0026	0.0030	0.0017	0.0020	0.0046	0.0050	0.0072	0.0078	0.0077	0.0083
Среднее вi (кг/моль)	0.0028	0.0019	0.0048	0.0075	0.0080
Si [моль/кг]	0.3228	1.7956	-3.5041	-0.8412	0.0866
вi Si	0.0009	0.0034	-0.0169	-0.0063	0.0007

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нашли коэффициент объемного расширения, в следствии изменения температуры, и коэффициент объемного расширения в следствии изменения концентрации. Посчитали изменение концентрации для верхнего и нижнего слоя. Таким образом можно посчитать коэффициент устойчивости все слагаемые для расчета коэффициента устойчивости найдены:

Подставив в формулу для расчета коэффициента устойчивости известные слагаемые, мы вычислили значение, которое равно 1.7 и нанесли на карту устойчивости, обозначено красной точкой на карте рисунок 3.1.

Рисунок 3.3 - Расчет коэффициента устойчивости

Значение R_s = 1,7 для СПГ в Ла Специя переводит систему в область 3 на карте, показанной на рисунке, как изначально стабильная система с потенциалом для ролловера, которая будет генерировать значимые испарения. Полученный результат подтверждает, что в реальном случае ролловера в Ла Специи в тот момент времени резервуар был в потенциально нестабильной зоне.

Задание для раздела "финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение"

Студенту:

Группа	ФИО
2БМ31	Агееву Руслану Хусеновичу

Институт	Природных ресурсов	Кафедра	Транспорта и хранения нефти и газа
Уровень образования	магистр	Направление/специальность	131000 "Нефтегазовое дело" профиль "Надежность и долговечность газонефтепроводов и хранилищ"

Исходные данные к разделу "Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение":
Стоимость ресурсов научного исследования (НИ): материально-технических, энергетических, финансовых, информационных и человеческих	Стоимость материально-технических, финансовых и человеческих ресурсов НТИ при ремонте резервуара
Нормы и нормативы расходования ресурсов	СНиП 3.01.01-85, СНиП 1.04.03-85, СНиП 03.01-87, ОР 13.01-28.21.00-КТН-008-2-01
Используемая система налогообложения, ставки налогов, отчислений, дисконтирования и кредитования	Налоговый кодекс Российской Федерации.
Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке:
Оценка коммерческого потенциала, перспективности и альтернатив проведения НИ с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения	Формирование видов затрат для проведения ремонта резервуара
Планирование и формирование бюджета научных исследований	Расчет суммарных затрат для проведения ремонта резервуара
Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования	Выводы о экономической эффективности проведения ремонта резервуара
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей):
Таблицы
Дата выдачи задания для раздела по линейному графику

Задание выдал консультант:

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Доцент	Шарф Ирина Валерьевна	Кандидат экономических наук

Задание принял к исполнению студент:

Группа	ФИО	Подпись	Дата
2БМ31	Агеев Р.Х.

Глава 4. Финансовый менеджмент. Ресурсоэффективность и ресурсосбережение

Хорошо известно, что одним из важных факторов опасности сжиженного природного газа являются его низкая температура кипения, что не позволяет обеспечить его хранение без потерь, а также изменение состава (плотности) и температуры кипения СПГ при хранении за счет испарения более легкого компонента (метана). Данные факторы при пополнении хранилищ, имеющих остатки топлива, новой порцией СПГ, с плотностью и температурой, отличающейся от аналогичных параметров в остатке топлива, могут приводить к образованию стратифицированных макро слоев СПГ в хранилище. При последующем протекании тепло - и массообменных процессов в слоях СПГ возможно возникновение режима интенсивного перемешивания (явление ролловер) с практически мгновенным испарением больших масс СПГ и резким повышением давления в хранилище. Все это способствует и разрушению хранилища и интенсификации неблагоприятных технологических процессов

Опасность возникновения аварийных ситуаций оценивается тяжестью причиняемого ущерба, который зависит от того, как проявляется авария: в виде взрывов и пожаров от разлившегося продукта, в виде хрупких разрушений или локальных отказов резервуаров. Как показывает практика, аварии ИР в большинстве случаев сопровождаются значительными потерями продукта, отравлением местности и гибелью людей. В экстремальных случаях по статистическим данным общий материальный ущерб превышает в 500 и более раз первичные затраты на сооружение резервуаров.

