Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛЕВЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В РФ

Середа В.В. 1 Данильченко И.Г. 1 Мельников Д.И. 1 Земенкова М.Ю. 2
1 ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии» Минобороны России
2 ФГБОУ ВО «Тюменский государственный нефтегазовый университет»
Показана актуальность проблемы оперативного предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций массового характера. Определено проблемное поле при использовании современных технологий при ликвидации массовых пожаров. Работа посвящена решению трех проблемных задач: оперативной доставки воды к очагам горения, рационального использования и учета. Показаны особенности применения различных видов транспорта при чрезвычайных ситуациях, определена экономическая эффективность от совместного использования трубопроводного и автомобильного транспорта. Доказана эффективность нового метода для ликвидации массовых пожаров. При совместном использовании линий трубопровода и пожарных машин повышается оборачиваемость, сокращается время пробега к водоисточнику и уменьшается расход горючего. В определённых обстоятельствах может быть уменьшено количество требуемых пожарных машин. Авторами разработана и апробирована методика расчета полевых магистральных трубопроводов, которая позволяет повысить оперативность ликвидации массовых пожаров и решить поставленные задачи.
полевые магистральные трубопроводы
массовые пожары
ликвидация
трубопроводный транспорт
чрезвычайные ситуации
экологичность
пожарная безопасность
Методика расчета
1. Акт испытаний трубопровода ПМТП-150 при воздействии стрелкового оружия, гранат, накладных зарядов взрывчатых веществ и зажигательных средств типа «напалм». – Белебей: в/часть 67930, 1977.
2. Итоги служебной деятельности за неделю. Проблемные вопросы // Тезисы доклада заместителя Министра обороны РФ генерал-полковника Д.В. Булгакова, 16.08.2010.
3. Основы эксплуатации гидравлических систем нефтегазовой отрасли: учебное пособие / gод общ. ред. Ю.Д. Земенкова. – Тюмень: Вектор Бук, 2012. – 402 с.
4. Резервирование энергоресурсов для обеспечения надежности системы газоснабжения / Земенков Ю.Д., Акулов К.А., Васильев Г.Г. и др. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. – 244
5. Середа В.В., Мельников Д.И., Шахраманьян М.А., Братков А.А. Концепция приме-нения полевых сборно-разборных трубопроводов Минобороны РФ при ликвидации чрезвы-чайных ситуаций природного и техногенного характера. – М/: ВИНИТИ, 2003. – № 4. – С. 104.
6. Середа В.В., Данильченко И.Г., Мельников Д.И., Голеницкий А.И. Инструкция по использованию полевых магистральных трубопроводов в интересах Министерства обороны и экономики страны для подачи воды при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (Организационно-технические рекомендации). – М.: Два капитана, 2013. – 127 с.
7. Торопов С.Ю., Земенков Ю.Д., Подорожников С.Ю. Повышение экологической надежности ремонта трубопроводов в сложных природно-климатических условиях // Газовая промышленность. – М.: ООО «Газойл пресс», 2015. – № S720 (720). – С. 95–98.
8. Шантарин В.Д., Земенкова М.Ю. Структуры воды в механических полях // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – Тюмень:ТюмГНГУ, 2015. – № 3. – С. 126–133.
9. Шантарин В.Д., Ярославова С.Б. Структурно-функциональные компоненты в обеспечении экологической безопасности России // Нефть и газ западной Сибири: материалы Междунар. научно-техн. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – С. 119–123.

В последние годы приобретает всё более острый и актуальный характер проблема предупреждения и ликвидации таких чрезвычайных ситуаций (ЧС), как массовые лесные пожары и возгорания торфяников. Проблема актуальная не только для нашей страны, но и для Испании, Франции, Австралии, Греции, США и других. На территории Российской Федерации почти ежегодно регистрируется более 20 тыс. лесных пожаров, а в некоторые годы (1999, 2002 и 2010) их было в 1,5–2 раза больше. Массовые пожары приводят к человеческим жертвам, наносят ущерб здоровью людей и окружающей среде, чреваты значительными материальными потерями и нарушением нормальной жизнедеятельности населения. Для ликвидации массовых пожаров государство вынуждено выделять огромные средства, человеческие ресурсы и техники. В критические годы размах и масштабы пожаров настолько велики, что кроме специальных формирований Федерального агентства лесного хозяйства и Министерства по чрезвычайным ситуациями (МЧС) приходится задействовать силы и средства других министерств и ведомств. Так, в 2010 г. в ликвидации лесных и торфяных пожаров принимали участие 166 тыс. человек и 26 тыс. единиц техники, в том числе от МЧС 129 тыс. человек и 19,3 тыс. единиц техники. От Минобороны были привлечены 8,3 тыс. военнослужащих и 600 единиц специальной техники.

