Вселенная в пробирке — Журнал «Сибирская нефть» — №175 (октябрь 2020)

Программа «Газпром нефти» против COVID-19

Подробнее
Вселенная в пробирке — Журнал «Сибирская нефть» — №175 (октябрь 2020)

Вселенная в пробирке

Как защитить авиатопливо от загрязнения микроорганизмами

Текст:
Фото: Стоян Васев, Игорь Алексеев
Вселенная в пробирке

«Газпромнефть-Аэро» — оператор авиатопливного бизнеса «Газпром нефти» — внедряет инструменты анализа и профилактики авиационного топлива от микробиологического загрязнения. Новая система контроля качества авиатоплива позволит определять наличие микроорганизмов, негативно влияющих на работу топливной системы и двигателей воздушных судов, и повысить безопасность полетов. Методы исследований полностью соответствуют отечественным и международным требованиям IATA. Система действует на всех 48 топливозаправочных комплексах «Газпромнефть-Аэро» в России. Комплексная защита качества авиационного топлива от микробиологического загрязнения в перспективе может быть внедрена во всей авиационной отрасли

Невидимая опасность

Загрязнение авиационного топлива и топливных систем микроорганизмами — реальная и серьезная угроза, которая может напрямую влиять на качественные характеристики авиакеросина и безопасность полетов воздушных судов. Например, согласно результатам анализов, при сильном загрязнении в 0,5 мл авиатоплива может жить более 10 тысяч колоний микроорганизмов, изменять его физические и химические свойства и ухудшать эксплуатационные показатели.

Безусловно, сами нефтепродукты не могут быть источником заражения. Процесс их переработки происходит под воздействием высоких температур, поэтому получаемые из нефти различные виды топлива не содержат микроорганизмы. Опасность представляет даже мельчайшее наличие воды в топливе, что практически всегда является риском для усиленного роста микроорганизмов. Наиболее активно процесс их размножения протекает в зоне границы раздела фаз «топливо — вода», в нижней части емкостей для хранения топлива. Именно здесь сосредоточиваются отложения продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Вода и водотопливная эмульсия являются прекрасной питательной средой для микробов. Рост колоний начинается уже при толщине пленки воды менее 1 мм.

Микробиологическое заражение авиационного топлива также возможно при транспортировке или хранении топлива, в результате попадания микробов и бактерий из атмосферы или при смешивании с ранее зараженным топливом. Такое заражение выражается в образовании кислот и отложении продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, приводящих к разъеданию поверхностей металлов, интенсивной коррозии, засорению отдельных участков трубопроводов и фильтров, накоплению продуктов деградации углеводородов. На скорость роста и размножения микроорганизмов также влияют внешние факторы: температура (особенно в районе 23–25 °С), количество воды и ее водородный показатель — баланс кислорода и двуокиси углерода.

Опыт эксплуатации и проведенные экспертами Центра сертификации авиаГСМ Федерального государственного унитарного предприятия «Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации» (ФГУП «ГосНИИ ГА») исследования на всех участках технологической цепочки, от производства топлива на нефтеперерабатывающем заводе до заправки в «крыло» воздушного судна, показывают: наибольший рост загрязнения микроорганизмами наблюдается в емкостях хранения при перекачке и в топливных баках воздушных судов.

Комплекс мер профилактики микробиологического загрязнения топлива включает в себя множество технологических операций, исключающих скопление воды в системах авиатопливообеспечения. В «Газпромнефть-Аэро» выстроена четкая процедура для защиты топлива от микробов: проводится ежедневный анализ проб топлива на чистоту и прозрачность из нижних точек резервуаров, фильтров и трубопроводов. При обнаружении повышенного количества воды предпринимают меры для ее удаления: дополнительное отстаивание топлива, слив из нижней точки и фильтрация. Также для защиты от загрязнения, в том числе микроорганизмами, все резервуары, емкости топливозаправщиков, баки для противоводокристаллизационной (ПВК) жидкости регулярно зачищаются.

