Установки подготовки нефти (УПН) представляют собой критически важные и одновременно высокоопасные объекты нефтегазового комплекса. Технологические процессы очистки товарной нефти, связанные с использованием оборудования, работающего под давлением, при повышенных температурах и с большими объёмами легковоспламеняющихся веществ, создают среду с высокими пожарными и взрывными рисками. В этих условиях автоматические установки пожаротушения выступают в роли основного рубежа защиты, призванного не допустить перерастания локального возгорания в крупномасштабную аварию. Однако на практике наблюдается тревожная тенденция: многие проектные решения в области автоматических установок пожаротушения носят устаревший, шаблонный характер и не в полной мере учитывают специфику современных технологических процессов, что создаёт системные «узкие места» в противопожарной защите. Типичным примером является проектирование, ориентированное исключительно на формальное соблюдение нормативов без проведения детального анализа рисков конкретного объекта. Это приводит к ситуациям, когда технически исправная АУП оказывается неработоспособной в реальных условиях пожара.

Одной из наиболее распространённых ошибок является унифицированный подход к выбору огнетушащего вещества без детального анализа защищаемых зон. Технологическая цепочка установки подготовки нефти включает в себя разнородные риски: от открытых разливов нефтепродуктов до возгораний в электрооборудовании. Проектирование исключительно водяных или воздушно-пенных систем для всего объекта недопустимо. Вода, являясь универсальным хладагентом, неэффективна и опасна при тушении электрооборудования под напряжением, а в случае с нефтепродуктами может привести к их вскипанию и распространению пожара.

На практике это приводит к системным ошибкам. Классический пример — оснащение насосных станций, где сосредоточено энергонапряженное электрооборудование (электродвигатели, частотные преобразователи, щиты управления), исключительно пенными или водяными дренчерными завесами. В случае возгорания в силовом шкафу сработавшая водяная система не только не локализует горение внутри шкафа, но и гарантированно вызовет короткое замыкание и выход из строя всего оборудования управления, парализуя технологический процесс. Однако, перспективным направлением для защиты помещений с электрооборудованием под напряжением до 1000 В являются установки тонкораспыленной воды (УТРВ). В отличие от стандартных водяных систем, образующих крупные капли и сплошные струи, ТРВ создает мелкодисперсный поток с размером капель менее 150–200 мкм. Это обеспечивает не только высокую теплоотводящую способность, но и безопасность при тушении электроустановок.

Мелкие капли, движущиеся с высокой скоростью, образуют разряженный факел, который не создает непрерывной токопроводящей струи между оросителем и оборудованием под напряжением. При этом интенсивное испарение капель в зоне пламени приводит к объемному хладогенному эффекту — быстрому снижению температуры и разбавлению кислорода, что эффективно подавляет горение изоляции кабелей и электронных компонентов. Таким образом, УТРВ становятся универсальным решением для насосных станций и щитовых, сочетая высокую эффективность тушения твердых горючих материалов и электрооборудования с минимальными последствиями в виде пролива воды и ущерба для аппаратуры.

Другой распространенный случай — применение на открытых технологических площадках, где возможны проливы ЛВЖ, пенных систем с низкой кратностью пены, которая не способна сформировать стабильный изолирующий слой на нестабильной поверхности разлива, что приводит к быстрому разрушению пенного покрова и повторному возгоранию. Насосные станции и помещения с чувствительной электроникой и системами управления технологическим процессом требуют применения газовых систем или установок тонкораспыленной воды, в то время как для резервуарных парков и зон разливов оптимальны высокократные пенные системы.

Не менее серьёзной проблемой является усреднённый подход к зонированию и расчёту интенсивности орошения. Применение единых нормативных показателей для таких различных зон, как площадка сепараторов и насосная станция, приводит либо к недостаточной эффективности тушения, либо к неоправданному завышению расходов. Интенсивность орошения должна рассчитываться индивидуально для каждого модуля на основе анализа возможного тепловыделения при аварийном сценарии. Например, для сепараторов с риском факельного горения при истечении газонефтяной смеси требуемая интенсивность подачи пены может на 25–30 % превышать стандартные значения.