Проблемные задачи при использовании воды как средства борьбы с огнём заключаются в том, как доставить её к очагам горения и при этом рационально использовать и учитывать. Возможность использования для доставки воды в районы ликвидации массовых пожаров транспортных средств (первая задача) определяется их свойствами. Так, в качестве основных могут рассматриваться специальный автомобильный, воздушный и трубопроводный виды транспорта, причём последний – только сборно-разборной конструкции. Все они обладают определёнными преимуществами и недостатками при решении специфических задач. Привлекаемые средства должны удовлетворять ряду требований, таких как максимум транспортной работы в кратчайшее время при минимальных затратах; высокая мобильность и автономность энергоснабжения; возможность многократного использования на разных направлениях и функционирования в любых природно-климатических условиях, на местности с рельефом различной степени сложности; сохранение работоспособности при использовании в непосредственной близости к очагам горения лесов и торфяников и др.

В той или иной мере этим требованиям соответствуют автомобильные и воздушные средства доставки воды и тушения пожаров, а наилучшим образом, особенно с позиций оценки производительности и себестоимости доставки воды к очагам пожаров – полевые магистральные трубопроводы (ПМТ) Министерства обороны Российской Федерации.

Сборно-разборная конструкция и модульность построения технологических схем и линий ПМТ обусловили их высокую эффективность при ликвидации последствий различных ЧС в масштабах страны, хотя их основное, штатное предназначение – транспортировка горючего на большие расстояния в интересах обеспечения войск в особый период. Так, например, в Афганистане в 1980–1989 гг. по двум трубопроводно-складским системам общей протяжённостью более 1200 км войскам было подано свыше 5,4 млн т топлива для реактивных двигателей, дизельного топлива и автомобильного бензина.

В настоящее время на оснащении трубопроводных подразделений Министерства обороны состоят ПМТ диаметров 100 и 150 мм с подачей 1200 и 2500 т/сут соответственно.

Сборно-разборная конструкция, высокие темпы развертывания и свёртывания, возможность перемещения оборудования комплектов трубопроводов с одного направления на другое, быстрая восстанавливаемость при повреждениях, независимость функционирования от климатических и географических условий обеспечивают их успешное применение для подачи горючего войскам в различных видах боевой деятельности.

В 2002 г. Министерство обороны РФ и МЧС утвердили Концепцию применения ПМТ при ликвидации последствий ЧС, где показано, что по экономическим показателям для осуществления одной и той же транспортной работы по подаче воды в зоны массовых лесных пожаров ПМТ эффективнее в сравнении с авиационными средствами (Ил-76ВАП и Ми-26) соответственно в 25 и 43 раза, в сравнении с наливным автомобильным транспортом – в 2 раза [5]. Комплекты ПМТ представляют собой готовые к применению инженерно-технические комплексы, включающие трубы, трубопроводное и вспомогательное оборудование, запорную арматуру, монтажный инструмент и передвижные средства перекачки, которые рассчитаны на многократное использование. Перечисленные характеристики ПМТ предопределили их успешное использование не только в интересах Вооружённых Сил, но и экономики и социальной сферы страны, например, для перекачки нефти в регионах с недостаточно развитой транспортной инфраструктурой и больших количеств воды при ликвидации различных ЧС и массовых пожаров.

В ходе ликвидации пожаров в 2010 г. два трубопроводных батальона развернули для подачи воды 21 линию трубопроводов суммарной протяжённостью 188,5 км при средней длине линии 9 км. При расчётной производительности перекачки по одной линии 2000 т суточная подача всех линий равна 42 тыс. т. Для доставки такого же объёма воды ежесуточно требуется 5250 машинорейсов пожарных автоцистерн марки АЦ8-40. Авторазливочных станций АРС-14 (вместимость цистерны 2,7 м3) потребуется ещё больше – более 15 тыс. машинорейсов. В европейской части России Министерство обороны выделило для ликвидации пожаров 120 единиц АРС-14 и содержало в готовности и резерве ещё немногим менее 400 единиц. Таким образом, из рассмотренного перечня полевые магистральные трубопроводы – наиболее эффективное средство подачи воды в районы массовых пожаров.

Установлено, что значительный временной и экономический эффект может быть достигнут при совместной работе полевого магистрального трубопровода и пожарных автомобилей.

