Оцінка стійкості інженерно-технічного комплексу до вибуху

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

2.1 Завдання

2.2 Порядок виконання завдання

2.3 Розрахунок

2.3.1 Для свердловини, обладнаної ШГНУ

2.3.2 Для наземного технологічного трубопроводу

2.3.3 Для вертикального резервуара РВС-5000

2.3.4 Для дотискувальної насосної станції (ДНС)

2.3.5 Для групової замірній установки

2.3.6 Для парокотельной

2.3.7 Результати оцінки стійкості основних елементів інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта в разі вибуху

2.3.8 Оцінка фізичної стійкості елементів інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта

ВИСНОВОК

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВСТУП

На території бурових підприємств, нафтових і газових промислів, підприємств трубопровідного транспорту, нафтопереробних заводів і хімічних комплексів при виникненні надзвичайних ситуацій техногенного, природного або військово-політичного характеру можливі руйнування, а також виникнення пожеж, зон хімічного і біохімічного зараження. При цьому порушується життєдіяльність людей як в окремих районах, так і в цілих регіонах. Тому забезпечення стійкості роботи господарських об'єктів у надзвичайних ситуаціях є одним із важливих завдань єдиної державної системи попередження і ліквідації надзвичайних ситуацій (РСЧС).

1. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Стійка робота господарських об'єктів забезпечується за двома напрямками:

на стадії проектування та будівництва нових господарських об'єктів - шляхом реалізації вимоги спеціальних норм і стандартів;
на стадії експлуатації господарських об'єктів - періодичної оцінкою їх стійкості роботи.

Оцінка стійкості роботи господарського об'єкта - це вивчення його здатності протистояти сильним вибухів. Якщо оцінка показує, що господарський об'єкт виявиться нестійким у разі сильного вибуху, то розробляють і здійснюють інженерно-технічні, технологічні або організаційні заходи, спрямовані на підвищення стійкості слабких елементів інженерно-технічного комплексу, уразливих систем управління, постачання і забезпечення ефективного захисту робітників і службовців .

Оцінку стійкості роботи вибухонебезпечного об'єкту здійснюють до введення його в експлуатацію, а також один раз на п'ять років при складанні декларації безпеки підприємства. Стійкість господарських об'єктів, які не мають великої кількості вибухонебезпечного сировини або матеріалів, оцінюють у тих випадках, коли вони розташовані поблизу вибухонебезпечних об'єктів. Керівники господарських об'єктів зобов'язані своєчасно організувати оцінку стійкості господарських об'єктів силами своїх фахівців або із залученням організацій, що мають ліцензію на виконання дослідницьких робіт з проблем безпеки життєдіяльності.

Типова методика оцінки стійкості роботи господарського об'єкта у випадку загрози сильного вибуху передбачає виконання наступної роботи:

збір і вивчення вихідних даних;
визначення очікуваної величини надлишкового тиску у фронті ударної хвилі на місці розміщення основних елементів інженерно-технічного комплексу і в місцях розташування робочих і службовців;
оцінка стійкості роботи основних елементів інженерно-технічного комплексу та виявлення вразливих споруд, установок, агрегатів і систем;
оцінка ефективності захисту робітників і службовців;
оцінка стійкості роботи систем управління і постачання господарського об'єкта, ступеня підготовленості його до відновних робіт;
складання висновку про стійкість господарського об'єкта в цілому;
визначення доцільних меж підвищення стійкості роботи вразливих елементів інженерно-технічного комплексу, систем управління і постачання;
розробка комплексу заходів, спрямованих на підвищення стійкості роботи господарського об'єкта у випадку сильного вибуху.

При оцінці стійкості господарського об'єкта у випадку загрози сильного вибуху, необхідно мати дані про кількість і місце розміщення вибухонебезпечних речовин, перелік основних елементів інженерно-технічного комплексу (будівель, споруд, установок, агрегатів, систем), характеристику їх конструктивної особливості, відстані від кожного елемента інженерно -технічного комплексу до місця передбачуваного вибуху, кількість робітників і службовців, що перебувають в адміністративних і виробничих будівлях, спорудах і працюють на відкритій місцевості, характеристику систем управління, постачання й інші відомості, необхідні для дослідження.

