Газовозы и их эксплуатация

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время потребности энергетических ресурсов в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте повсеместно возрастают. Долгие годы источниками энергии служили древесина, уголь, позднее к ним прибавилась нефть и ее фракции. В 20-е гг. нынешнего столетия был промышленно освоен новый тип топлива - газ, которому отводится все более важная роль в энергетике большинства развитых стран.

Природный газ служит в качестве сырья для промышленности, из которого получают химически чистые продукты, например синтетический каучук, синтетические спирты и пр. Со временем выяснилось, что крупные газовые месторождения отдалены от стран, наиболее интенсивно потребляющих газ, морями и океанами. Так, предполагаемые запасы газа в районе Ближнего Востока составляют 19 007 млрд. м3, а странах Западной Европы - всего 5744 млрд. м3. Поэтому морские суда являются единственными экономически выгодными средствами его транспортировки потребителю. Об этом свидетельствует рост мирового флота судов-газовозов.

Суда этого типа выделены в особый класс в силу специфики перевозимого ими груза. При их проектировании приходится решать ряд особых вопросов и задач, обычно не возникающих при проектиро-вани судов других типов.

В зарубежной и отечественной литературе отсутствуют публикации, комплексно освещающие основные вопросы проектирования газовозов, а также специальных систем и устройств. Монография С. И. Логачева, М. М. Николаева „Суда для перевозки сжиженных газов" (Л., Судостроение, 1966), изданная более двадцати лет тому назад, не отражает современных тенденций развития газовозов. Поэтому возникла необходимость рассмотреть основные направления их развития, исходя из накопленного опыта.

Требования, предъявляемые к судам для перевозки сжиженных газов

Перевозка газов морем таит в себе опасность пожара, взрыва, токсического воздействия на окружающую среду, коррозионного разрушения корпусных конструкций, а также опасности, сопряженные с низкой температурой и повышенным давлением груза. Поэтому в целях безопасности людей и защиты окружающей среды Регистр СССР регламентирует проектные решения и конструктивные нормы по созданию судов, перевозящих сжиженные газы и некоторые опасные вещества наливом, например химически агрессивные среды.

Газовозы проектируются с учетом потенциальной опасности перевозимого груза в соответствии с рядом стандартов. Класс „Газовоз I" определяет перевозку грузов, представляющих наибольшую опасность для окружающей среды и всего живого. Такими грузами являются хлор, бромистый метил, двуоксид серы, оксид этилена. Класс „Газовоз П" определяет правила транспортировки менее опасных грузов, таких, как безводный аммиак, нефтяные газы (пропан, бутан и пр.), а также хлористый метил, хлористый винил, хлористый этил, этиламин, диметиламин, уксусный альдегид, смесь метилацетилена и пропадиена, метан, этилен и этан. Класс „Газовоз III" определяет условия транспортировки нетоксичных и невоспламеняющихся газов, таких, как азот, дихлордифторметан и т. п. При транспортировке нескольких видов груза удовлетворяются требования, предъявляемые к наиболее опасному из них.

В практике судостроения достаточно широко распространены комбинированные суда, приспособленные как для транспортировки сжиженных газов, так и химически активных сред. Такие суда должны отвечать не только требованиям, предъявляемым к газовозам, но и к химовозам. Суда, предназначенные для транспортировки химически активных сред, принято подразделять на три класса в зависимости от опасности, которой может быть подвергнут человек и окружающая его среда.

Наиболее агрессивные химические вещества перевозят на судах, отвечающих классу „Химовоз I". К таким веществам относятся хлор-сульфоновая кислота, диметиловый эфир, желтый или белый фосфор и пр. К классу „Химовоз II" относятся суда для транспортировки менее опасных веществ: уксусного ангидрида, ацетонитрила, аллилового спирта, аммония азотнокислого, анилина и пр., к классу „Химовоз III" -акриловой кислоты, аммиака водного (раствора, включающего до 28 % аммиака), креозота, бензола и его смесей. Химовозы, предназначенные для транспортировки нескольких грузов, должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к совокупности свойств наиболее опасных из них.

