Забезпечення безпеки прогнозування та розробка заходів щодо попередження та ліквідації

Один раз за час існування об'єкта

Малоймовірні

0,001 ... 0,0001

10 ^-4

Окремі випадки в практиці

Рідкісні

0,0001 ... 0,00001

10 ^-5

Окремі випадки у світовій практиці

Унікальні

менше 0,000001

10 ^-6

Можливі за законами природи

№ п / п

Найменування характеристики

Одиниця виміру

Значення

1

2

3

4

1.

Абсолютний максимум температури зовнішнього повітря

⁰ С

38

2.

Абсолютний мінімум температури зовнішнього повітря

⁰ С

мінус 41

3.

Тривалість пори року з позитивними добовими температурами

добу

133

4.

Тривалість пори року з негативними добовими температурами

добу

124

5.

Повторюваність напрямків вітру / Середня швидкість вітру за напрямками

північ

північний схід

схід

південний схід

південь

південний захід

Об'єкти Сергіївського ЛВУ МГ розташовуються в центральній частині Самарської області, що відноситься до помірного кліматичного району. План розташування газопроводів представлений у додатку А рисунок А1. Характер місцевості являє собою піднесену хвилясту рівнину, пересічену глибокими річковими долинами. Велику частину території займають ріллі, природні кормові угіддя, ліси (змішані, заплавні), болота. Територія складена пермськими відкладеннями (вапняками і доломітами), що зумовило широке поширення тут остаточно-карбонатних щебневатих і кам'янисто-щебневатих чорноземів, що становлять близько 40% грунтового покриву району. У цілому грунти представлені вилуженими і типовими чорноземами (64%), головним чином важкого механічного складу. Район має складний рельєф і сильно схильний до водної ерозії.

Регіон характеризується порівняно слабким розвитком річкової мережі і відносної бідності водними ресурсами. Магістральні газопроводи та газопроводи-відводи перетинають в основному невеликі річки, такі як Сургут, Шунгут, Орлянка, Суруш ширина русла яких у межень в місцях підводних переходів не перевищує 30 м; є кілька перетинів річки Сік ширина русла в межень в створі переходу до 100 м (всього 5 річок, не рахуючи дрібніших водних перешкод). У місцях переходів нерідко спостерігається зменшення глибини закладення, розмиви, а іноді і підмиву трубопроводів. На трасах є яри, через які обладнані повітряні переходи (5 переходів).

З НС природного характеру у регіоні можливі урагани, лісові пожежі. У разі аварій на гідротехнічних спорудах (ГЕС ім.Леніна) регіону можливо тільки підтоплення місцевості площею більше 5 га.

Сейсмоактивність в районі проммайданчика КС «Сергіївська» не спостерігається.

1.9 Принципова технологічна схема КС-21 «Сергіївська»

Технологічна схема компресорної станції (представлена ​​в додатку А малюнок А3) представляє собою трубопровідну систему високого тиску різного діаметру, що зв'язує між собою технологічні апарати та обладнання, і творчу тим самим замкнутий ланцюг, що забезпечує проведення технологічного процесу компремірованія природного газу.

Технологічною схемою передбачаються наступні основні процеси:

- Очищення газу перед компримування;

- Компримування газу;

- Охолодження газу після компримування.

Крім зазначених процесів, технологічною схемою компресорної станції передбачено ряд допоміжних систем і установок, які забезпечують нормальну роботу основного обладнання:

- Система змащення, зберігання і регенерації масла;

- Система циклового повітря, збору та утилізації тепла димових газів;

- Система стисненого повітря.

КС-21 складається з одного цеху, підключеного до магістрального газопроводу «Уренгой - Петровськ», Д _у = 1400 мм, Р _пр = 76 кгс / см ^2. Газ високого тиску з магістральних газопроводів через вхідні кульові крани № 7, 7а, 7р, 7ар (Ду 1000) вузла підключення по усмоктувальним газопроводах-шлейфах поступає через вхідні колектори на батареї циклонних пиловловлювачів (6 пиловловлювачів продуктивністю 20 млн. нм ³ / добу), де очищається від механічних і рідких домішок. Після очищення газ потрапляє у всмоктуючий колектор (Д _у 1000) газоперекачувальних агрегатів, з якого спрямовується в паралельно працюють нагнітачі 6-и агрегатів СТД - 12500, де стискається до проектного тиску (75 кгс / см ^2). Компримированні газ під тиском 75 кг / см ² надходить в нагнітальний колектор (Д _у 1000) і далі по трубопроводах (Д _у 1000) направляється до батареї з 9 апаратів повітряного охолодження газу. Охолоджений газ по вихідних шлейфах (Д _у 1000) направляється до вузла підключення, потрапляючи через кран № 8, 8а у магістральний газопровід.

Перемичка між усмоктувальним і нагнітальним шлейфами з кранами № 36, 36р, 6, 6а, 6б, 6в, 6г утворює пусковий контур цеху, який призначений для роботи агрегатів на кільце перед навантаженням і розвантаженням, а також для регулювання продуктивності перепуском газу з боку нагнітання на прийом цеху.

Стиснення газу здійснюється за допомогою електропривідних газоперекачувальних агрегатів СТД - 12500, кожен з яких представляє собою єдину установку електроприводної приводу СТД - 12500 і одноступінчатого нагнітача 370-18-2 в одному цеху.

Імпульсний газ відбирається від вхідного і вихідного шлейфу через крани 32,32 ', 33,33', а також з виходу пиловловлювачів через крани 34 '

Після очищення імпульсного газу в газосепаратори і осушення в адсорберах він підводиться до кранових вузлів.

Для забезпечення нормальної роботи систем змащення, регулювання та ущільнення ГПА до складу цеху входить система оливопостачання, яка забезпечує прийом, зберігання, облік витрати масла, подачу чистого масла в маслобак ГПА, слив відпрацьованого масла на склад, аварійний злив і перелив з маслобаків, очищення масла в регенераторною.

1.10 Характеристика природного газу

Природний газ - суміш газів, що утворилася в надрах землі при анаеробному розташуванні органічних речовин.

Природний газ - основна речовина, яка бере участь у технологічному процесі КС, є вибухопожежонебезпечних.

Характеристики природного газу наведені в таблиці 1.4.

Таблиця 1.4 - Характеристика речовини

640 ... 800 ^о С (метан)

5 ... 15% (у суміші з повітрям)

6

Реакційна здатність

У хімічні реакції в робочих умовах не вступає

7

Запах

Не має запаху

8

Корозійна дія

Корозійна активність низька

9

Заходи безпеки

На території КС і на трасі треба виключати присутність джерел відкритого вогню (якщо тільки їх наявність не пов'язане з проведенням дозволених вогневих робіт). У приміщеннях треба стежити за справністю систем вентиляції і газоаналізаторів.

10

Інформація про вплив на людей

Головні небезпеки пов'язані:

1) з можливим витоком і займанням газу з наступним впливом теплової радіації на людей;

2) з задухою при 15-16%-му зниженні вмісту кисню в повітрі, витісненого газом.

11

Засоби захисту

Спеціальних індивідуальних засобів захисту в компресорних цехах і на трасі газопроводу не потрібно

12

Методи перекладу речовини в нешкідливе стан

У силу малотоксичного природного газу хімічні методи не передбачені. При витоку газу в приміщенні цехів включається аварійна вентиляція

13

Заходи першої допомоги постраждалим від впливу речовини

У разі задухи винести потерпілого на відкрите повітря, викликати медичного працівника. Давати з перервами (3-4 подушки на годину) кисень. При зупинці дихання негайно застосувати штучне дихання до відновлення природного.

