
- •Инженерное обоснование экологической безопасности проекта
- •Производственная безопасность
- •Метеорологические условия.
- •Шум и вибрация
- •Электробезопасность.
- •Расчёт заземляющего устройства
- •Пожарная безопасность.
- •Производственное освещение
- •Техника безопасности
- •Взрывы при разгерметизации магистрального газопровода.
Взрывы при разгерметизации магистрального газопровода.
Разгерметизация магистрального газопровода сопровождается истечением транспортируемого продукта до момента срабатывания отсекателей и истечением продукта из участка трубопровода, отсеченного запорной арматурой.
Истечение продукта в окружающую среду происходит под высоким давлением. Легкие компоненты (плотность меньше плотности воздуха) поднимаются в атмосферу, другие (тяжелее воздуха) оседают в приземном слое. Смешиваясь с воздухом, газы образуют, облако взрывоопасной смеси.
При авариях на газопроводе взрывное превращение может происходить по дефлаграционному или детонационному режиму.
Дальность распространения облака взрывоопасной смеси в направлении ветра определяется по эмпирической зависимости [3]:
25 - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность м3/2 /кг 1/2
U- Скорость ветра, м/с
Граница зоны детонации, ограниченная радиусом r0 м, может быть определена по формуле:
При критическом режиме истечения газа, когда его основные параметры зависят от параметров разгерметизированного трубопровода, массовый секундный расход газа, кг/с, может быть определен по формуле:
где Ψ - коэффициент, зависящий от скорости истечения газа (для звуковой скорости истечения Ψ = 0,7);
F- площадь отверстия истечения, принимаемая равной площади сечения трубопровода, м2 ;
μ - коэффициент расхода, учитывающий форму отверстия μ = 0,7-0,9 (при расчетах принимается μ =0,8);
Pr - давление газа в газопроводе, Па;
Vr - удельный объем транспортируемого газа при параметрах в газопроводе, м3/кг, определяется по формуле:
Vr =R0 x T/ Рr
где Т - температура транспортируемого газа, К;
R0 - удельная газовая постоянная, определяемая по формуле:
R0 =8314/∑ (mк x qк), Дж/ (кг x К).
где 8314 -универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль * К);
qk - мольная доля (или объемная) компонента в транспортируемом газе;
n - число компонентов.
В зоне детонационной волны давление принимается равным 1,7 МПа.
При прогнозировании последствий взрывов на газопроводах зоны воздействия определяют с учетом направления ветра. Считается, что граница зоны детонации распространяется от трубопровода по направлению ветра на расстояние 2r0. При заблаговременном прогнозировании зона детонации определяется в виде полос вдоль трубопровода шириной 2r0 с обеих сторон. Зоны действия воздушной ударной волны также имеют вид полосовых участков вдоль газопровода по обе стороны.
При планировании мероприятий по гражданской обороне и чрезвычайным ситуациям на картах (схемах) наносятся зоны возможных сильных разрушений вдоль магистральных нефте - и газопроводов, определяемая граница которых ограничивается величиной избыточного давления 50 кПа.
При оперативном прогнозировании учитывают класс магистрального трубопровода, определяемый рабочим давлением газа Рг: для газопроводов высокого давления - 2,5 МПа; среднего давления -1,2-2,5 МПа; низкого давления - до 1,2 МПа, Диаметр газопровода может быть от 150 до 1420 мм. Температура транспортируемого газа в расчетах принимается t = 40°С.
Пример.
Исходные данные:
d = 1,2 м –диаметр трубопровода
Pr = 2,2 x 106 Па - давление газа в газопроводе.
Т = 40 0С - температура транспортируемого газа.
U =3 м/с - Скорость ветра
r = 2000 м –Расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки.
Определить влияние взрывной волны на человека, здания, сооружения.
Решение:
1. По формуле (5) определим удельную газовую постоянную
R0 =8314/(0,9883 x 16 + 0,0081 x 44 + 0,0024 x 58 + 0,0012 x 71) =
= 8314/16,336 = 507,149 Дж/(кг x К).
2. Определим удельный объём транспортируемого газа по формуле
Vr =R0 * T/ Рr
Vr = 507,149 x (273+40) / 1,8 x 106 =0,08818 м3 /кг
3. По формуле (3) посчитаем массовый секундный расход при его истечении из газопровода:
М= 0,7 x 3,14 x 1,44 x 1/4 x 0,8 x √(2,2 x 106 /0,08818) =3161,89≈ 3162 кг/с.
4.Определим радиус зоны детонации по формуле
r0 =12,5 x √(3162/ 3) =405,81 ≈ 406м
5.Находим соотношение r /r0 = 2000/406 = 4,93
Данное соотношение соответствует ∆Рф =41 кПа, согласно таблице:
r/r0 |
0-1 |
1,01 |
1,04 |
1,08 |
1,2 |
1,4 |
1,8 |
2,7 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
12 |
50 |
∆Рф |
1700 |
1236 |
814 |
568 |
400 |
300 |
200 |
100 |
80 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
5 |
6. Затем определяем степень разрушения здания находящегося на удалении 2000 метров согласно таблице.