Грузовместимость одного танка для веществ класса „Химовоз I" не должна превышать 1250 м3, класса „Химовоз II" - 3000 м3. Вместимость грузовых емкостей химовозов типа „Химовоз III" неограничены.

Технология перевозок газов

Выбор транспортировки нефтяных газов зависит от целого ряда факторов, связанных не только с размерами и конструкцией самого судна, но и с условиями хранения сжиженного газа на берегу, в хранилищах, в местах погрузки и выгрузки. Береговые хранилища, как и газовозы, могут быть напорного, полурефрижераторного и рефрижераторного типов. Целесообразно, чтобы условия хранения сжиженного газа в портах погрузки, выгрузки и на борту газовоза были идентичными, т. е. рефрижераторные береговые хранилища должны обслуживать газовозы рефрижераторного типа, напорные хранилища - напорные газовозы и т. д.

Однако хранилища сжиженного газа в порту загрузки и в порту выгрузки могут оказаться разнотипными. Если береговые хранилища напорного типа, то, чтобы осуществить загрузку газовоза рефрижераторного или полурефрижераторного типа, необходимо с помощью береговой или судовой рефрижераторной установки привести температуру и давление сжиженного газа в соответствие с условиями перевозки на судне. Такая операция обычно вызывает значительное увеличение стояночного времени. Гораздо больше времени занимает приведение в соответствие условий транспортировки сжиженного газа, если предстоит загрузка газовоза напорного типа из береговых хранилищ рефрижераторного типа при температуре, близкой к температуре кипения, и атмосферном давлении. Следует заметить, что такие операции проводятся довольно редко, так как долгосрочные соглашения, на основе которых осуществляется поставка сжиженного груза, заключается между единицами транспортной системы с одинаковыми условиями хранения сжиженного газа,

Давление паров газа в грузовых танках на рефрижераторных и полурефрижераторных газовозах регулируется теплоизолированием грузовых танков и повторным сжижением испарившегося груза, либо теплоизолированием, повторным сжижением и охлаждением сжиженного газа, либо теплоизолированием и охлаждением сжиженного газа (табл. 1.3). Как видно из таблицы, на газовозах большой грузовместимости чаще поддерживают давление паров груза в грузовых танках с помощью теплоизоляции, охлаждения сжиженного газа и его повторного сжижения.

Архитектурно-конструктивные типы газовозов и их основные характеристики

Общим для всех типов газовозов является кормовое расположение МО, а также разделение трюмных помещений и МО коффердамом или огнестойкой переборкой. Посты управления (ПУ), жилые и служебные помещения на газовозах не принято располагать в пределах грузовой зоны.

В зависимости от водоизмещения газовозы подразделяют на три условные категории. При грузовместимости до 60 тыс. м3 газовозы считаются малыми, от 60 до 100 тыс. м3 - большими. Суда грузовместимостью свыше 100 тыс. м3 относят к супергазовозам. Подразделение судов для транспортировки сжиженных газов по грузовместимости неслучайно, поскольку транспортировка газа различной массы может быть осуществлена в грузовых танках одинакового объема. Плотность перевозимых газов значительно зависит от наличия примесей. Исходя из этого, основной характеристикой газовозов принято считать объем грузовых помещений.