Очікувана величина надлишкового тиску у фронті ударної хвилі розраховується з використанням спеціальної методики, яка враховує вид вибуху (об'ємний вибух або вибух конденсованого вибухової речовини). Величина надлишкового тиску у фронті ударної хвилі, очікувана на місці розміщення цікавить елемента, визначається в залежності від кількості вибухонебезпечної речовини і відстані від передбачуваного місця вибуху до елемента інженерно-технічного комплексу.

Оцінка стійкості основних елементів інженерно-технічного комплексу, від яких залежить робота господарського об'єкта, полягає у визначенні виду можливого руйнування кожного з основних елементів інженерно-технічного комплексу та у виявленні нестійких елементів. При оцінці ефективності захисту робітників і службовців у разі сильного вибуху визначають можливу кількість уражених і вид травм людей на території господарського об'єкта.

Оцінка стійкості систем управління і постачання (електроенергією, газом, водою, сировиною, комплектуючими виробами тощо) полягає у визначенні ступеня їх порушення в разі вибуху. Крім того, оцінюють ступінь підготовленості господарського об'єкта до відновних робіт.

Висновок про стійкість господарського об'єкта в цілому складають після аналізу отриманих результатів. Якщо всі основні елементи інженерно-технічного комплексу і систем господарського об'єкта виявляться стійкими і за прогнозом не буде великої кількості уражених робітників і службовців, то робота господарського об'єкта вважається стійкою в разі вибуху. Якщо хоча б один основний елемент інженерно-технічного комплексу або система господарського об'єкта виявляться за прогнозом нестійкими, робота об'єкта в цілому визнається нестійкою. Аналогічний висновок робиться, якщо в разі вибуху можливі загибель або великі втрати робочих і службовців.

Перш ніж приступити до розробки рекомендацій щодо підвищення стійкості господарського об'єкта, необхідно визначити ефективні та економічно виправдані межі її підвищення. Зазвичай межі підвищення стійкості слабких елементів встановлюють з урахуванням принципу рівноміцності, щоб рівень стійкості нестійких елементів і систем об'єкта піднімався до рівня стійкості більшості елементів і систем інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта.

Завершальним етапом дослідження стійкості роботи об'єкта є розробка комплексу інженерно-технічних, технологічних та організаційних заходів, спрямованих на доцільне підвищення стійкості роботи об'єкта в разі сильного вибуху. При цьому виконують необхідні розрахунки щодо різних варіантів підвищення стійкості роботи об'єкта з техніко-економічним обгрунтуванням заходів. Потім вибирають найбільш ефективні та економічно прийнятні заходи щодо підвищення стійкості роботи всіх слабких елементів і системи господарського об'єкта. Зазвичай вибрані заходи реалізують при виконанні поточного та капітального ремонту, а також в ході реконструкції і розвитку господарського об'єкта.

2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

2.1 Завдання

На території НГВУ розташований резервуарний парк з наземними металевими резервуарами, в яких міститься сумарний запас нафти в кількості 10000 тонн. ). У надзвичайній ситуації можливі руйнування резервуарів, розлив і загоряння нафти, освіта і вибух вуглеводневої суміші в кількості 30 тонн (Q). Характеристика елементів інженерно-технічного комплексу нафтопромислу, розташованого поблизу резервуарного парку, відома і приведено в таблиці 1. Відстані від пропонованого місця вибуху до елементів інженерно-технічного комплексу нафтопромислу вказані в таблиці 2.

Оцінити стійкість роботи нафтопромислу в разі вибуху вуглеводневої суміші на території резервуарного парку та розробити рекомендації щодо підвищення стійкості роботи інженерно-технічного комплексу нафтопромислу при виникненні надзвичайної ситуації.

Таблиця 1 Характеристика основних елементів інженерно-технічного комплексу нафтопромислу

Найменування елемента	Коротка характеристика
1. Свердловина, обладнана ШГНУ	Верстат-качалка, встановлений на бетонному фундаменті
2. Наземний технологічний трубопровід	Трубопровід виконаний із сталевих суцільнотягнутих труб зовнішнім діаметром 300 мм, з'єднаних зварюванням
3. Вертикальний резервуар РВС-500	Частково заглиблений вертикальний сталевий резервуар, об'ємом 500 м ^3, заповнений нафтою повністю
4. Дожимна насосна станція (ДНС)	Двоповерхова промислове цегляна будівля без каркасу
5. Групова замірних установка (ГЗУ)	Замірний блок розміщений в приміщенні Балкове типу, що має стіни й дах з подвійних листів сталі з шаром ізоляції
6. Парокотельной	Одноповерховий цегляний будинок без каркасу

Таблиця 2 Відстані від пропонованого місця вибуху до елементів інженерно-технічного комплексу нафтопромислу

Найменування елемента

ІТК нафтопромислу

Відстань від пропонованого місця

), м вибуху до елемента ІТК НП (r), м


	5 варіант
1. Свердловина	1050
2. Трубопровід	800
3. Резервуар	900
4. ДНС	450
5. ГЗУ	1500
6. Парокотельной	650

2.2 Порядок виконання завдання

Оцінка стійкості роботи інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта в разі загрози вибуху газоповітряної суміші.

Оцінку стійкості роботи господарського об'єкта у випадку загрози сильного вибуху виконують в такій послідовності:

визначення очікуваної величини надлишкового тиску у фронті повітряної ударної хвилі в районі розміщення всіх основних елементів інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта;
визначення виду можливого руйнування кожного з основних елементів інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта;
оцінка фізичної стійкості окремих елементів інженерно-технічного комплексу та складання висновку про стійкість роботи господарського об'єкта в разі вибуху.

Очікувану величину в районі розміщення основних елементів інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта розраховують за різними емпіричними формулами в залежності від виду можливого вибуху.

Під час вибуху газоповітряної суміші (об'ємний вибух) утворюється вогнище ураження, який ділять на три зони:

зона дії детонаційної хвилі (перша зона);
зона дії продуктів вибуху (друга зона);
зона дії повітряної ударної хвилі (третя зона).

Зона дії детонаційної хвилі знаходиться в межах розповсюдження хмари газоповітряної суміші. Радіус цієї зони визначається з виразу:

(1)

де - Радіус кола, що обмежує зону дії детонаційної хвилі, м;

– масса газовоздушной смеси, т. Q - маса газоповітряної суміші, т.

У межах першої зони, розташованої навколо центру вибуху, очікувана величина приймається постійною і рівною 1700 кПа.

Зона дії продуктів вибуху (друга зона) охоплює всю площу розльоту продуктів газоповітряної суміші під час її детонації.

Радіус другої зони в залежності від радіуса перший визначають з виразу:

(2)

Очікувану величину в межах другої зони визначають за формулою:

(3)

де - Величина надлишкового тиску у фронті ударної хвилі, кПа;

- Відстань у метрах від центру передбачуваного вибуху до розглянутої точки в другій зоні.

3 к периферии очага поражения. Зона дії повітряної ударної хвилі (третя зона) поширюється від зовнішнього кордону другої зони з радіусом r 3 до периферії вогнища ураження. Для того, щоб визначити очікувану величину в розглянутій точці третьої зони, спочатку розраховують відносну величину з наступного виразу:

(4)

₃ – расстояние в метрах от центра предполагаемого взрыва до рассматриваемой точки в третьей зоне. де r ₃ - відстань у метрах від центру передбачуваного вибуху до розглянутої точки в третій зоні.

Якщо , То для визначення очікуваної величини надлишкового тиску у фронті ударної хвилі використовують формулу:

(5)

Якщо , То використовують формулу:

(6)

Таким чином, вихідними даними для визначення очікуваної величини в газовоздушной смеси и расстояние центра предполагаемого взрыва до элемента инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта r . є кількість вибухонебезпечної речовини Q в газоповітряної суміші і відстань центру передбачуваного вибуху до елемента інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта r. Якщо аналізований елемент знаходиться в межах першої зони, то очікувану величину приймають рівною 1700 кПа.