Своевременное диагностирование и выявление дефектов, проведение текущего и капитального ремонтов, позволяют повысить надежность изотермических резервуаров и повысить срок их эксплуатации, что позволяет исключить выход резервуаров из строя из-за дефектов, возникающих под влиянием технологических и эксплуатационных факторов.

В данном разделе составлена смета ремонта изотермического резервуара объемом 50000 м³.

4.1 Организационно-техническая подготовка к капитальному ремонту

При разработке проекта организации капитального ремонта опирались на требования и основные положения следующих нормативных документов:

- СНиП 3.01.01-85*Организация строительного производства [26];

- СНиП 1.04.03-85*Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зданий и сооружений [27];

- расчетных нормативов для составления ПОС.

Данные нормы и правила соответствуют требованиям, специальных ведомственных нормативных документов, утвержденных Миннефтегазстроем, Мингазпромом и Миннефтепромом по согласованию с Минстроем РФ, и дополнительными указаниями настоящих норм.

Капитальный ремонт объекта осуществлялся по проекту производства работ, разработанного подрядной организацией, в соответствии с требованиями СНиП 03.01-87 [28], а также ОР 13.01-28.21.00-КТН-008-2-01 [29].

До начала подготовительного периода должны быть проведены организационные мероприятия:

- утверждена и выдана подрядной организации проектно-сметная документация;

- решены вопросы обеспечения капитального ремонта материалами, конструкциями и деталями;

- определены строительные, монтажные и специализированные организации для осуществления запланированного капитального ремонта, и решены вопросы по обслуживанию строителей;

- оформлено финансирование;

- произведен в натуре отвод территории для капитального ремонта;

- разработан генеральной строительной организацией проект производства работ.

4.2 Методы производства работ

Ремонт изотермического резервуара намечено осуществить комплексно с помощью подразделений и бригад, выполняющих все виды строительно-монтажных работ при строительстве и ремонте резервуара.

Обслуживание ремонта резервуара будет обеспечиваться производственной базой подрядчика, а также временным строительным хозяйством производственного и складского назначения (замена листов металла стенки, ремонт и монтаж резервуарного оборудования и арматуры, текущий ремонт и обслуживание машин и механизмов).

Для проезда вдоль трассы и прохода строительной техники необходимо устройство проезда к месту работ в резервуарном парке.

Ремонт изотермических резервуаров включает в себя определенный перечень ремонтных, а также строительно-монтажных работ.

В таблице 6 приведена последовательность работ, проводимых при ремонте резервуара для хранения сжиженного природного газа, принятая в соответствии с ЕНиР сборник Е5 выпуск 2 (Резервуары и газгольдеры) [30].

Таблица 4.1

Последовательность работ

№п/п	Раздел работ	Последовательность работ раздела
1	2	3
	Монтаж днища	Сварка центральной части днища
		Накатывание рулонов на основание
		Развертывание рулонов днища
		Укладка развернутых частей днища с центровкой и поджатием кромок
		Уборка каркасов рулонов
		Нанесение контрольных рисок на днище резервуара
	Установка рулонов корпуса на днище в вертикальное положение	Накатывание рулона на днище
		Установка шарнира, падающей стрелы с такелажной оснасткой
		Подъем и установка рулонов
		Установка расчалок
		Уборка падающей стрелы с такелажной оснасткой и шарнира
	Установка временной монтажной стойки	Сборка стойки
		Установка центрального щита покрытия
		Установка расчалок
		Установка стойки на днище
		Разборка стойки
17.	Развертывание рулонов корпуса с соединением вертикальных кромок и монтажом щитов покрытия	Развертывание рулонов корпуса
18.		Подгонка и поджатие корпуса к днищу по ходу развертывания
19.		Установка опорных стоек
20.		Вытаскивание поддона, стойки из резервуара
21.		Устранение хлопунов
22.		Установка и снятие расчалок
23.		Установка элементов опорного кольца
24.		Установка щитов
25.		Подгонка и поджатие щитов покрытия между собой

4.3 Расчетная часть

С целью определения экономической эффективности использования данных систем, необходимы следующие затраты:

1) материальные расходы;

2) суммы начисленной амортизации;

3) расходы на оплату труда;

4) страховые отчисления во внебюджетные организации

5) Прочие услуги сторонних организаций

6) Накладные расходы

К материальным расходам, в частности, относятся следующие затраты налогоплательщика: на приобретение сырья и (или) материалов, используемых в производстве товаров (выполнении работ, оказании услуг) и (или) образующих их основу либо являющихся необходимым компонентом при производстве товаров (выполнении работ, оказании услуг).

