Обеспечение безопасности прогнозирование и разработка мероприятий по предупреждению и ликвидации (стр. 10 из 28)
Таким образом, для расчетной аварии подземного трубопровода, геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять цилиндр с основанием радиусом Rб = XНКПР = YНКПР = 142,6 м и высотой hб = Z НКПР=3,2 м.
2.7 Расчетное определение значения коэффициента участия ГГ во взрыве
Приведенные расчеты применяются для случая
100т/(ρг.п ∙ Vсв)<0.5 ∙ CНКПР – нижний концентрационный предел распространения пламени газа, % (об.), и для помещений в форме прямоугольного параллелепипеда с отношением длины к ширине не более 5.
Коэффициент Z участия ГГ во взрыве при заданном уровне значимости рассчитывается:
Z = ((5∙10-3∙π)/m) ∙ ρг ∙(C0+ CНКПР /δ) ∙ ХНКПР ∙ YНКПР ∙ ZНКПР; (2.23)
Рассчитаем коэффициент Z участия ГГ во взрыве при заданном уровне значимости для наиболее опасного сценария С1.
Данные для расчета:
m =2322 кг, согласно формуле (2.2);
ρг = 0,67 кг/м-3, согласно формуле (2.3);
С0 = 296 %(об.), согласно (2.11) – при отсутствии воздушной среды;
С0 = 235 %(об.), согласно (2.12) – при подвижной воздушной среде;
δ = 1,63
при отсутствии воздушной среды
Z = ((5∙10-3 ∙3,14)/2322) ∙0,67 ∙(296+(5,28/1,63)) ∙204 ∙156 ∙0,54 = 23;
при подвижной воздушной среде:
Z = ((5∙10-3 ∙3,14)/2322) ∙0,67 ∙(235+(5,28/1,63)) ∙199 ∙152 ∙0,58 = 19.
Таким образом коэффициент участия горючих газов во взрыве при отсутствии воздушной среды равно 23, при подвижной воздушной среде – 19.
2.8 Расчет параметров взрыва газовоздушных смесей
При взрыве газовоздушных смесей (ГВС) зону детонационной волны, ограниченную радиусом r0, можно определить по формуле
r0 =
, м, (2.24)где 1/ 24 - коэффициент, м/кДж1/3;
Э - энергия взрыва смеси, определяемая из выражения
Э =
, кДж, (2.25)где С - стехиометрическая концентрация горючего по объему в %, для метана 9,45 об.%;
rстх - плотность смеси стехиометрического состава, кг/м3, для метана составит 1,232 кг/м3;
Qстх - энергия взрывчатого превращения единицы массы смеси стехиометрического состава, кДж/кг;
V0 - свободный объем помещения, м3.
Произведем расчет параметров взрыва газовоздушных смесей для наиболее опасного сценария С1:
Данные для расчета: Qстх – для метана 2,763∙103 кДж/кг,
V0 =0,8∙Vп=0,8∙55250=44200 м3.
Э =
=1592,1∙106, кДж,r0 =
=48,7, м,Зона действия воздушной ударной волны (ВУВ) начинается сразу за внешней границей облака ГВС. Давление во фронте ударной волны DРф зависит от расстояния до центра взрыва и определяется таблице 2.2, исходя из соотношения
DРф = f (r / r0), (2.26)
где r - расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки.
Таблица 2.2- Зависимость DРф от расстояния до центра взрыва
| r/r0 | 0 – 1 | 1,01 | 1,04 | 1,08 | 1,2 | 1,4 | 1,8 | 2,7 | |||||||
| DРф,кПа | 1700 | 1232 | 814 | 568 | 400 | 300 | 200 | 100 | |||||||
| r/r0 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 12 | 20 | ||||||||
| DРф,кПа | 80 | 50 | 40 | 30 | 20 | 10 | 5 | ||||||||
Данные определенные по формуле 2.10 в соответствии с таблицей 2.2 занесем в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Зависимость избыточного давления на фронте ударной волны и расстояния до центра взрыва
| Расстояние до центра взрыва, м | r/r0 | DPф, кПа |
| 20 | 1,4 | 300 |
| 40 | 1,8 | 200 |
| 60 | 2,2 | 100 |
| 100 | 3 | 80 |
| 150 | 4 | 50 |
| 200 | 5 | 40 |
| 250 | 6 | 30 |
| 350 | 8,2 | 20 |
| 500 | 12 | 10 |
Рассмотрим воздействие избыточного давления ударной волны на человека.
