Преимущества и риски газового топлива - Морские вести России

Преимущества и риски газового топлива

26.12.2018

Морской транспорт

Требования зарубежных классификационных обществ по безопасности использования газомоторного топлива

Использование газового топлива на транспорте, в том числе на морском и речном, обладает рядом известных преимуществ и является достаточно перспективным. В то же время использование газового топлива приводит к возникновению дополнительных рисков в сфере эксплуатации, которые необходимо минимизировать.

Владимир Жуков, заведующий кафедрой теории и конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания
ФГБОУ ВО «ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова», д.т.н., доцент

Морской администрацией Дании на 83-й сессии Комитета по безопасности на море Международной морской организации (IMO) были представлены данные об аварийности судов-газоходов за период 1965-2005 годов. В течение этого периода на судах данного класса было зафиксировано 182 аварийных случая, из которых 24 не были связаны с эксплуатацией судна (аварии на верфях во время постройки, ремонта, нападения пиратов и т.п.), а подавляющее большинство аварийных случаев непосредственно связано с использованием газового топлива.

Статистика опасности

На основании приведенной статистики выделяются следующие виды опасностей, обусловленных присутствием на судне сжиженного природного газа (СПГ) и его паров:

1) объемный взрыв газа, возникающий в результате его утечки в газообразном состоянии в замкнутом объеме при наличии источника воспламенения (источником воспламенения может служить открытое пламя, электрическая искра или поверхность, нагретая выше температуры самовоспламенения газа (для метана +540°);

2) взрыв емкостей для хранения газа вследствие повышения давления;

3) пожар в результате разлившегося газа или струйный пожар в результате горения газа под давлением;

4) газовое облако, в котором может возникнуть пожар;

5) быстрое фазовое превращение при попадании сжиженного газа в воду, аналогичное взрыву без возгорания;

6) резкое значительное увеличение давления в емкости сжиженного газа в результате перемешивания слоев газа с различной плотностью и резкого увеличения интенсивности парообразования в танке СПГ;

7) удушение в результате попадания человека в облако газа;

8) травмы от низких температур в результате воздействия сжиженного газа при контакте с кожей человека;

9) загрязнение атмосферы в результате утечки газа.

При рассмотрении указанных опасностей применительно к судам, использующим сжиженный газ в качестве топлива, очевидно, что для различных типов энергетических установок и различных способов хранения газа на судне не все опасности одинаково вероятны и значимы. В случае хранения газа в баллонах под давлением в закрытом помещении опасности 5, 6, 8 практически отсутствуют, но при этом возрастает вероятность опасностей 1 и 7. В случае хранения газовых баллонов на открытых участках судна вероятность рисков 1 и 7 существенно снижается, но при этом возрастает вероятность возникновения опасности 9.

Опыт эксплуатации судов, использующих газовое топливо, свидетельствует, что наибольшую опасность независимо от типа энергетической установки и способа хранения газового топлива представляют утечки газа, влекущие за собой взрывы и пожары.

С целью решения вопроса безопасности эксплуатации судовых энергетических установок, работающих на газовых топливах, установлены требования классификационных обществ к судам и энергетическим установкам такого типа. Наибольший интерес представляют требования постоянных членов Международной ассоциации классификационных обществ (ICAS): American Bureau of Shipping – Американского бюро судоходства, Bureau Veritas – Бюро Веритас (Франция), China Classification Society (CCS) – Китайского классификационного общества, Det Norske Veritas (DNV) – Норвежского классификационного общества, объединенного с Germanischer Lloyd (GL) – Германским Ллойдом, Korean Register of Shipping (KR) – Корейского регистра судоходства; Lloyd’s Register – Регистра судоходства Ллойда (Великобритания); Nippon Kaiji Kyokai (NK) – Японского регистра судоходства; Registro Italiano Navale (RINA) – Итальянского регистра судоходства; Russian Maritime Register of Shipping (RS) – Российского морского регистра судоходства, а также ассоциированных членов МАКО (ICAS): Indian Register of Shipping (IRCLASS) – Индийского регистра судоходства, Polski Rejestr Statkow (PRS) – Польского регистра судоходства, Hrvatski Registar Brodova (CRS) – Хорватского регистра судоходства.

Документы большинства классификационных обществ содержат основные определения главных и вспомогательных систем судов, использующих газ в качестве топлива, классификационные обозначения, рекомендации по размещению и разделению судовых помещений, рекомендации по проектированию систем утилизации испарившегося газа, систем вентиляции, систем определения наличия газа, систем инертного газа.

