Оценка устойчивости инженерно-технического комплекса к взрыву

Оценка устойчивости инженерно-технического комплекса к взрыву

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
• 2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
• 2.1 Задание
• 2.2 Порядок выполнения задания
• 2.3 Расчёт
• 2.3.1 Для скважины, оборудованной ШГНУ
• 2.3.2 Для наземного технологического трубопровода
• 2.3.3 Для вертикального резервуара РВС-5000
• 2.3.4 Для дожимной насосной станции (ДНС)
• 2.3.5 Для групповой замерной установки
• 2.3.6 Для парокотельной
• 2.3.7 Результаты оценки устойчивости основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта в случае взрыва
• 2.3.8 Оценка физической устойчивости элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта
• ВЫВОД
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ВВЕДЕНИЕ

На территории буровых предприятий, нефтяных и газовых промыслов, предприятий трубопроводного транспорта, нефтеперерабатывающих заводов и химических комплексов при возникновении чрезвычайных ситуаций техногенного, природного или военно-политического характера возможны разрушения, а также возникновение пожаров, зон химического и биохимического заражения. При этом нарушается жизнедеятельность людей как в отдельных районах, так и в целых регионах. Поэтому обеспечение устойчивости работы хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях является одной из важных задач единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС).

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Устойчивая работа хозяйственных объектов обеспечивается по двум направлениям:

1) на стадии проектирования и строительства новых хозяйственных объектов - путем реализации требования специальных норм и стандартов;

2) на стадии эксплуатации хозяйственных объектов - периодической оценкой их устойчивости работы.

Оценка устойчивости работы хозяйственного объекта - это изучение его способности противостоять сильным взрывам. Если оценка показывает, что хозяйственный объект окажется неустойчивым в случае сильного взрыва, то разрабатывают и осуществляют инженерно-технические, технологические или организационные мероприятия, направленные на повышение устойчивости слабых элементов инженерно-технического комплекса, уязвимых систем управления, снабжения и обеспечение эффективной защиты рабочих и служащих.

Оценку устойчивости работы взрывоопасного объекта осуществляют до ввода его в эксплуатацию, а также один раз в пять лет при составлении декларации безопасности предприятия. Устойчивость хозяйственных объектов, не имеющих большого количества взрывоопасного сырья или материалов, оценивают в тех случаях, когда они расположены вблизи взрывоопасных объектов. Руководители хозяйственных объектов обязаны своевременно организовать оценку устойчивости хозяйственных объектов силами своих специалистов или с привлечением организаций, имеющих лицензию на выполнение исследовательских работ по проблемам безопасности жизнедеятельности.

Типовая методика оценки устойчивости работы хозяйственного объекта в случае угрозы сильного взрыва предусматривает выполнение следующей работы:

1) сбор и изучение исходных данных;

2) определение ожидаемой величины избыточного давления во фронте ударной волны на месте размещения основных элементов инженерно-технического комплекса и в местах расположения рабочих и служащих;

3) оценка устойчивости работы основных элементов инженерно-технического комплекса и выявление уязвимых сооружений, установок, агрегатов и систем;

4) оценка эффективности защиты рабочих и служащих;

5) оценка устойчивости работы систем управления и снабжения хозяйственного объекта, степени подготовленности его к восстановительным работам;

6) составление заключения об устойчивости хозяйственного объекта в целом;

7) определение целесообразных пределов повышения устойчивости работы уязвимых элементов инженерно-технического комплекса, систем управления и снабжения;

8) разработка комплекса мероприятий, направленных на повышение устойчивости работы хозяйственного объекта в случае сильного взрыва.

При оценке устойчивости хозяйственного объекта в случае угрозы сильного взрыва необходимо иметь данные о количестве и месте размещения взрывоопасных веществ, перечень основных элементов инженерно-технического комплекса (зданий, сооружений, установок, агрегатов, систем), характеристику их конструктивной особенности, расстояния от каждого элемента инженерно-технического комплекса до места предполагаемого взрыва, количество рабочих и служащих, находящихся в административных и производственных зданиях, сооружениях и работающих на открытой местности, характеристику систем управления, снабжения и другие сведения, необходимые для исследования.

Ожидаемая величина избыточного давления во фронте ударной волны рассчитывается с использованием специальной методики, учитывающей вид взрыва (объемный взрыв или взрыв конденсированного взрывчатого вещества). Величина избыточного давления во фронте ударной волны, ожидаемая на месте размещения интересующего элемента, определяется в зависимости от количества взрывоопасного вещества и расстояния от предполагаемого места взрыва до элемента инженерно-технического комплекса.

Оценка устойчивости основных элементов инженерно-технического комплекса, от которых зависит работа хозяйственного объекта, заключается в определении вида возможного разрушения каждого из основных элементов инженерно-технического комплекса и в выявлении неустойчивых элементов. При оценке эффективности защиты рабочих и служащих в случае сильного взрыва определяют возможное количество пораженных и вид травм людей на территории хозяйственного объекта.

Оценка устойчивости систем управления и снабжения (электроэнергией, газом, водой, сырьем, комплектующими изделиями и т.п.) заключается в определении степени их нарушения в случае взрыва. Кроме того, оценивают степень подготовленности хозяйственного объекта к восстановительным работам.

