Измерение кислорода при газоопасных работах

В. А. Вершилович, ПАО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

В начале 2021 г. вступили в силу новые ФНП «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления», утвержденные приказом Ростехнадзора от 15.12.2020 №531 (далее — ФНП). В них появилось требование о проверке содержания кислорода перед выполнением газоопасных работ. Согласно п. 146 ФНП газоопасные работы в помещениях ПРГ, колодцах, туннелях, коллекторах при содержании кислорода в воздухе менее 20% не допускаются. Аналогичное требование установлено в п.5.4.8 ГОСТ Р 58095.4-2021 «Системы газораспределительные. Требования к сетям газопотребления. Часть 4. Эксплуатация». К сожалению, случаи удушья при выполнении работ в газовых колодцах происходили, и не раз. Дополнительный контроль позволит обеспечить безопасность работ, защитить здоровье и жизни работников.

 Про удушье при газоопасных работах

Газовики знают, что природный газ не оказывает отравляющего действия на организм. Содержащиеся в отдельных месторождениях вредные компоненты, например, сероводород, удаляются из газа при подготовке к транспортировке. «Природный газ не ядовит» — эта аксиома усваивается на первых занятиях, которые проводят с работниками газораспределительных организаций. ГОСТ 5542-2014 это подтверждает. Согласно п.5.2 этого документа по токсикологическим характеристикам природный газ относится к веществам 4 класса по ГОСТ 12.1.007 «Вредные вещества. Классификация и требования безопасности», то есть малоопасным.

Вместе с тем, согласно тому же ГОСТ 5542-2014 п.5.3 концентрация природного газа, снижающая объемную долю кислорода во вдыхаемом воздухе до 16%, приводит к удушью. Эта информация также доводится при обучении. Именно возможность удушья требует обязательного использования при газоопасных работах в замкнутых объемах средств защиты органов дыхания — изолирующих противогазов. Обычно применяют шланговые противогазы, которые позволяют дышать чистым воздухом, поступающим извне, с улицы.

В то же время, согласно ФНП газоопасные работы в замкнутых объемах не допускаются при содержании кислорода менее 20%, а не 16%. Причина в том, что 16% — это смертельно опасное уменьшение кислорода, до которого лучше не доводить. Также кроме удушья при работах в газовых колодцах возможно отравление ядовитыми газами.

Известно, что чаще всего отравления происходят при работах не газовых, а канализационных колодцах. При разложении содержащихся в сточных водах органических остатков образуются азот, сероводород, оксид углерода, углекислый газ, метан и аммиак. Основная причина несчастных случаев — отравление сероводородом, которого может быть до 3%. Сероводород — высокотоксичный яд, действует на нервную систему, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Не менее опасно удушье, которое вызывают метан, азот, углекислый газ. Конечно, в газовых колодцах нет органических остатков, но возможно проникновение опасных газов из окружающего грунта. Чтобы этого не происходило, проводится гидроизоляция колодцев, которая защищает от подземных вод. А если не протекает вода, значит, не просочится и газ.

 Про кислород

Кислород — самый распространенный в земной коре и поверхностных водах химический элемент. Интересно, что до появления фотосинтезирующих микробов 3,5 млрд. лет назад его практически не было в атмосфере. Свободный кислород в больших количествах начал выделяться в атмосферу 3–2,3 млрд. лет назад. К концу каменноугольного периода (около 300 миллионов лет назад) его содержание в атмосфере достигло максимума — 35%.

В настоящее время в воздухе содержится около 21% кислорода. Без него невозможна жизнь. Но сказать, что чем больше кислорода, тем лучше, тоже нельзя. Это вещество является основным окислителем. В среде кислорода воспламеняются вещества, которые при обычных условиях, в атмосферном воздухе, не горят. В частности, это явление используется при газовой резке металлов. Сначала материал прогревается горючим газом, потом подается кислород. Тепла горящей стали хватает для плавления следующих слоев, которые выдуваются струей кислорода.

