:::::: ЧОУ ДПО «Центр предпринимательских рисков» :::::

Первое, что приходит на ум, когда говорят о системах безопасности для «Нефтега-за», - взрывоопасные производственные зоны и, соответственно, взрывозащищен-ное оборудование, которое необходимо применять при работе на таких предприятиях. Но как показывает практика, это далеко не главная проблема, с которой приходится сталкиваться каждый день работникам отрасли. И действительно, таким количеством, разнородностью и сложностью задач, которые приходится решать людям, занимающимся безопасностью и автоматизацией в нефтегазовой области, вряд ли могут похвастать технические специалисты других отраслей. Описать все возможные аспекты данной проблематики в рамках одной статьи невозможно, поэтому постараемся крупными мазками обозначить общие задачи и решения, и некоторые из них рассмотрим более подробно. Кроме того, в данной статье мы рассмотрим в основном системы видеонаблюдения и лишь вскользь упомянем некоторые другие системы безопасности и автоматизации.

Что всегда отличало и отличает нефтегазовую отрасль, так это то, что средства на системы безопасности здесь выделяются не по остаточному принципу. И затраты на системы безопасности, в том числе на системы видеонаблюдения, закладываются на этапе проектирования. И связано это в первую очередь с необходимостью свести к минимуму стоимость обслуживания объектов, распределенных на больших территориях. И, конечно, минимизировать количество сбоев и простоев в работе на объектах добычи, транспортировки и переработки углеводородов, которые обходятся компании в миллионы рублей. Несмотря на это, ряд объектов, например, площадки добычи, в большинстве случаев вообще не имеют систему видеонаблюдения, ввиду отсутствия связи с этими объектами. Но появление спутниковой и других видов связи решило и эту проблему. Поэтому сегодня большинство нефтегазовых компаний планирует оснащение своих объектов добычи системами видеонаблюдения.

В силу инерции около половины всех проектов систем видеонаблюдения в нефтегазовой отрасли, с которыми приходится сталкиваться, делаются по зарекомендовавшим себя лекалам, на аналоговом оборудовании. Это не всегда плохо, но в целом современные IP-системы видеонаблюдения гораздо более функциональны, и стоимость их приближается к стоимости аналоговых систем. Сегодня общая тенденция в отрасли - переход на IP-обору-дование.

Итак, с какими задачами чаще всего сталкиваются разработчики систем видеонаблюдения для нефтегазовой отрасли, и на какие параметры стоит обращать внимание в первую очередь при проектировании.

Большинство российских месторождений, да и других предприятий, таких как нефте- и газоперерабатывающий заводы (НПЗ и ГПЗ), нефтеналивные порты, газопроводы, находятся в суровых климатических условиях. При проектировании системы видеонаблюдения необходимо оценить требуемые климатические условия работы оборудования. Для этого можно обратиться к СНиП 23-01-99 или к СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». В них входят подробные таблицы значений температуры и скорости ветра по регионам и городам бывшего СССР (СНиП 23-01-99) и актуализированные температурные значения по России (СП 131.13330.2012 по состоянию на 2012 год).

Приведем пример. Допустим, нам надо выяснить температуру окружающей среды в городе Уренгой Ямало-Ненецкого АО. Для систем безопасности критично, чтобы система оставалась всегда работоспособной, поэтому находим 7 колонку «Абсолютная минимальная температура воздуха» таблицы 3.1 «Климатические параметры холодного периода года» из СП 131.13330.2012. Это значение равно -56° С. Соответственно, для менее критичных систем, которые можно отключить в случае наступления температурного минимума, можно взять значение 4 колонки «Температура воздуха наиболее холодной пятидневки» той же таблицы, это значение для Уренгоя равно -49° С. Кроме того, эти значения можно найти из местных источников, данных местных метеорологических станций, но это сложный и затратный, хотя и более точный путь получения информации.

Теперь, когда температура окружающей среды нам известна, необходимо подобрать оборудование с соответствующим температурным режимом работы. Данные по климатическим зонам и температурным режимам работы можно найти в ГОСТ 15150-69 «МАШИНЫ, ПРИБОРЫ И ДРУГИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды».

Мы не будем подробно рассматривать эти документы, тем более что проектировщики обычно неплохо ориентируются в них. Все электроизделия и оборудование, которое предназначено для применения в различных климатических зонах выпускается в исполнениях по ГОСТ 15150 и маркируется латинскими и русскими буквами, а также цифрами от 0 до 9:

2. УХЛ (лат. NF, цифра 0) - умеренный и холодный климат.

