Обеспечение безопасности прогнозирование и разработка мероприятий по предупреждению и ликвидации (стр. 9 из 28)
где
-масса тротилового эквивалента, рассчитан по формуле 3.5;– период положительной фазы сжатия:D
, с, (2.10)где R – расстояние от места аварии, принимается равным 60 м, расстояние до первого садового участка.
Приведённый радиус рассчитывается по формуле:
, (2.11)Приведение энергии расширения массы газа, участвующей в формировании первичных волн сжатия к эквивалентной энергии от взрыва тротилового эквивалента в соответствии с законами подобия [15,16] позволяет выражение (2.5), в котором энергия распределения сферической волны при наземном взрыве удваивается и имеет форму полусферы:
, кг. (2.12)где h – поправочный коэффициент, равный для слабонесущих и средних грунтов (пески, супеси) примерно 0,6, а для плотных грунтов (суглинки и глины) – 0,8;
QТНТ – теплота сгорания тротила, равная 4,2×106 Дж/кг;
МГ – масса сжатого газа, участвующая в формировании первичных волн сжатия, кг (3.11),
, кг. (2.13)АГ – работа расширения единицы массы газа, Дж/кг, и, полагая процесс расширения газа адиабатическим (PVk=const), имеем [13]:
, Дж/кг. (2.14)P0 – атмосферное давление, 101,3 кПа;
r0 =0,7168 – плотность природного газа при 0ºС;
P1 – рабочее давление перекачки, 5,5 МПа;
r1 – плотность газа при перекачке, 0,71 кг/м3;
Lp – длина разрушенного участка, 65 м (рисунок 2.1).
Как показал анализ статистики аварий на газопроводах [12,15], существует определенная корреляция
между протяженностью разрыва Lp и технологическими параметрами трубопроводов (рисунок 2.1). 
Рисунок 2.1 – Зависимость протяженности аварийного разрыва от диаметра трубопровода
Таким образом, по формулам 2.8-2.14 для расчетной аварии подземного трубопровода, получим, что лесопосадка, расположенная в 60 метрах от места разрыва получит избыточное давление в 3,5 кПа. Зависимость значения избыточного давления от расстояния представлена на рисунке 2.2.
Результаты расчета свидетельствуют о том, что возникающая при разрушении газопровода волна сжатия не представляет серьезной угрозы для жизни человека, оказавшегося даже в непосредственной близости (не ближе 50 м) от места аварии, и не способна вызвать каких-либо повреждений зданий и сооружений, расположенных за пределами существующих охранных зон, что также подтверждается отечественным и зарубежным опытом ликвидации аналогичных аварий.
При разгерметизации и взрыве газопровода по произведенным расчетам ожидается, что избыточное давление от взрыва на расстоянии 60 м. составит 3,5 кПа (формула 2.8).
2.5 Расчет размеров зон, ограниченных НКПР газов при поступлении ГГ в помещение
Для определения размеров газопаровоздушного облака паров веществ, поступившего в открытое пространство произведем расчет размеров зон ограничивающих область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени.
Расстояние ХНКПР, YНКПР, ZНКПР рассчитывают по следующим формулам:
ХНКПР = К1l(K2ln(δC0/CНКПР)0.5; (2.15)
YНКПР = К1b(K2ln(δC0/CНКПР)0.5; (2.16)
ZНКПР = К3h(K2ln(δC0/CНКПР)0.5. (2.17)
где К1 – коэффициент, принимаемый равным 1,1314 для ГГ;
K2 - коэффициент, равный 1 для ГГ;
К3 - коэффициент, принимаемый равным 0,0253 для ГГ при отсутствии подвижной воздушной среды; 0,02828 для ГГ при подвижной воздушной среде;
h – высота помещения, равная 10м;
b – ширина помещения, равная 65м;
l – длина помещения, равная 85м;
δ – допустимое отклонение концентраций при задаваемом уровне значимости Q(C > c), равный 1,63;
размеры помещения 65 на 85;
U – подвижность воздушной среды при работающей вентиляции;
СНКПР – по табличным данным для метана составляет 5,28% (об.)
Вычислим Со – предэкспоненциальный множитель, %(об.), равный:
при отсутствии подвижной среды для ГГ:
Со = 3,77 ∙ 103 ∙ (m / (ρг. ∙ Vсв); (2.18)
где m - масса ГГ, вышедших в результате аварии и в помещение;
ρг. - плотность газа, вышедшего из трубопроводов, ρг =0,67 м3
Vсв - свободный объем помещения, в нашем случае Vсв =44200 м3;
при подвижности воздушной среды для ГГ:
Со = 3 ∙ 102 ∙ (m / (ρг. ∙ Vсв ∙U); (2.19)
Рассчитаем размеры зон, ограниченных НКПР газов при поступлении ГГ в помещение, для наиболее опасного сценария С1 развития аварии, по формулам 2.15...2.17:
Данные для расчета: масса вышедшего газа, в результате аварии 2322 кг, свободный объем помещения 44200 м3.