Складаю-щая декларуючи-мого б'екта

Коротка характеристика складової

Небезпечна речовина (з ознаками ідентифікації)

Кількість небезпечної речовини, т

Гранична кількість оп. вещ-ва, т

1

2

3

4

5

Компресорна станція

КС-21 з шістьма газоперекачувальними агрегатами

1. Природний газ (займистий газ)

154,5

Як видно з табл. 1.5, перевищення граничних значень кількостей небезпечних речовин в цілому по ЛВУМГ має місце тільки по природному газу в магістральних газопроводах. Кількості турбінного масла і метанолу не перевищують граничних значень.

1.12 Загальна обстановка при виробничих аваріях з вибухом на підприємствах з транспортування газу

У результаті руйнування газопроводів можливий викид продукту, що зберігається всередину промислової будівлі або на відкритий майданчик з утворенням газоповітряної суміші (ГВП). Серйозну небезпеку для персоналу, будівель, споруд та технологічного обладнання представляє вибух утворилася ГВП. Джерелом запалення при вибуху може бути іскри від несправної проводки, іскри від зварювальних робіт і т.д.

Для визначення негативного впливу вражаючих факторів НС на людину, її майно і навколишнє природне середовище необхідно знати просторово-часовий розподіл тих чи інших фізико-хімічних, біологічних, теплофізичних та інших параметрів:

- При баричне впливі - надмірний тиск на фронті ударної хвилі і імпульс фази стиску;

- При термічному впливі - поле густин теплових потоків випромінювання;

- При токсичному впливі - поле концентрацій (токсодоз) токсиканту, тощо.

Під сценарієм розвитку техногенної аварії розуміється послідовність логічно пов'язаних між собою окремих подій (витікання, викид, випаровування, розсіювання, займання, вибух, вплив на людей і сусіднє обладнання тощо), відповідно до яких визначаються поля фізичних параметрів, вид і величина вражаючих факторів, ступінь ураження людей, їх майна та навколишнього природного середовища.

Відповідно до ГОСТ Р 22.0.07 - 95 параметрами вражаючих факторів при вибуху технологічного обладнання (таблиця 1.6) є:

Таблиця 1.6 - Параметри вражаючих факторів при вибуху технологічного обладнання.

До вторинних вражаючих факторів відносяться:

1. Уламки будівель і споруд, що руйнуються під час вибуху. Перебування людей під час завалу, прідавліваніе конструкціями зруйнованих будівель і споруд при обвалах.

2. Вибухи при руйнуванні ємностей, комунікацій та агрегатів з газом.

Найбільш небезпечним наслідком аварії розгерметизації газопроводу з природним газом є пожежі та вибухи, в результаті яких руйнуються і пошкоджуються виробничі будівлі, техніка та обладнання. У свою чергу, пожежі і вибухи, можуть стати причиною вторинної аналогічних явищ внаслідок ушкоджень електропроводки, руйнування газопроводів, перекидання діючих вогневих установок і приладів. Характерні обвалення перекриттів цехів під час пожеж при сильному перегріві металевих конструкцій [10].

Для локалізації зони аварії і недопущення збільшення масштабу НС необхідно швидке та ефективне виконання АСДНР, їх правильна організація

У режимі детонаційного горіння навантаження значно зростають. Тому режим детонаційного горіння прийнятий за розрахунковий випадок для прогнозування інженерної обстановки при аваріях з вибухом.

До основних умов, що впливає на параметри вибуху, відносять: масу і тип вибухонебезпечної речовини, його параметри та умови зберігання або використання в технологічному процесі, місце виникнення вибуху, об'ємно-планувальні рішення споруд у місці вибуху.

Вибухи на промислових підприємствах і базах зберігання можна розділити на дві групи - у відкритому просторі і виробничих приміщеннях.

У виробничих приміщеннях на промислових підприємствах і базах зберігання можливі вибухи газоповітряних сумішей (ГВП), що утворюються при руйнуванні газопроводів, резервуарів із стисненими та зрідженими під тиском або охолодженням (в ізотермічних резервуарах) газами, а також при аварійному розливі легкозаймистих рідин [9,11] .

1.12.1 Вибухи газоповітряних сумішей у виробничих приміщеннях

Аварії з вибухом можуть відбутися на пожежовибухонебезпечних об'єктах. До пожежовибухонебезпечні об'єкти належать об'єкти, на території або у приміщеннях яких знаходяться (обертаються) горючі гази, легкозаймисті рідини та горючі пилу в такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні горючі суміші, при горінні яких надлишковий тиск у приміщенні може перевищити 5 кПа.

Наслідки вибуху на пожежовибухонебезпечних підприємствах визначаються залежно від умови розміщення вибухонебезпечних продуктів.

Якщо технологічний апарат з вибухонебезпечними продуктами розміщений в будівлях, то аварія розвивається за сценарієм вибуху в замкнутому об'ємі.

Коротко розглянемо моделі впливу, що дозволяють визначити поля тисків при прогнозуванні наслідків вибухів у виробничих приміщеннях.

Найбільш типовими аварійними ситуаціями в цьому випадку вважаються:

- Руйнування апарату або трубопроводу зі змішаними газами або рідинами;

- Втрата герметичності трубопроводів (розрив зварного шва, прокладки, відрив штуцера);

- Освіта чи викид горючого пилу.

У цьому випадку газо-, паро-, Пилоповітряне суміш займе частково або повністю весь обсяг приміщення. Потім цей обсяг замінюється розрахункової сферою (на відміну від півсфери у відкритому просторі), радіус якої визначається з урахуванням обсягу приміщення, типу і маси небезпечної суміші. При прогнозуванні наслідків вважають, що процес в приміщенні розвивається в режимі детонації.

1.13 Оцінка ризику виникнення надзвичайних ситуацій на компресорній станції «Сергіївського ЛВУМГ»

Практика експлуатації газових мереж і споруд показує, що при порушенні окремих елементів системи випливає газ може легко спалахнути, після чого починається його інтенсивне горіння. Газ загоряється, але вибухів при цьому не буває. Пояснюється це тим, що вибухонебезпечний не сам газ, а його суміш з повітрям, так звана газоповітряна суміш, і то в строго певній пропорції. Якщо в повітрі міститься газу менше нижньої межі, то суміш не здатна ні вибухати, ні горіти [4].

З огляду на причини аварії розглянуті в пункті 1.9 даного розділу роботи побудована блок-схема розвитку різних аварійних ситуацій на магістральному газопроводі «Сергіївського ЛВУМГ» (малюнок 1.5), на підставі блок-схеми, побудовано дерево подій (рисунок 1.6).

Малюнок 1.5 - Схема розвитку аварії на магістральному газопроводі

Малюнок 1.6 - Дерево подій розриву магістрального газопроводу

Імовірність виникнення ініціюючого події - руйнування газопроводу, прийнята рівною 1.

Значення частоти виникнення окремої події або сценарію перераховується шляхом множення частоти виникнення ініціюючого події на умовну ймовірність розвитку аварії за конкретним сценарієм.