Эффективность любой автоматической установки пожаротушения напрямую зависит от скорости и точности срабатывания системы обнаружения. Типовой ошибкой является применение устаревших типов извещателей. Использование только тепловых или дымовых датчиков в запылённых и загазованных помещениях с высокими потолками приводит к позднему обнаружению очага или ложным срабатываниям. Для современных установок подготовки нефти необходимо обязательное использование комбинированных средств обнаружения. В компрессорных цехах и зонах устьевого оборудования установка газоаналитических датчиков позволяет выявить утечку углеводородов до достижения взрывоопасной концентрации. В кабельных тоннелях и помещениях с электронным оборудованием аспирационные дымовые извещатели обеспечивают обнаружение возгорания на стадии тления, а извещатели пламени с многоспектральным анализом гарантируют точное определение открытого огня в условиях возможных оптических помех.

Кроме того, часто игнорируется взаимное влияние технологического оборудования и систем пожаротушения. Размещение оросителей без учёта расположения трубопроводов, кабельных коробов и строительных конструкций приводит к формированию «теневых» зон, не охватываемых распылом огнетушащего вещества. Проектирование ведётся без анализа последствий воздействия систем тушения на чувствительное оборудование. Подача большого объёма воды или пены может вывести из строя дорогостоящую электронику систем управления, а применение порошка делает последующую очистку крайне затруднительной. Решением данной проблемы является использование трёхмерного компьютерного моделирования на стадии проектирования. Этот инструмент позволяет точно смоделировать развитие пожара, визуализировать зоны покрытия оросителей, выявить «теневые» участки и оптимизировать расстановку оборудования для гарантированного охвата всех зон риска.

Яркой иллюстрацией проблемы «теневых» зон являются реальные инциденты на ряде УПН, где пожар в кабельных лотках, расположенных под технологическими этажерками, не был ликвидирован системой водяного орошения. Струи оросителей, установленных на отметке 6–8 метров, перехватывались трубопроводами и строительными фермами, в то время как очаг горения в кабельных лотках на отметке 2–3 метра оставался без охвата. Последующее моделирование подтвердило, что проектом не был учтен факт экранирования, что привело к распространению пожара по кабельным трассам и выходу из строя систем контроля и управления.

Современные требования к безопасности нефтеперерабатывающих производств диктуют необходимость применения дифференцированного подхода к выбору огнетушащих веществ. Для электрооборудования и помещений с чувствительной аппаратурой оптимальным решением являются газовые системы пожаротушения, использующие CO₂ или хладоновые соединения. Эти вещества быстро подавляют горение, не повреждая электронное оборудование и не оставляя следов. Для насосных станций и других производственных помещений эффективны системы тонкораспыленной воды, которые обеспечивают быстрое охлаждение и минимизируют водопотребление. Резервуарные парки и открытые технологические площадки требуют применения высокократных пенных систем, создающих плотный покровный слой.

Выбор конкретного огнетушащего вещества должен быть научно обоснован. Многочисленные исследования, включая работы, опубликованные в журнале «Пожарная безопасность» (ФГБУ ВНИИПО МЧС России), посвящены сравнительному анализу эффективности различных ОТВ при тушении нефтепродуктов. Так, установлено, что эффективность пены определяется не только ее кратностью, но и стойкостью, а также коэффициентом поверхностного натяжения раствора, влияющим на растекаемость и способность подавлять пары. Для тяжелых нефтей и мазутов наиболее эффективными признаны пленкообразующие фторсодержащие составы (FFFP), которые создают на поверхности горючего плавающую пленку, предотвращающую повторное воспламенение. Исследования по тушению газовых фонтанов и факелов показывают, что тонкораспыленная вода с размером капель менее 150 мкм демонстрирует высокую эффективность за счет интенсивного охлаждения и объемного воздействия в пламени, снижая тепловые потоки. Таким образом, корректный подбор ОТВ должен базироваться не только на нормативных таблицах, но и на актуальных научных данных, учитывающих физико-химические свойства конкретных нефтепродуктов и сценариев развития пожара.

Современные системы обнаружения возгораний должны включать многоуровневый мониторинг. Многоспектральные извещатели пламени позволяют надежно определять открытое горение даже в условиях солнечной засветки или наличия других источников излучения. Аспирационные системы обеспечивают сверхраннее обнаружение дыма путем принудительного забора воздуха из защищаемого помещения. Газоаналитические системы мониторинга позволяют выявлять утечки горючих газов до достижения ими опасных концентраций.

Наиболее перспективным направлением совершенствования АУП является их глубокая интеграция в общую систему управления технологическими процессами. При обнаружении возгорания система должна автоматически инициировать остановку насосов, перекрытие задвижек, отключение электрооборудования и другие мероприятия по локализации аварии. Это требует создания единого центра управления с современными SCADA-системами, обеспечивающими мониторинг всех параметров в реальном времени.

Цифровое проектирование с использованием BIM-технологий позволяет существенно повысить качество проектных решений. Трехмерное моделирование помогает выявлять «теневые» зоны, не охватываемые оросителями, оптимизировать трассировку трубопроводов и размещение оборудования. Компьютерное моделирование развития пожаров дает возможность заранее проанализировать различные сценарии аварий и выбрать наиболее эффективные решения.

В заключение следует подчеркнуть, что повышение эффективности противопожарной защиты установок подготовки нефти заключается не в простой замене оборудования, а в смене парадигмы проектирования. Необходим переход от формального соответствия устаревшим нормативам к созданию индивидуальных, обоснованных инженерных решений, основанных на дифференцированном подходе, интеграции систем, использовании современных средств обнаружения и цифровых инструментов проектирования. Только такой комплексный подход позволит обеспечить подлинную пожарную безопасность критически важных объектов нефтегазового комплекса, минимизировав риски катастрофических аварий, человеческих жертв и колоссального экономического ущерба.

Литература:

1. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (с изменениями и дополнениями). — Статьи 51, 84, 99, устанавливающие требования к автоматическим установкам пожаротушения и сигнализации на объектах защиты.
2. СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования» (с изменениями). — Основной документ, регламентирующий проектирование АУП.
3. Р НП «АВОК» 5.5.1–2016 «Технические рекомендации по проектированию автоматических установов пожаротушения тонкораспыленной водой». — Детализирует применение современного и эффективного средства тушения.
4. ВНИИПО. Методические рекомендации по проведению расчетов по оценке пожарного риска для производственных объектов. — М.: ВНИИПО МЧС России, 2013. — Позволяет обосновать необходимость индивидуальных проектных решений, отступающих от норм.
5. Кошмаров Ю. А., Молчадский И. С. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2013. — Содержит теоретические основы для компьютерного моделирования развития пожаров, о котором упоминается в статье.
6. Грушевский Г. И., Астапенко В. А., Баратов А. Н. Тушение пожаров в электроустановках. — М.: Стройиздат, 2010. — Подробно рассматривает вопросы выбора ОТВ для электрооборудования, что критично для насосных станций УПН.
7. Пчелинцев Д. Ф., Корольченко А. Я. Огнетушащие пены: теория и практика применения. // Пожаровзрывобезопасность. — 2018. — Т. 27. — № 5. — С. 45–55. — Научная статья, раскрывающая современные представления об эффективности пенных составов, их кратности и стойкости.
8. Исаев В. В., Ушаков К. А. Сравнительная эффективность огнетушащих веществ при тушении легковоспламеняющихся жидкостей. // Вестник Томского государственного университета. — 2019. — № 45. — С. 152–162. — Содержит экспериментальные данные по тушению различных нефтепродуктов, подтверждающие тезис о необходимости дифференцированного подхода.
9. Баратов А. Н., Кравченко А. П., Штейнгарц Е. З. Автоматические системы газового пожаротушения. Расчет и проектирование. — М.: Пожнаука, 2012. — Пособие по проектированию систем, оптимальных для защиты чувствительного электрооборудования.
10. Корольченко А. Я. Пожаротушение: Справочник. В 2-х кн. Кн. 2. Огнетушащие вещества. — М.: Пожкнига, 2004. — Фундаментальный справочник, содержащий исчерпывающие данные по свойствам и механизмам действия всех классов ОТВ.
11. BIM-технологии в проектировании противопожарных систем: зарубежный и отечественный опыт / Под ред. С. В. Пучкова. — М.: Изд-во АСВ, 2021. — Сборник статей, обосновывающий целесообразность использования информационного моделирования для исключения «теневых» зон.