Розрахункові значення величини , Очікуваної на місці розміщення всіх основних елементів інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта, заносять в колонку 3 підсумкової таблиці, в яку зводять всі результати оцінки стійкості роботи інженерно-технічного комплексу у разі вибуху (таблиця 3).

Таблиця 3 Результати оцінки стійкості основних елементів інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта в разі вибуху

Найменування елемента ІТК	Відстань від місця передбачуваного вибуху до елемента, м	Очікувана величина , КПа	Вид можливого руйнування елемента	Висновок про стійкість елемента
1	2	3	4	5
1. Адміністративне будівля	52	23	середнє	не стійкий
2. Трубопровід наземний	60	10	очікуються	стійкий
3. Компресор середній	55	21	слабкі	стійкий
4. Вертикальний резервуар	40	35	сильні	не стійкий

Вид можливого руйнування основних елементів інженерно-технічного комплексу визначають порівнюючи очікувану величину надлишкового тиску у фронті ударної хвилі в районі розміщення елементу інженерно-технічного комплексу з довідковими даними про величину , Що викликає слабкі, середні, сильні і повні руйнування цього елемента.

Якщо очікувана величина надлишкового тиску у фронті ударної хвилі перевищує величину максимального надлишкового тиску, що викликає сильні руйнування елемента ІТК, то даний елемент при вибуху отримає повне руйнування.

Результати оцінки виду можливого руйнування елементів інженерно-технічного комплексу заносять в колонку 4 підсумковій таблиці 3.

Оцінку фізичної стійкості елементів інженерно-технічного комплексу та складання висновку про стійкість роботи господарського об'єкта в разі вибуху виконують наступним чином.

Критерієм оцінки фізичної стійкості будівель, споруд, установок, обладнання до впливу ударної хвилі є величина , Вище якої інженерно-технічний елемент господарського об'єкта отримує середні руйнування. Якщо очікувана величина надлишкового тиску у фронті ударної хвилі на місці розміщення елементу інженерно-технічного комплексу менше або дорівнює величині надлишкового тиску, вище якої очікуються середні руйнування даного елемента, то він вважається стійким. В іншому випадку елемент вважають нестійким до впливу повітряної ударної хвилі.

Це означає, що стійкі елементи інженерно-технічного комплексу у разі вибуху не отримують руйнувань або отримають максимум слабкі руйнування, які можуть бути усунені поточним ремонтом в найкоротші терміни. Якщо ж очікуються середні або більш серйозні руйнування (сильні, повні), то елемент інженерно-технічного комплексу вважають нестійким у разі вибуху, тому що в цьому випадку потрібно капітальний ремонт, заміна або будівництво нового елемента. Результати оцінки фізичної стійкості всіх елементів інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта зводять в підсумкову таблицю.

Далі проводять аналіз отриманих результатів і складають перелік нестійких елементів інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта й роблять висновок про стійкість господарського об'єкта в разі вибуху. Якщо хоча б один основний елемент господарського об'єкта (без якого неможлива нормальна робота об'єкта) буде нестійким у разі вибуху, то й робота всього господарського об'єкта визнається нестійкою. У цьому випадку необхідно розробити комплекс заходів щодо підвищення стійкості всіх нестійких елементів інженерно-технічного комплексу господарського об'єкта.

2.3 Розрахунок

2.3.1 Для свердловини, обладнаної ШГНУ

Зона дії детонаційної хвилі (перша зона).

Визначаємо радіус зони дії детонаційної хвилі:

Визначаємо радіус зони дії продуктів вибуху (другої зони).

Радіус другої зони в залежності від радіуса першої:

Елемент інженерно-технічного комплексу розташовується в третій зоні, отже, очікувану величину визначаємо за формулою (5) або (6) в залежності від величини ψ.

Відносна величина ψ:

Очікувана величина . Так як ψ> 2, то очікувану величину надлишкового тиску визначаємо за формулою: