Διαρροές φυσικού αερίου: Αιτίες, επικίνδυνα σημεία και μέθοδοι ανίχνευσης

Διαρροές φυσικού αερίου: Αιτίες, επικίνδυνα σημεία και μέθοδοι ανίχνευσης

Οι διαρροές φυσικού αερίου αποτελούν έναν από τους σημαντικότερους κινδύνους σε εγκαταστάσεις τροφοδοσίας καυστήρων, βιομηχανικών λεβήτων και συστημάτων παραγωγής θερμικής ενέργειας.

Ακόμη και μια μικρή διαρροή μπορεί να εξελιχθεί σε σοβαρό περιστατικό εάν το αέριο συγκεντρωθεί σε χώρο με ανεπαρκή αερισμό και υπάρξει πηγή ανάφλεξης.

Η αποτελεσματική πρόληψη βασίζεται στον σωστό σχεδιασμό του δικτύου, στην κατάλληλη επιλογή εξαρτημάτων, στους περιοδικούς ελέγχους στεγανότητας και στη χρήση αξιόπιστων συστημάτων ανίχνευσης.

1. Γιατί είναι επικίνδυνη μια διαρροή φυσικού αερίου;

Το φυσικό αέριο αποτελείται κυρίως από μεθάνιο, ένα εύφλεκτο αέριο που μπορεί να σχηματίσει εκρηκτικό μείγμα με τον αέρα.

Για το μεθάνιο, τα ενδεικτικά όρια αναφλεξιμότητας στον αέρα είναι περίπου:

• Κατώτερο όριο εκρηκτικότητας (LEL): 5% κατ’ όγκο.

• Ανώτερο όριο εκρηκτικότητας (UEL): 15% κατ’ όγκο.

Οι τιμές αυτές είναι προσεγγιστικές και εξαρτώνται από τις συνθήκες και τη σύσταση του αερίου.

Το φυσικό αέριο είναι γενικά ελαφρύτερο από τον αέρα, επομένως σε κλειστούς χώρους μπορεί να συγκεντρωθεί σε υψηλά σημεία, κάτω από οροφές ή σε περιοχές με ανεπαρκή κυκλοφορία αέρα.

Ωστόσο, η πραγματική διασπορά επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, τον εξαερισμό, τη γεωμετρία του χώρου και την κατεύθυνση της διαρροής.

2. Πού εμφανίζονται συχνότερα διαρροές;

Σε μια εγκατάσταση φυσικού αερίου, ιδιαίτερη προσοχή απαιτούν:

• Σπειρωτές συνδέσεις.

• Φλάντζες και παρεμβύσματα.

• Βαλβίδες απομόνωσης.

• Ρυθμιστές πίεσης.

• Φίλτρα αερίου.

• Ηλεκτροβάνες και συγκροτήματα Gas Train.

• Εύκαμπτες συνδέσεις, όπου επιτρέπονται.

• Σημεία μέτρησης και δοκιμών.

• Σωληνώσεις με διάβρωση ή μηχανική καταπόνηση.

Η παρουσία πολλών συνδέσεων δεν σημαίνει απαραίτητα ότι μια εγκατάσταση παρουσιάζει διαρροή. Αυξάνει όμως τα σημεία που χρειάζονται κατάλληλη επιθεώρηση.

3. Διαρροές σε σπειρωτές συνδέσεις

Οι σπειρωτές συνδέσεις χρησιμοποιούνται σε κατάλληλες εφαρμογές και εντός των επιτρεπόμενων ορίων σχεδιασμού.

Πιθανές αιτίες διαρροής είναι:

• Ακατάλληλο στεγανοποιητικό υλικό.

• Εσφαλμένη συναρμολόγηση.

• Μηχανική καταπόνηση.

• Κραδασμοί.

• Φθορά ή διάβρωση.

• Επαναλαμβανόμενες επεμβάσεις χωρίς κατάλληλη αποκατάσταση της στεγανοποίησης.

Οι συνδέσεις πρέπει να κατασκευάζονται και να ελέγχονται σύμφωνα με τις εφαρμοστέες προδιαγραφές.

4. Διαρροές σε φλάντζες

Οι φλαντζωτές συνδέσεις συναντώνται συχνά σε μεγαλύτερα δίκτυα και βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

Η στεγανότητά τους εξαρτάται από τη συμβατότητα της φλάντζας, του παρεμβύσματος, των κοχλιών και των συνθηκών λειτουργίας.

Πιθανές αιτίες αστοχίας είναι:

• Φθαρμένο παρέμβυσμα.

• Ακατάλληλο υλικό στεγανοποίησης.

• Μη ομοιόμορφη σύσφιξη.

• Κακή ευθυγράμμιση.

