книги / Разработка специальных разделов проектной документации, основанных на методологии анализа риска
..pdfос |
Рис. 4 (лист 2). Алгоритм расчета последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей |
При рассмотрении предполагается полное разрушение или ча^тич_ ная разгерметизация оборудования, содержащего горючее вещество в га_ зообразной или жидкой фазе, выброс этого вещества в окружающую Сре_ ду, образование облака ТВС, взрывное превращение (горение или де^она_ ция) в облаке ТВС.
Основными структурными элементами алгоритма расчетов п0 данной методике являются:
♦определение ожидаемого режима сгорания облака;
♦расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных волн давления для различных режимов;
♦определение дополнительных характеристик взрывной натрузки-
♦оценка поражающего воздействия (пример графического ото бражения радиусов зон поражения при взрыве облака ТВС представлен на рис. 5 и 6).
При оценке взрывного превращения облака ТВС существенную роль играют такие поражающие факторы, как длительность действия ударной волны и связанный с ней параметр - импульс взрыва.
Оценка поражающего воздействия ударной волны может осущест_ вляться как с использованием пробит-функций (п. 4.7.2.3), так и с исполь зованием данных по устойчивости объектов различного назначения и людей к создаваемым нагрузкам.
Для взрывного превращения облака ТВС доза негативного воз действия D в выражении для пробит-функции (п. АП.23) зависит от им пульса волны давления / и избыточного давления во фронте ударной волны АР.
Примеры пробит-функций для различных степеней поражения человека, а также для различных степеней разрушения зданий Приве дены в табл. 12 [19].
Пример графического отображения вероятности поражения удар ной волной приведен на рис. 7.
Оценку поражающего воздействия ударной волны можно осуще ствить, как отмечено выше, с использованием данных работы [32] по устойчивости объектов различного назначения и людей к создаваемым нагрузкам. Частичная выборка из цитируемой работы приведена в табл. 13-16.
Рис. 5. Графическое отображение зон возможного поражения при взрыве облака ТВС
(опасное вещество - смесь водорода, оксида углерода и природного газа; масса горючего облака - 918 кг;
коэффициент участия горючего газа во взрыве - 0,562)
Наименование пробит-функции
Повреждение стен зданий
Разрушение
промышленных
зданий
Длительная потеря управляемости у людей (состояние нокдауна)
Разрыв барабанных перепонок у людей
Отброс людей волной давления
Пробит-функция |
Расшифровка |
|
обозначений |
||
|
||
Pr = 5 + 0,261n(D ), |
(25) |
Ч Т Г - ( ? Г |
|
<ад |
|||
Я/- = 5 -0 ,2 2 |
1п(£>), |
|
(27) |
|
|
Ч Т ) ’Ч " Г |
|
™ |
А Р - избыточное давле |
||
|
ние во фронте ударной |
||||
|
волны, Па; |
||||
Яг = 5 -5 ,7 4 |
1п(£>), |
|
(29) |
Ро - атмосферное дав |
|
~ |
4,2 |
1,3 |
|
|
ление, Па; |
|
й Р + |
у . |
• |
т |
I - импульс волны дав |
|
р 0 |
|
|
|
ления, Пас; |
|
|
|
|
т - масса тела живого |
|
|
|
|
|
|
|
Яг = -12,6+ 1,524 - 1п(ДЯ), |
|
(31) |
организма, кг. |
||
|
|
||||
Pr = 5 -2 ,4 4 |
1n(D), |
|
(32) |
|
|
|
7 .38 .ltf + U .,0P |
|
|
|
|
|
А Р |
A P I |
|
|
|
Рис. 7. Графическое отображение вероятностей поражения ударной волной