В радиусе зоны детонации будет
Степени разрушения зданий и сооружений, различных видов транспорта при действии |
|||||
№ |
Здания, сооружения и устройства различных видов транспорта |
Значения ДР^кПа), вызывающие разрушения |
|||
слабое |
среднее |
сильное |
полное |
||
1 |
1 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
Здания вокзалов, депо, ТЭЦ с тяжелым металлическим или ж. 6. каркасом и тяжелым стеновым заполнением |
10-20 |
20-40 |
40-60 |
60-100 |
2 |
Здания кирпичные (блочные) многоэтажные |
8-12 |
12-20 |
20-30 |
30-40 |
3 |
Здания кирпичные (блочные) малоэтажные |
8-12 |
12-25 |
25-35 |
34-45 |
4 |
Здания каркасного типа с легким заполнением |
10-20 |
20-50 |
50-80 |
80-120 |
5 |
Железнодорожное полотно, стрелочные переводы |
100-200 |
200-300 |
300-500 |
более 500 |
б |
Здания тяговых подстанций, фидерных, трансформаторных |
10-30 |
30-60 |
60-70 |
более 100 |
7 |
Контактная сеть ж.д., воздушные ЛЭГХ |
20-50 |
50-70 |
70-120 |
более 120 |
8 |
Подземные кабельные линии электроснабжения н связи |
200-300 |
300-600 |
600-1000 |
более 1000 |
9 |
Мосты железобетонные и металлические пролетом до 45 м |
100-150 |
150-200 |
200-250 |
более 250 |
10 |
То же с пролетом 100 ми более |
50-100 |
100-150 |
150-200 |
более 200 |
11 |
Мосты железобетонные с пролетом 20-25 м |
50-100 |
100-150 |
150-200 |
более 200 |
12 |
Мосты деревянные низководные |
20-50 |
50-80 |
80-100 |
более 100 |
13 |
Подземные сети водопровода, канализации, газоснабжения |
400-600 |
600-1000 |
1000-1500 |
более 1500 |
14 |
Водонапорные башни |
20-40 |
40-60 |
60-70 |
более 70 |
15 |
Станочное оборудование депо и мастерских |
25-40 |
40-60 |
60-80 |
более 80 |
16 |
Кузнечно-прессовое оборудование |
50-100 |
100-150 |
150-200 |
более 200 |
17 |
Вагоны, платформы, цистерны |
30-40 |
40-80 |
80-100 |
более 100 |
18 |
Локомотивы (тепловозы, электровозы) |
50-70 |
70-100 |
100-150 |
более 150 |
19 |
Тоннели |
150-200 |
200-300 |
300-500 |
более 500 |
20 |
Шоссейные дороги с твердым покрытием |
100-300 |
300-1000 |
1000-2000 |
2000-3000 |
21 |
Автомобили грузовые, цистерны |
20-30 |
30-50 |
55-65 |
более 65 |
22 |
Автобусы и кунги |
15-20 |
20-45 |
45-60 |
60-80 |
23 |
Автозаправочные станции |
20-30 |
30-40 |
40-60 |
- |
24 |
Заглубленные емкости (подземные резервуары) |
20-50 |
50-100 |
100-200 |
более 200 |
25 |
Магистральные трубопроводы |
200-350 |
350-600 |
600-1000 |
- |
26 |
Перекачивающие и компрессорные станции |
15-25 |
25-35 |
34-45 |
более 45 |
27 |
Резервуарные парки (заполненные) |
20-40 |
40-70 |
70-90 |
более 90 |
28 |
Частично заглубленные резервуары |
30-50 |
50-80 |
80-110 |
более 110 |
29 |
Суда на плаву |
80-100 |
100-130 |
130-180 |
- |
30 |
Пристани и причалы металлические |
50-100 |
100-150 |
150-200 |
более 200 |
31 |
Крановое хозяйство портов |
20-30 |
30-60 |
60-80 |
более 800 |
32 |
Самолеты, вертолеты на стоянке |
9-10 |
10-15 |
15-25 |
более 25 |
33 |
Защищенные пункты управления |
200-300 |
300-500 |
500-700 |
более 700 |
34 |
Гусеничные тягачи и тракторы |
30-40 |
40-60 |
60-80 |
более 80 |
35 |
Взлетно-посадочные полосы |
300-400 |
400-1500 |
1500-3000 |
более 3000 |
36 |
ЛЭП воздушные высоковольтные |
20-60 |
60-100 |
100-160 |
более 160 |
37 |
Антенные устройства |
10-20 |
20-40 |
40-60 |
более 60 |
Выводы
1.Ударная волна, возникшая, при взрыве в результате разгерметизации магистрального газопровода может нанести телесные поражения средней тяжести (Поражение средней тяжести - 40-60 кПа) при удалении человека на расстоянии 2000 метров от центра взрыва.
2. Ударная волна, возникшая, при взрыве в результате разгерметизации магистрального газопровода может вызвать разрушение средней тяжести зданий каркасного типа с лёгким наполнением расположенных в радиусе 2000 метров от центра взрыва (Разрушение оконных, дверных проёмов и т.д.) Материальный ущерб при средней степени разрушения может составлять 30-40% от стоимости здания.