Внешне газовозы схожи с танкерами. Исключение составляют суда с вкладными цилиндрическими, сферическими грузовыми танками, выступающими над уровнем верхней палубы (рис. 1.4). Надстройка 1 рассматриваемого газовоза расположена, как и у всех газовозов, в корме. Каждый из шести вкладных сферических танков 2 опирается на цилиндрический фундамент 3. Грузовые танки 2 и их теплоизоляция снаружи закрыты кожухами 5, которые защищают ее от механических повреждений и от воздействия влаги. Часто форма кожухов сферическая или более удобная с технологической точки зрения - цилиндро-коническая. По всей длине судна, от кормовой надстройки до бака, поверх грузовых танков проходит переходной мостик 4. Он предназначен для передвижения экипажа к насосному и электромоторному отделениям 7, к площадке погрузочно-разгрузочных магистралей 6, к носовому наблюдательному посту 9 на вентиляционной колонне 10, а также на бак И судна. Вентиляционные колонны 8 устанавливаются у каждого грузового танка и предназначены для выброса паров груза в случае аварийного давления паров в грузовом танке.

Технико-экономическое обоснование при проектировании газовозов

Проектирование газовозов - сложная оптимизационная задача, требующая ее поэтапного решения с переходами от простой логико-математической модели ко все более сложным моделям. На каждом этапе проектирования уточняются главные размерения судна, форма его корпуса, тип и мощность энергетической установки, скорость и т. д. При этом целью проектирования является определение параметров газовозов, которые позволяли бы при минимальных затратах совокупного общественного продукта обеспечивать их эффективную эксплуатацию.

Средством достижения цели является технико-экономический анализ (ТЭА), который включает отбор и согласование с заказчиком критерия оптимальности проекта, разработку логико-математической модели судна, нахождение оптимального решения и проверку его устойчивости, анализ результатов. Поиск решений в ТЭА ведется на базе прототипа путем технико-экономических расчетов на каждом этапе проектирования. При достаточной точности расчетов в ходе ТЭА не удается учесть затраты, связанные с несовершенством конструкций, которые считаются фиксированными элементами.

Вопросы экономики транспортных судов всегда находятся в центре внимания при их проектировании. Как справедливо заметил экономист Г. Бенфорд, „деньги - это наиболее универсальный инструмент для оценки инженерного качества.

Особенности проектирования газовозов с вкладными грузовыми танками типа А

Специфика перевозимого груза и принятый способ его транспортировки на газовозах влияют на метод определения их главных размере-ний. При проектировании газовозов с вкладными танками типа А возможно использование, например, традиционных методов, применяемых при проектировании танкеров. Однако неучет характерных особенностей грузовых зон газовозов, большого объема балластных цистерн, эквивалентного полезной грузоподъемности судна, может привести к значительной ошибке в процессе проектирования.

В данном параграфе описывается разработанная В. В. Зайцевым методика определения основных элементов и характеритик газовозов с вкладными грузовыми призматическими танками типа А на ранних стадиях проектирования. При этом рассматривается внутренняя задача проектирования, когда заданными считаются грузовместимость, скорость и дальность плавания газовоза. Методика справедлива для широкого диапазона грузовместимостей.

Вкладными грузовыми танками типа А называются грузовые емкости, стенки которых не являются конструкциями корпуса судна и не участвуют в обеспечении его общей и местной прочности. Кроме того, прочность этих танков должна быть такой, чтобы они выдерживали избыточное давление газа, равное 70 кПа [35].

Увеличение грузовместимости считается общепризнанным способом уменьшения стоимости транспортировки единицы груза, однако его применение ограничено. Так, на выбор грузовместимости газовоза оказывают влияние возможности заводов-строителей и ограничение глубин на подходах к портам, так как грузовые операции должны осуществляться у причала. В последнее время появились выносные причалы для швартовки газовозов, что расширило возможности увеличения их осадки. Это позволяет в оптимизационной задаче проектирования газовозов осадку считать варьируемой величиной. Пропитаниями на пути роста грузовместимости газовозов являются 1 пк п такие факторы [16], как снижение надежности системы линейных исрокозок сжиженного природного газа, связанное с отрицательными и»""" ш выхода из строя по какой-либо причине хотя бы одного из газовозов, увеличение стоимости береговых соору желченных для хранения и транспортировки сжиженного ЮСТИ груза из-за ограниченных производительности НОВ И емкостей хранилищ газа.