• Θερμική ή μηχανική καταπόνηση.

• Διάβρωση επιφανειών στεγανοποίησης.

Η επανασύσφιξη σε ενεργή εγκατάσταση δεν πρέπει να αντιμετωπίζεται ως αυτονόητα ασφαλής διορθωτική ενέργεια.

5. Διαρροές από βαλβίδες φυσικού αερίου

Οι βαλβίδες διαθέτουν επιφάνειες στεγανοποίησης και, ανάλογα με τον τύπο, στεγανοποιήσεις στελέχους ή άλλων κινούμενων μερών.

Μια αστοχία μπορεί να εμφανιστεί εξωτερικά ή εσωτερικά.

Εξωτερική διαρροή: Το αέριο διαφεύγει από το περίβλημα, τη σύνδεση ή τη στεγανοποίηση προς τον περιβάλλοντα χώρο.

Εσωτερική διαρροή: Το αέριο διέρχεται από την έδρα μιας βαλβίδας που θα έπρεπε να βρίσκεται κλειστή.

Οι δύο περιπτώσεις απαιτούν διαφορετικές μεθόδους αξιολόγησης.

Η εξωτερική στεγανότητα μιας βαλβίδας δεν αποδεικνύει ότι η έδρα της είναι στεγανή.

6. Διαρροές σε ρυθμιστές πίεσης

Οι ρυθμιστές πίεσης διαθέτουν εσωτερικούς μηχανισμούς που διαχειρίζονται τη ροή του αερίου.

Ανάλογα με τη σχεδίασή τους, ενδέχεται να περιλαμβάνουν μεμβράνες, ελατήρια, έδρες και διατάξεις εξαερισμού ή ανακούφισης.

Πιθανές αστοχίες περιλαμβάνουν:

• Φθορά στεγανοποιήσεων.

• Αστοχία μεμβράνης.

• Διαρροή από συνδέσεις.

• Εσωτερική αστοχία έδρας.

• Μη επιτρεπτή εκτόνωση αερίου.

Η παρουσία αερίου σε σημείο εξαερισμού πρέπει να αξιολογείται σύμφωνα με τη λειτουργία και τις προδιαγραφές του συγκεκριμένου ρυθμιστή.

7. Διαρροές στο Gas Train βιομηχανικού καυστήρα

Το Gas Train αποτελεί συγκρότημα εξαρτημάτων τροφοδοσίας και ασφαλείας του καυστήρα.

Ανάλογα με τη διαμόρφωση, μπορεί να περιλαμβάνει φίλτρο, ρυθμιστή, πρεσοστάτες, αυτόματες βαλβίδες διακοπής, σημεία μέτρησης και σύστημα ελέγχου στεγανότητας βαλβίδων.

Τα πιθανά σημεία διαρροής περιλαμβάνουν συνδέσεις, περιβλήματα και επιφάνειες στεγανοποίησης.

Επιπλέον, οι αυτόματες βαλβίδες πρέπει να αξιολογούνται ως προς την προβλεπόμενη εσωτερική στεγανότητα όταν βρίσκονται κλειστές.

8. Διαρροές λόγω διάβρωσης

Η διάβρωση μπορεί να μειώσει το πάχος τοιχώματος των μεταλλικών σωληνώσεων.

Ο κίνδυνος εξαρτάται από το υλικό, τις περιβαλλοντικές συνθήκες, την προστασία του δικτύου και τη διάρκεια έκθεσης.

Ιδιαίτερη προσοχή απαιτούν περιοχές με υγρασία, χημικά επιβαρυμένη ατμόσφαιρα, ανεπαρκή προστατευτική επικάλυψη ή μηχανικές φθορές.

Η αξιολόγηση της κατάστασης του δικτύου πρέπει να πραγματοποιείται με κατάλληλες μεθόδους επιθεώρησης.

9. Διαρροές λόγω κραδασμών και μηχανικών καταπονήσεων

Οι κραδασμοί από εξοπλισμό, η κακή στήριξη και οι μετακινήσεις σωληνώσεων μπορούν να επιβαρύνουν συνδέσεις και εξαρτήματα.

Πιθανές επιπτώσεις είναι η χαλάρωση συνδέσεων, η κόπωση υλικών και η φθορά στεγανοποιήσεων.

Η σωστή στήριξη και η αποφυγή μη επιτρεπτών φορτίων στα εξαρτήματα αποτελούν βασικές απαιτήσεις σχεδιασμού.

10. Μπορεί μια διαρροή να εντοπιστεί από τη μυρωδιά;

Το μεθάνιο είναι από τη φύση του άοσμο.