Материалы

Так как стоимость указана за тонну материала, то необходимо рассчитать потребное количество. Расчет приведем на примере листа г/ксталь 09Г2С-12 2*8 толщиной 9мм:

(9)

где N - количество, шт;

с - плотность стали, кг/м³;

а - ширина листа, м;

b - длина листа, м;

д - толщина листа, м.

Далее считаем стоимость материала:

(10)

где ЦЕД - цена за единицу (по прайсу), руб.

Стоимость материалов, взятых из ГЭСН 81-02-09-2001 Сборник № 9 [31], рассчитываем по формуле с учетом коэффициента пересчета на 2013 год (k=7,49), аналогично стоимости эксплуатации машин.

Покажем расчет на примере каната пенькового (код 101-0309):

(11)

Расчет амортизационных отчислений

Сумма начисленной за один месяц амортизации в отношении объекта амортизируемого имущества определяется как произведение его первоначальной (восстановительной) стоимости и нормы амортизации, определенной для данного объекта ст.259 НК РФ [32].

Таблица 4.2

Расчет амортизационных отчислений и общее количество потребных машин.

№ п/п	Наименование машин и механизмов	Количество	Балансовая стоимость, руб.	Амортизационные отчисления за 4 месяца работ, руб.
1.	Бульдозер Т-170.	1	3700000	120250
2.	Бульдозер "Катерпиллер".	1	3500000	113750
3.	Трубоукладчик "Камацу С355".	3	7000000	682500
4.	Трубоукладчик "ТГ-321".	2	6000000	390000
5.	Сварочный агрегат "АС-81".	1	40000	2600
6.	Сварочный агрегат "АПС-4".	1	42000	2730
7.	Трубовоз "Урал-4320".	3	2500000	243750
8.	Кран на базе "Камаз"	1	1500000	48750
9.	Автомобиль бортовой "Урал".	2	2700000	87750
10.	Автомобиль самосвал.	5	2800000	455000
11.	Кран на гусеничном ходу "КС-45714".	1	3000000	97500
12.	Кран на гусеничном ходу "КС.	2	2750000	89375
13.	Узлы вакуумные	2	1500000	48750
14.	Аппарат для газовой резки	1	200000	6500
15.	Компрессор передвижной	3	45000	2925
	ИТОГО			2392130

Для обеспечения сохранности строительных материалов, используемых в ремонте резервуара эксплуатируются здания и сооружения приведенные в таблице 4.5.

Расходы на оплату труда

К расходам на оплату труда относятся согласно ст.255 НК РФ:

Суммы, начисленные по тарифным ставкам, должностным окладам, сдельным расценкам или в процентах от выручки от реализации продукции (работ, услуг) в соответствии с принятыми на предприятии (организации) формами и системами оплаты труда (таблица 4.3).

Таблица 4.3

Расчет заработной платы.

№ пп	Должность	Числен-ность чел.	Оклад руб.	Район коэф.	Север. надбав.	Зар. плата руб.	Зар. плата всех сотрудников за период производства работ всего, руб.
1.	инженер	1	32000	1.3	1.5	57600	230.400
2.	водитель	10	14000	1.3	1.5	25200	1.008.000
3.	сварщик	3	15500	1.3	1.5	27900	334.800
4.	труб. линейн	15	18000	1.3	1.5	32400	1.944.000
	Итого	29					3.517.200

Таблица 4.4

Социальные отчисления, установленные Законом обязательные платежи, уплачиваемые работодателем в Государственный фонд социального страхования.

№ пп	Зар. плата всех сотрудников за период производства работ всего, руб.	ПФР (22%)	ФСС (2,9%)	ФФОМС (5,1%)	ОСС от несчаст. случаев (0,8 %) *	Итого сумма отчислений
1.	3 517 200	773 784	101 998.8	179377.2	28137.6	4600498

*для VIII класса в соответствии с классификацией страховых тарифов на обязательное социальное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний с 01.01.2006 г. утвержденного Приказом Министерства труда и социальной защиты РФ от 25.12.12 N 625

Прочие услуги сторонних организаций

Для хранения строительных материалов в аренду были взяты склады.

В среднем цена аренды составляет 700 рублей за метр квадратный в месяц.