Задав грузовместимость танков, перевозимый сжиженный газ распределяют на основании данных прототипа в п грузовых танков (в оптимизационных задачах их число является варьируемой величиной). Зная объем и размеры одного танка, а также учитывая их число, размеры и число балластных цистерн и коффердамов, по формулам предложенной методики можно аналитически рассчитать главные размерения судна-газовоза.

Особенности проектирования газовозов с вкладными грузовыми танками типа С

Рассмотрим вопросы проектирования газовозов с вкладными грузовыми танками наиболее распространенного типа С - сферическими. Вкладными грузовыми танками типа С называются грузовые емкости, которые отвечают требованиям, предъявляемым к сосудам под давлением [35]. В основе предлагаемой методики лежат принципы определения главных размерений газовозов, предложенные В. В. Зайцевым, а также выводы, к которым пришли А. Н. Вашедченко и Б. Н. Михайлов. При этом решается внутренняя задача проектирования газовозов и учитывается влияние числа и размеров сферических танков на ширину и длину грузовой части судов. Скорость и дальность плавания газовоза задается на основе результатов расчетов технико-экономического обоснования проектирования газовозов.

Задав грузовместимость танков, перевозимый сжиженный газ распределяют в л сферах, число которых в оптимизационной задаче проектирования газовоза может варьироваться. Затем рассчитывают диаметр сферы, размеры грузовой зоны и остальных помещений, оказывающих определяющее влияние на выбор главных размерений судна.

Расчетная вместимость, м3, грузовых танков газовозов

N = ^^3, (2.63)

где W3 - заданная грузовместимость танков при температуре транспортировки сжиженного газа, м3; /с,, к2 - коэффициенты, принимаемые в соответствии с (2.32).

Используя зависимость между объемом сферы и ее диаметром, получаем

dr = l,24V~W/n, (2-64>

где dr - диаметр танка, м.

Длину танковой части можно найти в зависимости от диаметра танка и их числа:

m

L\ = AdM + ? Ц), (2.65)

i ~ 1

где А - статистический коэффициент, учитывающий толщину изоляции танков, размеры коффердамов и конструктивные зазоры между ними и корпусными конструкциями судна по его длине (А = 1,09 + + 1,10); fcd(. = d,/dT - коэффициент разновеликое™ r'-го сферического танка; d, - диаметр /-го танка, отличный от диаметра наибольшего танка (iT, м; i, m - порядковый номер и количество танков, размеры которых отличаются от размеров наибольшего танка; пт - количество наибольших танков на газовозе.

Оценка количества сжиженного газа, необходимого на балластный переход

Рассмотрим условия балластного перехода одного из типов газовозов - метановозов, на котором перевозимый груз - метан - может сохраняться в сжиженном состоянии лишь в условиях глубокого охлаждения: при - 161 "С. Это требует создания особых условий при выполнении балластного перехода. Чаще всего во время такого перехода осуществляется подготовка грузовых танков для приема жидкого метана, которая заключается в поддержании определенной температуры внутри них. Так, классификационные общества рекомендуют оптимальную разность температур трюма и груза не более 29 °С, что приводит к необходимости охлаждения танков перед погрузкой до -133 "С, а норвежская фирма „Мосс Розенберг" рекомендует поддерживать температуру в танках не выше - ПО °С, так как при этой температуре, по их данным, танки готовы к погрузке метана. Однако предпочтительнее с точки зрения возникновения недопустимых термических напряжений в современных материалах, нарушений герметичности конструкций и, как следствие, аварий газовозов, необходимо чтобы перед погрузкой СПГ температура танков была не выше -133 °С.