1 - розрив газопроводу;

2 - «виривання» кінців зруйнованого газопроводу з грунту на поверхню («в слабонесущих» грунтах) з розлітанням осколків труби;

3 - утворення котловану в грунті (у «твердих» грунтах) з розлітанням осколків труби;

4 - витікання газу з газопроводу у вигляді двох незалежних високошвидкісних струменів з одночасним утворенням ударної повітряної хвилі;

5 - освіта газоповітряного хмари;

6 - витікання газу з котловану у вигляді «колонного» шлейфу з одночасним утворенням ударної повітряної хвилі;

7 - займання минає газу з утворенням двох настильних струменів полум'я;

8 - розсіювання минає газу без займання;

9 - розсіювання хмари;

10 - вибух газоповітряної суміші;

11 - розсіювання минає газу;

12 - займання минає газу з утворенням «стовпа» полум'я.

Значення частоти виникнення сценарію аварійної ситуації при розриві газопроводу, з займанням минає газу і утворенням двох настильних струменів полум'я одно:

Р _{н.стр.пл} = Р1 · Р12 · Р24 · Р47 = 1.0, 7.0, 7.0, 2 = 9,8 · 10 ^-2. (1.1)

Імовірність виникнення вибуху газоповітряної суміші:

Р _дор = Р1 · Р13 · Р35 · Р510 = 1.0, 3.0, 05.0, 01 = 1,5 · 10 ^-4. (1.2)

Імовірність виникнення «стовпа» полум'я:

Р _ст.п. = Р1 · Р13 · Р36 · Р612 = 1.0, 3.0, 25.0, 1 = 7,5 · 10 ^-3. (1.3)

Імовірність виникнення вибуху і пожежі:

Р _{дор пож} = Р ₇ + Р ₁₀ + Р ₁₂ = Р ₁ · Р ₁₂ · Р ₂₄ · Р ₄₇ + Р ₁ · Р ₁₃ · Р ₃₅ · Р ₅₁₀ + Р ₁ · Р ₁₃ · Р ₃₆ · Р ₆₁₂ = = 1.0, 7.0, 7.0, 2 +1 · 0,3 · 0,05 · 0,01 +1 · 0,3 · 0,25 · 0,1 = 9,8 · 10 ^-2 + 1,5 · 10 ^-4 +7,5 · 10 ^-3 = 0,105 (1.4)

Таким чином, найбільш імовірним сценарієм розвитку аварії є руйнування газопроводу без займання, але, зважаючи на статистику НС, пов'язаних з руйнуванням газопроводу, найбільші руйнують наслідки мають розриви з утворенням небезпечної газоповітряної суміші c подальшим руйнуванням будівель, тому буде розглядатися саме цей сценарій НС.

1.14 Розробка сценаріїв розвитку надзвичайної ситуації

Результати розслідування раніше відбулися аварій дозволяють припустити можливість трьох типів техногенних аварій, які можуть статися на компресорній станції.

Група сценаріїв С1 (найбільш небезпечне): Розгерметизація з'єднувального газопроводу, від блоку пиловловлювачів до електроприводної газоперекачувального агрегату в блоці компримування газу в замкнутому просторі (приміщенні), внаслідок різкого збільшення тиску ® викид газу ® утворення вибухонебезпечного ГВП у замкнутому просторі ® вибух ГВП від джерела ініціювання (джерелом ініціювання вибуху стало зіткнення металевих предметів при викиді з трубопроводу газу, коли, стало результатом взаємодії (тертя) частинок речовини і металевих конструкцій трубопроводу) ® поразка обладнання та персоналу ударною хвилею, осколками обладнання.

Група сценаріїв С2 (найбільш імовірне): Розгерметизація нагнітального газопроводу з природним газом в блоці компримування газу в будівлі компресорної станції, в результаті порушення цілісності зварного шва ® викид газу в межах приміщення ® займання від джерела запалювання (джерелом займання послужила електрична іскра від несправного обладнання) ® термічна поразка обладнання та персоналу.

Група сценаріїв С3 (максимально негативний вплив на навколишнє середовище): Розгерметизація трубопроводу з природним газом на відкритому просторі, внаслідок дефекту зварного шва ® викид газу у відкритий простір ® освіта переобогащенной ГВП ® згоряння ГВП по моделі «вогненну кулю» за наявності джерела ініціювання (джерелом ініціювання послужив розряд блискавки) ® пряме вогневий вплив на навколишнє середовище ® термічний вплив на навколишнє середовище.

Вибухонебезпечні хмари паливно-повітряної суміші, як правило, спалахують через деякий час після їх утворення. Це дозволяє оповістити персонал підприємства про необхідність включення пристроїв захисту (парові або водяні завіси для його розсіювання) і вжити заходів щодо запобігання можливих вибухів на сусідніх об'єктах. Таким чином, вельми актуальним є виявлення загазованості повітряного середовища території підприємств на ранніх стадіях аварії.

Для розрахунку ймовірності виникнення НС необхідно побудувати дерево відмов для кожного сценарію.

1.15 Розрахунок ймовірності виникнення НС, викликаної розгерметизацією газопроводу в будівлі компресорної станції

Моделювання аварійної ситуації представлено на дереві подій.

Дерево відмов - це графічне представлення зв'язків між відмовами обладнання та аварійними ситуаціями. Одним з достоїнств методу є систематичне логічно обгрунтоване побудова безлічі відмов елементів системи, які можуть призвести до аварії. Відповідно до формулами 1.5 і 1.6 проведемо розрахунок ймовірності виникнення вибуху в парку високого тиску.

; (1.5)

. (1.6)

На малюнку 1.6 наведено дерево відмов для найбільш імовірного сценарію, розгерметизація газопроводу в будівлі компресорної станції з подальшим займанням минає газу.

Малюнок 1.6 - Дерево відмов для найбільш імовірного сценарію розвитку НС

У таблиці 1.7 наведені значення імовірності виникнення кінцевих подій для небажаної події - розгерметизація нагнітального газопроводу ГПА в блоці компримування газу в будівлі компресорної станції з подальшим займанням минає газу.

Таблиця 1.7 - Вихідні події «дерева відмов»

Значення для події Х, за формулою 1.5

Р _x = = 1 - (1-0,0738) ∙ (1-0,08) = 0,1478;

Для події Y, за формулою 1.5:

Р _y = = 1 - (1-0,0041) ∙ (1-0,07) = 0,0738;

Для події Z, за формулою 1.6:

Р _Z = Р _A ∙ Р _У = 0,06 ∙ 0,0688 = 0,0041;

Для події В:

Р _В = 1 - (1-0,04) ∙ (1-0,03) = 0,0688.

Відповідно до даних таблиці 1.5 НС, викликана розгерметизацією газопроводу, з подальшим займанням від джерела запалювання, є рідкісною.

У таблиці 1.8 наведені значення імовірності виникнення кінцевих подій для небажаної події - розгерметизація підземного газопроводу у відкритому просторі з подальшим займанням.

Таблиця 1.8 - Імовірність виникнення події

3,6 ∙ 10 ^-3

11

Проведення ремонтних робіт в охоронній зоні

1 ∙ 10 ^-3

12

Траса МР не позначена

10 ^-4

13

Необізнаність будівельних організацій про наявність МР

10 ^-3

14

Обвал

0,14

15

Паводок

10 ^-4

16

Розряд блискавки

1 ∙ 10 ^-2

17

Селевий потік

10 ^-3

18

Дефекти заводського поздовжнього шва труби

1,3 ∙ 10 ^-4

19

Низька якість металу труби

1,5 ∙ 10 ^-4

№

Подія

Імовірність

1

2

3

L

Абразивний знос регулятора тиску

1,3 ∙ 10 ^-4

M

Дефекти не ліквідуються

10 ^-3

1

Відбір проби до продувочной свічки через вентиль

На малюнку 1.8 наведено дерево відмов для небажаної події - розгерметизація газопроводу в приміщенні, з подальшим повним руйнуванням будівлі компресорної станції. Це є найбільш небезпечним сценарієм розвитку надзвичайної ситуації.