4. ТВ (лат. ТН, цифра 2) - тропический влажный климат.

5. ТС (лат. ТА, цифра 3) - тропический сухой климат.

6. Т (лат. Т, цифра 4) - тропический влажный и сухой климат.

7. О (лат. U, цифра 5) - исполнение, рекомендованное для всех районов на суше, за исключением очень холодных.

8. М (лат. М, цифра 6) - умеренный холодный морской климат.

9. ТМ (лат. МТ, цифра 7) - тропический морской климат.

10. ОМ (лат. MU, цифра 8) - тропический морской или умеренно холодный климат.

11. В (лат. W, цифра 9) - для любых районов на море и на суше, исключая районы с очень холодным климатом. Для нашего примера из ГОСТ 1515069 находим, что нам подходят изделия для работы в умеренном холодном климате (УХЛ) или в холодном климате (ХЛ). Что означает температурный диапазон работы устройства от -60° С.

Важно отметить, что выбор устройства с нужным температурным диапазоном работы - критически важная задача для проектировщика, особенно если речь идет о PTZ-системах, в которых есть много механических элементов, а именно они в первую очередь подвержены разрушению в случае ошибки выбора. Из того же СП 131.13330.2012 можно почерпнуть информацию о скорости ветра и рассчитать ветровую нагрузку на устройства.

Кроме того, у каждого конкретного региона могут быть дополнительные климатические особенности. Например, в прибрежных северных районах России периодически начинается пурга, которая ровно на половину залепляет камеру. В случае, если направление пурги всегда одно и то же, стационарные камеры стараются располагать против движения ветра, либо используют специальные защитные экраны. При необходимости применения поворотных камер наблюдения в таких случаях применяют некупольные PTZ-систе-мы со стеклоочистителем-дворником. В случае слабой метели достаточно счищать снег дворником, а в случае пурги PTZ-систему позиционируют против движения ветра до окончания непогоды.

Все процессы в нефтегазовом производстве от площадки добычи, транспортировки, хранения, до переработки нефтепродуктов и даже реализации через розничные топливные сети конечной продукции сопровождаются образованием газо- и паровоздушных смесей, что приводит к риску взрыва. Соответственно все эти типы объектов являются взрывоопасными. Причинами взрыва может быть ис-крообразование, превышение концентрации смеси или нагревание смеси до температуры самовоспламенения. Для работы во взрывоопасных зонах необходимо применять оборудование, не вызывающее причин взрыва паровоздушных смесей, перечисленных выше. Такое оборудование называется взрывозащищенным.

Данные о классификации взрывоопасных зон и видах взрывозащищенного оборудования содержатся в нормативных документах: ГОСТ Р 51330 «Электрооборудование взрывозащищенное», ГОСТ Р 52350 «Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред» (дополняет или заменяет разделы ГОСТ Р 51330), ПУЭ (Правила устройства электроустановок), издание 7, глава 7.3. «Электроустановки во взрывоопасных зонах», а также «Технический регламент таможенного союза» ТР ТС 012/2011 «О БЕЗОПАСНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РАБОТЫ ВО ВЗРЫВООПАСНЫХ СРЕДАХ». В этих стандартах (ПУЭ и ГОСТ Р) описание взрывоопасных зон отличается, что может вызвать путаницу, но в целом зонирование строится по похожим принципам, в сети Интернет можно найти таблицы совместимости. Также имеются различия в маркировке взрывозащищен-ного оборудования (чем новее нормативный документ, тем большее количество видов маркировки он содержит).

В зависимости от частоты и длительности присутствия взрывоопасной газовой или пылевой среды взрывоопасные зоны подразделяются на следующие классы по ТР ТС 012/2011 (аналогично ГОСТ Р 52350):

¦ Зона класса 0: зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени.

¦ Зона класса 1: зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации.

¦ Зона класса 2: зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время. И вторая классификация для зон, содержащих взрывоопасную пылевую среду (для нефтегазовой отрасли этот вид зонирования менее актуален, чем предыдущий, но все же может встречаться, например на НПЗ) - классы 20, 21 и 22.

Зонирование осуществляют на этапе проектирования специалисты, хорошо знающие технологические процессы проектируемого объекта. В случае сомнений при выборе зоны, для подстраховки, выбирают более опасную.

В идеале, при проектировании систем видеонаблюдения желательно избегать установки элементов системы во взрывоопасных зонах. Если речь идет об охранном видеонаблюдении, например, системе видеонаблюдения для периметра на НПЗ, чаще всего взрывозащищенное оборудование не требуется. В случае построения системы технологического видеонаблюдения для мониторинга технологических процессов, например, на установке по выделению серы того же НПЗ - использования взрывозащищенного оборудования не избежать.