Большую роль в обеспечении безаварийной эксплуатации газовозов играет и скорость захолаживания танков перед погрузкой, которая должна колебаться в пределах Af = 4 + 6°С/ч, при этом поля температур в их изоляции должны быть выравнены. Большая же скорость захолаживания, например при At = 6 °С/ч, может привести к запаздыванию охлаждения изоляции и аккумулирование ею тепловой энергии, что вызовет „подогрев" танков после окончания процесса их охлаждения. Если необходимо снизить температуру танков с температуры окружающей среды 20 °С до температуры погрузки газа, то скорость охлаждения должна изменяться от Дг= 10 °С/ч в начальный период до Дг = 4°С/ч при приближении к -133 "С. При этом необходимо учитывать конструктивные особенности грузосодержащей системы эксплуатируемого газовоза, а именно: чем больше масса изоляции грузовых танков, тем меньше должна быть скорость их охлаждения, и наоборот, так как около 90 % энергозатрат на захолаживание используется для охлаждения танков и их изоляции и только около 10 % - на охлаждение атмосферы танков [13].

Необходимую температуру внутри танков во время балластного перехода газовозов поддерживает специальная система охлаждения, предназначенная для впрыска в атмосферу танка сжиженного газа; испаряющийся на переходе в балласте метан в настоящее время используется в качестве топлива в судовых энергетических установках. В будущем на метановозах, по всей видимости, появятся установки повторного сжижения газа, которые будут готовить танки к погрузки. Кроме того, такую же работу смогут выполнить и установки захолаживания, которые целесообразно устанавливать на тех судах, из танков которых в портах назначения СПГ будет выгружаться полностью. Однако окончательный выбор того или иного способа охлаждения танков на проектируемом метановозе будет зависеть от того, какой из вариантов с экономической и эксплуатационной точек зрения окажется лучшим. Немаловажное значение при этом играет и принятый способ организации балластных переходов.

Переборки призматических вкладных танков

Стремление максимально снизить влияние свободной поверхности сжиженного газа на мореходные качества газовозов предопределило установку внутри вкладных призматических грузовых танков продольных и поперечных переборок. Длина вкладных призматических грузовых танков не превышает 0,2L, где L - длина судна. Если длина грузового танка более 0,11 или 15 м, то посредине грузового танка должна быть установлена поперечная переборка. Допускается, чтобы эта переборка была отбойного типа. Продольные переборки обычно устанавливают в ДП судна.

Набор поперечной переборки призматического грузового танка состоит из рамных стоек 4 и горизонтальных балок 1 (рис. 3.9, а). Набор поперечной переборки обычно согласуется как с набором всего танка, так и с набором продольной переборки. Как видно, горизонтальные балки продольной 6 и поперечной переборки / и бортовой секции 8 грузового танка лежат на одном уровне. Рамные стойки 4 поперечной переборки лежат в одной плоскости с днищевыми стрингерами 9 и рамными карлингсами 3 подволока грузового танка. Продольный набор грузового танка, расположенный на наклонных плоских участках подволока, трудно согласовать с горизонтально расположенным набором поперечной переборки, поэтому горизонтальные балки 1 доводятся до связи 2, проходящей параллельно обшивке наклонных секций подволока. Набор этих секций соединен кницами с балками 2 таким же образом, как соединена самая верхняя горизонтальная балка 7 поперечной переборки с продольными связями подволока грузового танка.

Системы вентиляции грузосодержащих зон

Особенности судовых систем газовозов определяются свойствами перевозимого груза. Такие свойства, как огне- и взрывоопасность груза, обусловливает специфику противопожарных систем, систем инертных газов, жидкотекучесть груза и его криогенные свойства - грузовой системы, системы распыления сжиженного газа во время балластного перехода. Удушающие свойства перевозимых морем сжиженных газов предъявляет особые требования к системам вентиляции, повторного сжижения, газовой сигнализации.