Малюнок 1.8 - Дерево відмов для найбільш небезпечного сценарію розвитку аварії на магістральному газопроводі

Значення для події Y (за формулою 1.5):

;

Для події D:

;

Для події А:

Р _А = Р _M ∙ Р _D = 0,39 ∙ 10 ^-3 ∙ 10 ^-3 = 0,39 ∙ 10 ^-6;

Для події К:

Р _К = Р ₉ ∙ Р ₁₀ = 3,2 ∙ 10 ^-2 ∙ 3,6 ∙ 10 ^-2 = 1,15 ∙ 10 ^-3;

Для події J:

;

Для події I:

Р _I = Р _До ∙ Р _J = 1,15 ∙ 10 ^-3 ∙ 0,029 = 3,33 ∙ 10 ^-5;

Для події H:

;

Для події G:

;

Для події F:

;

Значення для події E:

Р _E = Р _F ∙ Р _G = 0,0135 ∙ 0,0062 = 0,83 ∙ 10 ^-4;

Значення для події B:

Р _B = Р _E ∙ Р _M = 0,83 ∙ 10 ^-4 ∙ 10 ^-3 = 0,83 ∙ 10 ^-7;

Для події C:

1 - (1-1,3 ∙ 10 ^-2) ∙ (1-2,3 ∙ 10 ^-3) ∙ (1-1 ∙ 10 ^-2) = 0,025;

Таким чином, для події Х:

Р _Х = 1 - (1-0,39 ∙ 10 ^-6) ∙ (1-1,3 ∙ 10 ^-4) ∙ (1-0,83 ∙ 10 ^-7) ∙ (1-0,025) = 0,025.

Відповідно до даних таблиці 1.5 ця НС є одиничною (один раз за час існування об'єкта).

1.16 Опис надзвичайної ситуації

У будівлі компресорної станції відбувається повна розгерметизація з'єднувального газопроводу, всмоктувального колектора ГПА (f 1020 * 16мм 38 м) в блоці компримування газу. Причиною виникнення НС на компресорній станції було різке збільшення тиску в трубопроводі. У результаті відбувається утворення газоповітряної суміші з вибухонебезпечної концентрації газу. Джерелом ініціювання вибуху стало зіткнення металевих предметів при викиді з трубопроводу газу, коли, стало результатом взаємодії (тертя) частинок речовини і металевих конструкцій трубопроводу.

Для проведення розрахунків приймаємо, що аварія сталася о 12 годині дня. Пора року - весна, 17 травня, швидкість вітру 1,0 м / с, температура повітря 15 º С. Ступінь вертикальної стійкості - изотермия. План компресорної станції на ріс.А2.

У результаті вибуху з-за впливу надлишкового тиску сталося руйнування будівлі компресорної станції і ближніх споруд. Схема руйнувань представлена ​​в додатку А малюнок А4.

У даному розділі представлено короткий опис об'єкта дослідження, технологічна схема «Сергіївського ЛВУМГ», наведені основні характеристики небезпечної речовини (природний газ). Розроблено сценарії виникнення і розвитку надзвичайних ситуацій, можливих на газопроводі високого тиску. Так само розраховані ймовірності їх виникнення. Інформація, отримана в даному розділі, дозволяє провести розрахунок параметрів вражаючих факторів за певними сценаріями розвитку надзвичайної ситуації. Мета, поставлена ​​в розділі досягнута.

2. Прогнозування параметрів основних вражаючих факторів і оцінка стійкості будівель, споруд та технологічного обладнання

У даному розділі розраховуються показники пожежовибухонебезпеки об'єкта, визначається категорія компресорної станції по пожежовибухонебезпеки, оцінюються соціальний та індивідуальний ризики, розробляються заходи щодо попередження пожеж та вибухів.

2.1 Аналіз виробництва по пожежовибухонебезпеки

У нафтогазовому комплексі використовується і переробляється велика кількість горючих і вибухонебезпечних матеріалів. Для підвищення безпеки технологічних процесів необхідна правильна оцінка вибухо-і пожежонебезпеки цих процесів та виконання низки заходів, спрямованих на більш раціональне проектування та безпечну експлуатацію.

Газоперекачувальних компресорна станція відноситься до вибухопожежонебезпечних виробництв категорії «А». Виробництва, пов'язані з даної категорії, пов'язані із застосуванням, транспортуванням або отриманням горючих газів, нижня межа займання яких складає 10% і менше по відношенню до об'єму повітря, рідин з температурою спалаху парів до 28 градусів за умови, що зазначені гази можуть утворювати вибухонебезпечні суміші .

Основними факторами, що визначають небезпеку ділянки, є:

а) наявність і застосування у великих кількостях природного газу;

б) ведення процесу при високому тиску (до 7,5 МПа) і високих температурах (до 300 º С);

в) можливість утворення зарядів статичної електрики при русі газів і рідин щодо апаратів і трубопроводів [12].

Пожежовибухонебезпека компресорної станції обумовлена ​​фізико-хімічними властивостями речовин, що транспортуються. Залежність параметрів газу (тиск), а також складна просторова конструкція трубопроводів, значні змінні температурні і газодинамічні навантаження є основними джерелами небезпек в газопровідному транспорті.

2.2 Опис розрахункового сценарію надзвичайної ситуації

О 17.05 відбувається повна розгерметизація з'єднувального газопроводу високого тиску, всмоктувального колектора газоперекачувального агрегату від блоку живлення до ЕГПА (f 1020 * 16мм, 38 м, Р = 7,5 МПа) в результаті різкого підвищення тиску в трубопроводі. Відбувається утворення хмари газоповітряної суміші з вибухонебезпечної концентрації газу. Джерелом ініціювання вибуху стало зіткнення металевих предметів при викиді з трубопроводу газу, коли, стало результатом взаємодії (тертя) частинок речовини і металевих конструкцій трубопроводу.

2.3 Розрахунок надлишкового тиску вибуху для горючих газів

Надмірний тиск вибуху DР, кПа, для індивідуальних горючих речовин визначається за формулою:

Δ Р = (Р _max - Р ₀₎ ∙ ((mZ) / (V _св ρ _г.п.)) ∙ (100 / З _ст) ∙ (1 / К _н), (2.1)

де Р _max - максимальний тиск вибуху стехиометрической газоповітряної суміші в замкнутому об'ємі, що визначається експериментально або за довідковими даними. За відсутності експериментальних чи довідкових даних допускається приймати Р _max рівним 900 кПа;

Р ₀ - початковий тиск, кПа (допускається приймати рівним 101кПа);

m - маса ГГ, що вийшли в результаті аварії в приміщення

m = V _г ∙ ρ _р. (2.2)

де V _г - об'єм газу, що надійшов до приміщення в результаті гіпотетичної аварії на газопроводі, м ^3;

ρ _р - щільність газу при розрахунковій температурі t _p, кг ∙ м ^3, яка обчислюється за формулою

ρ _г = = кг / м ^3, (2.3)

де М-молярна маса речовини, кг / кмоль;

V ₀ - молярний об'єм, рівний 22,413 м ³ / кмоль;

t _p - розрахункова температура, º С. В якості розрахункової температури слід приймати максимально можливу температуру повітря в даному приміщенні у відповідній кліматичній зоні або максимально можливу температуру повітря за технологічним регламентом з урахуванням можливого підвищення температури в аварійній ситуації, в нашому випадку 21 º С.

