Обеспечение акустической безопасности персонала компрессорных станций газотранспортных предприятий
12.05.2022 10:37:00
Технологическое оборудование компрессорных станций является источником акустического шума, достигающего высоких уровней — до 128 дБА в непосредственной близости от источника, и до 92 дБА на территории производственного объекта, оказывающего вредное воздействие на здоровье обслуживающего персонала. В таких условиях ширина санитарно-защитной зоны газотранспортного предприятия может достигать 6 км без внедрения специальных защитных мероприятий.
Обеспечение акустической безопасности персонала компрессорных станций газотранспортных предприятий
Технологическое оборудование компрессорных станций является источником акустического шума, достигающего высоких уровней — до 128 дБА в непосредственной близости от источника, и до 92 дБА на территории производственного объекта, оказывающего вредное воздействие на здоровье обслуживающего персонала. В таких условиях ширина санитарно-защитной зоны газотранспортного предприятия может достигать 6 км без внедрения специальных защитных мероприятий. Повышенный уровень шума технологического оборудования воздействует как на окружающую среду в целом, так и непосредственно на рабочий персонал,который подвергается вредному воздействию акустических факторов на протяжении всей рабочей смены.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ
КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ
Компрессорная станция (далее — КС) является составной частью магистрального газопровода и предназначена для увеличения его пропускной способности за счет повышения давления на выходе станции с помощью газоперекачивающих агрегатов (ГПА).
Источник фото: tekkos.ru.
На КС проходят следующие технологические процессы:
— проводится очистка газа от жидких и механических примесей;
— осуществляется сжатие газа;
— осуществляется охлаждение газа после сжатия;
— проводится контроль и измерение технологических параметров процесса транспортировки газа;
— автоматизированное управление режимами работы газопровода посредством подключения различно числа ГПА и динамическое изменение их режимов работы.
Тип привода, его мощность, технологическое назначение и состав сооружений КС могут значительно варьироваться. Технологической схемой каждой КС предусматривается зонирование ее территории в зависимости от функциональных и санитарно-гигиенических условий эксплуатации применяемых ГПА. Технологическое зонирование, как правило, предполагает разделение территории КС в зависимости от функционального назначения и с учетом технологических и противопожарных требований площадки КС на производственную зону, в состав которой входят все производственные и вспомогательные сооружения, непосредственно связанные с технологическим процессом сжатия газа, и специальную зону служебно-производственного комплекса.
В состав производственно-энергетического блока, как правило, входят такие сооружения, как:
— диспетчерская;
— котельная;
— аккумуляторное помещение;
— здание компрессорных установок;
— дизельная электростанция;
— помещения производственного персонала;
— блок маслохозяйства;
— склад ГСМ;
— резервуары противопожарных систем.
В состав служебно-производственного комплекса, как правило, входят такие сооружения, как:
— водопроводные сооружения;
— промышленные резервуары противопожарного запаса воды;
— электроподстанции;
— служебно-эксплуатационный блок.
В состав служебно-эксплутационного блока, как правило, входят:
— ремонтно-механиче0000ские мастерские;
— автомобильный гараж;
— пункт связи;
— помещения энергетической службы и служб КИПиА;
— помещения персонала линейно-производственного управления магистрального газопровода;
— столовая, сушилка, прачечная и помещения для отдыха персонала;
— складыстроительных материалов, оборудования и специальной оснастки;
— стеллажи запасных труб линейной части газопровода;
— боксы для хранения химических веществ (лаки и краски, промышленные растворители, карбид кальция, метанол, емкости с кислородом и т.д.);
— отапливаемые склады;
— установка для прогреваавтомобилей и открытая автостоянка, автомойка, парковка тяжелой снегоуборочной техники;
— топливозаправочный комплекс.
На КС магистральных газопроводов получили распространение ГПА с различными типами привода. Использование того или иного типа установки зависит от пропускной способности газопровода, рабочего давления газа, степени повышения давления, наличием доступного источника энергии для привода дешевой энергии для привода и других соображений.
В газотранспортных системах, характеризующихся малой пропускной способностью и степенью повышения давления от 1,5 до 2,2 обычно применяются газо-мото-компрессоры (ГМК).
В перечень преимуществ данного типа машин входят:
— способность работать в широком диапазоне давлений;
— возможность регулирования подачи компрессора за счет изменения числа оборотов или объема «вредного» пространства в компрессорных цилиндрах;
— длительный срок службы ГМК;
— способность ГМК работать на «родном» (транспортируемом) газе.