Στο φυσικό αέριο που διανέμεται για πολλές εφαρμογές προστίθενται οσμητικές ουσίες ώστε να γίνεται αντιληπτή πιθανή διαρροή.

Ωστόσο, η όσφρηση δεν αποτελεί αξιόπιστη μέθοδο πιστοποίησης στεγανότητας.

Η δυνατότητα αναγνώρισης της οσμής επηρεάζεται από τις συνθήκες, τη συγκέντρωση και την ανθρώπινη αντίληψη. Επιπλέον, δεν είναι όλα τα βιομηχανικά ρεύματα αερίου κατ’ ανάγκη οσμημένα.

Η απουσία οσμής δεν αποδεικνύει ότι δεν υπάρχει διαρροή.

11. Φορητοί ανιχνευτές φυσικού αερίου

Οι φορητοί ανιχνευτές χρησιμοποιούνται από εκπαιδευμένο προσωπικό για την αναγνώριση παρουσίας εύφλεκτου αερίου.

Ανάλογα με τη συσκευή και τον αισθητήρα, μπορούν να παρέχουν ενδείξεις σε:

• ppm.

• %LEL.

• % κατ’ όγκο.

Οι μονάδες δεν είναι ισοδύναμες και πρέπει να ερμηνεύονται σύμφωνα με την κλίμακα, το αέριο βαθμονόμησης και το εύρος του οργάνου.

Για το μεθάνιο, όταν θεωρείται LEL περίπου 5% κατ’ όγκο, ένδειξη 10% LEL αντιστοιχεί προσεγγιστικά σε 0,5% μεθανίου κατ’ όγκο.

Η μετατροπή αυτή είναι ενδεικτική και δεν αντικαθιστά τις προδιαγραφές του οργάνου.

12. Σταθερά συστήματα ανίχνευσης μεθανίου

Σε κατάλληλες εγκαταστάσεις χρησιμοποιούνται σταθεροί ανιχνευτές που παρακολουθούν συνεχώς την παρουσία εύφλεκτου αερίου.

Ένα σύστημα μπορεί να περιλαμβάνει:

• Αισθητήρες μεθανίου.

• Κεντρική μονάδα ελέγχου.

• Οπτικό και ηχητικό συναγερμό.

• Σύνδεση με το σύστημα εξαερισμού.

• Εντολή ασφαλούς αποκοπής αερίου.

• Ενδείξεις βλάβης αισθητήρα ή απώλειας τροφοδοσίας.

Η θέση εγκατάστασης και η λογική ενεργειών καθορίζονται από μελέτη κινδύνου, τη γεωμετρία του χώρου και τις ισχύουσες απαιτήσεις.

13. Μέθοδος ανίχνευσης με κατάλληλο υγρό ελέγχου

Για συγκεκριμένες προσβάσιμες συνδέσεις, επαγγελματίες μπορούν να χρησιμοποιούν κατάλληλο πιστοποιημένο υγρό ανίχνευσης διαρροών.

Η εμφάνιση φυσαλίδων μπορεί να υποδεικνύει διαφυγή αερίου.

Η μέθοδος πρέπει να εφαρμόζεται μόνο όπου επιτρέπεται από τις προδιαγραφές της εγκατάστασης και του προϊόντος.

Δεν χρησιμοποιείται φλόγα για τον εντοπισμό διαρροών.

14. Έλεγχος στεγανότητας μέσω δοκιμής πίεσης

Ο έλεγχος στεγανότητας ενός δικτύου μπορεί να περιλαμβάνει κατάλληλη δοκιμή με ελεγχόμενη πίεση και εγκεκριμένο μέσο δοκιμής.

Η διαδικασία εξαρτάται από:

• Το είδος της εγκατάστασης.

• Τη μέγιστη επιτρεπόμενη πίεση.

• Τα υλικά και τα εξαρτήματα.

• Το εφαρμοστέο πρότυπο.

• Τη φάση κατασκευής ή λειτουργίας.

• Τις απαιτήσεις απομόνωσης και προστασίας του εξοπλισμού.

Η απουσία αισθητής πτώσης πίεσης σε μια αυθαίρετη δοκιμή δεν αποτελεί από μόνη της πιστοποίηση στεγανότητας.

Οι δοκιμές πρέπει να πραγματοποιούνται από αρμόδιο προσωπικό βάσει εγκεκριμένης διαδικασίας.

15. Εσωτερική στεγανότητα ηλεκτροβανών

Η εσωτερική στεγανότητα των αυτόματων βαλβίδων διακοπής αποτελεί ξεχωριστό αντικείμενο από τη στεγανότητα των σωληνώσεων.

Σε ορισμένα συστήματα χρησιμοποιείται Valve Proving System (VPS), το οποίο αξιολογεί τη στεγανότητα των βαλβίδων με βάση την προβλεπόμενη διαγνωστική ακολουθία.