Таблица 2.4 – Воздействие избыточного давления ударной волны на человека
| Уровень поражения | Величина избыточного давления, кПа | Расстояние до центра взрыва, м |
| Летальный исход | 300 | 27 |
| Перелом ребер | 130 | 40 |
| Состояние контузии | 70 | 54.5 |
| Общее сотрясение организма, кровоизлияние в легкие, мышечное кровоизлияние | 50 | 65.5 |
| Разрыв барабанных перепонок | 20 | 114 |
Избыточным давлением ударной волны будет поражен персонал компрессорной станции.
Рассчитаем уровни разрушений при взрыве в здании компрессорной станции.
2.9 Расчет уровней разрушений при взрыве
Произведем расчет уровней разрушений при взрыве для наиболее опасного сценария С1 развития аварии.
Расстояние от предполагаемого центра взрыва до объекта, т.е. радиус разрушений, который определяют по формуле:
, (2.27)где W – тротиловый эквивалент взрыва, кг;
К – константа соответствующих разрушений;
Выделяют шесть основных зон опасности для следующих значений константы:
1) К=1 – условный радиус полного разрушения.
2) К=3,8 – зона полного разрушения зданий.
3) К=5,6 – зона 50%-го разрушения зданий.
4) К=9,6 – зона разрушений зданий без обрушения.
5) К=28 – зона умеренного разрушения зданий с разрушением дверей, оконных переплетов, внутренних перегородок.
6) К=56 – зона малого повреждения с разрушением около 10% остекления.
Тротиловый эквивалент взрыва рассчитывается по формуле:
W=
, (2.28)где Z – доля приведенной массы паров, участвующих во взрыве (принимается Z=0,1),
q – низшая теплота сгорания, кДж/кг (для прир. газа q = 53082,492 кДж/кг)
qt – удельная энергия взрыва тротила, кДж/кг (qt = 4520 кДж/кг),
m – общая масса газа, кг.
W =
= 1212 кг.Отсюда, согласно формуле 3.13 находим радиус разрушений:
R = K·
= K·7,55.Результаты расчетов по всем зонам опасности сведены в таблице 2.5.
Таблица 2.5 – Зоны разрушений при взрыве природного газа
| № п/п | Зоны разрушений | Радиус разрушений, м |
| 1 | Зона полного разрушения, К=1 | 7,6 |
| 2 | Зона полного разрушения зданий, К=3,8 | 28,7 |
| 3 | Зона 50%-го разрушения зданий, К=5,6 | 42,3 |
| 4 | Зона разрушения зданий без обрушений, К=9,6 | 72,5 |
| 5 | Зона умеренного разрушения зданий, К=28 | 211,4 |
| 6 | Зона повреждения около 10 % остекления, К=56 | 423 |
Ситуационный план рассматриваемого сценария развития аварии представлен в приложении А.
Все полученные данные сведем в таблицу.
Таблица 2.6 – Сводная таблица
| Наименование показателя | Разгерметизация газопровода в помещении |
| Масса горючих газов, вышедших в атмосферу, кг | 2322 |
| Удельная теплота сгорания газа, кДж/кг | 35996,03 |
| Расстояние от эпицентра взрыва, м, соответствующее избыточному давлению: DPф = 100 кПа DPф = 50 кПа DPф = 30 кПа DPф = 12 кПа | 60 150 250 500 |
| Среднее число людей в соответствующей зоне действия ударной волны, чел. | 0 |
| 0 | |
| 2 | |
| 3 | |
| Число пораженных от действия ударной волны, чел. | 5 |
| Радиус зоны, ограниченной НКПР, м | 85 |
| Число пораженных от действия открытого пламени в результате взрыва, чел. | 0 |
В связи с тем, что наличие очагов возгорания возможно, применение средств пожаротушения необходимо. Но на территории компрессорной станции располагается сеть пожарных гидрантов.
2.10 Расчет параметров завала, образовавшегося в результате взрыва
Рассчитаем параметры завала, образовавшегося в результате взрыва, для наиболее опасного сценария С1.
Высота завала (h) – расстояние от уровня земли до максимального уровня обломков в пределах контура здания.
Основными факторами, определяющими высоту завала, являются этажность здания и величина действующего давления во фронте воздушной ударной волны. Чем больше давление, тем дальше разлетаются обломки, что приводит к уменьшению высоты завала (рисунок 2.2). Максимальной по величине высота завала будет в том случае, если на здание подействует минимальное давление, вызывающее разрушение стен здания. За минимальное давление обычно принимают Pф=0,05МПа.
Высоту завала можно определить из условия равенства объема образовавшегося завала
, (2.29)и объема обелиска
, (2.30)где А, В, Н - длина, ширина и высота здания, м;
g - объем завала на 100 м3 строительного объема здания, принимаемый: для промышленных зданий – g = 20 м3; для жилых зданий – g = 40 м3;