Таблица 4.5

Расходы на аренду складских помещений

№ пп	Наименование складских сооружений	Площадь, м2	Месячная стоимость аренды, руб.	Стоимость аренды на 4-х месячный период работ
1	Склад отапливаемый	280,8	196 140	784560
2	Склад не отапливаемый	339,3	237 510	950040
	Итого	1512,8	7050000	1734600

Детальная компоновка расположения зданий и сооружений выполняется в проекте производства работ.

4.4 Калькуляция затрат

Также были рассчитаны накладные расходы. Накладные расходы учитывают прочие затраты организации, не попавшие в предыдущие статьи расходов: печать и ксерокопирование материалов исследования, оплата услуг связи, электроэнергии, почтовые и телеграфные расходы, размножение материалов и т.д. Их величина определяется по следующей формуле:

, (12)

Величину коэффициента накладных расходов можно взять в размере 16%.

Таблица 4.6. Затраты

№п/п	Статьи расходов	Сметная стоимость (руб.)
1.	Затраты труда работников	3 517200
2.	Материальные расходы	5 072 983,9
3.	Амортизационные отчисления	2 392130
4.	Страховые отчисления во внебюджетный фонд	4 600498
5.	Прочие услуги сторонних организаций	1 734600
6.	Накладные расходы (16 %)	2 770 785.9
	Итого	20 088 197.8

Таким образом, для выполнения ремонтных работ резервуара необходима сумма в размере 20 088 197.8 рублей.

Задание для раздела "социальная ответственность при исследовании процессов сжиженного природного газа в хранилище"

Студенту:

Группа	ФИО
2БМ31	Агеев Руслан Хусенович

Институт	Институт природных ресурсов	Кафедра	Транспорта и хранения нефти и газа
Уровень образования	Магистр	Направление/специальность	Нефтегазовое дело

Исходные данные к разделу "Социальная ответственность при исследовании процессов сжиженного природного газа в хранилище":
1. Профессиональная социальная безопасность в компьютерном помещении при изучении явления ролловера. Рабочее место сотрудника расположено в административном здании и представляет собой помещение для работы с дисплеями, ЭВМ. Размеры помещения 8м * 7,292 м * 4м. Высота рабочей поверхности hрп = 0,8 м. Помещение без повышенной опасности поражения людей электрическим током. Основные элементы производственного процесса, формирующие опасные и вредные факторы при изучении нового метода эксплуатации нескольких объектов работ: Вредные: Недостаточная освещенность рабочей зоны; Расчет освещенности и схема осветительных приборов; Отклонение показателей микроклимата; Монотонный режим работы; Степень нервно-эмоционального напряжения. Опасные: Электрический ток; Пожаробезопасность. 2. Анализ вредных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению. Недостаточная освещенность рабочей зоны; Отклонение показателей микроклимата; Монотонный режим работы; Степень нервно-эмоционального напряжения. 3. Анализ опасных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению. Электрический ток. Выбор категории помещения по степени опасности поражения электрическим током; описание требований к электрооборудованию; коллективные и индивидуальные средства защиты от поражения электрическим током; Пожаробезопасность. Выбор категории помещения по пожарной опасности и класса зоны взрывопожароопасности. Требования к организации противопожарных мероприятий. 4. Эргономические условия работы на ПЭВМ. Требования к помещениям для работы с ПЭВМ; Требования к организации и оборудованию рабочих мест пользователей ПЭВМ; Схема помещения; Режим труда и отдыха при работе с ПЭВМ. 5. Экологическая безопасность при изучении явления ролловера. Обзор чрезвычайных ситуаций и план ликвидации аварии при разгерметизации резервуара с сжиженным природным газом. Вредные воздействия на окружающую среду: Поступление токсичных веществ в гидросферу; Выброс вредных веществ в атмосферу; Порубка древостоя при оборудовании буровых площадок, коммуникаций, поселков; Сокращение численности и мигрирование. 6. Законодательное регулирование проектных решений при изучении явления ролловера. Общие положения о работе вахтовым методом; Продолжительность вахты; Режимы труда и отдыха при работе вахтовым методом; Гарантии и компенсации лицам, работающим вахтовым методом. 7. Законодательные и нормативные документы по теме: ICCSR 26000: 2011 "Социальная ответственность организации"; ГОСТ 12.0.003. - 74. ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация; ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты; ГОСТ 12.1.030-81. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление; Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (ПОР Р М-016-2001). - СПб.: ДЕАН, 2001. - 120 с.; ППБ 01-03. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. - М.: Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, 2003; Р 2.2.2006-05. Руководство по гигиенической оценки факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. - М.: Минздрав России, 1999; СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий. - М.: Госкомсанэпиднадзор, 2003 (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 6.04.03 г.); СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 "Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы". - М.: Госкомсанэпиднадзор, 2003 (утв. Главным государственным санитарным врачом РВ 13.06.2003 г.); Трудовой кодекс Российской Федерации, Глава 47. Особенности регулирования труда лиц, работающих вахтовым методом.
Перечень графического материала: Нормируемые параметры естественного и искусственного освещения Параметры микроклимата для помещений с ПЭВМ; Классификация производств по пожарной опасности; Классификация взрывоопасных зон; Нормируемые параметры естественного и искусственного освещения; Значения коэффициентов отражения потолка и стен; План помещения и размещения светильников с люминесцентными лампами; Коэффициент использования светового потока светильников с люминесцентными лампами; Основные характеристики люминесцентных ламп; Допустимые визуальные параметры устройств отображения информации; Схема помещения при изучении нового метода эксплуатации нескольких объектов; Суммарное время регламентированных перерывов в зависимости от продолжительности работы, вида и категории трудовой деятельности с ПЭВМ; Вредные воздействия на окружающую среду и природоохранные мероприятия;