Το VPS δεν αντικαθιστά τον γενικό έλεγχο εξωτερικών διαρροών της εγκατάστασης.

16. Πίνακας πιθανών διαρροών

17. Τι πρέπει να γίνει όταν υπάρχει υποψία διαρροής;

Η αντιμετώπιση εξαρτάται από το σημείο, την έκταση και τις συνθήκες του περιστατικού.

Εάν υπάρχει υποψία διαρροής:

1. Απομακρυνθείτε από την επικίνδυνη περιοχή και προειδοποιήστε όσους βρίσκονται κοντά.

2. Μην χρησιμοποιείτε φλόγες, μην καπνίζετε και μην ενεργοποιείτε ή απενεργοποιείτε ηλεκτρικούς διακόπτες στον ύποπτο χώρο.

3. Μην επιχειρείτε να εντοπίσετε τη διαρροή με αυτοσχέδιες μεθόδους.

4. Εφόσον μπορεί να γίνει χωρίς έκθεση σε κίνδυνο, ακολουθήστε τις προβλεπόμενες διαδικασίες έκτακτης απομόνωσης.

5. Επικοινωνήστε από ασφαλές σημείο με τον αρμόδιο διαχειριστή δικτύου, την υπηρεσία έκτακτης ανάγκης ή το υπεύθυνο προσωπικό ασφαλείας.

6. Μην επαναφέρετε την εγκατάσταση σε λειτουργία πριν ολοκληρωθούν οι απαραίτητοι έλεγχοι και δοθεί η απαιτούμενη έγκριση.

Σε περίπτωση άμεσου κινδύνου στην Ελλάδα, καλέστε το 112 από ασφαλή τοποθεσία.

18. Γιατί χρειάζεται προληπτικός έλεγχος;

Η προληπτική επιθεώρηση μπορεί να εντοπίσει προβλήματα πριν εξελιχθούν σε σοβαρές αστοχίες.

Ένα πρόγραμμα συντήρησης μπορεί να περιλαμβάνει:

• Οπτική επιθεώρηση δικτύου.

• Έλεγχο κατάστασης στηρίξεων.

• Επιθεώρηση βαλβίδων και ρυθμιστών.

• Προβλεπόμενους ελέγχους στεγανότητας.

• Έλεγχο ανιχνευτών αερίου.

• Επιβεβαίωση λειτουργίας συναγερμών.

• Καταγραφή ευρημάτων και διορθωτικών ενεργειών.

Η συχνότητα και το είδος των ελέγχων καθορίζονται από τις απαιτήσεις της εγκατάστασης, τους κατασκευαστές και το ισχύον κανονιστικό πλαίσιο.

19. Τεχνικά πρότυπα και απαιτήσεις

Σχετικές αναφορές περιλαμβάνουν:

• EN 15001-1: Απαιτήσεις σχεδιασμού, κατασκευής, επιθεώρησης και δοκιμών για εγκαταστάσεις αερίου εντός του πεδίου εφαρμογής.

• EN 15001-2: Απαιτήσεις λειτουργίας και συντήρησης για τις αντίστοιχες εγκαταστάσεις.

• EN 1775: Σωληνώσεις αερίου για κτίρια εντός του προβλεπόμενου πεδίου εφαρμογής.

• EN 60079-29-1: Απαιτήσεις απόδοσης ανιχνευτών εύφλεκτων αερίων.

• EN 60079-29-2: Οδηγίες επιλογής, εγκατάστασης, χρήσης και συντήρησης ανιχνευτών εύφλεκτων αερίων.

• EN 1643: Συστήματα ελέγχου στεγανότητας αυτόματων βαλβίδων.

Η εφαρμογή κάθε προτύπου εξαρτάται από την κατηγορία της εγκατάστασης και τις ισχύουσες εθνικές απαιτήσεις.

Συμπέρασμα

Οι διαρροές φυσικού αερίου μπορούν να προκύψουν από συνδέσεις, φλάντζες, βαλβίδες, ρυθμιστές, σωληνώσεις και άλλα εξαρτήματα.

Η πρόληψη δεν βασίζεται αποκλειστικά στην οσμή ή σε μια περιστασιακή επιθεώρηση. Απαιτεί σωστό σχεδιασμό, κατάλληλα όργανα ανίχνευσης, προγραμματισμένους ελέγχους και τεκμηριωμένες διαδικασίες ασφαλείας.

Ιδιαίτερα στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις, η διάκριση μεταξύ εξωτερικής διαρροής και εσωτερικής αστοχίας βαλβίδας είναι ουσιώδης για τη σωστή επιλογή μεθόδου ελέγχου.