Со = 3,77 ∙ 103 ∙(2322 /(0,67. ∙44200) = 296 %(об.);
Со = 3∙ 102 ∙(2322 /(0,67. ∙44200. ∙ 0,1) = 235 % (об.);
Рассчитаем размеры зон, ограниченных НКПР газов при поступлении ГГ в помещение:
при работающей вентиляции:
ХНКПР =1,1314 ∙ 85 (1. ∙ ln ((1,63. ∙235) / 5,28))0,5 = 199 м;
YНКПР =1,1314 ∙ 65 ((1. ∙ ln (1,63. ∙235) / 5,28))0,5 = 152 м;
ZНКПР =0,02828 ∙ 10 ((1. ∙ ln (1,63. ∙ 235) / 5,28))0,5 =0,58 м;
при неработающей вентиляции:
ХНКПР =1,1314 ∙ 85 ((1. ∙ ln (1,63. ∙ 296) / 5,28))0,5 = 204 м;
YНКПР =1,1314 ∙ 65 ((1. ∙ ln (1,63. ∙296) / 5,28))0,5 = 156 м;
ZНКПР =0,0253 ∙ 10 ((1. ∙ ln (1,63. ∙296) / 5,28))0,5 = 0,54 м;
Цилиндр, внутри которого располагается источник возможного выделения горючих газов, будет ограничен размерами здания компрессорной станции (85×65×10). В пределах этой зоны создается взрывоопасная среда.
Рассчитаем размеры зон, ограниченных НКПР газов при поступлении ГГ в помещение, для наиболее вероятного сценария С2 развития аварии, по формулам 2.15...2.17:
Данные для расчета: масса вышедшего газа, в результате аварии 856 кг, свободный объем помещения 44200 м3.
Вычислим Со – предэкспоненциальный множитель, %(об.):
при отсутствии подвижной среды для ГГ, по формуле 2.18:
Со = 3,77 ∙ 103 ∙(856 /(0,67. ∙44200) = 109 %(об.);
при подвижности воздушной среды для ГГ, по формуле 2.19:
Со = 3∙ 102 ∙(856 /(0,67. ∙44200. ∙ 0,1) = 87 % (об.);
при работающей вентиляции:
ХНКПР =1,1314 ∙ 85 ((1. ∙ ln (1,63. ∙87) / 5,28))0,5 = 175 м;
YНКПР =1,1314 ∙ 65 ((1. ∙ ln (1,63. ∙87) / 5,28))0,5 = 134 м;
ZНКПР =0,02828 ∙ 10 ((1. ∙ ln (1,63. ∙ 87) / 5,28))0,5 =0,5 м;
при неработающей вентиляции:
ХНКПР =1,1314 ∙ 85 ((1. ∙ ln (1,63. ∙ 109) / 5,28))0,5 = 180 м;
YНКПР =1,1314 ∙ 65 ((1. ∙ ln (1,63. ∙109) / 5,28))0,5 = 138 м;
ZНКПР =0,0253 ∙ 10 ((1. ∙ ln (1,63. ∙109) / 5,28))0,5 = 0,5 м;
Цилиндр, внутри которого располагается источник возможного выделения горючих газов, будет ограничен размерами здания компрессорной станции (85×65×10). В пределах этой зоны создается взрывоопасная среда.
2.6 Расчет размеров зон, ограниченных НКПР газов при поступлении ГГ в открытое пространство
Произведем расчет зон, ограниченных НКПР газов для сценария С3 с максимально негативным воздействием на окружающую среду.
Критериями размеров зон, ограниченных НКПР газов, при аварийном поступлении горючих газов в открытое пространство при неподвижной воздушной среде являются расстояния ХНКПР, YНКПР, ZНКПР, м.
Эти расстояния для горючих газов рассчитываются по формулам:
, (2.20) 
, (2.21)где mг – масса поступившего в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг;
ρг – плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м3;
СНКПР – нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ % (об.).
Для определения плотности ГГ применяется формула:
, (2.22)где М – молярная масса, равна 16,1 кг/моль – для природного газа;
V0 – мольный объем, равный 22,413 м3/кмоль;
tp – расчетная температура, равная 12 0С;
Отсюда, ρг = 16,1/(22,413·(1+0,00367·12)) = 0,71 кг/м3.
Произведем расчёт зон НКПР пламени для сценария С3 с максимально негативным воздействием на окружающую среду, при беспламенном истечении газа из образовавшегося свища в газопроводе в 5 м3/с и длительностью 15 минут.
Для определения массы поступившего в открытое пространство ГГ при разгерметизации трубопровода применяется формула 2.2:
mг=Vт∙ρг,
Объем газа, вышедшего из трубопровода, по формуле 2.4:
Vт = 5∙900=4500 м3;
mг=4500 × 0,71 =3195 кг.
Т.о. по формулам (2.20) и (2.21) рассчитаем расстояния XНКПР, YНКПР и ZНКПР для природного газа, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР:
м;
м.Для ГГ геометрически зона, ограниченная НКПР, будет представлять цилиндр с основанием радиусом Rб и высотой hб = 2Rб при Rб £ h и hб = h + Rб при Rб > h, внутри которого расположен источник возможного выделения ГГ [17].