Степень разрушения элементов объекта при различных избыточных давлениях ударных волн, кПа
Элементы объекта |
|
Разрушение |
|
||
слабое |
среднее сильное' |
полное |
|||
|
|||||
Производственные, административныездания исооружения |
|
||||
Бетонные, железобетонные здания и здания |
25-35 |
80-120 |
150-200) |
200 |
|
антисейсмической конструкции |
|||||
|
|
|
|
||
Здания из сборного железобетона |
10-20 |
20-30 |
- |
30-60 |
|
Кирпичные бескаркасные производственно |
|
|
|
|
|
вспомогательные здания с перекрытием из же |
10-20 |
20-35 |
35—45 |
45-60 |
|
лезобетонных сборных |
|
|
|
|
|
Складские кирпичные здания |
10-20 |
20-30 |
30-40 |
40-50 |
|
Административные многоэтажные здания с |
20-30 30-40 40 -50 50-60 |
||||
металлическим или железобетонным каркасом |
|||||
|
|
|
|
||
Кирпичные малоэтажные здания (1,2 этажа) |
8-15 |
15-25 |
25-35 |
35-45 |
|
Кирпичные многоэтажные здания (3 этажа и |
8-12 |
12-20 |
20-30 |
30-40 |
|
более) |
|||||
|
|
|
|
||
Деревянные дома |
20 |
40 |
80 |
100 |
|
Остекление обычное |
0,5-1 |
1-1,5 |
1,5-3 |
- |
|
Некоторые виды оборудования |
|
|
|
||
Открытые распределительные устройства |
15-25 |
25-35 |
- |
- |
|
Контрольно-измерительная аппаратура |
5-10 |
10-20 20-30 |
- |
||
Коммунально-энергетические сооружения исети |
|
||||
Газгольдеры и наземные резервуары для ТСМ |
15-20 |
20-30 30-40 |
40 |
||
Наземные металлические резервуары и емкости |
30-40 |
40-70 70-90 |
90 |
||
Трансформаторные подстанции закрытого типа |
30-40 |
40-60 60-70 |
70-80 |
||
Трубопроводы на эстакадах |
20-30 |
30-40 |
40-50 |
- |
|
Средства транспорта |
|
|
|
||
Легковые автомобили |
10-20 |
20-30 30-50 |
50 |
||
Автобусы и специальные автомашины |
15-20 |
20-45 45-55 |
60-80 |
||
Подвижной железнодорожный состав |
30-40 |
40-80 |
80-100 100-200 |
Характеристика степеней разрушения различных объектов ударной волной
Элементы |
|
Разрушение |
|
|
объекта |
слабое |
среднее |
сильное |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Разрушение наименее |
|
Значительные дефор |
|
|
Разрушение кровли, |
мации несущих кон |
||
|
прочных конструкций |
|||
|
перегородок, а также струкций, разрушение |
|||
|
зданий, сооружений и |
части оборудования, |
большей части пере |
|
Производст |
агрегатов: заполнений |
повреждения подъ |
крытий, стен и обору |
|
венные, ад |
дверных и оконных |
емно-транспортных |
дования. Восстанов |
|
проемов, срыв кровли; |
||||
министра |
основное оборудование |
механизмов. Восста |
ление элемента воз |
|
тивные и |
новление возможно |
можно, но сводится |
||
повреждено незначи |
||||
жилые зда |
при капитальном ре |
по существу к новому |
||
тельно. Восстанови |
||||
ния |
монте с использова |
строительству с ис |
||
тельные работы сво |
||||
|
нием сохранившихся |
пользованием некото |
||
|
дятся к среднему |
|||
|
основных конструк |
рых сохранившихся |
||
|
восстановительному |
|||
|
ций и оборудования |
конструкций и обору |
||
|
ремонту |
|||
|
|
дования |
||
|
|
|
||
Промышлен |
Повреждение шестерен |
Повреждение и де |
Смещение с фунда |
|
и передаточных меха |
||||
ное оборудо |
низмов, обрыв махови |
формация основных |
ментов, деформация |
|
вание (стан |
