9 Практичне заняття. Оцінка стійкості роботи промислового підприємства за надзвичайних ситуацій

9.1 Загальні положення

9.2 Оцінка стійкості роботи об’єкту господарювання при дії надлишкового тиску

9.3 Оцінка стійкості об'єкта в умовах радіоактивного зараження

9.4 Оцінка стійкості об'єкта в умовах хімічного зараження

9.1 Загальні положення

Найбільші стихійні лиха і промислові катастрофи XX століття заподіяли шкоду здоров’ю більш мільярду людей населення Землі. З них на виробництві загинуло п’ять мільйонів і травмовано майже двісті мільйонів. Руйнівні наслідки окремих техногенних аварій часом порівнянні з наслідками сильних землетрусів та застосуванням сучасних засобів ураження. Свідчення тому — трагедія на підприємстві концерну «Юніон карбайд» (м. Бхопал, Індія, 1984 р.), яка привела до отруєння двохсот тисяч людей, що в два рази перевищує кількість потерпілих від атомного бомбардування м. Нагасакі Японія (8 серпня 1945 р.). Глобальна ядерна катастрофа, котра відбулася 26.04.1986 р. в Україні, на Чорнобильській атомній електростанції (АЕС), змусила вилучити зі всілякого вжитку 6,5 тисяч км² землі (території) і завдала значних збитків державі та населенню.

Визначальним фактором у підтриманні цивільної безпеки на­селення на необхідному рівні, що суттєво впливає на підвищення добробуту країни, це її економічний стан. Головною складовою економічного потенціалу держави є стійке функціонування її території, АТО та ОЕ в НС мирного та воєнного часу. Порушення цієї умови може привести до значних руйнувань, великих втрат населення, виробничого персоналу, скорочення випуску сільсь­когосподарської та промислової продукції, занепаду економіки в цілому. Звідси необхідність завчасного запровадження відповід­них заходів з забезпечення і підвищення стійкості території дер­жави, роботи ОЕ, захисту їх виробничого персоналу і населення АТО у НС.

Ефективність економіки держави залежить від того, наскільки галузі господарства, а також окремі об’єкти господарювання, здатні стійко працювати не тільки в звичайних умовах, а і в умовах надзвичайних ситуацій техногенного характеру.

Значні руйнування, пожежі та втрати серед населення, викликані наслідками надзвичайних ситуацій, можуть стати причиною різкого скорочення випуску промислової та сільськогосподарської продукції, а отже і зниження економічного потенціалу держави. Це диктує необхідність завчасного прийняття заходів щодо запобігання виникненню надзвичайних ситуацій техногенного характеру а також забезпечення стійкої роботи промислових об’єктів на випадок виникнення надзвичайних ситуацій.

Вивчення можливих надзвичайних подій, характерних для даної місцевості та даного виробництва, дозволяє диференційовано і найбільш спрямовано підходити до розробки та здійснення заходів, які можуть запобігти або пом’якшити наслідки аварій, катастроф та стихійного лиха.

Підвищення стійкості роботи об’єктів господарювання – головний фактор запобігання виникненню надзвичайних ситуацій техногенного характеру.

9.2 Оцінка стійкості роботи об’єкту господарювання при дії надлишкового навантаження

Перед тим, як планувати та проводити заходи по підвищенню стійкості роботи будь-якого об’єкта, необхідно дати оцінку існуючій стійкості даного об’єкта, а також небезпеки виникнення надзвичайних ситуацій.

Метою оцінки стійкості є виявлення найбільш слабких елементів виробництва до дій вражаючих факторів НС та розробка конкретних рекомендацій щодо підвищення стійкості цих слабких елементів, так і об’єкта в цілому.

Для оцінки реальної стійкості на об’єкті періодично проводяться дослідження.

Методика оцінки стійкості об'єкта базується на таких вихідних положеннях:

- стійкість об’єкта і небезпека виникнення НС оцінюється по відношенню до кожного з можливих вражаючих факторів НС (варіантів аварій, стихійного лиха, сучасної зброї);

- значення параметрів вражаючих факторів беруться максимальними щодо умов розташування об'єкта;

- спочатку оцінюється стійкість кожного елемента об'єкта;

- стійкість об'єкта в цілому оцінюється по стійкості найбільш слабкого елемента.