Само взрывозащищенное оборудование также имеет классификацию по группам (согласно ТР ТС 012/2011) в зависимости от области применения и подразделяется на следующие группы:

¦ Оборудование группы I - оборудование, предназначенное для применения в подземных выработках шахт и их наземных строениях, опасных по рудничному газу и (или) горючей пыли. В зависимости от конструкции оборудование группы I может иметь один из трех уровней взрывозащиты.

¦ Оборудование группы II - оборудование, предназначенное для применения в местах (кроме подземных выработок шахт и их наземных строений), опасных по взрывоопасным газовым средам. В зависимости от конструкции оборудование группы II может иметь один из трех уровней взрывозащиты. Оборудование группы II может подразделяться на подгруппы IIA, IIB, IIC в зависимости от категории взрывоопасной смеси, для которой оно предназначено.

¦ Оборудование группы III - оборудование, предназначенное для применения в местах (кроме подземных выработок шахт и их наземных строений), опасных по взрывоопасным пылевым средам. В зависимости от конструкции может иметь один из трех уровней взрывозащиты.

На предприятиях нефтегазовой отрасли применяется оборудование группы II. Подгруппы IIA, IIB, IIC даются оборудованию в зависимости от категории взрывоопасной смеси, для которой оно предназначено. Подробные таблицы по смесям есть в ГОСТ Р 51330.19 и ПУЭ. Не будем углубляться в подробности, отметим лишь, что оборудование подгруппы IIC применимо в случае необходимости IIB и IIC. Также, в зависимости от наибольшей допустимой температуры поверхности, оборудование группы II подразделяется на следующие температурные классы (согласно ТР ТС 012/2011):

Соответственно, температурный класс T6 применим при необходимости использования оборудования классов, начиная с T6, заканчивая T1.

Рис. 2. Взрывозащищенная PTZ камера Pelco ExSite в Порту завода СПГ

¦ «Особо взрывобезопасный» (очень высокий) - взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрыво-защиты. Знак уровня - «0Ex».

¦ «Взрывобезопасный» (высокий) -взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты. Знак уровня - «1Ex».

¦ «Повышенная надежность против взрыва» (повышенный) - взрывоза-щищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме его работы. Знак уровня - «2Ex».

В зависимости от предусмотренных специальных мер по предотвращению воспламенения окружающей взрывоопасной среды оборудование может иметь один вид или сочетание нескольких видов взрывозащиты (по ТР ТС 012/2011).

Первый - в отношении электрического оборудования, предназначенного для работы во взрывоопасных газовых средах: «d» - взрывонепроницаемая оболочка; «e» - повышенная защита; «i» («ia», «ib», «ic») - искробезопасность (искробезопасная электрическая цепь); «m» («ma», «mb», «mc») - герметизация компаундом;

«№A» - неискрящее оборудование; «№C» - контактное устройство во взрыво-непроницаемой оболочке, или герметично запаянное устройство, или неподжигающий компонент, или герметичное устройство; «№R» - оболочка с ограниченным пропуском газов;

«№L» - оборудование, содержащее электрические цепи с ограниченной энергией; «№Z» - оболочка под избыточным давлением;

«o» - масляное заполнение оболочки; «p» («px», «py», «pz») - заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением;

«q» - кварцевое заполнение оболочки; «s» - специальный вид взрывозащиты.

Второй - в отношении электрического оборудования, предназначенного для работы во взрывоопасных пылевых средах: «t» («ta», «tb», «tc») - защита оболочкой;

«i» («ia», «ib») - искробезопасность (искробезопасная электрическая цепь); «m» («ma», «mb», «mc») - герметизация компаундом;

«p» - заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением; «s» - специальный вид взрывозащиты.

Также в ТР ТС 012/2011 описана классификация в отношении неэлектрического оборудования, предназначенного для работы во взрывоопасных средах, но в данном случае она нас не интересует.

Таким образом, теперь мы можем прочитать маркировку взрывозащищенного оборудования. Например, маркировка взрывозащищенной поворотной камеры Pelco ExSite - 1 Ex d IIC T5. Она расшифровывается так:

«1 Ex» - видеокамера относится к «взры-вобезопасному оборудованию», которое может устанавливаться в зонах классов 1 и 2;

«d» - видеокамера выполнена с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка»;

«II» - оборудование, предназначенное для применения в местах (кроме подземных выработок шахт и их наземных строений), опасных по взрывоопасным газовым средам;

«IIC» - говорит о возможности применения данной камеры во взрывоопасных зонах, в которых образуются смеси большинства взрывоопасных газов; «T5» - температурный класс, позволяющий использовать эту камеру в зонах присутствия взрывоопасных веществ, которые самовоспламеняются при температуре от 100° С и выше.