В результате обобщения и анализа опыта привлечения ПМТ для подачи воды в районы ликвидации массовых пожаров с 1972 г. и по настоящее время установлено, что наиболее рациональными способами использования подаваемой по линиям ПМТ воды (вторая задача) являются: выдача воды через подключённые к ПМТ рукавные линии и пожарные стволы для непосредственного тушения как лесных, так и торфяных пожаров; заполнение водой автоцистерн, пожарных машин и другой техники для дальнейшего непосредственного тушения пожаров. Способы, связанные с заполнением каналов, рвов и естественных складок местности, не представляют каких-либо сложностей и альтернатив не имеют.

В 2010 г. из 21 линии ПМТ по 18 велась перекачка воды на торфополя и по 3 линиям – в пожарные водоёмы. Для непосредственного тушения лесных пожаров линии ПМТ неоправданно не использовались, хотя имелись предпосылки к более эффективной реализации их возможностей. Так, например, в зависимости от соединения рабочих колёс насоса штатной передвижной насосной установки ПНУ-100/200М и от протяжённости линии ПМТ трубопровод может обеспечить работу до 6–7 рукавных линий с пожарными стволами типов РС-50, РС-70, СРК-50 и других (табл. 1).

Показатели работы ПНУ-100/200М при подаче воды на пожарные рукава со стволами

Частота вращения вала двигателя, мин–1

Подача, м3/ч/количество подключаемых стволов при длине линии трубопровода, км

4

6

8

10

12

14

Последовательное соединение рабочих колёс насоса 4Н-6х2А

1500

121/5

113/5

1300

118/5

109/4

102/4

95/4

1100

117/5

105/4

95/4

87/4

81/3

76/3

Параллельное соединение рабочих колёс насоса 4Н-6х2А

1700

168/7

139/6

120/5

107/4

98/4

92/4

1500

142/6

117/5

101/4

90/4

82/3

76/3

1300

115/4

94/4

81/3

71/3

65/3

62/2

1100

82/3

67/3

58/2

52/2

47/2

44/2

 

Для тушения торфяных пожаров к трубопроводу через переходники могут подключаться рукавные линии и пожарные стволы целевого применения ТС-1 и ТС-2, с помощью которых тушатся пожары с глубиной прогорания торфа до 2 м. Рукавные линии можно прокладывать только там, где надёжно подавлены очаги горения. Из-за несоблюдения этого положения на середину августа 2010 г. при тушении пожаров пришло в негодное состояние 559 комплектов напорных рукавов Д-51 и 116 комплектов напорных рукавов Д-66. Ущерб составил 2780 тыс. руб. [2]. Для совместного использования рукавных линий и трубопроводов необходимо изготовление переходников от линий ПМТ к пожарному оборудованию, что является простейшей задачей для промышленных предприятий [1]. Практически невостребованным в 2010 г. оказался и такой способ использования подаваемой по трубопроводам воды, как развёртывание в конечных или промежуточных пунктах линий ПМТ наливных стояков для заполнения ёмкостей пожарных машин и автоцистерн. Эти простейшие сооружения монтируются в короткие сроки из штатного оборудования комплектов ПМТ. При совместном использовании линий трубопровода и пожарных машин повышается «оборачиваемость» последних, сокращается время пробега к водоисточнику и уменьшается расход горючего. В определённых обстоятельствах может быть даже уменьшено количество требуемых пожарных машин. Так, на расстоянии в 10 км, при «плече» доставки воды в 9 км, радиус пробега пожарных машин от наливного стояка составит 1 км, а при отсутствии линии трубопровода со стояком в конечном пункте – 10 км. При работе на расстояние 9 км по трубопроводу ПМТП-150 перекачивающая станция горючего ПСГ-160 и насосная установка ПНУ-100/200М (частота вращения вала двигателя 1300 мин–1) обеспечивают круглосуточно подачу воды с производительностью 120 м3/ч [6]. Обслуживающий персонал при круглосуточной работе – 16 человек (6 – на средствах перекачки, 6 – на стояке, патрульно-аварийная команда с водителем – 4). При работе только в светлое время суток потребность в персонале снижается до 6 человек (2 на средствах перекачки и патрульно-аварийная команда с водителем – 4). Для автоцистерны АЦ8-40 (штатный расчёт 7 человек) скорость движения по лесным дорогам принята равной 25 км/ч. Производительность собственного насоса при заполнении цистерны и при выдаче воды на лафетный ствол – 40 л/с, или 144 м3/ч (2,4 м3/мин). Вместимость цистерны 8 м3. Несложный расчёт показывает (табл. 2), что потребность в машинах АЦ8-40 при доставке воды на расстояние 10 км в 4,5 раза больше, чем при заполнении ёмкостей из стояков, расположенных на удалении 1 км от очага пожара.

Эффективность предлагаемого способа увеличится, если учесть экономию горючего для техники от работы в ночное время, потребности в персонале, амортизационным расходам на технические средства.

Учёт количества воды – важная задача при мониторинге ликвидации ЧС: для наливных машин контролируется количество рейсов и доставленной воды, для – авиации количество вылетов, для ПМТ – количество перекачанной воды в течение определённого отрезка времени или на установленное время суток. В состав комплектов ПМТ не входят счётчики жидкости в потоке. При развёртывании и эксплуатации трубопровода по целевому предназначению учёт перекачанного горючего ведётся по счётчикам или по замерам в стационарных резервуарах в начальных, промежуточных и конечных пунктах (базы и склады горючего) трубопроводной системы. Следовательно, сведения о количестве перекачанной воды, которые подавались в течение многолетней истории привлечения трубопроводных частей и подразделений к ликвидации пожаров, носили довольно приблизительный характер. Объяснить это можно тем, что до последнего времени не существовало простой и легко реализуемой методики расчёта производительности перекачки, да и сама обстановка острейшего дефицита времени не позволяла выполнять сложные расчёты.

В настоящее время разработана и проверена методика, реализуемая на персональном компьютере [6]. Адекватность методики проверена по данным практических учений с полевыми магистральными трубопроводами ПМТП-150 и ПМТБ-200, когда в линиях ПМТ в исследовательских целях устанавливались счётчики типа НОРД-150-64 и СЖ-100-1,6. Относительные погрешности при расчётах по разработанной методике не превышают 5 %.

Таблица 2

Расход времени при работе машин АЦ-8-40, мин

Операция

Забор воды из водоёма

Налив воды из стояка

Следование к месту забора воды (25 км/ч, 10 или 1 км)

24

3

Развёртывание, свёртывание всасывающих рукавов

20

Забор (налив) воды с учётом подъезда и отъезда

26

9

Следование к очагу пожара

24

3

Подача воды на тушение пожара (лафетный ствол)

8

8

Итого

102

22

Таблица 3

Оценка производительности перекачки по линиям трубопроводов (доклад/расчёт)

Линия ПМТ

Длина, км

Давление, кгс/см2

Подача, т/сут

Погрешность

доклад

расчёт

Карьер Насосный – торфяник

7,8

7

3100

1615

1,92

р. Ока – окраина торфяника

23,0

14

3600

1300

2,77

р. Ока – полигон «Машиностроение»

7,0

14

3600

2527

1,42

р. Поля – торфяник

9,7

11

3200

1841

1,74

оз. Уржинское – Кр. болото

6,5

8

3200

1927

1,66

оз. Святое – торфяник

21,0

9

2000

1069

1,87

р. Нерль – п. Мирный

9,8

20

2200

2556

0,86

Актуальность внедрения такой методики подтверждается результатами расчетов (табл. 3), где показана погрешность (в основном – в сторону преувеличения), в докладах о производительности перекачки по некоторым линиям ПМТ при ликвидации пожаров в 2010 г. Исходными данными являются: длина линии ПМТ, его диаметр, давление в начальном и конечном пунктах, высотные отметки этих пунктов [3–4, 6, 7–9]. Программа и методика, наряду с другими программами, методиками и примерами расчётов по использованию ПМТ при подаче воды для ликвидации массовых пожаров, включена в издание [6].

Подводя итоги, можно считать, что три проблемные задачи, касающиеся использования полевых магистральных трубопроводов при ликвидации массовых пожаров, к настоящему времени имеют решения. Во-первых, полевые магистральные трубопроводы являются наиболее мощным средством подачи воды для ликвидации чрезвычайных ситуаций такого рода. Во-вторых, использование ПМТ в сочетании с пожарными автомобилями и рукавными линиями позволяет намного повысить эффективность действий по борьбе с огненной стихией. Наконец, в-третьих, разработанная методика определения производительности перекачки позволит объективно оценивать вклад трубопроводных подразделений в многотрудную задачу борьбы с массовыми пожарами.

Рецензенты:

Торопов С.Ю., д.т.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», г. Тюмень;

Соколов С.М., д.т.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», г. Тюмень.


Библиографическая ссылка

Середа В.В., Данильченко И.Г., Мельников Д.И., Земенкова М.Ю. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛЕВЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В РФ // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 10-2. – С. 309-313;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=39170 (дата обращения: 01.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074