Заключение об устойчивости хозяйственного объекта в целом составляют после анализа полученных результатов. Если все основные элементы инженерно-технического комплекса и систем хозяйственного объекта окажутся устойчивыми и по прогнозу не будет большого количества пораженных рабочих и служащих, то работа хозяйственного объекта считается устойчивой в случае взрыва. Если хотя бы один основной элемент инженерно-технического комплекса или система хозяйственного объекта окажутся по прогнозу неустойчивыми, работа объекта в целом признается неустойчивой. Аналогичный вывод делается, если в случае взрыва возможны гибель или большие потери рабочих и служащих.

Прежде чем приступить к разработке рекомендаций по повышению устойчивости хозяйственного объекта, необходимо определить эффективные и экономически оправданные пределы ее повышения. Обычно пределы повышения устойчивости слабых элементов устанавливают с учетом принципа равнопрочности, чтобы уровень устойчивости неустойчивых элементов и систем объекта поднимался до уровня устойчивости большинства элементов и систем инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта.

Завершающим этапом исследования устойчивости работы объекта является разработка комплекса инженерно-технических, технологических и организационных мероприятий, направленных на целесообразное повышение устойчивости работы объекта в случае сильного взрыва. При этом выполняют необходимые расчеты по различным вариантам повышения устойчивости работы объекта с технико-экономическим обоснованием мероприятий. Затем выбирают наиболее эффективные и экономически приемлемые мероприятия по повышению устойчивости работы всех слабых элементов и системы хозяйственного объекта. Обычно выбранные мероприятия реализуют при выполнении текущего и капитального ремонта, а также в ходе реконструкции и развития хозяйственного объекта.

2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Задание

На территории НГДУ расположен резервуарный парк с наземными металлическими резервуарами, в которых содержится суммарный запас нефти в количестве 10000 тонн. В чрезвычайной ситуации возможны разрушения резервуаров, разлив и возгорание нефти, образование и взрыв углеводородной смеси в количестве 30 тонн (Q). Характеристика элементов инженерно-технического комплекса нефтепромысла, расположенного вблизи резервуарного парка, известна и приведена в таблице 1. Расстояния от предлагаемого места взрыва до элементов инженерно-технического комплекса нефтепромысла указаны в таблице 2.

Оценить устойчивость работы нефтепромысла в случае взрыва углеводородной смеси на территории резервуарного парка и разработать рекомендации по повышению устойчивости работы инженерно-технического комплекса нефтепромысла при возникновении чрезвычайной ситуации.

Оценка устойчивости работы инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта в случае угрозы взрыва газовоздушной смеси.

Оценку устойчивости работы хозяйственного объекта в случае угрозы сильного взрыва выполняют в следующей последовательности:

1) определение ожидаемой величины избыточного давления во фронте воздушной ударной волны в районе размещения всех основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта;

2) определение вида возможного разрушения каждого из основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта;

3) оценка физической устойчивости отдельных элементов инженерно-технического комплекса и составление заключения об устойчивости работы хозяйственного объекта в случае взрыва.

Ожидаемую величину в районе размещения основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта рассчитывают по различным эмпирическим формулам в зависимости от вида возможного взрыва.

При взрыве газовоздушной смеси (объемный взрыв) образуется очаг поражения, который делят на три зоны:

1) зона действия детонационной волны (первая зона);

2) зона действия продуктов взрыва (вторая зона);

3) зона действия воздушной ударной волны (третья зона).

Зона действия детонационной волны находится в пределах распространения облака газовоздушной смеси. Радиус этой зоны определяется из выражения:

(1)

где - радиус окружности, ограничивающей зону действия детонационной волны, м;

Q - масса газовоздушной смеси, т.

В пределах первой зоны, располагающейся вокруг центра взрыва, ожидаемая величина принимается постоянной и равной 1700 кПа.

Зона действия продуктов взрыва (вторая зона) охватывает всю площадь разлета продуктов газовоздушной смеси при ее детонации.

Радиус второй зоны в зависимости от радиуса первой определяют из выражения:

(2)

Ожидаемую величину в пределах второй зоны определяют по формуле:

(3)

где - величина избыточного давления во фронте ударной волны, кПа;

- расстояние в метрах от центра предполагаемого взрыва до рассматриваемой точки во второй зоне.

Зона действия воздушной ударной волны (третья зона) распространяется от внешней границы второй зоны с радиусом r3 к периферии очага поражения. Для того, чтобы определить ожидаемую величину в рассматриваемой точке третьей зоны, сначала рассчитывают относительную величину из следующего выражения:

(4)

где r3 - расстояние в метрах от центра предполагаемого взрыва до рассматриваемой точки в третьей зоне.

Если , то для определения ожидаемой величины избыточного давления во фронте ударной волны используют формулу:

(5)

Если , то используют формулу:

(6)

Таким образом, исходными данными для определения ожидаемой величины является количество взрывоопасного вещества Q в газовоздушной смеси и расстояние центра предполагаемого взрыва до элемента инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта r. Если рассматриваемый элемент находится в пределах первой зоны, то ожидаемую величину принимают равной 1700 кПа.

Расчетные значения величины , ожидаемой на месте размещения всех основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта, заносят в колонку 3 итоговой таблицы, в которую сводят все результаты оценки устойчивости работы инженерно-технического комплекса в случае взрыва (таблица 3).