Грузосодержащей зоной называют пространство, которое потенциально может быть заполнено сжиженным грузом или его парами в процессе эксплуатации судна. При этом могут образовываться взрывоопасные, удушающие или токсичные смеси. Грузосодержащие зоны принято выделять в районе грузовых танков, грузовых насосных отделений, в районе топов мачт, через которые может происходить выброс избытка паров груза в атмосферу. Грузосодержащей зоной может быть и замкнутое пространство, находящееся за пределами грузовой зоны, если через это пространство проходят трубопроводы с жидким или парообразным газом (рис. 7.1).

К числу грузосодержащих зон относятся: пространство 3, покрывающее верхнюю палубу на высоту 2,4 м, пространство 4, расположенное вокруг куполов грузовых танков слоем толщиной 3 м, пространство 6, охватывающее таким же слоем разъемные фланцы трубопроводов грузовой системы, а также пространства 9 и 2, окружающие фланцы вентиляционных каналов коффердамов и туннельного киля, и пространство 8, расположенное вокруг фланца вытяжного канала электромоторного отделения грузовой системы. Радиус этих зон равен 3 м. Радиус зоны 5 у фланцев вытяжных вентиляционных колонн - 9 м. К числу грузосодержащих зон относятся следующие замкнутые помещения. Между донное пространство 13, пространства 12 та II, находящиеся

в скуловых и подпалубных цистернах, а также пространство 7 поста управления грузовыми операциями.

Грузосодержащая зона 3, расположенная над верхней палубой, охватывает пространство от носовой переборки МО на 3 м в корму и от форпиковой переборки в нос судна (пространства 1 и 10). Если непосредственно над носовой переборкой МО возвышается рубка, то грузосодержащая зона распространяется на 3 м вдоль бортовых проходов между бортами и бортовыми переборками рубки.

Помещения, расположенные в грузосодержащей зоне, принято подразделять на газоопасные и газобезопасные. Газоопасные помещения, в свою очередь, подразделяют на помещения, посещаемые обслуживающим персоналом в период грузовых операций, и на помещения, не посещаемые в процессе грузообработки судна. К первым относятся отсеки грузовых элетродвигателей, грузовых насосов и компрессоров, а также другие помещения, из которых осуществляется управление грузовыми операциями. Такие помещения оборудуют системами принудительной вентиляции втяжного типа, управляемой извне. Прежде чем ввести в действие оборудование, находящееся в них, или прежде чем сможет войти туда обслуживающий персонал, нужно включить систему вентиляции. У входа в такие помещения устанавливается предупредительный щит с надписью, требующей предварительно включать вентиляцию.

Система вентиляции помещений, в которых находится обслуживающий персонал во время грузовых операций, должна обеспечивать не менее 30 обменов воздуха в час. Для постов управления (ПУ) грузовыми операциями, расположенных в газобезопасных помещениях, в качестве исключения допускается 8-кратный обмен воздуха в час. Системы вентиляции как газоопасных, так и газобезопасных помещений обычно имеют стационарное исполнение. Вытяжные вентиляционные системы обеспечивают забор воздуха или из верхних частей помещения или из нижних, в зависимости от плотности паров перевозимого газа. В газобезопасных помещениях вентиляция выполняется приточной, при этом в них обеспечивается избыточное давление воздуха.

Ряд судовых помещений, расположенных на верхней палубе над грузовыми танками, может иметь газобезопасное исполнение. К ним обычно относятся помещения электродвигателей грузовых копрессо-ров и насосов, помещения генераторов инертного газа, расположенные в ПУ. Доступ в такие помещения осуществляется через воздушные шлюзы, приточная вентиляция обеспечивает в них повышенное избыточное давление. Располагая приемные отверстия системы приточной вентиляции, исходят из стремления свести к минимуму возможность возврата опасных паров груза, способных выходить из любого соседнего вентиляционного отверстия.