Дата выдачи задания для раздела по линейному графику

Задание выдал консультант:

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Доцент	Крепша Нина Владимировна	Кандидат геолого-минералогических наук

Задание принял к исполнению студент:

Группа	ФИО	Подпись	Дата
2БМ31	Агеев Руслан Хусенович

Глава 5. Социальная ответственность при исследовании процессов сжиженного природного газа в хранилище

Социальная ответственность - это постоянная приверженность предприятия вести дела на основах этики и вносить свой вклад в экономическое развитие, в то же время улучшая качество жизни своих работников и их семей, как и общества в целом [33].

Данная выпускная квалификационная работа представлена научно-исследовательской работой, во время выполнения которой осуществлялась обработка материалов, производились расчеты и набор текста на персональном компьютере.

Цель данного раздела: проанализировать опасные и вредные факторы при данном виде производственной деятельности и решить вопросы обеспечения защиты от них на основе требований действующих нормативно-технических документов.

Выполнение данной выпускной квалификационной работы осуществлялось в помещении на втором этаже здания, размеры помещения: длина А = 4,7 м, ширина В = 4 м, высота Н = 2,5 м. Помещение имеет естественное и искусственное освещение. Площадь на одно рабочее место с ПЭВМ составляет не менее 6 м², а объем - не менее 20 м³. В рабочей аудитории расположены два персональных компьютера. Помещение оборудовано системами отопления, эффективной приточно-вытяжной вентиляцией.

Работа велась с помощью прикладного программного обеспечения. При этом использовались:

компьютер IBM PC;

цветной монитор;

лазерный цветной принтер;

5.1 Профессиональная социальная безопасность в компьютерном помещении

Для выявления факторов опасности при работе на компьютере производится анализ классификации факторов опасности по ГОСТ 12.0.003-74 (таблица 5.1).

Таблица 5.1

Основные элементы производственного процесса исследовательских работ в помещении, формирующих опасные и вредные факторы

Этапы работ	Наименование видов работ и параметров производственного процесса	Факторы (ГОСТ 12.0.003-74, с измен. № 1, октябрь 1978 г., переизд. 1999 г.)	Нормативные документы
		Опасные	Вредные
1	2	3	4	5
Камеральный	Обработка информации на персональном компьютере	1. Электрический ток 2. Пожароопас- ность	1. Недостаточная освещенность рабочей зоны 2. Отклонение параметров микроклимата в помещении 3. Монотонный режим работы	ГОСТ 12.1.004-91 [34] ГОСТ 12.1.005-88 [35] СанПиН 2.2.4.548-96 [36] СНиП 23-05-95 [37]

Размещено на http://www.allbest.ru/

5.1.1 Анализ опасных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению

Электрический ток. Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведении профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением.

Специфическая опасность электроустановок - токоведущие проводники, корпуса стоек ЭВМ и прочего оборудования, оказавшегося под напряжением в результате повреждения изоляции, не подают каких-либо сигналов, которые предупреждают человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека.