Технические науки / Металлургия

О.А. Крюковська к.т.н., доцент, Маховский В.О., к.т.н., доцент, К.О.Левчук, ас.

Дніпродзержинський державний технічний університет (ДДТУ), Україна

Анализ аварий амиачно-холодильных установок на промышленных предприятиях

Источниками локальных выбросов аммиака могут служить процессы сжатия газообразного и нагнетания жидкого аммиака, а также сливо-наливные операции. Основные опасности, которые присущи аммиачно-холодильным установкам (АХУ), обусловливаются токсическими свойствами аммиака и его количеством, накопленном в одном аппарате.

Анализ причин аварий (несчастных случаев), происшедших при эксплуатации аммиачно-холодильных установок на предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности, показал, что технические причины аварий (несчастных случаев) и их относительное количество следующее: 1) гидроудары в компрессорах и взрывы – 49,0%, в том числе в первой ступени – 38,4%, второй ступени – 10,6%; 2) высокое давление – 10,6%; 3) высокая темпе-ратура – 4,2%; 4) утечки аммиака по другим причинам, кроме гидроударов, высоких давлений и температур – 21,3%; 5) особые случаи – 14,9%.

К причинам больших аварий с выбросом аммиака на предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности можно также отнести: пожар на вводе основного и резервного электроснабжения; загорание теплоизоляции; промерзание грунта и его вспучивание, что приводит к разрушению строи-тельных конструкций; неудовлетворительное техническое состояние элементов холодильной установки.

Проанализированные аварии АХУ на территории Украины можно классифицировать по следующим категориям: несоблюдение правил эксплу-атации – 76%; несовершенство систем охлаждения – 17%; дефект монтажа – 5%; заводской брак оборудования – 2%. Классификация причин аварий (несчастных случаев) в зависимости от вида операций обслуживания оборудования: обслуживание компрессора – 47,7%, из них пуск – 33,4%, обычная работа – 14,3%; обслуживание циркуляционных и защитных реси-веров, отделителей жидкости – 2,4%; обслуживание промсосудов – 7,1%; ре-монт и монтаж оборудования, арматуры – 9,5%; заполнение системы аммиаком, наполнение аммиаком баллонов – 4,8%; выпуск масла из системы – 4,8%; оттаивание снеговой шубы с охлаждающих устройств – 7,1%; обслуживание рассольных испарителей – 7,1%; обслуживание конденсаторов – 2,4%; другие технологические операции и работы – 7,1%. Большинство аварий (несчастных случаев) происходит при пуске компрессора в работу и во второй половине рабочей смены, когда у обслуживающего персонала появляется некоторая усталость, притупляется бдительность. Рассмотрим основные причины аварий.

Гидроудары в первой ступени компрессора

Гидроудары в первой ступени компрессора происходят при эксплу-атации как схем непосредственного охлаждения (насосно-циркуляционных и безнасосных), так и схем с промежуточным хладоносителем. Наиболее часты гидроудары в первой ступени компрессоров, работающих в безнасосных системах охлаждения, особенно в системах с верхним расположением отде-лителя жидкости и отсутствии на всасывающей магистрали компрессоров защитных ресиверов. Как показывает опыт эксплуатации систем охлаждения такого типа, их безопасная работа не может быть обеспечена без коренной модернизации (установки защитных ресиверов необходимой емкости, перевода на насосную циркуляцию аммиака).

Типичным примером аварии безнасосной холодильной установки с верхним расположением отделителя жидкости при отсутствии защитных ресиверов перед компрессорами может служить авария на Ртищевском мясокомбинате. Резкое увеличение тепловой нагрузки на камерные охла-ждающие устройства (при загрузке теплой колбасой осадочной камеры колбасного цеха) вызвало бурное вскипание в них жидкого аммиака, пере-полнение отделителя жидкости и выброс аммиака в линию всасывания ком-прессора. Начался стук в цилиндрах, компрессор обесточили, но в этот момент произошел гидроудар, разрушение компрессора и выброс аммиака из системы. Такие аварии наблюдались на Херсонском и Геническом гормолзаводах.

Аварии при эксплуатации насосно-циркуляционных систем охлаждения более редки. Очень важное значение для насосно-циркуляционных систем охлаждения имеет не только правильный выбор емкости циркуляционных ресиверов, но и правильное взаимное размещение ресивера и аммиачного насоса, гарантирующее устойчивую работу последнего, так как в противном случае эксплуатация установки сопряжена с возникновением аварийных ситуаций. В системах охлаждения с промежуточным хладоносителем колебания тепловой нагрузки не вызывают резких изменений условий работы АХУ. Несмотря на это, аварии в системах охлаждения с промежуточным хладоносителем также не являются редкими и происходят из-за переполнения испарителей при ручном поддержании в них уровня жидкого аммиака.

Следует отметить ряд причин гидроударов в компрессорах, которые присущи как системам непосредственного охлаждения, так и с промежуточным теплоносителем: подавляющее большинство гидроударов в первой ступени компрессоров стало возможным из-за отсутствия или неработоспособности аварийных реле уровня (на отделителях жидкости, циркуляционных или защитных ресиверах, испарителях); ручное регулирование уровня жидкого аммиака в сосудах (аппаратах) АХУ зачастую приводит к их переполнению и, как следствие, к авариям; неправильный пуск компрессоров после длительной стоянки без дренажа всасывающих и нагнетательных магистралей от возможного скопления жидкого аммиака, масла, а также быстрое открытие всасывающего вентиля компрессора; ошибочные действия обслуживающего персонала при подключении дополнительной тепловой нагрузки (выброс жидкого аммиака из охлаждающих устройств, аппаратов, сосудов при резком падении в них давления).