При различной структуре документов их содержание в основном совпадает и включает требования к общей конструкции и устройству судна, анализ возможных рисков, требования к материалам и конструкции трубопроводов, системам бункеровки, системам противопожарной защиты и вентиляции.

Документы регламента

Применение газового топлива регламентируется тремя документами Американского бюро судоходства (ABS):

«Требования к судам, использующим сжиженный природный газ в качестве топлива»;

«Правила надзора после изготовления с 2016 года»;

«Требования к главным и вспомогательным системам судов-газоходов».

Документами определены три уровня проектирования судов, предназначенных для использования газового топлива: концептуальное проектирование, общее проектирование, детальное проектирование, одобрение и применение.

Первый уровень устанавливает перечень документации, чертежей и схем, подлежащих надзору при проектировании судов с целью обеспечения их пригодности к использованию КПГ. Каждый последующий уровень более подробно детализирует объекты (документы и схемы), на которые распространяются требования и указываются дополнительные требования к ним.

Документы регламентируют надзор после изготовления судовых энергетических установок и механизмов.

Ежегодный осмотр судов, использующих газовое топливо, включает контроль емкостей для хранения КПГ, системы бункеровки газовым топливом, системы использования газового топлива и системы утилизации отработанных газов. Контроль осуществляется путем проверки оборудования и системы безопасности, трубопроводов и устройств топливной газовой системы, трубопроводов и устройств систем бункеровки, вентиляции, конденсации паров, герметичности устройств, противопожарного оборудования, электрооборудования и электрических соединений.

Ежегодный осмотр судов с двухтопливными двигателями включает проверку давлений в системах двигателя, тестирование системы управления и автоматического обеспечения безопасности при использовании газового топлива, проверку трубопроводов газового топлива, системы контроля наличия газа в машинном отделении, системы аварийной сигнализации, аварийного закрытия главного и вспомогательных газовых клапанов.

Специальные периодические осмотры машин и механизмов включают проверки ручных устройств управления газовых топливных систем, трубопроводов, клапанов, давления в газовых системах, электрического оборудования, фильтров основных систем, впускных и выпускных систем.

Требования Регистра судоходства Ллойда (Великобритания) к судам, использующим газовое топливо, приведены в документе «Правила и предписания для классификации судов, использующих в качестве топлива природный газ».

Особенностью документа является присутствие раздела «Исследование основных рисков» (Risk Based Studies), который содержит цели, системы оценок опасностей, надежности, виды аварий и оценки состояния главного клапана топливных танков, классификацию опасных зон, характеристику опасностей при бункеровке.

Требования классификационного общества Бюро Веритас (Франция) к судам, использующим газовое топливо, содержатся в двух документах:

«Суда, подготовленные для использования газового топлива» (Gas-prepared Ships);

«Суда, заправляемые сжиженным природным газом» (LNG bunkering ship).

В настоящее время Норвежское классификационное общество – Det Norske Veritas (DNV) объединено с Германским Ллойдом – Germanischer Lloyd (GL). Общие требования классификационных обществ содержатся в следующих документах:

«Нефтяные и газовые технологические системы»;

«Плавучие устройства для получения, хранения и погрузки сжиженного природного и сжиженного нефтяного газа»;

«Развитие и использование средств для бункеровки сжиженным природным газом».

Требования к судам, работающим на газовом топливе, Корейского регистра судоходства – Korean Register of Shipping (KR) представлены в документе «Руководство для судов, работающих на сжиженном природном газе».

Японский регистр судоходства – Nippon Kaiji Kyokai (NK) сформулировал требования к судам, работающим на газовом топливе, в документе «Руководство для судов, работающих на газовом топливе».

Наибольший интерес представляет содержание глав 6 «Система хранения топлива» (Fuel Containment System), 9 «Снабжение топливом потребителей» (Fuel Supply to Consumers), 10 «Выработка энергии, включая главные и другие потребители энергии» (Power Generation including propulsion and other energy consumers).

В главе 6 содержатся общие требования к системам хранения топлива, топливным танкам, системе снижения давления, атмосферному контролю системы хранения топлива, системе инертного газа.

В главе 9 содержатся общие функциональные требования к системе топливоподачи, требования по обеспечению ее надежности и безопасности, к распределению газового топлива в машинном отделении и обеспечению топливом потребителей, конструкции вентиляционных каналов и других трубопроводов, компрессорам и насосам.