Микроорганизмы в авиатопливе

Современные типы авиационного топлива российского и зарубежного производства (ТС-1, РТ, JET-1) могут стать питательной средой для жизнедеятельности микроорганизмов, наибольшую опасность из которых представляют мицелиальные грибы (микромицеты). Как правило, при биоповреждении топлива характерно появление бактериальной слизи в донной части топливных баков и резервуаров, в результате чего происходят: ухудшение кондиционности топлива, образование стойких эмульсий, которые не позволяют разделить топливо и воду, уменьшение поверхностного натяжения, снижение кислотности подтоварной воды, увеличение содержания фактических смол.

Продукты жизнедеятельности микроорганизмов вызывают забивку фильтров и датчиков в наземной системе топливообеспечения и топливной системе самолетов, могут разрушать защитные покрытия, применяемые в топливных баках и трубопроводах. Например, Cladosporium Resinae, воздействуя на некоторые виды полиуретанов в течение 4–6 недель, могут сделать их проницаемыми. Также появляется опасность возникновения коррозионных раковин металлической подложки и развития межкристаллического расслоения конструкционных материалов.

Вызов для отрасли

Помимо мер профилактики микробиологического загрязнения топлива, международные авиаэксперты ищут способы эффективной защиты двигателей самолетов с помощью добавления в топливо специальных биоцидных присадок. Самыми распространенными за рубежом на сегодняшний день являются Biobor и Katon, первоначально разрешенные к применению Boeing и Airbus. Тем не менее с 2020 года присадка Katon не рекомендована к использованию авиапроизводителями из-за ее накапливания на фильтрах и фиксации двух случаев отказа техники. Важно, что отечественная авиаотрасль имеет успешный опыт применения специальных присадок, которые эффективно защищали двигатели самолетов, в том числе и от биологического загрязнения. Из четырех видов присадок наилучшим эффектом обладала жидкость «И-М», которая широко применялась в советской гражданской авиации. Но по мере обновления парка самолетов российских авиакомпаний лайнерами иностранного производства применение отечественных присадок значительно сократилось.

Сегодня исследования, направленные на выработку процедур и средств для защиты от микробиологических загрязнений топлива, проводятся непрерывно. О необходимости контроля микробиологического загрязнения топлива на ТЗК также заявляют инспекторы из объединенной группы по качеству авиатоплив международной ассоциации воздушного транспорта IATA Fuel Quality Pool (IFQP). В отечественных регламентирующих документах таких требований еще нет.

Предприятия «Газпромнефть-Аэро» регулярно проходят аудит IFQP и имеют самый высокий статус уровня безопасности топливных операций — Green. В связи с этим компания разработала и внедрила уникальную для российской отрасли систему микробиологического контроля качества авиационного топлива. Порядок проведения новых исследований на ТЗК «Газпромнефть-Аэро» в 2020 году внесен в Техническую политику компании и полностью соответствует российским и международным стандартам.

Фото: Стоян Васев, Игорь Алексеев

Системная защита

В рамках новой системы контроля чистоты топлива и оборудования применяются современные экспресс-тесты, рекомендованные международной организацией Joint Inspection Group (JIG), специализирующейся на разработке стандартов в сфере авиатопливообеспечения.

Пробы отбираются из резервуаров хранения, дренажных резервуаров (прокачек) и проходят регулярное тестирование. Контроль микробиологического загрязнения также производится в цистернах аэродромных топливозаправщиков и цистернах, используемых для слива топлива из топливной системы воздушного судна.

«Обеспечение безопасности полетов напрямую зависит от контроля качества авиационного топлива и спецжидкостей, используемых при заправке воздушных судов. С начала реализации проекта по внедрению микробиологического контроля в январе 2020 года мы обеспечили централизованную поставку экспресс-тестов Microb Monitor 2 и Easicult на все собственные ТЗК, от Калининграда до Анадыря. Тестирование уже проводят 28 лабораторий компании. Для моментального реагирования в случае возникновения биологического загрязнения нами определен порядок корректирующих мероприятий двух типов: при получении результата „умеренное загрязнение“ и результата „сильное загрязнение“, включая полный вывод оборудования из эксплуатации с последующей очисткой», — сказала первый заместитель генерального директора АО «Газпромнефть-Аэро» Ирина Дайнеко.

