В июне 2017 года в США вступили в силу новые правила Агентства по охране окружающей среды U.S. Environmental Protection Agency (EPA) «О мониторинге газокомпрессорных станций». Правила требуют ежеквартально проверять на предмет утечек метана все компрессорные станции, построенные позднее 2015 года, либо прошедших модернизацию.

Основная задача таких проверок — сокращение утечек газа, являющегося основным источником парникового эффекта. Однако, существующий опыт использования инфракрасных камер (ИК-камер) показывает, что помимо защиты окружающей среды, можно значительно сэкономить средства и повысить безопасность труда.

Диагностика газораспределительных пунктов (далее ГРП) и компрессорных станций регулируется различными нормативными документами, в которых, в частности, имеется вариант под названием «Метод21». Это довольно старая и проверенная методика используемая в США и странах Европы в которой подразумевается использование газоанализатора, выдающего результаты проверки в ppm.

Более современный вариант, упоминаемый EPA как «лучшей способ сокращения выбросов» — оптическая визуализация газов с использованием тепловизоров, в котором ИК-камеры позволяют увидеть шлейфы вытекающего газа. Оптическая визуализация основана на способности поглощения ИК-излучения газом, что дает возможность камере путем спектральной фильтрации визуализировать невидимый для человеческого глаза газ.

Использование тепловизоров имеет ряд неоспоримых преимуществ над «Метод21», главное из которых: возможность видеть место утечки с точностью до миллиметра, что облегчает ремонт и сокращает поиск самих утечек. «Метод21» только сообщает концентрацию того же метана в обследуемой зоне, но не представляет возможности точно указать место утечки.

Для работы по «Метод21» требуется непосредственно физический контакт с каждым потенциальным источником утечки: каждый сварной шов, каждый клапан или запорное устройство, фланцевое соединение должно быть обследовано, тогда как многие места могут быть недоступны или даже представлять опасность для контакта, не говоря уже о времени, которое требуется для тщательного обследования всех мест потенциальных утечек. Опыт показал, что при тщательном и качественном обследовании по «Метод21» оператор может проверить около 500 компонентов за один рабочий день и, если средняя по размерам компрессорная станция состоит из 6000 компонентов – это займет больше 10 рабочих дней. ИК-камера же позволит провести всю работу менее чем за один день. Из недостатков тепловизионного метода поиска утечек газа стоит упомянуть то, что ИК-камера не даёт количественного измерения утечки, но при этом размер газового шлейфа может дать некоторое представление об объеме и опытный оператор субъективно сможет представить качественную оценку размера утечки (маленькая, средняя, большая или аварийная), что позволит расставить приоритеты в срочности ремонтных мероприятий. При необходимости получения количественного результата можно использовать прибор для измерения интенсивности утечки природного газа HEATH CONSULTANT Hi Flow Sampler.

После проведения ремонта возможно повторное проведение инспекции при котором операторы подтверждают устранение неисправности или проверить отсутствие утечек с помощью мыльной эмульсии.

Чтобы оценить эффект от реализации нового метода были собраны данные нескольких проверок. Метод с использованием ИК-камер позволил многим зарубежным компаниям получить экономические выгоды и соблюдать правила EPA.

Можно привести пример из российской действительности. В течении 2018 года одна из газовых  компаний выполнила 224 проверки на 35 объектах в небольшой области РФ.  В среднем на каждый объект приходилось около 3 компрессоров, всего было потрачено около 370 часов рабочего времени. Для работы использовалась ИК-камера FLIR GF320, мониторинг проводился в рабочем режиме «высокой чувствительности (HSM)». Серьёзность дефекта характеризовалось размером потока шлейфа, при этом использовались дополнительные приборы для определения ppm. Для перерасчета ppm в объем использовались таблицы, которые находятся в открытом доступе. Степень достоверности условная, но тем не менее её можно принимать в расчет.

Величина утечки газа менее 0,002 м³/мин. будем считать «низкой», от 0,002 до 0,015 м³/мин. – «средней» и более 0,015 м³/мин.  – «высокой» степенью аварийности.

Инспекторы обнаружили в общей сложности 1 977 утечек, из них 65% (1291 утечка) были «низкой» степени аварийности, еще 32% (630 утечек) – «средняя» степень, а 3% (56 утечек) были «высокими». При этом размер самой маленькой утечки составлял 0,001 м³/мин., а самой большой – 0,22 м³/мин. При условной стоимости газа 6 рублей за 1 м³ природного газа. Получается, что в воздух улетало за сутки 316,8 рублей, что за год могло составить внушительную сумму в 115632,00 рубля. Можно предположить, что наибольшая отдача и выгода приходит от нахождения и устранения «самых больших утечек», но интересно то, что по объему большое количество «мелких утечек» примерно равнялось количеству крупных потерь газа, каждая из которых составляет около 27%, в то время «средние» утечки составили 45%. При расчете оказалось, что на каждый объект приходится около 19 утечек при средней величине 0,067 м³/мин. Экономические выгоды очевидны: стоимость камеры составляет ???????????,00 рублей, а расходы на каждый ремонт – 15 000 рублей.

Экономическая выгода — это не единственная цель мониторинга. Нельзя забывать и о повышении безопасности производства. Из всех обнаруженных утечек газа почти 20 были идентифицированы как потенциальная угроза безопасности. Семь дефектов несли высокую степень опасности, а три – крайнюю степень. Утечки считаются опасными в том случае, если они приводят к высокой концентрации, приближаясь к нижнему пределу взрывной способности, высокая концентрация газа может представлять риск воспламенения и взрыва, поэтому сложно переоценить вовремя обнаруженную утечку.

Утечки также могут представлять опасность для рабочего персонала. Примерно 60% были обнаружены именно в тех местах, где находились люди, не зная и не подозревая о наличии газа в непосредственной близости, несмотря на то, что первичные средства ПБ  имеются у всех. Ну и конечно же есть выгода от уменьшения выбросов в атмосферу.

Как и следовало ожидать, введение нового метода мониторинга положительно сказалось на исправности оборудования в перспективе. При последующих проверках подтвердилось что только 5% утечек повторялись. При этом влияние имеет и сезонный фактор, так как в теплое время года спрос на газ ниже, а значит ниже и нагрузка на оборудование, поэтому проводить проверки оборудования целесообразно один раз в квартал. (можно написать что-нибудь о линейном расширении метала в летний период, находящийся под прямыми солнечными лучами. При таком режиме обследования наблюдалась тенденция снижения количества дефектов до минимального уровня, порой до нулевого. Еще одна из целей регулярных проверок – сроки устранения дефектов: 10% утечек устранялись непосредственно в течении проверки, так как требовалась лишь дополнительная протяжка соединений, хотя не на всяком давлении можно производить подтяжку…), еще 9% устранялись в течении 3-5 дней, остальные устранялись в течении нормативного срока Особенно сложные дефекты, которые невозможно было устранить в оперативном порядке брались на контроль технического руководства и устранялись в ходе специально запланированных мероприятий.

В целом мы можем наблюдать значительные экономические выгоды от введения метода диагностики OGI  Вспомогательные преимущества – безопасность персонала и сокращение выбросов природного газа, при этом необходимо чтобы технический персонал вовремя реагировал на проблемы и регулярно проводил оперативные мероприятия, связанные с мониторингом и ремонтом. Ежеквартальные проверки позволяют оборудованию соответствовать нормативным требованиям, экономить деньги и делать объекты более безопасными.