Зробимо розрахунок параметрів вибуху при розгерметизації з'єднувального газопроводу для найбільш небезпечного сценарію С1 розвитку аварії: розгерметизація трубопроводу в замкнутому просторі (приміщенні) (повна розгерметизація з'єднувального газопроводу, всмоктувального колектора ГПА від блоку живлення до ЕГПА, f 1020 * 16мм 38 м в блоці компримування газу) ® викид газу ® утворення вибухонебезпечного ГВП у замкнутому просторі ® вибух ГВП від джерела ініціювання ® поразка обладнання та персоналу ударною хвилею, осколками обладнання, подальший розвиток аварії на території компресорної станції.

Вихідні дані:

Трубопровід високого тиску Р _т = 7,5 МПа;

Максимальна витрата q = 5 м ³ / с;

Діаметр трубопроводу d = 1020 мм;

Час спрацювання засувок (автоматичне відключення) Т = 30 с;

Відстань між засувками l = 30 м.

Обсяг газу, що вийшов з трубопроводів визначається за наступною формулою

V _г = V _1Т + V _2Т = 150 +3315 = 3465 (м ^3); (2.4)

де V _1Т - обсяг газу вийшов із трубопроводу до його відключення, м ^3;

V _1Т = q ∙ T = 5 ∙ 30 = 150 (м ^3); (2.5)

де q - витрата газу, що дорівнює 5 м ³ / с;

Т - час, до перекриття трубопроводу, що складає 30 с;

V _2Т - об'єм газу, що вийшов із трубопроводу після його відключення, м ^3;

V _2Т = 0,01 πp ₂ (r _{¹ лютому} l ₁ + r ^{₂ лютого} l ₂ +, ..., r ² _n l _n), = 0,01 ∙ 3,14 ∙ 7,5 ∙ 10 ³ ∙ 0,685 ² · 30 = 3315 (м ^3); (2.6)

π = 3,14;

Р ₂ - максимальний тиск у трубопроводі за технологічним регламентом, рівне 7,5 ∙ ¹⁰ Березня кПа;

r - внутрішній радіус трубопроводів, що дорівнює 1 м;

L - довжина трубопроводів від аварійного апарату до засувок, 30 м.

Отже, згідно з формулою (3.2) обчислимо масу ГГ, що вийшли в результаті аварії і до приміщення:

m = 3465 ∙ 0,67 = 2322 (кг).

Z - коефіцієнт участі горючої речовини у вибуху, який допускається приймати для горючих газів Z = 0,5;

V _св - вільний об'єм приміщення, в нашому випадку V _св = 44200 м ^3;

З _ст - стехіометричні концентрація ГГ,% (об.), що обчислюється за формулою

З _ст = 100 / (1 ​​+4,84 β), (2.7)

де β = n _c + ((n _{H-n X)} / 4) - (n _o / 2) - стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції згоряння; (2.8)

Отже Стехіометрична концентрація ГГ буде дорівнює:

З _ст = 100 / (1 ​​+4,84 ∙ 2) = 9,36% (об.).

К _н - коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення і неадіабатічность процесу горіння. К _н допускається приймати рівним 3.

З усього вище обчисленого можна знайти значення надлишковий тиск вибуху DР для індивідуальних горючих речовин:

Δ Р = (900-101) ∙ ((2322 ∙ 0,5) / (44200 ∙ 0,67)) ∙ (100 / 9,36) ∙ (1 / 3) = 112 кПа

Визначимо ступінь руйнування будівлі компресорної станції за таблицею 2.1

Таблиця 2.1 Гранично допустимий надлишковий тиск вибуху в приміщеннях або на відкритому просторі

Відповідно до таблиці визначаємо, що при ΔР = 112 кПа відбувається повне руйнування будівлі компресорної станції.

Зробимо розрахунок параметрів пожежі для найбільш імовірного сценарію С2: розгерметизація трубопроводу з природним газом (часткова розгерметизація всмоктуючого газопроводу ГПА f 1020 * 16,5 мм 285 м в блоці компримування газу в будівлі компресорної станції) ® викид газу в межах приміщення ® займання від джерела запалювання ® термічна поразка обладнання та персоналу, подальший розвиток аварії на території підприємства.

Вихідні дані:

Трубопровід високого тиску Р _т = 7,5 МПа;

Максимальна витрата q = 5 м ³ / с;

Діаметр трубопроводу d = 1020 мм;

Час спрацювання засувок (автоматичне відключення) Т = 20 с;

Відстань між засувками l = 20 м;

Параметри приміщення 85 × 65 × 10.

Знаходимо масу горючого газу, що вийшов в результаті розрахункової аварії до приміщення:

V = m ∙ ρ г;

За формулою 2.3:

ρ _г = = кг / м ^3,

За формулою 2.6: V _2Т = 0,01 ∙ 3,14 ∙ 7,5 ∙ 10 ³ ∙ 0,5 ² · 20 = 1178 м ^3;

За формулою 2.5: V _1Т = q ∙ T = 5 ∙ 20 = 100 м ^3;

За формулою 2.4 розрахуємо обсяг газу який вийшов з трубопроводів:

V _г = 100 +1178 = 1278 м ^3;

Відповідно до формули 2.2 обчислимо масу ГГ, що вийшли в результаті аварії і до приміщення:

m = 1278 ∙ 0,67 = 856 кг;

V _св = 0,8 ∙ 55 250 = 44 200 м ³ - вільний об'єм приміщення;

СН _4: β = 1 + ((4-0) / 4 - (0 / 2) = 2;

За формулою (2.7):

З _ст = 100 / (1 ​​+4,84 ∙ 2) = 9,36% (об.);

Z = 0,5 за таблицею 2.7.

За формулою (2.1) надлишковий тиск згоряння газоповітряної суміші DР, кПа, для індивідуальних горючих речовин визначається:

Δ Р = (900 -101) ∙ ((2023 ∙ 0,5) / (44200 ∙ _0,67.)) ∙ (100 / 9,36) ∙ (1 / 3) = 97кПа,

Відповідно до таблиці 2.1, при ΔР = 97 кПа відбувається повне руйнування будівлі компресорної станції.

2.4 Розрахунок параметрів хвилі тиску при розриві газопроводу у відкритому просторі

Розрахуємо параметри хвилі тиску при розриві газопроводу у відкритому просторі, для сценарію С3 розвитку аварії з максимально негативним впливом на навколишнє середовище

Параметрами хвилі тиску є надлишковий тиск в позитивній фазі хвилі D p і безрозмірний імпульс позитивної фази хвилі i.

При руйнуванні газопроводу з природним газом на повний переріз реалізуються три основні сценарії:

1 - утворення повітряних хвиль стиснення в повітрі за рахунок розширення в атмосфері природного газу, викинутого під високим тиском з обсягу зруйнованої частини газопроводу з впливом надлишкового тиску та імпульсу, розліт фрагментів труби і уламків грунту;

2 - освіта вогневого кулі, що виникає на початковій стадії витікання газу із зруйнованого трубопроводу (не більше 1 хвилини після руйнування), з впливом теплового поля;

3 - горіння факела з впливом теплового поля від полум'я, утвореного горінням високошвидкісних струменів газу, стікали зі зруйнованої частини трубопроводу.

При моделюванні небезпечних факторів вибуху враховувалися лише фактори навантаження імпульсним та баричного дією повітряних хвиль стиснення, що утворюються при розширенні в атмосфері природного газу, викинутого під високим тиском з обсягу зруйнованої частини газопроводу. Для розрахунку цих характеристик були використані широко застосовуються на практиці співвідношення М. А. Садовського для сферичної хвилі у вільному просторі [13, 14]:

- Надлишковий тиск на фронті хвилі стиснення:

, МПа, (2.8)

де - Приведений радіус, розрахований за формулою 2.11;

- Імпульс позитивної фази стиснення:

, КПа × с, (2.9)

де -Маса тротилового еквівалента, розрахований за формулою 3.5;

- Період позитивної фази стиснення: D

, С, (2.10)

де R - відстань від місця аварії, приймається рівним 60 м, відстань до першого садової ділянки.

Наведений радіус розраховується за формулою:

, (2.11)

Приведення енергії розширення маси газу, що бере участь у формуванні первинних хвиль стиснення до еквівалентної енергії від вибуху тротилового еквівалента відповідно до законів подібності [15,16] дозволяє вираз (2.5), в якому енергія розподілу сферичної хвилі при наземному вибуху подвоюється і має форму півсфери:

, Кг. (2.12)

де h - поправочний коефіцієнт, рівний для слабонесущих і середніх грунтів (піски, супіски) приблизно 0,6, а для щільних грунтів (суглинки і глини) - 0,8;

Q _ТНТ - теплота згоряння тротилу, рівна 4,2 × 10 ⁶ Дж / ​​кг;

М _Г - маса стисненого газу, що бере участь у формуванні первинних хвиль стиснення, кг (3.11),

, Кг. (2.13)

А _Г - робота розширення одиниці маси газу, Дж / ​​кг, і, вважаючи процес розширення газу адіабатичним (PV ^k = const), маємо [13]:

, Дж / ​​кг. (2.14)

P ₀ - атмосферний тиск, 101,3 кПа;

r ₀ = 0,7168 - щільність природного газу при 0 º С;

P ₁ - робочий тиск перекачування, 5,5 МПа;

r ₁ - щільність газу при перекачуванні, 0,71 кг / м ^3;

Lp - довжина зруйнованої ділянки, 65 м (рисунок 2.1).

Як показав аналіз статистики аварій на газопроводах [12,15], існує певна кореляція між довжиною розриву Lp і технологічними параметрами трубопроводів (рисунок 2.1).

Малюнок 2.1 - Залежність протяжності аварійного розриву від діаметра трубопроводу

Таким чином, за формулами 2.8-2.14 для розрахункової аварії підземного трубопроводу, отримаємо, що лісопосадка, розташована в 60 метрах від місця розриву отримає надлишковий тиск в 3,5 кПа. Залежність значення надлишкового тиску від відстані представлена ​​на малюнку 2.2.

Результати розрахунку свідчать про те, що виникає при руйнуванні газопроводу хвиля стиснення не становить серйозної загрози для життя людини, що опинилася навіть в безпосередній близькості (не ближче 50 м) від місця аварії, і не здатна викликати будь-яких пошкоджень будівель і споруд, розташованих за межами існуючих охоронних зон, що також підтверджується вітчизняним і зарубіжним досвідом ліквідації аналогічних аварій.

При розгерметизації і вибуху газопроводу по виробленим розрахунками очікується, що надлишковий тиск від вибуху на відстані 60 м. складе 3,5 кПа (формула 2.8).

2.5 Розрахунок розмірів зон, обмежених НКПР газів при вступі ГГ в приміщення

Для визначення розмірів газопаровоздушних хмари парів речовин, що надійшов у відкритий простір зробимо розрахунок розмірів зон обмежують область концентрацій, що перевищують нижня концентраційна межа поширення полум'я.

Відстань Х _НКПР, Y _НКПР, Z _НКПР розраховують за наступними формулами:

Х _НКПР = До ₁ l (K ₂ ln (δC ₀ / C _НКПР) ^0.5; (2.15)

Y _НКПР = До ₁ b (K ₂ ln (δC ₀ / C _НКПР) ^0.5; (2.16)

Z _НКПР = К ₃ h (K ₂ ln (δC ₀ / C _НКПР) ^0.5. (2.17)

де К ₁ - коефіцієнт, що дорівнює 1,1314 для ГГ;

K ₂ - коефіцієнт, що дорівнює 1 для ГГ;

До ₃ - коефіцієнт, що дорівнює 0,0253 для ГГ за відсутності рухомий повітряного середовища; 0,02828 для ГГ при рухливій повітряному середовищі;

h - висота приміщення, рівна 10м;

b - ширина приміщення, рівна 65м;

l - довжина приміщення, рівна 85м;

δ - допустиме відхилення концентрацій при задається рівні значимості Q (C> c), рівний 1,63;

розміри приміщення 65 на 85;

U - рухливість повітряного середовища при працюючій вентиляції;

З _НКПР - за табличними даними для метану складає 5,28% (об.)

Обчислимо С _о - предекспоненціальний множник,% (об.), що дорівнює:

при відсутності рухомий середовища для ГГ:

З _о = 3,77 ∙ 10 ³ ∙ (m / (ρ _р. ∙ V _св); (2.18)

де m - маса ГГ, що вийшли в результаті аварії і в приміщення;

ρ _р. - щільність газу, що вийшов з трубопроводів, ρ _р = 0,67 м ³

V _св - вільний об'єм приміщення, в нашому випадку V _св = 44200 м ^3;

при рухливості повітряного середовища для ГГ:

З _про = 3 ∙ 10 ² ∙ (m / (ρ _р. ∙ V _св ∙ _U); (2.19)

Розрахуємо розміри зон, обмежених НКПР газів при вступі ГГ в приміщення, для найбільш небезпечного сценарію С1 розвитку аварії, за формулами 2.15 ... 2.17:

Дані для розрахунку: маса вийшов газу, в результаті аварії 2322 кг, вільний об'єм приміщення 44200 м ^3.

З _о = 3,77 ∙ 10 ³ ∙ (2322 / _(0,67. ∙ 44200) = 296% (об.);

З _про = 3 ∙ 10 ² ∙ (2322 / _(0,67. ∙ _44200. ∙ 0,1) = 235% (об.);

Розрахуємо розміри зон, обмежених НКПР газів при вступі ГГ до приміщення:

при працюючій вентиляції:

Х _НКПР = 1,1314 ∙ 85 _(1. ∙ ln ((1,63. ∙ 235) / 5,28)) ^0,5 = 199 м;

Y _НКПР = 1,1314 ∙ 65 _((1. ∙ ln (1,63. ∙ 235) / 5,28)) ^0,5 = 152 м;

Z _НКПР = 0,02828 ∙ 10 _((1. ∙ ln (1,63. ∙ 235) / 5,28)) ^0,5 = 0,58 м;

при непрацюючій вентиляції:

Х _НКПР = 1,1314 ∙ 85 _((1. ∙ ln (1,63. ∙ 296) / 5,28)) ^0,5 = 204 м;

Y _НКПР = 1,1314 ∙ 65 _((1. ∙ ln (1,63. ∙ 296) / 5,28)) ^0,5 = 156 м;

Z _НКПР = 0,0253 ∙ 10 _((1. ∙ ln (1,63. ∙ 296) / 5,28)) ^0,5 = 0,54 м;

Циліндр, усередині якого розташовується джерело можливого виділення горючих газів, буде обмежений розмірами будівлі компресорної станції (85 × 65 × 10). У межах цієї зони створюється вибухонебезпечні середовища.