Первые случаи отказов топливных систем по причине микробиологических загрязнений были зафиксированы в СССР в 1961 г. Эти факты послужили стимулом к неоднократному проведению исследовательских работ для того, чтобы научиться контролировать появление микроорганизмов, бороться с их ростом и исключить риски отказов топливных систем воздушных судов. При этом было установлено, что воздушные суда в Советском Союзе были подвержены микробиологическим рискам в меньшей степени, чем зарубежная авиатехника. Среди главных причин — более холодные климатические условия, а главное, использование отличных по составу и свойствам присадок в определенной концентрации. Исследования, проведенные в 1970–1980 годах НИИГА и Институтом микробиологии Национальной академии наук Азербайджана (НАНА), показали, что разработанные и применяемые в Советском Союзе противокристаллизационные присадки обладают дополнительным эффектом подавления развития микробиологических заражений.

Умный лис

Данные о результатах всех анализов качества авиатоплива, в том числе и на микробиологическое загрязнение, объединены в единую лабораторную информационную систему (ЛИС), которая позволяет анализировать показатели из всех лабораторий, расположенных в крупнейших аэропортах России. Ежегодно лаборатории «Газпромнефть-Аэро» выполняют более 10 тысяч анализов проб и выдают свыше тысячи паспортов качества для резервуаров с авиатопливом. Интеграция и оперативное использование этой информации происходит в единой цифровой среде. Интеллектуальная цифровая система установлена на российском программном оборудовании и входит в периметр программы «Нефтеконтроль» «Нефтеконтроль — Газпром нефть» — цифровая система постоянного мониторинга качества и количества нефтепродуктов. К системе подключены нефтеперерабатывающие заводы, АЗС компании, нефтебазы и авиатопливозаправочные комплексы. , повышая эффективность контроля качества авиатоплива, от НПЗ до крыла самолета.

Владимир Егоров
Владимир Егоров,
генеральный директор
«Газпромнефть-Аэро»

Крупнейшие международные авиаперевозчики при работе с поставщиками нефтепродуктов предъявляют особые требования к качеству авиационного топлива и наличию системы микробиологического мониторинга. Перед тем как попасть в баки самолета, наше топливо проходит многоступенчатый контроль, начиная с отгрузки с НПЗ и заканчивая непосредственно заправкой «в крыло». Внедрение уникального для российской авиатопливного сектора метода микробиологического мониторинга позволит обеспечить дополнительную гарантию высоких эксплуатационных показателей авиационного топлива.

Аналитические алгоритмы ЛИС отслеживают в онлайн-режиме результаты анализов каждой партии авиатоплива по 13 показателям, сверяют их с нормами ГОСТ и автоматически формируют электронные паспорта качества. При обработке результатов используются единые цифровые шаблоны с встроенными формулами. В случае отклонения от нормы, система оперативно информирует специалистов лабораторий о возникающих ошибках.

В единой базе данных системы хранится и анализируется информация о персонале лабораторий, оборудовании, реактивах, помещениях и условиях проведения испытаний нефтепродуктов в каждой лаборатории «Газпромнефть-Аэро» за любой период. Также с помощью ЛИС можно автоматически назначить повторное проведение анализа проб топлива и дополнительные лабораторные испытания, отследить сроки поверки и аттестации оборудования и стажировки персонала лабораторий. Результаты новых экспресс-тестов контроля микробиологического загрязнения загружаются в ЛИС и доступны для аналитики.

По мнению начальника лаборатории Центра сертификации авиатоплива «ГосНИИ ГА» Лидии Ковбы, опыт «Газпромнефть-Аэро» может быть применен при создании комплексного подхода, включающего наряду с микробиологическим контролем и другие инструменты: визуальные и оценочные тесты, применение присадок и механические методы профилактики загрязнения топлива. Данный комплексный подход в перспективе может быть успешно распространен на всю отечественную отрасль авиатопливообеспечения.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