Обеспечение условий. Обеспечение устойчивости работы хозяйственного объекта в случае. Обеспечение устойчивости работы хозяйственного объекта в случае угрозы сильного взрыва

• Название: Обеспечение устойчивости работы хозяйственного объекта в случае угрозы сильного взрыва
• Анкор: Обеспечение условий
• Дата: 26.06.2022
• Размер: 1.5 Mb.
• Имя файла: Обеспечение устойчивости работы хозяйственного объекта в случае .docx
• Тип: Занятие; #616057

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Промышленная безопасность и охрана труда»

Практическое занятие №4

на тему: «Обеспечение устойчивости работы хозяйственного объекта в случае угрозы сильного взрыва»

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Вариант 24

Выполнил

студент гр. БТБ-17-01 24.02.2021 К.Ф. Ягудина
Проверил

доцент, к.х.н. И.Р. Киреев
Уфа 2021

Цель: провести оценку устойчивости работы хозяйственного объекта, в случае угрозы сильного взрыва.
Теоритическое обоснование
Ударные, сейсмические и гидродинамические волны - это области сильного сжатия газообразной, твердой или жидкой среды, перемещающиеся в про­странстве. Осколочные поля – это фрагменты зданий, сооружений и оборудования, перемещающиеся в области действия ударных, сейсмических и гидродинамических волн.

Источниками возникновения воздушных ударных волн являются сильные взрывы и катастрофическое движение воздуха в нижних слоях атмосферы. В виде ураганов, смерчей и бурь.

Параметрами, характеризующими негативное действие воздушной ударной волны, являются:

1) величина избыточного давления во фронте ударной волны (∆Рф);

2) скоростной напор воздушных масс, перемещающихся в пространстве после взрыва (∆Рск);

3) избыточное давление воздушных волн, отраженных от преград (∆Ротр);

4) продолжительность действия ударной волны (t).

Основным параметром, используемым для характеристики разрушающего и поражающего действия ударной волны, является величина ∆Рф, т. к. степень разрушения зданий, сооружений и характер травмирования людей определяется в основном этим параметром.

При взрыве ядерных боеприпасов на поверхности земли или в атмосфере, при взрыве конденсированных (твердых или жидких) веществ, а также при объем­ном взрыве (взрыв газовоздушной смеси) воздушная ударная волна распро­страняется во все стороны от центра взрыва.

Сейсмические волны возникают при тектонических землетрясениях, из­вержениях вулканов, падениях метеоритов и при действии других космических тел. Силу сейсмических волн оценивают по двенадцатибалльной шкале Рихтера.

Гидродинамическая волна – это мощный поток жидкости, движущийся с высокой скоростью при порыве гидротехнических сооружений, затоплении шахт, рудников, метрополитенов и других подобных аварий, а также при дей­ствии природных сил (цунами, тайфунов, штормов). В качестве параметров, определяющих негативное действие гидродинамической волны, используют скорость движения волны (v) и высоту ее гребня (h).

Ударные, сейсмические и гидродинамические волны оказывают на людей прямое или косвенное (опосредованное) воздействие. В результате этих воздействий люди могут получить травмы различной тяжести (от легких ушибов до разрыва тела и внутренних органов). В табл. 1 приведены виды и характеристика травм, получаемых людьми под действием воздушной ударной волны. Кроме того, под действием гидродинамических волн и при затоплении местности люди могут утонуть в потоке жидкости.

Таблица 1- Виды и характеристика травм людей

Вид травмы	Величина Рф, вызывающая травму, кПа	Характеристика травмы
1	2	3
Легкие	20 – 40	Головокружение, легкие ушибы, вывихи, контузии
Средние	40 – 60	Сильные вывихи конечностей, контузия мозга, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей
Тяжелые	60 – 100	Сильная контузия всего организма, потеря сознания, переломы костей, повреждение внутренних органов
Крайне тяжелые	Более 100	Открытые переломы, разрывы внутренних органов (печени, почек, легких, кишечника, головного мозга)

Негативное действие ударных, сейсмических и гидродинамических волн характеризуется различными видами разрушений: слабыми, средними, сильными и полными.