ков и рычагов управ |
деталей, поврежде |
станин, трещины в |
|
ки, прессы, |
ния электропровод |
деталях, изгиб валов |
||
ления, разрыв привод |
||||
конвейеры, |
ных ремней. Восста |
ки, приборов авто |
и осей, повреждение |
|
насосы, ком |
матики. Использова |
электропроводки. |
||
новление возможно без |
||||
прессоры, |
полной разборки, с за |
ние оборудования |
Ремонт и восстанов |
|
генераторы |
меной поврежденных |
возможно после ка |
ление, как правило, |
|
и т.д.) |
питального ремонта |
нецелесообразно |
||
частей |
||||
|
|
|
||
|
Небольшие вмятины на |
Смещение на опо |
|
|
Газгольдеры, |
рах, деформация |
Срыв с опор, опроки |
||
резервуары и |
оболочке, деформация |
оболочек, подводя |
дывание, разрушение |
|
трубопроводов, повре |
||||
емкости для |
щих трубопроводов, |
и деформация оболо |
||
нефтепро |
ждение запорной арма |
повреждение запор |
чек, обрыв трубопро |
|
дуктов и |
туры. Использование |
ной арматуры. Ис |
водов и запорной ар |
|
возможно после сред |
||||
сжиженных |
пользование воз |
матуры. Восстановле |
||
него ремонта и замены |
||||
газов |
можно после капи |
ние невозможно |
||
|
поврежденных деталей |
тального ремонта |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
Разрушения и значи |
||
|
|
тельная деформация |
|
|
|
|
отдельных элемен |
Смещение с опор |
|
|
Небольшая деформа |
тов, повреждения |
и сильная деформация |
|
|
ция второстепенных |
промежуточных |
пролетного строения, |
|
|
элементов, грузоподъ |
опор. Частичное раз |
повреждение верхней |
|
Мосты |
емность практически |
рушение поперечных части промежуточных |
||
и эстакады |
не уменьшается. |
связей, снижение |
опор. Разрушение |
|
|
Использование воз |
грузоподъемности |
поперечных связей. |
|
|
можно после среднего |
на 50 %. Движение |
Восстановление прак |
|
|
ремонта |
по мосту и использо |
тически сводится к |
|
|
|
вание эстакад невоз |
новому строительству |
|
|
|
можно без восстано |
|
|
|
|
вительных работ |
|
|
|
|
Разрушения кузовов, |
|
|
|
|
крытых вагонов, |
Опрокидывание, срыв |
|
Подвижной |
|
повреждение кабин, |
отдельных частей, |
|
ЖД состав, |
Частичные разрушение срыв дверей и по |
общая деформация |
||
автотранс |
и деформация обшивки вреждение наружно |
рамы, разрушение |
||
порт, инже |
и крыши, повреждение |
го оборудования, |
кабин, срыв и повре |
|
нерная тех |
стекол кабин, фар и |
разрыв трубопрово |
ждение радиаторов, |
|
ника, крано |
приборов, требуется |
дов систем питания, |
крыльев, подножек, |
|
вое обору |
текущий ремонт |
охлаждения и смаз |
наружного оборудо |
|
дование |
|
ки. Использование |
вания. Использование |
|
|
|
возможно после ре |
невозможно |
|
|
|
монта |
|
|
|
|
Разрыв и деформа |
Разрушение и дефор |
|
|
|
ция труб в отдель |
мация большей части |
|
|
Частичное поврежде |
ных местах, повреж |
труб, повреждения |
|
1 |
ние стыков труб, КИ- |
,дения СТЫ КО В, |
Iотстойников, насосно |
|
!ПиА, верхней части |
iфильтров, О ТС ТО Й Н И - |
]го и другого оборудо |
||
Сооружения |
||||
]и сети ком- |
(стенок смотровых ко- |
]ков, баков, выход из |
iвания. Повреждение |
|
]мунального |
.подцев. При восста- |
<строя КИПиА. Раз- |
<арматуры, частичное |
|
хозяйства |
]яовлении меняются |
]сушения и сильная |
]эазрушение и дефор |
|
|
]поврежденные эле- |
jдеформация резер- |
iмация остовов водо |
|
|
гленты |
Iауаров выше уровня |
|разборных колонок. |
|
|
|
Укидкости. Не- |
1Восстановление не |
|
|
|
£)бходим капремонт |
iвозможно |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Разрушение примы |
|
|
Частичное разрушение |
кающего к сооруже |
Значительная дефор |
|
примыкающего к со |
нию участка хода |
мация основных не |
|
оружению хода сооб |
сообщения, дефор |
сущих конструкций, |
Убежища |
щения, незначительные мация и смещение |
разрушение защитных |
|
и противора |
сдвиги и трещины в |
стен, покрытий, рам, |
дверей и внутреннего |
диационные |
соединениях конструк |
дверей, без значи |
оборудования, обру |
укрытия |
тивных элементов. Со |
тельного обрушения |
шение крутостей, |
|
оружение пригодно к |
грунта и засыпки им |
завал входов грунтом. |
|
повторному ис |
внутренних помеще |
Восстановление не |
|
пользованию |
ний. Требуется сред |
возможно |
|
|
ний ремонт |
|
|
Т а б л и ц а 1 5 |
Поражение людей при различных давлениях во фронте |
|
ударной волны |
|
|
Значение избыточного |
Степень травмирования |
давления во фронте |
|
ударной волны, кПа |
Сильные травмы с частым смертельным исходом |
> 100 |
Сильная контузия всего организма, повреждение внут |
|
ренних органов и мозга, тяжелые переломы конечно |
100-60 |
стей с возможным смертельным исходом |
|
Серьезные контузии, повреждение органов слуха,
60-40
ушибы и вывихи конечностей
Легкая общая контузия организма, временное повреж
40-20
дение слуха, ушибы и вывихи конечностей
Следует отметить, что в случае нахождения людей в момент внешнего взрыва в зданиях их поражение может наступить от механиче ского воздействия за счет разрушения зданий (обрушение перекрытий ит.п.). Структура гуманитарных потерь в разрушенных зданиях пред ставлена в табл. 16.
Количество выживших людей, находящихся в разрушенных взрывом зданиях
Класс |
Избыточное |
Степень |
Количество (%) выживших |
||
давление, |
людей, находящихся в зданиях |
||||
разрушения зданий |
|||||
зоны |
кПа |
промышленных |
жилых |
||
|
|
||||
|
|
Полное разрушение - раз |
|
|
|
1 |
>100 |
рушение всех элементов |
35 |
40 |
|
|
|
зданий (включая подвалы) |
|
|
|
2 |
53 |
Сильное повреждение - |
60 |
65 |
|
50 % полное разрушение |
|||||
|
|
|
|
||
|
|
Среднее повреждение - |
|
|
|
3 |
28 |
разрушение зданий без об |
80 |
85 |
|
рушений. Разрушение ре |
|||||
|
|
|
|
||
|
|
зервуаров |
|
|
|
|
|
Умеренные разрушения - |
|
|
|
4 |
12 |
повреждение внутренних |
90 |
98 |
|
|
|
перегородок, рам, дверей |
|
|
Основные параметры волны давления при взрывном превращении облаков ТВС на открытом пространстве можно также определить по методике, приведенной в приложении Е ГОСТ РЛ 2.3.047-98 (2010) [20]. В этом случае избыточное давление взрыва ДР, кПа, рассчитывается по формуле
0,8mr 0.33 |
0.66 |
5т,п р |
(34) |
АР = Рп |
3 ? - + |
|
где Ро - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным
101кПа);
г- расстояние от геометрического центра парогазового облака, м; тпрприведенная масса газа или пара, кг, рассчитываемая по
формуле
ттПр = И ,5 2 уmгп- Z - K T 6,’