Ряд обстоятельств, способствующих превращению опасных режимов работы установки в аварии: отсутствие у дверей машинного отделения ава-рийных кнопок, что при возникновении стука в компрессорах не позволяет своевременно их выключать, а вынуждает машинистов делать это в непосред-ственной близости от компрессора, работающего в аварийном режиме; необученность обслуживающего персонала правильным действиям в аварий-ных ситуациях, что вследствие растерянности машинистов приводит к ошибочным действиям, усугубляющим аварийную ситуацию.

Гидроудары во второй ступени компрессора

Аварии вследствие гидроудара во второй ступени компрессора более редки, чем в первой ступени. Аварии такого типа происходят, в основном, из-за переполнения промсосуда при ручном регулировании в нем уровня жидкого аммиака и отсутствии или неработоспособности установленных на нем аварийных реле уровня. Гидроудары во второй ступени компрессоров происходят также при пуске машин в работу из-за попадания в цилиндры компрессора высокой ступени жидкого аммиака, сконденсировавшегося в нагнетательной магистрали при длительной стоянке (из-за низкой температуры окружающего воздуха или при продолжении подачи воды в охлаждающие рубашки остановленного компрессора). При этом жидкий аммиака может попадать в цилиндры компрессора как через нагнетательную магистраль (при неплотностях обратных клапанов и нагнетательных вентилей), так и через линию всасывания (через байпас компрессора). Подобные аварии происходят также вследствие несовершенства систем охлаждения и конструкции промсосудов. Имеющийся в промсосуде дренажный отвод обычно не присоединяется к системе аммиачных трубопроводов, поэтому при переполнении промсосуда жидким аммиаком последний не может быть слит в дренажный ресивер. Операция же по отсасыванию промсосуда компрессором высокой ступени длительна и чревата попаданием жидкого аммиака во всасывающую магистраль. На практике бывают случаи работы компрессоров на разные промсосуды. При неправильных действиях обслуживающего персонала возможны выбросы жидкого аммиака из промсосуда с более высоким давлением в компрессор второй ступени.

Аварии из-за высокого давления

Аварии такого типа происходят обычно при пуске компрессора в работу, когда забывают открыть нагнетательный вентиль. Несчастные случаи проис-ходят также при работе компрессора, когда, не понижая давления в его картере до атмосферного, производят вскрытие машины (Уманский птицекомбинат).

Аварии из-за высокой температуры

Аварии оборудования из-за высокой температуры очень редки, тем не менее они встречаются на практике и происходят при работе компрессора без подачи необходимого количества воды в охлаждающую рубашку компрессора и на конденсатор (Сумский мясокомбинат).

Утечки аммиака по другим причинам

Данные аварии происходят, в основном, из-за охлаждающих устройств в камерах (при оттаивании снеговой шубы) и из систем трубопроводов, а также через арматуру. В цехе мороженого Днепропетровского хладокомбината №1 в результате отрыва заглушки на коллекторе потолочной батареи морозильной камеры во время планового снятия снеговой шубы пострадали 10 работников цеха. Главная причина аварии – отсутствие исполнительной документации на ремонтные работы с системой трубопроводов, что привело к установке нестандартной заглушки; бесконтрольное проведение и организация работ повышенной опасности; допуск к работе непроинструктированных лиц; необеспечение их средствами индивидуальной защиты (СИЗ); серьезные недостатки в организации работы. На практике были случаи спуска масла из систем аммиачной холодильной установки, минуя маслосборники. Так, на Бобровском маслозаводе масло из батарей спускали непосредственно в камере, что привело к прорыву аммиака из системы и к несчастному случаю.

Аналогичный случай произошел на одном из предприятий при пуске ам-миачного компрессора после ремонта из-за попадания в него жидкого аммиака, что привело к гидравлическому удару в цилиндре второй ступени с выбросом аммиака в помещение. Оказалось, что при ремонте компрессора обратный клапан на нагнетательной линии не подвергался ремонту и ревизии. С момента монтажа этот клапан не проверяли на герметичность в соответствии с усло-виями завода-изготовителя, обслуживающий персонал нарушил инструкцию пуска компрессора, и пуск компрессора был произведен при закрытом вентиле на нагнетательной линии, что даже при ничтожном количестве жидкости в газовой полости усилило гидроудар; в инструкциях не было указаний о необхо-димости проверки наличия жидкого аммиака в полости машины перед пуском, не были описаны и способы освобождения от жидкости. Вертикальные участки трубопроводов, образовавшиеся от врезки трубопровода в коллектор нагне-тания второй ступени, способствовали конденсации аммиака и попаданию его в полость машины через негерметичный обратный клапан.

Анализ аварий показывает, что во многих случаях попадание жидкости в цилиндры, вызывающие гидравлические удары и разрушение аппаратуры, свя-зано с неисправностью приборов контроля уровня жидкости в отделителях жидкости и циркуляционных ресиверах на всасывающей стороне компресс-соров, а также с другими нарушениями режима работы машин. Такие случаи довольно часто наблюдаются на аммиачных компрессорах холодильных установок. Особое внимание должно быть обращено на опасность возникно-вения гидравлических ударов при неквалифицированной эксплуатации комп-рессорного оборудования, особенно в пусковой период после ремонта или длительного простоя.

Література

1. Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение.- М.: Химия. 1991 г.

2. Гиль И.М., Гринников Ю.А., Канторович В.И., Мухин В.Г. Устройство, монтаж, техническое обслуживание и ремонт холодильных установок.- М.: Пищевая промышленность, 1973.- 464с.