В перечень существенных недостатков ГМК входят:
— низкая подача и степень сжатия в двигателе;
— значительно ограниченная мощность привода;
— высокое соотношение массы установки к единице мощности;
— значительная динамическая неуравновешенность, предполагающая строительство мощного фундамента;
— ощутимая неравномерность подачи газа;
— сложная конструкция узлов привода и компрессорной установки.
В газотранспортных системах с высокой пропускной способностью получили распространение эффективные центробежные нагнетатели газа. В качестве приводовдля нагнетателей используются газовые турбины различных типов, а также асинхронные и синхронные электродвигатели.
Главным преимуществами применения электрических приводов являются достаточно высокая мощность агрегатов, высокий КПД, постоянство мощности во времени, простота монтажа и технического обслуживания оборудования. Также электроприводы характеризуются компактностью и низкой массой по сравнению с аналогами. В перечень недостатков электроприводов обычно относят неизбежные трудности регулировки числа оборотов в связи с неравномерностью необходимой производительности подачи газа нагнетателями, а также зависимость установки от качества электропитания и от других систем. Также большой недостаток использования электроприводов — это высокая стоимость расходуемой в процессе транспортировки газа электроэнергии на протяжении удаленных маршрутов газотранспортных систем.
Источник фото: nordneftegaz.ru.
В перечень преимуществ от применения газотурбинных установок (ГТУ) входят:
— малая масса агрегата на единицу мощности по сравнению с двигателями внутреннего сгорания;
— сравнительно невысокий расход масел;
— отсутствие водяного охлаждения;
— техническая возможность регулирования мощности подачи газа в осенне-зимний период при снижении температуры окружающего воздуха;
— техническая возможность в широких пределах повышать мощности отдельных агрегатов;
— техническая возможность регулировки подачи газа изменением числа оборотов турбины;
— удобства применения в качестве источника энергии турбины «родного» (транспортируемого) газа;
— эффективное использование вторичного тепла от большого количества и высокой температуры отработанных газов.
Использование ГТУ на магистральных газопроводах открывает большие возможности для надежной автоматизации производственного процесса и снижения числа рабочего персонала КС.
В перечень недостатков ГТУ входят:
— высокие температуры в проточной части турбины, требующие специальных материалов для ее изготовления;
— невысокий КПД установки.
Преимущества ГТУ перед другими типами приводов способствуют их широкое использование на современных КС.
ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРСОНАЛА. ПРИМЕНЕНИЕ КОЛЛЕКТИВНЫХ СРЕДСТВ
ЗАЩИТЫ И СИЗ
Задача по защитеперсонала КС от вредного воздействия акустических шумов является весьма актуальной и должна решаться посредством проведения комплекса мероприятий в соответствии с экономической целесообразностью и техническими возможностями газотранспортной системы. В практике обеспечении гигиены труда получили распространение различные методы снижения вредного воздействия шума на рабочих местах персонала. Наиболее эффективным методом обеспечения акустического комфорта является снижение шума в источнике его возникновения.
Однако практическое применение данного метода часто является сложным в реализации и, как правило, не всегда подходит для проведения мероприятий по снижению воздействия на здоровье персонала шума уже эксплуатируемого оборудования. Поэтому наиболее широко на практике для снижения шума на рабочих местах применяется рациональная перепланировка предприятий и цехов, а также эффективная акустическая обработка помещений. Данный подход подразумевает концентрацию наиболее шумных источников в одном месте, а также предполагаетприменение в производственных помещениях звукоизолирующих материалов и специальных приспособлений. Одним из наиболее эффективных способов снижения воздействия шума на работников является препятствие распространения шума в рабочей зоне при помощи эффективных средств коллективной защиты.
Кроме рассмотренных выше технических методов, в тех случаях, когда снижение шума невозможно или экономически невыгодно, целесообразно использование средств индивидуальной защиты работников — специальных вкладышей, противошумовых наушников и шлемов, которые позволяют значительно снизить вредное воздействие шума на органы слуха работников КС.
В ситуации, когда отсутствуют четкие рекомендации по акустической обработке стационарных компрессорных установок, при проектировании газотранспортных систем, к сожалению, на практике уделяется недостаточное внимание оценке шумовых характеристик элементов проточных частей ГПА с точки зрения возможности снижения аэродинамических шумов в источниках его возникновения.
Источник фото: surgut-tr.gazprom.ru.
Разработанные рекомендации по снижению шума лопаточных машин крайне малочисленны. Они обычно бывают получены на основании исследований транспортных энергетических (судовых, авиационных) машин, которые имеют значительные отличительные особенности по конструкции и применяемым режимам по отношению к стационарным ГПА. Имеющиеся уровни звуковой мощности распространенных ГПА значительно превышают действующие предельно допустимые уровни, закрепленные санитарными нормами. Наиболее шумными являются газотурбинные установки (ГТУ), которые оборудованы газоперекачивающими агрегатами (ГПА) с газотурбинным приводом (нагнетатели и редукторы).
Операция всасывания ГТУ характеризуется интенсивным тональным шумом с максимумами на отдельных частотах (уровень шума в пределах от 90 до100 дБ, максимальное излучение на частотах от 1000 до 4000 Гц). Шахта выхлопа ГТУ является интенсивным источником шума с ярко выраженной тональной составляющей (максимум излучения в диапазоне частот от 500 до 1000 Гц, уровень шума на расстоянии 10 м от шахты в пределах от 80 до 90 дБ). Уровни звукового давления широкополосного шума, излучаемого нагнетателями, лежат в пределах от 90 до 100 дБ с максимумом излучения по частоте в пределах от 1000 до 2000 Гц.
В перечень источников шума, излучаемого ГМК, являются корпус агрегата и связанные с ним конструкции (приспособления впуска воздуха и выпуска отработанных газов, а также турбокомпрессор наддува).
Необходимо обратить внимание на то, что шум кривошипно-шатунных механизмов по своей природе – механического происхождения. Шум имеет импульсный характер, характеризуется широким диапазоном частот, который определяется собственными частотами колебаний системы.Наиболее перспективным является применение в газотранспортных системах газотурбинных приводов ГПА с характерными аэродинамическими шумами.
Под вихревыми шумами в акустике принято понимать широкий класс аэродинамических шумов, которые связаны с вихреобразованием, обусловленным характерной величиной вязкости различных жидкостей. Разновидностями вихревого шума являются: шум турбулентной струи, возникающий вдали от твердых границ при перемешивании потоков, движущихся с различными скоростями; шум периодически срывающихся вихрей при обтекании тел; шум турбулентного обтекания.
Главными источниками шума стационарных и транспортных ГТУ, не оборудованных приводными устройствами, являютсякомпрессоры (в турбовентиляторных двигателяхособую роль в шумообразовании играет вентилятор); турбины; камера сгорания;воздухозаборные и газовыпускные устройства;трубопроводы и запорно-регулирующая арматура;теплообменные аппараты, экономайзеры, теплофикационные подогреватели и регенераторы, сопровождающиеся возникновением автоколебательных и (или) резонансных явлений.
Ключевым направлением по снижению шума лопаточных машин является разработка энергетических установок с улучшенными шумовыми характеристиками. Дополнительное снижение шума может быть достигнутоиспользованием пассивных методов (строительно-акустические методы, глушители шума, звукоизолирующие кожухи и так далее). Также эффективно подавить шумы возможно при помощи применения активного подавления звука на низких частотах посредством использования излучения звуковой волны в противофазе.
К основным источникам шума ГТУ (турбокомпрессор и свободная турбина, нагнетатель) относятся:
— вихревой шум;
— шум пограничного слоя;
— шум, связанный с неоднородностью потока;
— шум корпусов лопаточных машин, связанный с аэродинамическими колебаниями и так далее.
Наиболее эффективным способом снижение шума в его источнике является тщательный выбор на стадии проектирования ГТУ элементов проточной части турбомашин. Данная задача является весьма сложной, поскольку она не всегда является решаемой по техническим причинам и экономическим соображениям.
Необходимо иметь в виду, что для газотурбинных двигателей шум вращения турбины пренебрежимо мал по сравнению с вихревыми шумами. Поэтому для снижения шума турбулентной струи выхлопа целесообразно понизить скорость ее истечения. Это достигается установкой сетчатого экрана на срезе сопла, закруткой струи, установкой оболочки с отверстиями малого диаметра, а также впрыском воды в выхлопную шахту.
В целях снижения шума от срывающихся вихрей при обтекании лопаток компрессора и турбины целесообразно уменьшить скорость натекания потока и характеристики турбулентности. Кроме того следует выбрать оптимальные параметры решеток профилей. Эффективным средством снижения вихревого шума центробежных вентиляторов является установка сетчатых турбулизаторов потока.
Также целесообразно создание искусственной турбулентности потока на всасывающей стороне лопаток путем нанесения шероховатостей на рабочих поверхностях. Сорвать вихревой шум, генерируемый рабочим колесом вентилятора при обтекании лопаток, возможно путем применения особых перфорированных лопаток. Для целей снижения шума пограничного слоя применяетсявдув воздуха в пограничный слой всасывающей поверхности лопасти.