Грузовые системы

Грузообработка газовозов - ответственная и опасная операция, которую часто осуществляют за 10-12 часов. При этом перекачке подлежит до 100-300 тыс. м3 сжиженного груза. Поэтому грузовые системы газовозов должны быть не только высокопроизводительными, но и надежными. Для достижения последнего предусматриваются аварийные грузовые насосы. Иногда вместо насосов можно использовать системы вытеснения сжиженного газа избыточным давлением, создаваемым компрессорами в грузовых танках. Для окончательного удаления груза из грузовых танков используются одно- и двухступенчатые компрессоры.

Для грузообработки газовозов применяются центробежные, вихревые и паровые прямоточные насосы. Грузовые насосы и компрессоры снабжают устройствами для их автоматического отключения в случае достижения установленного уровня сжиженного газа в грузовом танке. Отключаются грузовые насосы и в случае падения давления паров груза в грузовом танке до минимально допустимого значения. Если непосредственно у насоса или компрессора отсутствуют предохранительные клапаны, то должно быть, предусмотрено устройство, отключающее грузовые насосы и компрессоры при закрытии аварийного клапана на напорных трубопроводах. Предохранительные клапаны ставят на грузовых компрессорах и насосах, если давление нагнетания превышает допустимую величину, на которую рассчитана грузовая система. Если в составе грузовой системы есть насосы (из расчета по два независящих друг от друга на каждый грузовой танк), то аварийные насосы в таких случаях обычно не предусматривают.

Аварийная разгрузка газовозов с помощью создаваемого в грузовых танках избыточного давления возможна только в том случае, если грузовые танки спроектированы как сосуды давления. Для большинства сферических грузовых танков вкладного типа, применяемых на газовозах, допустимым давлением при плавании судна в море считается 0,19 МПа. Предохранительные клапаны сферических грузовых танков, в которых газ перевозится при атмосферном давлении, рассчитываются на избыточное давление, равное 0,025 МПа. Если оба грузовых насоса одного из сферических грузовых танков откажут в момент нахождения судна в порту при отсутствии динамических нагрузок, то можно создать избыточное давление до 0,215 МПа. Для беспрепятственного повышения давления в грузовом танке на его предохранительных клапанах предусматриваются дополнительные установочные приспособления.

Системы инертных газов

Инертный газ, используемый для судовых нужд, представляет собой газовую смесь, получаемую в процессе сгорания топлива в главной или вспомогательной энергетических установках или в установках, специально предназначенных для производства инертного газа. В среде инертного газа содержание кислорода сокращено до такой степени, что даже при наличии в ней углеводородов исключаются любые формы горения или взрыва. На рис. 7.12 представлена диаграмма взрывоопасных газовых смесей углеводородов с кислородом воздуха. Каждая точка диаграммы характеризует смесь газообразного углеводорода с кислородом воздуха и с инертным газом (в процентах по объему).

Смесь воздуха с газообразным углеводородом при отсутствии инертного газа характеризуется прямой АВ, рис. 7.12. Прямая АВ пока-

Зывает уменьшение концентрации кислорода по мере роста концентрации газообразного углеводорода в его смеси с воздухом. Участок диаграммы, расположенный слева от линии АВ, отвечает смесям газообразного углеводорода с кислородом. Наиболее высокой концентрации углеводорода . во взрывоопасной смеси с воздухом отвечает на диаграмме точка D, наименьшей - точка С. По мере возрастания концентрации инертного газа в смеси изменяются и пределы образования взрывоопасной смеси. Линии СЕ и DE окаймляют зону образования взрывоопасной смеси газообразного углеводорода и кислорода воздуха.