Порядок оцінки стійкості роботи об’єкту в надзвичайних ситуаціях

При більшості надзвичайних ситуаціях, наприклад, вибухах нафтопродуктів, дії напору сильного вітру, основним вражаючим чинником, що діє на виробничі будівлі, споруди, обладнання, є повітряна ударна хвиля, основним параметром якої є надмірний або надлишковий тиск або тиск швидкісного напору. В інших випадках дію вражаючих факторів можна порівняти з дією надлишкового тиску – це відноситься, наприклад, до дії землетрусу, хвилі прориву при катастрофічному затопленні і в інших випадках.

Як кількісний показник стійкості об’єкту до впливу надлишкового навантаження приймається значення надмірного тиску, за якого будівлі, споруди і обладнання об’єкту зберігаються або отримують слабке і середнє руйнування. Це значення надмірного тиску прийнято вважати межею стійкості об’єкта до ударної хвилі,

За межу стійкості будь-якого елемента об’єкту /будівля, споруда, обладнання/ приймається мінімальне значення , за якого елемент отримає середнє руйнування.

Послідовність оцінки:

1. При здійсненні оцінки стійкості виробничого підприємства спочатку визначають максимальні параметри тих вражаючих факторів, які можуть суттєво впливати на стійкість основних елементів об’єкту:

- для вибуху вибухо - небезпечної речовини в відкритому або закритому просторі - максимальне значення надлишкового тиску повітряної хвилі;

- для землетрусу – визначають інтенсивність землетрусу і відповідну йому величину надмірного тиску;

- для катастрофічного затоплення - визначають можливу висоту хвилі прориву на об’єкті та тиск водної хвилі прориву;

- для сильного штормового або ураганного вітру визначають тиск швидкісного напору;

2. Виділити основні елементи об’єкту і визначити ступені їх руйнування залежно від додаткового навантаження повітряної або іншої хвилі.

Таблиця 9.1 Ступінь руйнування та межа стійкості елементів цеху залежно від надлишкового тиску(зразок)

Основні елементи цеху	Ступінь руйнування основного елементу залежно від величини надлишкового тиску				Межа стійкості для основного елементу, кПа
	Слабкі	Середні	Сильні	Повні
Будинок виробничого приміщення – будинок з металевим каркасом і бетонним заповненням з площею скління 30%	10 - 20	20 - 30	30 - 40	40 - 50	20
Відкрито розташовані трансформатори	10 - 30	30 - 50	50 - 60	60	30

4. Визначити межу стійкості елементів( ) при дії надлишкового тиску – це найменше значення надлишкового тиску, при якому елемент отримає середній ступінь руйнування.

5. Визначити межу стійкості всього цеху(ΔР_lim)залежно від меж стійкості елементів – за найменшою величиною межі стійкості елементів, які входять до складу цеху.

6. Порівняти з і визначити стан стійкості об’єкту в цілому.

При об’єкт стійкий, а при об’єкт нестійкий до впливу максимальних параметрів вражаючих факторів.

7. Визначити ступінь руйнування основних елементів цеху і можливий збиток /процент виходу з ладу/ при максимальному значенні величини параметра вражаючого фактора, визначити найбільш уразливі елементи.

Таблиця 9.2 - Очікуваний збиток залежно від розмірів руйнування

Міри руйнування	Слабкі	Середні	Сильні	Повні
Очікуваний збиток, %	10-30	30-50	50-90	90-100

8. При необхідності(тобто коли цех не є стійким), внести пропозиції про підвищення стійкості роботи цеху.

9. Результати оцінки відобразити в таблиці, вигляд якої наведено нижче.

В завершенні робляться висновки, в яких указується:

• межа стійкості об’єкта;

• найуразливіші елементи об’єкта;

• характер та ступень руйнувань, що очікуються на об’єкті від надлишкового навантаження повітряної або іншої хвилі та можливий збиток;

• межа підвищення стійкості найбільш вразливих елементів об’єкта.

Можливі пропозиції з підвищення стійкості:

- підвищення стійкості несучих конструкцій і перекриттів будівель шляхом установки додаткових колон, ферм, контрфорсів або підкосів;

- розміщення обладнання на нижніх поверхах будівель, в підвалах і підземних спорудах, надійне закріплення його на підмурівку, установка спеціальних захисних кожухів або ковпаків;

- прокладка комунально-енергетичних і технологічних мереж під землею;

- створення резервних запасів палива, сировини, обладнання, контрольно-вимірювальної апаратури;

- заміна відстані до безпечної між промисловим і вибухонебезпечним об’єктами;

- зменшення кількості вибухових речовин в сховищах.

Приклад за завданням: Оцінка стійкості роботи цеху при надзвичайних ситуаціях

За типом зазначеної надзвичайної ситуації потрібно провести аналіз стійкості роботи виробничого цеху і при необхідності запропонувати інженерно – технічні та організаційні заходи з підвищення стійкості його функціонування в умовах надзвичайних ситуацій

Таблиця 9.3 - Вихідні дані з оцінки стійкості виробничого цеху

Вид надзвичайної ситуації і її параметри	Вибух у сховищі нафтопродуктів. Речовина - мазут Кількість 60тонн. Відстань 220м від цеху
1	2
Тип будинку	З металевим каркасом і бетонним заповненням з площею скління 30%
Верстати	Середні
Трансформатори	Блочні
Електродвигуни потужністю до, кВт	До 2, відкриті
Повітряні мережі електропостачання	Високої напруги на дерев’яних опорах
Резервуари	Наземні металеві
Трубопроводи	На металевих естакадах

Розв’язування:

1. Для вибуху нафтопродуктів у сховищі знаходимо максимальне значення надмірного тиску, яке буде спостерігатися на відстані 220 м від місця вибуху(що буде діяти на будинок і обладнання цеху). Для цього обчислюємо радіус зони детонації:

r_O = 18.5 * = 18.5* = 57.53м.

Для вуглеводневої речовини - мазуту – беремо значення максимального тиску – 900 кПа

2. Знаходимо відношення відстані від місця вибуху до цеху r₁ до радіусу зони детонації r_О (r₁/r_О), воно дорівнює 3.82

3. У таблиці 9.4 знаходимо, що відношенню r₁/r_О, рівному 3.0 відповідає тиск 45 кПа (це за максимального тиску 900кПа), а відношенню r₁/r_О = 4.0 відповідає 26 кПа. Тоді, при відношенні r₁/r_О = 3.82 тиск буде: Р = 45 – (45 – 26)/(4.0 – 3.0) * 0.82 = 86 – 15.58 = 29.42 кПа. Таким чином, на будинок цеху і технологічне обладнання буде діяти надлишковий тиск: = 29.42 кПа

Таблиця 9.4 - Зміна тиску в зоні розповсюдження ударної хвилі

Максим. тиск в зоні детонації, кПа	Значення надмірного тиску, кПа, на відстані від центру вибуху в частках від rO (r1 / rO)
	1	1.05	1.1	1.2	1.4	1.8	2.0	3.0	4.0	6.0	8.0	10	12	15	20	30
500	500	270	155	115	90	55	48	25	15	8	5	4	3	2.5	1.5	1.0
900	900	486	279	207	162	99	86	45	26	14	9	7	5	4.5	2.7	1.8
1000	1000	540	310	230	180	110	96	50	29	16	10	8	6	5	3	2
1700	1700	918	527	391	306	195	163	82	50	28	18	13	10	8	5	3.7
2000	2000	1080	620	460	360	220	192	100	58	32	20	16	12	10	6	4

Виділяємо основні елементи цеху, від яких буде залежати його стійкість. У таблиці 9.5 визначаємо величини надлишкового тиску, за яких основні елементи цеху отримують різні ступені руйнування.

Таблиця 9.5 – Ступені руйнування елементів об’єкту

Основні елементи об’єкту	Ступінь руйнування елементів за величини надмірного тиску
	слабкий	середній	сильний	повний
Будинок з металевим каркасом і бетонним заповненням з площею скління 30%	10 - 20	20 - 30	30 - 40	40 - 50
Верстати середні	15 - 25	25 -35	35 – 45	-
Трансформатори блочні	30 - 40	50 - 60	-	-
Електродвигуни потужністю до 2 кВт, відкриті	20 - 40	50 - 70	-	80 - 100
Повітряні мережі електропостачання високої напруги	25 -30	30 - 50	50 -70	70
Резервуари наземні металеві	30 - 40	40 - 70	70 – 90	90
Трубопроводи на металевих естакадах	20 –30	30 - 40	40 -50	-

5. Знаходимо межу стійкості кожного елементу цеху – надлишковий тиск, який викликає середні руйнування. Будинок цеху має межу стійкості 20кПа, верстати – 30кПа; трансформатори – 50кПа; електродвигуни – 50кПа; мережі електропостачання – 30кПа; резервуари – 40кПа; трубопроводи – 30кПа.

6. Визначаємо межу стійкості цеху в цілому за мінімальною межею стійкості елементів, які входять до його складу: = 20кПа.

7. Порівнявши з ( 29.42 кПа >> 20 кПа) робимо висновок, що наш цех не стійкий до дії надзвичайної ситуації, яка може виникнути у результаті вибуху мазуту в сховищі нафтопродуктів.

8. Результати оцінки відображаємо в таблиці 9.6

9. Визначаємо можливий ступінь руйнування елементів цеху при максимальному значенні надлишкового навантаження = 29.42кПа

Будинок цеху отримує середні руйнування, верстати – середні; трансформатори – слабкі; електродвигуни – слабкі; мережі електропостачання – слабкі; резервуари – слабкі; трубопроводи – слабкі руйнування.

Знаходимо можливу шкоду для кожного елементу цеху:

для будинку цеху шкода може скласти до 50 %, верстатів – до 40%; трансформаторів і електродвигунів –до 10%; ; мереж електропостачання – до 30 %; резервуарів – до 10%; трубопроводів – до 25%.

Висновки:

- цех є нестійким до дії надзвичайної ситуації, межа стійкості об’єкту – 20 кПа;

- найуразливіші елементи об’єкту – будинок цеху, верстати середні, електродвигуни та трубопроводи на металевих естакадах;

- в цеху від надлишкового навантаження = 29.42кПа очікується середній та слабкий ступінь руйнування основних елементів, збиток може скласти від 10 до 40%;

- межа підвищення стійкості найбільш вразливих елементів об’єкту – до 30 кПа.

Заходи з підвищення стійкості:

• потрібно підвищити стійкість несучих конструкцій і перекриттів будівлі цеху шляхом установки додаткових колон, ферм;

• для підвищення стійкості верстатів необхідно надійно закріпити їх на фундаменті, виготовити спеціальні захисні кожухи або ковпаки;

• розглянути можливість прокладання комунально-енергетичних і технологічних мереж під землею;

• зменшити кількість нафтопродуктів у сховищі або перенести сховище на більш безпечну відстань від об’єкту.

Таблиця 9.6 - Результати оцінки стійкості цеху промислового підприємства при дії повітряної хвилі

Елементи цеху та їх характеристики	Ступінь руйнувань за , кПа									Межа стійкості елементу	Збитки % руйнувань за	Примітка
	10 20 30 40 50 60 70 80
Будинок з металевим каркасом і бетонним заповненням з площею скління 30%										20	50	Межа стійкості цеха кПа
Т ехнологічне обладнання – верстати середні										40	40
Трансформатори блочні										50	10
Електродвигуни потужністю до 2 кВт, відкрити											10
КЕС: Трубопроводи на металевих естакадах Повітряні мережі електропостачання високої напруги										30 30	25 30

Слабкі руйнування Сильні руйнування

Середні руйнування Повні руйнування