В главе 10 содержатся функциональные требования к устройствам, генерирующим энергию (мощность), к поршневым двигателям внутреннего сгорания, работающим на газовом топливе, к главным и вспомогательным котлам, к газовым турбинам.

Китайское классификационное общество – China Classification Society (CCS) устанавливает требования к судам, использующим газовое топливо, «Правилами для судов, использующих в качестве топлива природный газ» и «Руководством для судов, работающих на природном газе».

Ассоциированными членами МАКО являются Индийский регистр судоходства – Indian Register of Shipping (IRCLASS), Польский регистр судоходства – Polski Rejestr Statkow (PRS), Хорватский регистр судоходства – Hrvatski Registar Brodova (CRS).

В нормативных документах IRCLASS и PRS отсутствуют требования к судам, использующим газовое топливо.

Требования Хорватского регистра судоходства сформулированы в Правилах классификации судов. Пункт 2.21 «Контроль и безопасность двухтопливных систем дизелей» (Control and Safety Systems for Dual Fuel Diesel Engines) главы 9 «Машины» (Machines) содержит требования к системам подачи жидкого и газообразного топлива, системам выпуска и пуска, контролю процесса сгорания, трубопроводам газовой топливной системы, системам аварийной сигнализации и защиты, требования к средствам автоматизации.

Наиболее крупными классификационными обществами, не входящими в МАКО (ICAS), являются Греческий регистр судоходства – Hellenic Register of Shipping (HRS), Бразильский регистр судоходства – Brasilian Register of Shipping (RBNA), Венесуэльский регистр судоходства – Venezuelan Register of Shipping (VRS), Индонезийское классификационное общество – Biro Klassificasi Indonesia (BKI), Иранское классификационное общество – Iranian Classification Society (ICS).

Требования Греческого регистра судоходства к судам, использующим газовое топливо, содержатся в «Правилах и рекомендациях для классификации и проектирования металлических судов». В главе 2 части 5 «Поршневые двигатели» присутствуют п.п. 8.4.8-8.4.12, в которых сформулированы требования по использованию газового топлива для двигателей.

Требования Индонезийского классификационного общества – Biro Klassificasi Indonesia (BKI) к судам, использующим газовое топливо, приведены в «Руководстве по использованию газа в качестве топлива для судов», содержание которого в основном совпадает с требованиями других классификационных обществ, представленных выше.

Иранское классификационное общество – Iranian Classification Society (ICS) также руководствуется документом «Руководство по использованию газа в качестве топлива для судов» (BKI).

В документах Бразильского регистра судоходства – Brasilian Register of Shipping (RBNA) и Венесуэльского регистра судоходства – Venezuelan Register of Shipping (VRS) отсутствуют требования по использованию на судах газового топлива, что, по-видимому, объясняется отсутствием в этих странах необходимости в судах-газоходах.

Выводы

Сопоставление требований правил различных классификационных обществ позволяет сделать следующие выводы:

– в большинстве правил присутствуют пояснения основных терминов и определений, что обеспечивает однозначность понимания и трактовки последующих разделов;

– наиболее полные и подробные требования к газовым поршневым двигателям изложены в Правилах Американского бюро судоходства, Регистра Ллойда, Норвежского классификационного общества и Германского Ллойда, Китайского классификационного общества, Японского регистра судоходства, Корейского регистра судоходства;

– структура и содержание правил указанных классификационных обществ в основном совпадают. Основные требования касаются следующих элементов и систем: хранения газового топлива и транспортировки его к потребителям, впускных и выпускных систем, защиты картера, контроля, мониторинга, автоматической сигнализации и защиты, противопожарной защиты, средств предотвращения взрывов, системы аварийной остановки двигателя, вентиляции;

– анализ правил, разработанных и используемых зарубежными классификационными обществами, может быть полезен для дополнения Правил РРР и РМРС с целью повышения безопасности эксплуатации судовых энергетических установок, использующих газовое топливо.

Морские вести России №16 (2018)

ПАО СКФ
Газпромбанк
Camco
МТ Групп
Специальный выпуск журнала Морской флот
Алюминий в судостроении
Круглый стол «Судовые ЛКМ и покрытия. Современный рынок и перспективы»
Международная научно-практическая конференция «Автономное судовождение: проблемы и решения (MASS-2021)»
6MX

Нас поздравляют

Газета Морские вести России 25 лет

Нас поздравляют

Журнал Морской флот 135 лет
Журнал Транспортное дело России
НЕВА-2021

08.09.2021

Морской транспорт

26.08.2021

Морской транспорт

10.08.2021

Морской транспорт