Изменение состава смеси углеводорода с: воздухом, получаемой добавлением воздуха или инертного газа, определяется вдоль пунктирных линий, изображенных на диаграмме. Такие линии исходят из точки А, характеризующей чистый воздух. Линии могут исходить и от горизонтальной оси, отвечающей содержанию кислорода в воздухе. В качестве примера на диаграмме нанесены две такие линии АЕ и АН. Одна из них пересекает зону возможного воспламенения углеводорода, другая не пересекает указанную зону. Пунктирная прямая AG касается границы зоны воспламеняемости углеводорода, характеризуя тем самым критические соотношение между содержанием в смеси кислорода воздуха и газообразного углеводорода. Любая прямая, проходящая выше прямой AG, пересекает зону возможного воспламенения, заштрихованную на диаграмме, и означает критическое состояние смеси. Из диаграммы видно, что газовая смесь, содержащая менее 11% кислорода по объему, не может воспламениться или взорваться даже при наличии открытого источника воспламенения. Учитывая важность процесса инертизации газовых сред на газовозах и обеспечения взрывобезопасности судна, большинство классификационных обществ ужесточают требования, предъявляемые к качеству инертного, используемого для судовых нужд. Считается, что в среде инертного газа должно быть не более 5 % кислорода по объему.

Системы пожарной безопасности

Пожарная безопасность газовозов обеспечивается с помощью конструктивных^ мер, эффективных систем противопожарной защиты, а также организационных мероприятий по предупреждению возникновения огня и борьбе с ним. В число конструктивных мер по борьбе с огнем входит отделение трюмных помещений от МО коффердамами или огнестойкими переборками, расположение МО только в корме газовоза, а также отделение помещений, содержащих воспламеняемую среду, от смежных с ними помещений газонепроницаемыми огнестойкими и огнезадерживающими конструкциями.

Огнестойкими принято называть конструкции, образованные палубами или переборками, изолированными негорючими материалами так, чтобы средняя температура поверхности переборки или палубы на стороне, противоположной огневому воздействию, не повышалась более, чем на 139 °С по сравнению с обычной (первоначальной) для данного помещения. И только в отдельных узлах огнестойких конструкций допускается повышение температуры на 180 "С. В зависимости от времени, в течение которого сохраняется приведенный уровень огнестойкости, конструкциям присваивают следующие обозначения: А-60 - в течение 60 минут, А-30 - в течение 30 минут, А-15 -в течение 15 минут, А-0 - указанное тепловое воздействие сказывается мгновенно. Однако распространение пламени и дыма вступает в конструкциях типа А-0 не ранее чем через 60 минут.

К огнезадерживающим конструкциям относят переборки и палубы, которые сохраняют непроницаемость для пламени и дыма в течение 30 минут. Им присваивается обозначение В-0.. Конструкции В-15 снабжены тепловой изоляцией, способной обеспечивать в течение 15 минут среднюю температуру на стороне палубы или переборки, противоположной огневому воздействию, которая отличается от первоначальной не более чем на 139 "С.

Огнестойкими конструкциями на газовозах выделяют такие помещения, как ПУ грузовыми операциями, шахты и коридоры, предназначенные для эвакуации людей из МО на случай пожара. ПУ грузовыми операциями обычно отделяют от смежных с ними помещений огнезащитными конструкциями типа Ф-60, от коридоров и выгородок - конструциями типа А-0. Жилые и служебные помещения отделяют от смежных с ними помещений МО конструкциями типа А-60, причем в них иллюминаторы или смотровые окна должны отсутствовать. Такими же конструкциями снабжают носовые переборки надстроек и рубок, а также наружные (бортовые) переборки, примыкающие к носовым переборкам на участках протяженностью не менее 3 м, отсчитываемых от места их соединения. Высота противопожарной конструктивной защиты типа А-60 на рубках или надстройках должна возвышаться над уровнем верхней палубы не менее чем на высоту трех ярусов. На носовых переборках рубок и надстроек и на участках, примыкающих к ним наружных переборок протяженностью 5 м, отсчитываемых в корму от места соединения переборок, устанавливают иллюминаторы только глухого типа.

Сварные газонепроницаемые переборки типа Ф-60 допускается ставить вместо коффердамов и топливных цистерн, отделяющих трюмные помещения газовозов от МО, на газовозах с грузовыми танками такого типа, для которых наличие вторичного барьера не требуется.