В отдельных случаях способность стали гореть в среде кислорода приводит к авариям на производстве. Известен случай, когда на металлургическом производстве был разрушен участок кислородопровода. После ремонта полость трубопровода не очистили от окалины. Когда подали кислород, он подхватил и понес по трубе частицы, которые в результате ударов о стенки вызвали искру. Выделившейся энергии хватило для возгорания металла, вплоть до сквозного прогорания в отдельных местах. Также не нужен избыток кислорода на воздухоразделительных станциях, где его производят для хозяйственных нужд. Можно сказать, делают деньги из воздуха. Помещения таких станций оборудуются датчиками, которые при содержании кислорода более 23% сигнализируют о необходимости отключения оборудования.

 Про измерение кислорода

Промышленность выпускает большое число приборов для определения содержания кислорода в воздухе и дымовых газах. Используется несколько методов:

При измерении кислорода в воздухе обычно применяют электрохимические датчики. Они состоят из корпуса и электродов — рабочего и счетного (измерительного), помещенных в жидкий электролит (рис. 1). Фильтр необходим для исключения перекрестной чувствительности к газам, входящим в контролируемую среду. Он пропускает в ячейку только измеряемый газ. Рабочий электрод изготавливается из благородных металлов и является катализатором происходящих процессов.

Газ, проникая через капиллярный барьер и фильтр, попадает на рабочий электрод, который обеспечивает химическое взаимодействие между газом и электролитом. Электроны, появляющиеся в результате электрохимической реакции, вызывают протекание тока между рабочим и счетным электродами. При этом величина тока пропорциональна концентрации газа.

Рис. 1. Схема электрохимического датчика

Требования к газоанализаторам

Приборы для контроля кислорода, применяемые при газоопасных работах, должны показывать цифровое значение измеренной концентрации. Они являются газоанализаторами. В то же время приборы должны подавать световую и звуковую сигнализацию при достижении пороговых значений. Это средство предупреждения работающих об опасности. Цель подобной сигнализации — привлечь внимание к возникшей ситуации.

Контроль содержания кислорода перед газоопасными работами может проводиться в загазованной среде, поэтому приборы должны быть во взрывозащищенном исполнении.

Желательно совместить в одном приборе измерение кислорода и углеводородного газа, так как контроль загазованности природным газом является обязательным условием безопасного выполнения газоопасных работ. Согласно п. 146 ФНП выполнение газоопасных работ в помещениях ПРГ, колодцах, туннелях, коллекторах при объемной доле природного газа в воздухе более 20% НКПР не допускается. Соответственно, газоанализаторы, применяемые в газораспределительных организациях, должны измерять два газа: метан и кислород. Конечно, есть приборы, которые измеряют только метан или только кислород, но тогда необходимы сразу два прибора. А это дополнительные затраты на приобретение и поверку. Да и решение двух задач одним устройством — функционально и удобно. А для газовиков, обслуживающих объекты сжиженных углеводородных газов, нужен прибор, измеряющий пропан. Такие газоанализаторы тоже выпускает промышленность.

Газоанализаторы ОКА

ГК «Информаналитика» (г.Санкт-Петербург) производит газоанализаторы для контроля различных газов. В далеком уже 1992 году компанией был разработан портативный переносной кислородомер ОКА-92 с выносным датчиком, предназначенный для контроля воздуха в колодцах. В настоящее время компания выпускает широкий спектр газоанализаторов. При газоопасных работах, выполняемых в колодцах, используют приборы ОКА-92М с выносным блоком датчиков (рис. 2).

Рис. 2. Газоанализатор ОКА-92М

Они предназначены для контроля содержания кислорода и горючих газов при работах в производственных помещениях, а также в колодцах, тоннелях, резервуарах, цистернах перед спуском в них людей. Длина кабеля между датчиком и блоком индикации — 6 м, по заказу — до 30 м. Способ отбора пробы — диффузионный.