Значимое влияние на интенсивность вихревого шума лопаточной машины оказывают такие конструктивные параметры проточной части агрегата, как геометрический угол входа в решетку, кривизна профиля, густота решетки, угол атаки и толщина профиля. Величина интенсивности шума от неоднородности потока и шума взаимодействия компрессора может быть снижена до определенного предела путем увеличения зазора между рабочим колесом и входным направляющим аппаратом.
Источник публикации: surgut-tr.gazprom.ru.
При полном удалении входного направляющего аппарата наблюдается дополнительное уменьшение шума. Интенсивность шума значительно уменьшается при соответствующем увеличении осевого зазора между ротором и статором лопаточной машины, а также интенсивность шума взаимодействия в центробежном нагнетателе снижается при увеличении зазора между центробежным колесом и выступающим концом язычка «улитки».
Величина интенсивности шума взаимодействия компрессора зависит от математического соотношения чисел лопаток ротора и статора. Шум может быть снижен путем расфазировки источников, то есть неравномерной установкой лопаток по шагу или по их угловому расположению.
В практике разработки турбомашин шум кожухов агрегатов изучен достаточно слабо. Это объясняется большим разнообразием конструкций корпусов, сложностью их геометрических форм, а также наличием у корпусов множества резонансных частот. Обычно меры борьбы с шумом, излучаемым корпусом, ограничиваются применением звукоизоляции и вибродемпфирования. Так основными техническими параметрами, определяющие форму и затухание распространяющейся звуковой волны, в месте расположения источника шума, являются импеданс стенок, частота излучения звука от источника, площадь поперечного сечения звукового акустического тракта, а также наличие в нем сносящего воздушного потока.
Высокую эффективность показали специальные диссипативные, резонансные и смешанные диссипативно-резонансные облицовки. Путем оптимального выбора параметров облицовок можно добиться значительного снижения шума. Применение технологий активного подавления акустических шумов на практике является ограниченным. Поэтому считается целесообразным применение активных методов снижения шума в сочетании с пассивными методами.
В отношении отдельных видов работ применение средств индивидуальной защиты от шума не всегда является возможным. Поэтому зачастую основным методом защиты персоналав условиях воздействия интенсивного шума является защита работающих временем, когда вводятся специальные регламентированные дополнительные перерывы, длительность которых устанавливается с учетом уровней и характеристик шума.
Таблица. Рекомендуемая длительность регламентированных дополнительных
перерывов в условиях воздействия шума, мин.
Продолжительность дополнительных регламентированных перерывов устанавливается с учетом уровня шума, его спектра и используемых СИЗ.
В отношении тех групп работников, характер деятельности которых по условиям техники безопасности недопускает использование противошумов, целесообразно учитываться только уровень шума и его спектр. Продолжительность перерыва в случае воздействия импульсного шума должна быть такой же, как для постоянного шума с уровнем на 10 дБА выше импульсного.
Например, при импульсном шумевеличиной 105 дБА длительность перерывов должна быть установлена такой же, как при постоянном шуме в 115 дБА. Работники «шумных» производств свои регламентированные перерывы должны проводить в специально оборудованных, акустически чистых помещениях. Во время обеденного перерыва для работников, занятых на рабочих местах с повышенными уровнями шума, должны быть созданы оптимальные акустические условия (акустические шумы не должны превышать 50 дБА), которые способствуют эффективному отдыху органов слуха.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ИСТОЧНИК
Данная публикация подготовлена по материалам издания:
Терехов А.Л., Дробаха М.Н. Современные методы снижения шума ГПА /
Под ред. Р.О. Самсонова. — Спб.: «Недра». 2008. — 368 с.
АКТУАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ:
С 1 марта 2022 года вступили в силу Рекомендации по выбору методов оценки уровней профессиональных рисков и по снижению уровней таких рисков, утвержденные Приказом Минтруда России от 28 декабря 2021 года № 796. Рассмотрим важнейшие положения документа.
Какие изменения в законодательстве затронут специалистов по охране труда с 1 марта 2022 года? Необходимо учесть в своей работе все изменения трудового законодательства, взять на себя новые обязанности и при необходимости перестроить свою работу.
С 1 марта 2022 года вступили в силу изменения в ТК РФ, которые направлены на совершенствование механизмов стимулирования работодателя к улучшению условий труда работников, а также обеспечение приоритетного внедрения и развития системы предупреждения производственного травматизма и профессиональных заболеваний с целью сохранения жизни и здоровья работников на производстве.
Все публикации