Розрахуємо розміри зон, обмежених НКПР газів при вступі ГГ в приміщення, для найбільш імовірного сценарію С2 розвитку аварії, за формулами 2.15 ... 2.17:

Дані для розрахунку: маса вийшов газу, в результаті аварії 856 кг, вільний об'єм приміщення 44200 м ^3.

Обчислимо С _о - предекспоненціальний множник,% (об.):

при відсутності рухомий середовища для ГГ, за формулою 2.18:

З _о = 3,77 ∙ 10 ³ ∙ (856 / _(0,67. ∙ 44200) = 109% (об.);

при рухливості повітряного середовища для ГГ, за формулою 2.19:

З _про = 3 ∙ 10 ² ∙ (856 / _(0,67. ∙ _44200. ∙ 0,1) = 87% (об.);

при працюючій вентиляції:

Х _НКПР = 1,1314 ∙ 85 _((1. ∙ ln (1,63. ∙ 87) / 5,28)) ^0,5 = 175 м;

Y _НКПР = 1,1314 ∙ 65 _((1. ∙ ln (1,63. ∙ 87) / 5,28)) ^0,5 = 134 м;

Z _НКПР = 0,02828 ∙ 10 _((1. ∙ ln (1,63. ∙ 87) / 5,28)) ^0,5 = 0,5 м;

при непрацюючій вентиляції:

Х _НКПР = 1,1314 ∙ 85 _((1. ∙ ln (1,63. ∙ 109) / 5,28)) ^0,5 = 180 м;

Y _НКПР = 1,1314 ∙ 65 _((1. ∙ ln (1,63. ∙ 109) / 5,28)) ^0,5 = 138 м;

Z _НКПР = 0,0253 ∙ 10 _((1. ∙ ln (1,63. ∙ 109) / 5,28)) ^0,5 = 0,5 м;

Циліндр, усередині якого розташовується джерело можливого виділення горючих газів, буде обмежений розмірами будівлі компресорної станції (85 × 65 × 10). У межах цієї зони створюється вибухонебезпечні середовища.

2.6 Розрахунок розмірів зон, обмежених НКПР газів при вступі ГГ у відкритий простір

Зробимо розрахунок зон, обмежених НКПР газів для сценарію С3 з максимально негативним впливом на навколишнє середовище.

Критеріями розмірів зон, обмежених НКПР газів, при аварійному надходження горючих газів у відкритий простір при нерухомій повітряному середовищі є відстані Х _НКПР, Y _НКПР, Z _НКПР, м.

Ці відстані для горючих газів розраховуються за формулами:

, (2.20)

, (2.21)

де m _р - маса надійшов у відкритий простір ГГ при аварійній ситуації, кг;

ρ _р - щільність ГГ при розрахунковій температурі і атмосферному тиску, кг / м ^3;

З _НКПР - нижня концентраційна межа поширення полум'я ГГ% (об.).

Для визначення щільності ГГ застосовується формула:

, (2.22)

де М - молярна маса, дорівнює 16,1 кг / моль - для природного газу;

V ₀ - молярний об'єм, рівний 22,413 м ³ / кмоль;

t _p - розрахункова температура, рівна 12 ⁰ С;

Звідси, ρ _г = 16,1 / (22,413 · (1 +0,00367 · 12)) = 0,71 кг / м ^3.

Зробимо розрахунок зон НКПР полум'я для сценарію С3 з максимально негативним впливом на навколишнє середовище, при беспламенно закінченні газу з утворився свища в газопроводі в 5 м ³ / с і тривалістю 15 хвилин.

Для визначення маси надійшов у відкритий простір ГГ при розгерметизації трубопроводу застосовується формула 2.2:

m _г = V _т ∙ ρ _г,

Обсяг газу, що вийшов із трубопроводу, за формулою 2.4:

V _т = 5 ∙ 900 = 4500 м ^3;

m _р = 4500 × 0,71 = 3195 кг.

Т.ч. за формулами (2.20) і (2.21) розрахуємо відстані X _НКПР, Y _НКПР і Z _НКПР для природного газу, що обмежують область концентрацій, що перевищують НКПР:

м;

м.

Для ГГ геометрично зона, обмежена НКПР, буде представляти циліндр з основою радіусом R _б і висотою h _б = 2R _б при R _б £ h і h _б = h + R _б при R _б> h, всередині якого розташоване джерело можливого виділення ГГ [ 17].

Таким чином, для розрахункової аварії підземного трубопроводу, геометрично зона, обмежена НКПР газів, буде представляти циліндр з основою радіусом R _б = X _НКПР = Y _НКПР = 142,6 м і висотою h _б = Z _НКПР = 3,2 м.

2.7 Розрахункове визначення значення коефіцієнта участі ГГ у вибуху

Наведені розрахунки застосовуються для випадку

100т / (ρ _Г.П ∙ V _св) <0.5 ∙ C _НКПР - нижня концентраційна межа поширення полум'я газу,% (об.), і для приміщень у формі прямокутного паралелепіпеда з відношенням довжини до ширини не більше 5.

Коефіцієнт Z участі ГГ у вибуху при заданому рівні значимості розраховується:

Z = ((5 ∙ 10 ^-3 ∙ π) / m) ∙ ρ _р ∙ (C ₀ + C _НКПР / δ) ∙ Х _НКПР ∙ Y _НКПР ∙ Z _НКПР; (2.23)

Розрахуємо коефіцієнт Z участі ГГ у вибуху при заданому рівні значимості для найбільш небезпечного сценарію С1.

Дані для розрахунку:

m = 2322 кг, згідно з формулою (2.2);

ρ _г = 0,67 кг / м ^-3, згідно з формулою (2.3);

З ₀ = 296% (об.), згідно (2.11) - при відсутності повітряного середовища;

З ₀ = 235% (об.), згідно (2.12) - при рухомий повітряному середовищі;

δ = 1,63

при відсутності повітряного середовища

Z = ((5 ∙ 10 ^-3 ∙ 3,14) / 2322) ∙ 0,67 ∙ (296 + (5,28 / 1,63)) ∙ 204 ∙ 156 ∙ 0,54 = 23;

при рухливій повітряному середовищі:

Z = ((5 ∙ 10 ^-3 ∙ 3,14) / 2322) ∙ 0,67 ∙ (235 + (5,28 / 1,63)) ∙ 199 ∙ 152 ∙ 0,58 = 19.

Таким чином коефіцієнт участі горючих газів у вибуху при відсутності повітряного середовища дорівнює 23, при рухливій повітряному середовищі - 19.

2.8 Розрахунок параметрів вибуху газоповітряних сумішей

Під час вибуху газоповітряних сумішей (ГВП) зону детонаційної хвилі, обмежену радіусом r _0, можна визначити за формулою

r ₀ = , М, (2.24)

де 1 / 24 - коефіцієнт, м / кДж ^{1 / 3;}

Е - енергія вибуху суміші, яка визначається з виразу

Е = , КДж, (2.25)

де С - стехіометричні концентрація пального за обсягом у%, для метану 9,45 об.%;

r _СТХ - щільність суміші стехіометричного складу, кг / м ^3, для метану складе 1,232 кг / м ^3;

Q _СТХ - енергія вибухового перетворення одиниці маси суміші стехіометричного складу, кДж / кг;

V ₀ - вільний об'єм приміщення, м ^3.