ОКА-92М кроме кислорода может измерять метан, а при необходимости и пропан. Всего в нем три канала измерения. Диапазон показаний газоанализатора ОКА-92М представлен в таблице 1.

Таблица 1

Измеряемый газ Пределы показаний
Кислород 0– 36 об.%
Метан 0–1 об.%
Пропан 0–0,4 об.%

 Измеренные значения прибор отображает на жидкокристаллическом дисплее. Также газоанализатор сигнализирует о достижении пороговых значений контролируемого вещества:

Газоанализатор подает световую и звуковую сигнализацию. Межповерочный интервал — 1 год. Средний срок службы — 10 лет. 

Газоанализаторы ФП

Научно-производственное общество с дополнительной ответственностью НПО ДО «Фармэк» находится в Минске, столице Беларуси. Оно основано в 1990 г. И специализируется на разработке и изготовлении приборов газовой безопасности: газоанализаторов, течеискателей, измерителей давления, приборов неразрушающего контроля.

Рис. 3. Газоанализатор ФП-33

 Газоанализаторы ФП-33 и ФП-34 предназначены для применения на объектах газовой отрасли: газораспределительных станциях, пунктах редуцирования газа, колодцах и т.п. Приборы имеют встроенный микронасос для отбора проб. ФП-33 (рис. 3) измеряет кислород, метан, пропан и угарный газ.

Диапазон показаний ФП-33 приведен в таблице 2.

Таблица 2

Измеряемый газ Пределы показаний
Кислород 0– 25 об.%
Метан 0–5 об.%
Пропан 0–2 об.%
Оксид углерода 10–125 мг/м3

Пороги срабатывания сигнализации ФП-33 представлены в таблице 3.

Таблица 3

Измеряемый газ Порог 1 Порог 2
Кислород 18 об.% 2 об.%
Метан 1 об.% 5 об.%
Пропан 0,4 об.% 2 об.%
Оксид углерода 20 мг/м3 100 мг/м3

ФП-34 контролирует газы, измеряемые ФП-33, а также углекислый газ и сероводород. Этот прибор определяет большинство газов, образующихся при разложении органических остатков, и может применяться в коммунальных службах при обслуживании канализационных и водопроводных систем. Средний срок службы газоанализаторов ФП-33 и ФП-34 — 10 лет. Межповерочный интервал — 1 год.

 Регистрация результатов измерений

Газовики знают, что результаты выполнения работ необходимо обязательно вносить в документацию. Оформление нарядов-допусков, эксплуатационных паспортов и журналов, различных актов является обязательным. В соответствии с п.171 ФНП результаты анализа воздушной среды на содержание кислорода и опасных веществ, выполненного перед началом газоопасных работ, необходимо вносить в наряд-допуск и сменный (оперативный) журнал. Первый документ в службах, выполняющих обслуживание наружных газопроводов и ПРГ, оформляется. Сменного (оперативного) журнала нормативными документами, прежде всего ГОСТ Р 54983-2012, для этих служб не предусмотрено. В тоже время результаты выполнения газоопасных работ фиксируются в эксплуатационных журналах газопроводов и ПРГ.

На практике для выполнения требований ФНП результаты анализа воздушной среды перед началом газоопасных работ заносятся в наряде-допуск и журналы:

Конечно, возможно ведение отдельного журнала с записями о содержании кислорода. Но различных журналов в эксплуатационных службах и так предостаточно. В наряде-допуске запись производится в разделе 9 «Результаты анализа воздушной среды на содержание газа в закрытых помещениях и колодцах, проведенного перед началом ремонтных работ».

Добавить в закладки
Поделиться
Читайте также
Особенности применения технологии микротоннелирования при строительстве газраспределительных сетей в условиях плотной городской застройки
Газ в дело. Завод «Амурсталь»
Контроль защитных покрытий газопроводов при шурфовом обследовании
Шурфовое обследование подземных стальных газопроводов