Стоить отметить, что в случае необходимости применения взрывозащищен-ного оборудования для перестраховки желательно выбирать модели с превосходящими, чем требуется, характеристиками. Для уверенности в том, что та или иная модель отвечает заявленным требованиям, следует выбирать оборудование российского или зарубежного производства, поставляемого под брендом самого производителя. Сегодня сильно распространен OEM-бизнес, и некоторые недобросовестные владельцы OEM-брендов завышают характеристики, заявленные реальным производителем, что в случае взрывозащищенного оборудования, в конечном счете, может привести к плачевным результатам.

Эта задача не так часто встречается как предыдущие две, поэтому сильно углубляться в эту тему мы не будем. Отметим лишь, что при создании систем видеонаблюдения на внутренних технологических установках НПЗ и ГПЗ чаще всего необходимо применять камеры в кожухах из нержавеющей стали марки 316L. Так как этот вид стали наряду с высокой прочностью обладает отличной стойкостью к высоким температурам, коррозии и рабочим агрессивным средам, в том числе щелочи и каплям соляной и серной кислоты.

Камеры в кожухах из этой же стали также необходимы на морских объектах, так как данный сплав стоек к коррозии, вызываемой высоким содержанием морских солей в воздухе.

В случае нефтегазовой отрасли мы можем получить наложение нескольких условий: низкие температуры окружающей среды (до -60° С), необходимость применения взрывозащищенного и стойкого к морской соли оборудования. Примерами таких объектов могут быть заводы по сжижению природного газа (СПГ), которые часто располагаются вблизи морских портов, газоналивные станции в морском порту или танкеры-газовозы. Такие видеокамеры и особенно PTZ-системы сегодня очень актуальны в свете популяризации и наращивания в России экспорта сжиженного природного газа (СПГ) морским путем. Одним из вариантов таких камер является модель Pelco ExSite, которая упоминалась выше.

НИЗКАЯ ОСВЕЩЕННОСТЬ - ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ КАМЕР

Достаточно важным параметром при выборе камер видеонаблюдения является их чувствительность. В погоне за «ме-гапикселностью» заказчик часто получает неудовлетворительную картинку ввиду плохого освещения на объекте. Поэтому для объектов, освещенность которых находится на низком уровне (кусты добычи, газо- и нефтепроводы, резервуары хранения нефти), важно выбирать камеры с наилучшими показателями чувствительности, пусть даже D1-разрешения. В случае необходимости применения мегапик-селных камер рекомендуется обращать внимание на IP-камеры с широким динамическим диапазоном (WDR) и технологиями, «вытягивающими» темную или наоборот засвеченную картинку. У разных производителей эта функция называется по-разному: SureVision, StarLight, Lightfinder и т.д.

Рис. 3. Новопортовское месторождение ЯНАО. Полуостров Ямал

Объекты добычи и транспортировки, нефте- и газопроводы и даже автозаправочные станции (АЗС) обычно находятся в труднодоступных местах, и для связи используются «узкие» каналы передачи данных: спутниковые, GPRS, 3G. В лучшем случае компания для связи со своими объектами разворачивает WiMAX-сети. По этому каналу передачи данных в первую очередь передается информация с систем автоматического управления процессом добычи или перекачки углеводородов. Системам безопасности выделяют оставшуюся «ширину» канала, которая может варьироваться в зависимости от работы основных систем автоматизации. Поэтому для такого типа объектов необходимо применять системы видеоменеджмента, которые позволяют автоматически изменять размер потока между объектом и удаленным оператором между объектом и удаленным оператором (либо уменьшая кол-во кадров в секунду, либо уменьшая размер изображения), в зависимости от доступной «ширины» канала в каждый момент времени.

Второй момент, который необходимо учитывать при проектировании подобных объектов - это труднодоступ-ность для обслуживающих организаций. Поэтому само оборудование, устанавливаемое на подобных объектах, должно обладать достаточной надежностью и иметь функции самодиагностики. При выборе систем видеозаписи, находящихся непосредственно на объектах, необходимо отдавать предпочтение системам, обладающим службами диагностики дисков SMART и SNMP-мониторингом, службой, следящей за температурой процессора, материнской платы, работой вентиляторов, блоков питания, напряжением, состоянием всех программ и баз данных и так далее.