Зробимо розрахунок параметрів вибуху газоповітряних сумішей для найбільш небезпечного сценарію С1:

Дані для розрахунку: Q _СТХ - для метану 2,763 ∙ ¹⁰ березня кДж / кг,

V ₀ = 0,8 ∙ V _п = 0,8 ∙ 55 250 = 44 200 м ^3.

Е = = 1592,1 ∙ 10 ^6, кДж,

r ₀ = = 48,7, м,

Зона дії повітряної ударної хвилі (ВУВ) починається відразу за зовнішньою межею хмари ГВП. Тиск у фронті ударної хвилі D Р _ф залежить від відстані до центру вибуху і визначається таблиці 2.2, виходячи зі співвідношення

D Р _ф = f (r / r _0), (2.26)

де r - відстань від центру вибуху до розглянутої точки.

Таблиця 2.2-Залежність D Р _ф від відстані до центру вибуху

Дані визначені за формулою 2.10 згідно з таблицею 2.2 занесемо в таблицю 2.3.

Таблиця 2.3 - Залежність надлишкового тиску на фронті ударної хвилі і відстані до центру вибуху

Розглянемо вплив надлишкового тиску ударної хвилі на людину.

Таблиця 2.4 - Вплив надлишкового тиску ударної хвилі на людину

Надлишковим тиском ударної хвилі буде вражений персонал компресорної станції.

Розрахуємо рівні руйнувань під час вибуху в будівлі компресорної станції.

2.9 Розрахунок рівнів руйнувань під час вибуху

Зробимо розрахунок рівнів руйнувань при вибуху для найбільш небезпечного сценарію С1 розвитку аварії.

Відстань від передбачуваного центру вибуху до об'єкта, тобто радіус руйнувань, який визначають за формулою:

, (2.27)

де W - тротиловий еквівалент вибуху, кг;

К - константа відповідних руйнувань;

Виділяють шість основних зон небезпеки для наступних значень константи:

1) К = 1 - умовний радіус повного руйнування.

2) К = 3,8 - зона повного руйнування будинків.

3) К = 5,6 - зона 50%-го руйнування будівель.

4) К = 9,6 - зона руйнувань будівель без обвалення.

5) К = 28 - зона помірного руйнування будівель з руйнуванням дверей, віконних плетінь, внутрішніх перегородок.

6) К = 56 - зона малого пошкодження з руйнуванням близько 10% скління.

Тротиловий еквівалент вибуху розраховується за формулою:

W = , (2.28)

де Z - частка наведеної маси парів, що беруть участь у вибуху (приймається Z = 0,1),

q - нижча теплота згоряння, кДж / кг (для прир. газу q = 53082,492 кДж / кг)

q _t - питома енергія вибуху тротилу, кДж / кг (q _t = 4520 кДж / кг),

m - загальна маса газу, кг.

W = = 1212 кг.

Звідси, згідно з формулою 3.13 знаходимо радіус руйнувань:

R = K · = K · 7,55.

Результати розрахунків по всіх зонах небезпеки зведені у таблиці 2.5.

Таблиця 2.5 - Зони руйнувань при вибуху природного газу

Ситуаційний план розглянутого сценарію розвитку аварії представлений в додатку А.

Всі отримані дані зведемо в таблицю.

Таблиця 2.6 - Зведена таблиця

У зв'язку з тим, що наявність вогнищ загоряння можливо, застосування засобів пожежогасіння слід. Але на території компресорної станції розташовується мережа пожежних гідрантів.

2.10 Розрахунок параметрів завалу, що утворився в результаті вибуху

Розрахуємо параметри завалу, що утворився в результаті вибуху, для найбільш небезпечного сценарію С1.

Висота завалу (h) - відстань від рівня землі до максимального рівня уламків в межах контуру будівлі.

Основними факторами, що визначають висоту завалу, є поверховість будівлі і величина чинного тиску у фронті повітряної ударної хвилі. Чим більший тиск, тим далі розлітаються уламки, що призводить до зменшення висоти завалу (рисунок 2.2). Максимальної за величиною висота завалу буде в тому випадку, якщо на будівлю подіє мінімальний тиск, викликає руйнування стін будівлі. За мінімальний тиск зазвичай приймають P _ф = 0,05 МПа.

Висоту завалу можна визначити з умови рівності обсягу утворився завалу

, (2.29)

та обсягу обеліска

, (2.30)

де А, В, Н - довжина, ширина і висота будівлі, м;

g - обсяг завалу на 100 м ³ будівельного об'єму будівлі, що приймається: для промислових будівель - g = 20 м ^3; для житлових будівель - g = 40 м ^3;

h - висота завалу;

L - дальність розльоту уламків (при аваріях з вибухом L = 0,5 H);

А _зав, У _зав - довжина і ширина завалу.

Рисунок 2.2 - Розрахункова схема освіти завалу при різних тисках

Розміри завалів під час вибуху в будівлі визначаються за формулами

А _зав = А +2 L; У _зав = У +2 L (2.31)

Поза приміщенням: А _зав = А + L; У _зав = В + L (2.32)

Прирівнявши праві частини формул (2.22) і (2.23), знайдемо висоту завалу

, (2.33)

З додатку Б видно, що повного руйнування піддадуться будівля компресорної станції (А = 85 м, В = 65 м, Н = 10 м, А _зав = 95 м, У _зав = 75 м) і установка підготовки газу (А = 4 м, В = 5 м, Н = 4 м, за формулами 3.17: А _зав = 6 м, У _зав = 7 м). Таким чином, підставивши значення отримаємо висоту і обсяг завалу, що утворився при повному руйнуванні будови

;

;

;

;

;

.

Обсяг завалу будівель, які отримали сильну ступінь руйнування, приймають рівним половині від обсягу завалу повністю зруйнованої будівлі. У зоні сильних руйнувань знаходяться установка охолодження газу (А = 45м, В = 20 м, Н = 4 м, А _зав = 47 м, У _зав = 22 м), будівля ремонтного управління (А = 30 м, В = 10 м, Н = 3 м, А _зав = 33 м, У _зав = 13 м) і установка очищення газу (А = 38 м, В = 15 м, Н = 4 м, А _зав = 40 м, У _зав = 17 м).

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Загальні втрати людей на об'єкті будуть підсумовуватися з чисел постраждалих в будівлях і не в будинках

N _об = N _об.зд + N _{об.откр.,} (2.34)

де N _об.зд - постраждалі, які перебували в будівлях (17 осіб);

N _{об.откр} - постраждалі, що перебували поблизу будівлі (0 осіб).

Отже,

N _про = 17 +0 = 17 чол.

Безповоротні втрати людей під завалами складуть

N _б = 0,6 ∙ N _про (2.35)

N _б = 0,6 × 17 = 10 чол.,

а санітарні втрати в завалах

N _з = N _про - N _б (2.36)

N _з = 17 - 10 = 7 чол.

Таким чином, загальне число потерпілих при НС на компресорній станції буде визначатися як сума постраждалих від надлишкового тиску ударної хвилі вибуху і постраждалих, які перебувають під завалами: