Одним из основных направлений деятельности нашей организации является оптимизация затрат заказчика на проект. Немало случаев, когда заказчик превышает CAPEX из-за человеческого фактора: воровство, отсутствие контроля на стройплощадке. Есть ситуации, когда заказчик просто не знает о существовании иных способов проектирования. Но по нашей внутренней статистике куда больше проектов вышло за лимиты бюджета еще на этапе «бумаги» из-за привычки делать технически сложные объекты с рефреном «как бы чего не вышло». По итогам предыдущих материалов мы получили немало отзывов под общей нотой: «критиковать каждый может, а ты попробуй сам». Несмотря на возражения нашего «первого отдела» о том, что описание подобных практик в открытом доступе – это по сути бесплатная продажа собственного «ноу-хау» — возразим им. Чем больше людей понимает отсталость принципа «сделать запас на всякий случай» — тем более конечный заказчик будет заинтересован в использовании метода «посчитай точно и грамотно». Поэтому с удовольствием исполняем заявку и «пробуем проектировать» сами.
Как компания, неоднократно осуществлявшая процесс поддержки проектирования по стандартам 61508, мы бы хотели остановиться на одной из самых дорогих позиций затрат – использовании взрывозащищенного оборудования. Для тех, кто с нами впервые – напомним, что все вопросы взрыво и пожаробезопасности согласно действующим положениям регулируются ФЗ-123 и стандартами, включенными в его доказательную базу. Однако немало проектов все еще содержат категорию помещений типа «В-Iа» /«В-Iб» /«В-Iг»/ /«В-II» /«В-IIa» вместо «Зона 0»/ «Зона 1» / «Зона 2». Давно известное, но так и не разрешенное противоречие ПУЭ и ГОСТ 31610.10-1-2022.
Чем оно обусловлено?
Чтобы выяснить это, обратимся к истории ПУЭ, уж очень эта методичка срослась с понятием «настоящего проектировщика». Напомним, год первого выпуска документа – 1980. Использование электронно-вычислительных машин в строительной отрасли находится в зачаточном состоянии, да и применение компьютерного моделирования в принципе являлось скорее игрушкой в ряде избранных случаев. На помощь проектировщикам приходит методическое указание, разработанное на основе анализа опыта предыдущих лет. Создана классификация зон, привязанная просто к факту возможности присутствия взрывоопасной смеси в воздухе. При этом внимательно читая ПУЭ, можно убедиться: даже тогда научная среда в отрасли подразумевала влияние сторонних факторов на процесс образования стехиометрии! При определении зон даются указания на необходимость учета НПКВ различных газов (по таблице). Приводится также и оговорка по наличию одорирующих присадок как фактора, позволяющего детектировать утечку вещества самым банальным способом (носом рабочего) до того, как концентрация смеси станет критической. Что как бы намекает нам: вариативность создания проектов взрывозащиты подразумевалась и приветствовалась даже в те годы. Все это, однако, требует создания какой-никакой, а расчетной модели и дальнейшей проверки гипотез влияния смежных факторов на варианты распространения взрывоопасной смести.
Поэтому, с учетом низких возможностей того времени по созданию серии расчетов за сравнительно короткие промежутки времени, базовым подходом все равно была признана классификация «в лоб». Помещения оценивались как взрывоопасные, если объем смеси превышает 5% свободного объема. Пожалуй, современные проектировщики назовут сроки проектирования тех лет просто сказочно «лайтовыми», но не забывайте, что все чертилось на кульманах, согласовывалось на селекторных совещаниях, а внесение изменений в проект на любом этапе было равносильно катастрофе. Не стоит также пренебрегать и низким уровнем надежности технических средств того времени. Запас в 10-30% процентов в расчетах был нормой, с учетом качества изоляции кабелей, способов их прокладки, скорости срабатывания аппаратов. Но напомним еще раз – на дворе 1980 год.
И все же, данные принципы проектирования, запасы и коэффициенты применяются проектировщиками и сегодня.
К чему же приводит использование научно устаревших методов? К завышениям в оценке опасности и как следствие – к перерасходу материалов, ресурсов проекта, бюджетов. Парадоксально, но те же люди, что используют ПУЭ для оценки взрывоопасности помещения, с большим удовольствием покупают и эксплуатируют современные мобильные телефоны и автомобили, созданные по совсем другим инженерным принципам. Почему-то им не нравится идея использовать вместо ненадежной новомодной техники телефон ТА-57 или автомобиль ГАЗ-М-20. Наверное, они тоже считают их недостаточно современным и удобными.
В чем же отличие методов ГОСТ 31610.10-1-2022? Для начала, он оперирует совсем другими терминами для определения взрывоопасной зоны. Это:
- вероятность утечки;
- интенсивность утечки;
- число утечек;
- вероятность воспламенения.
Обратим внимание на количество «вводных» при оценке. Очевидно, что с таким набором условий определение зоны становится задачей вариативной, которая может быть решена разными методами и разными разделами проекта. Нет возможности снизить интенсивность утечек, слишком большие диаметры технологических аппаратов? Проектировщик раздела ТХ волен влиять на вероятность утечек и обязать коллегу из раздела АТХ ставить более надежные приборы и аппараты. У вас утечки с низкой интенсивностью, но большим количеством одновременных точек сброса? Да, они могут создать взрывоопасную зону большой протяженности. Однако даже огромный аппарат с большим содержанием взрывоопасного вещества может быть взрывобезопасным, если и вероятность, и интенсивность утечек из него стремиться к бесконечно малым значениям. Примените более прочные материалы, но сэкономьте на оборудовании КИПиА. И выходит, что из 4 упомянутых терминов только «вероятность воспламенения» является категорией, на которую может оказать влияние взрывозащита оборудования. Оцените, сколько «переменных» может быть сведено к нулю еще до того момента, как потребуется выбирать оболочку потенциально искрящего оборудования. А может быть — и не придется вовсе.
Естественно, оценка подобных факторов должна проводиться более комплексно и «небанально» в отличие от подхода: «объем смеси большой – значит помещение взрывоопасно». В разделе 5 (Методы классификации) прямо отражено требование о необходимости проведения детального и скрупулёзного анализа возможных условий возникновения взрывоопасной газовой среды для правильной оценки зоны. Здесь и кроется коренное отличие, обусловленное годом выпуска стандарта. Да, современные сроки, выделяемые на проектирование, сократились, но на помощь инженерам приходят средства моделирования физических процессов, способные сэкономить время и дать возможность «прогнать» несколько десятков сценариев для определения наиболее эффективного с точки зрения затрат и влияния на безопасность. Вариативность проектирования и использование компьютеров освобождает современным специалистам больше ресурсов на принятие решений. Даже в условиях сжатых сроков проектирования и необходимости переоценивать проект «на ходу», вычисляя влияние всех разделов проекта на конечный результат.
Современный стандарт 31610.10-1-2022 также уделяет большое внимание оценке влияния вентиляции (как естественной, так и с механическим побуждением) на скорость разбавления взрывоопасной смеси, а значит и на интенсивность утечки. Отметим, что «защита противодавлением» достаточно широко известна в проектном деле, но ввиду излишней консервативности в оценке зон, даже в случае использования вентиляции, традиционно принято использовать взрывозащищенное оборудование в «надуваемом» помещении. «А вдруг вентиляция откажет?» — такой вопрос задали бы консерваторы из 1980. Но для этого стандарт 31610.10-1 в 2022 году устанавливает понятие готовности (резервирования) вентустановки. И это также влияет на процесс оценки взрывопасности зон, вплоть до полного ее исключения.
Одним из интересных отличий с точки зрения практики параметрического нормирования является указание в настоящем стандарте на необходимость периодической переоценки зоны в процессе проектирования и эксплуатации. Предполагается на начальной стадии использовать упрощенные методы оценки, чтобы дать возможность проектировщикам просто разграничить зоны или помещения в проектируемом объекте. Дальнейший процесс проектирования должен использовать уточненные данные для актуализации классификации зон и пересмотра методов защиты (в основном в меньшую сторону). Также предлагается использовать упрощенную классификацию для простых объектов (например, эстакады трубопроводов), но при этом уделять больше внимания и времени анализу технически сложного объекта (например, вакуумной колонны).
Не станем проявлять излишнее великодушие и добьем традицию проектирования. Как вам идея пересчета классов взрывоопасных зон с различными значениями на время пуска в эксплуатацию, непереодического облуживания установки и нормального, повседневного режима работы? Конечно, на время пусконаладки класс зоны следует повысить хотя бы из соображений «как бы чего не вышло», даже наплевав на точный расчет. Но по окончании опытной эксплуатации зона должна быть пересмотрена: угрозы внезапных аварий уже устранены, оборудование работает в штатном режиме. Фантастика и спекуляции оптимизаторов? Отнюдь, раздел 4.1 (Принципы безопасности) содержит прямые указания на подобную практику.
Весьма любопытным добавлением (относительно прошлых выпусков) в ГОСТ редакции 2022 стало предположение о правилах корректного учета внутреннего объема аппаратов при определении объема потенциального выброса. Так, применение специальных технических мероприятий, например, инертирования, может понизить класс взрывоопасной зоны. Умозрительно понятно, что нет логического оправдания для учета в качестве окислителя для взрывоопасной смеси объема аппарата, заполненного азотом в течение 80% времени эксплуатации. Однако не менее изящное решение, прямо вытекающее из практики инертирования — это увеличение концентрации газа в смеси (в случае выброса) до значения выше КПВ. Известно, например, что метан, образует взрывоопасные смеси в концентрации от 5 до 15 % объема помещения. И все же редкий проект содержит решения, при которых для исключения детонации в случае утечки предполагается не удалять (разбавлять), а наоборот — максимально оперативно добавлять газ, чтобы довести смесь до «невзрываемых» значений. А каким интересным и дешевым способом это могло бы стать в случаях необходимости защиты от детонации помещений, где присутствие персонала минимально возможно или вовсе не предполагается!
И «вишенка на торте», она же удар под дых всей традиции определения взрывоопасных зон – это указание на то, что катастрофические внезапные отказы (разрушение химического реактора, гильотинное разрушение аппарата, полное разрушение фланца) не подлежат учету (см. п. 4.5 «Катастрофический внезапный отказ».) Логично, если дать себе время подумать. Никто из нас, приходя за автомобилем в салон, не просит показать ему последнюю модель танка «Армата», хотя вероятность аварии на дороге с полной деструкцией кузова автомобиля никогда не является нулевой. И все же, возвращаясь к вопросу взрывоопасных зон, стандарт 31610.10-1 предлагает понизить вероятность таких отказов за счет пересмотра конструктивных решений аппаратов в пользу повышения надежности. И даже (директорам заводов не читать) предполагает, что повышение компетенции обслуживающего персонала также может снизить вероятность таких отказов, а значит – и понизить класс взрывоопасности зоны.
Анализируя стандарт, можно понять, что он оставляет заказчику куда больше шансов построить взрывобезопасное производство с совсем другим уровнем капитальных затрат. Так почему же он так редко используется в проектировании?
Если консалтинг чему и учит, то в первую очередь — аккуратной работе с документами и их версиями. Желающим поспекулировать на тему того, что стандарт очень новый и вышел в 2022 году, мы ответим, что первая версия документа (ГОСТ Р 51330.9-99) вышла как перевод стандарта МЭК 60079-10-95. Иными словами, еще в 95 году интересующиеся люди получили обновленную инструкцию по проектированию. Но не воспользовались. Может быть, это узкоспециализированный иностранный стандарт, который не применяется в реалиях проектирования в РФ? Вернемся в начало нашего материала и вспомним, что все вопросы взрыво и пожаробезопасности в нашей стране регулируются ФЗ-123 и стандартами, включенными в его доказательную базу. И версия НТД под названием «Классификация зон. Взрывоопасные газовые среды» включена в список таких стандартов с момента выпуска подобного списка — 30.04.2009. Оставим ненужную иронию о том, что ФЗ-123 был утвержден 22.06.2008, а список (очевидно, под давлением «прогрессивных» представителей инженерного дела) пришлось добавить почти через год. Гораздо важнее тот факт, что ПУЭ в этом списке отсутствует с момента первой редакции. Если хотите прямых обвинений, то классификация зон по ПУЭ – это незаконно с 2009 года.
Иронично еще и то, что в версии ГОСТ Р 51330.9 от 1999 года прямо указывается на противоречие между нормативами. И отсутствие в ПУЭ прямой корреляции между категориями взрывоопасных зон и стандартами маркировки взрывозащищённого оборудования. Составители ГОСТ Р 51330.9-99 романтично предполагали, что введение в действие их стандарта повлечет за собой пересмотр гл.7.3 ПУЭ с целью гармонизации старого норматива со стандартами МЭК. Из версии 2022 года эту приписку уже убрали. Видимо, отчаялись.
Как и было запрошено, мы проанализировали возможность «сделать проекты иначе». Получается, что такое проектирование – задача вовсе не сложная и даже законодательно разрешенная. В помощь инженерам в открытом доступе на информационных площадках размещено достаточно материалов, рассказывающих о различных способах выполнения такой задачи. Ну а задачу «как правильно потратить деньги заказчика» и насколько чистой при этом оставить свою совесть, уверены, каждый из нас вполне способен решать самостоятельно.