Также необходимо отдавать предпочтение камерам видеонаблюдения, состояние которых также можно диагностировать удаленно. Современные IP-камеры, так же как системы видеозаписи, имеют в своем функционале службу SNMP-мониторинга. Кроме того, существуют модели уличных камер, так называемые pressurized, в кожух которых закачивается газ (азот) под высоким давлением 55 кПа, что позволяет удаленно диагностировать герметичность камеры видеонаблюдения и своевременно исправлять неисправности в случае разгерметизации. Это, в конечном счете, исключает поломки камеры, которые неизбежны в суровом российском климате, и, соответственно, гарантирует работоспособность системы видеонаблюдения критически важного участка производственной площадки.

МАСШТАБИРУЕМОСТЬ СИСТЕМЫ ВИДЕОМЕНЕДЖМЕНТА

Сегодня нефтегазовые компании все больше задумываются о создании центрального ситуационного центра, в который бы сводились видеоизображения со всех предприятий компании в данном регионе или даже со всех предприятий страны. Для этого система видеоменеджмента должна быть «свободно масштабируемой», т.е. не должна иметь ограничений по количеству камер, размеру архива и распределенности. Несмотря на то, что существуют продукты, которые поддерживают и могут быть надстройкой над системами разных производителей, реально в масштабах целой компании свободная «масштабируемость» может быть достигнута только с помощью однородной, чаще всего одновен-дорной системы. Кстати, одновендор-ность имеет массу других преимуществ, например, упрощение обучения персонала и последующего обслуживания видеосистемы, также упрощаются процессы проектирования новых систем (могут применять типовые решения), взаимодействия по закупкам и гарантийному обслуживанию данного оборудования. Вендоры же, в свою очередь, «держатся» за такого крупного заказчика, стараясь удовлетворить все его технологические потребности.

На распределенных объектах для преодоления ограничений сегментации Ethernet сети (100 м), можно использовать оптоволоконные передатчики. Кроме того сегодня на рынке появились передатчики по коаксиальному кабелю или «витой паре», которые за счет DSL технологии, позволяют предавать данные и POE питание на расстояние до километра на скорости 100 Мбит/с. Также для удобства проектировщиков и монтажников созданы уличные кожухи для камер, вмещающие помимо камер, блока питания еще и такой передатчик.

И наконец, последняя задача, на которой хотелось бы заострить внимание, -это возможность интеграции системы видеоменеджмента с другими системами безопасности и автоматики. Современная система видеоменеджмента просто обязана обладать инструментами простой интеграции: работать по стандарту ONVIF, иметь стандартные интерфейсы коммуникации, например, с помощью универсальных ACSII-команд, с которыми позволяют работать большинство систем безопасности. Кроме того, для глубокой интеграции производителем системы должны предоставляться наборы библиотек для сторонних разработчиков (SDK).

Наиболее часто встречаются примеры интеграции системы видеонаблюдения с такими системами безопасности как система охраны периметра. На НПЗ периметр может достигать 30 километров. Такая интеграция позволяет визуализировать оператору тревогу или событие, пришедшее от системы охраны, и своевременно отреагировать на действительно нештатную ситуацию, пропустив ложное срабатывание. Примерно такие же задачи ставятся перед системами технологического наблюдения, которые интегрируются системами автоматизации технологических процессов.

Интеграцию системы видеонаблюдения с другими системами могут почувствовать на себе и простые пользователи конечного продукта нефтегазовой компании - топлива. Все чаще владельцы сетей АЗС используют интеграцию системы видеонаблюдения с системой контроля кассовых операций, которая синхронизирует чековую информацию с базой данных системы видеозаписи, с последующей возможностью поиска нужного видеоряда по данным из чека. Это позволяет свести к минимуму спорные ситуации между оператором АЗС и покупателем, кроме того, снизить ущерб компаний от недобросовестных работников.

Конечно, описанное выше - малая толика всего объема задач, с которыми встречаются специалисты служб безопасности и автоматизации нефтегазовой отрасли, но эти задачи встречаются сегодня наиболее часто и, как видим, имеют законченные решения.

3. ГОСТ 15150-69 «МАШИНЫ, ПРИБОРЫ И ДРУГИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды».

4. ГОСТ Р 51330 «Электрооборудование взрывозащищенное».

5. ГОСТ Р 52350 «Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред».

6. ПУЭ (Правила устройства электроустановок), издание 7, глава 7.3 «Электроустановки во взрывоопасных зонах».

7. ТР ТС 012/2011 «О БЕЗОПАСНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РАБОТЫ ВО ВЗРЫВООПАСНЫХ СРЕДАХ».