Ход работы:
Задание 1
На территории НГдУ расположен резервуарный парк с наземными металлическими резервуарами, в которых содержится суммарный запас

нефти в количестве 10000 тонн. В чрезвычайной ситуации возможны разрушения резервуаров, разлив и возгорание нефти, взрыв углеводородной смеси в количестве 30 тонн.

Характеристика элементов инженерно-технического комплекса неф­тепромысла, расположенного вблизи резервуарного парка, известна и приведена в таблице 2. Расстояние от предполагаемого места взрыва до элементов инженерно-технического комплекса нефтепро­мысла указано в таблице 3.

Оценить устойчивость работы нефтепромысла в случае взрыва углеводородной смеси на территории резервуарного парка и разра­ботать рекомендации по повышению устойчивости работы нефтепро­мысла в данной чрезвычайной ситуации.

Таблица 2 - Характеристика элементов инженерно-технического комплекса нефтепромысла

Наименование элемента	Краткая характеристика
1 Скважина, оборудованная ШГНУ	Станок-качалка, установленный на бетонном фундаменте
2 Наземный технологический трубопровод	Трубопровод выполнен из стальных цельнотянутых труб наружным диа­метром 300 мм, соединенных сваркой
3 Вертикальный резервуар РВС-500	Частично заглубленный вертикальный стальной резервуар, объемом 500 м3 , заполнен нефтью полностью
4 Дожимная насосная стан­ция (ДНС)	Двухэтажное промышленное кирпичное здание без каркаса
5 Групповая замерная ус­тановка (ГЗУ)	Замерный блок размещен в помещении балкового типа, имеющего стены и крышу из двойных листов стали со слоем изоляции
6 Парокотельная	Одноэтажное кирпичное здание без каркаса

Таблица 3 - Расстояние от предполагаемого места взрыва до элементов инженерно-технического комплекса нефтепро­мысла

Наименование элемента ИТК нефтепромысла	Расстояние от предполагаемого места взрыва до элемента ИТК НП (ч) в метрах для вариантов задания
I Скважина	900
2 Трубопровод	300
3 Резервуар	1800
4 ДНС	900
5 ГЗУ	800
6 Парокотельная	500

Решение:

Зона действия детонационной волны находится в пределах распро­странения облака газовоздушной смеси. Радиус этой зоны определяют из выражения

Q, (4.1)

где r₁ - радиус окружности, ограничивающей зону действия дето­национной волны, м;

Q- масса взрывного вещества в газовоздушной смеси, т.

В пределах первой зоны располагающейся вокруг центра взрыва, ожидаемая величина Р_ф принимается постоянной и равной 1700 кПа.

Зона действия продуктов взрыва (вторая зона) охватывает всю площадь разлёта продуктов газовоздушной смеси при её детонации. Радиус второй зоны в зависимости от радиуса первой определяют из выражения

r_II = 1,7 * r_I (4.2)

Ожидаемую величину Р_ф в пределах второй зоны определяют по

формуле

Р_ф =1300 , (4.3)

где Р_ф - величина избыточного давления во фронте ударной вол­ны, кПа; r_{2 -}расстояние в метрах от центра предполагаемого взрыва дорассматриваемой точки во второй зоне.

Зона действия воздушной ударной волны (третья зона) распрос­траняется от внешней границы второй зоны с радиусом r₂ к пери­ферии очага поражения. Для того, чтобы определить ожидаемую величину Р_ф в рассматриваемой точке третьей зоны, сначала рассчи­тывают относительную величину из следующего выражения:

, (4.4)

где r₃ - расстояние в метрах от центра предполагаемого взрыва до рассматриваемой точки в третьей зоне.

Если , ,то для определения ожидаемой величины избыточного давления во дронте ударной волны используют формулу

Р_ф = кПа (4.5)

Если то используют формулу

Р_ф = , кПа (4.6)

Все расчеты приведены в программе Excel и представлены на рисунке 1.


Рисунок 1 - расчет основных параметров задания 1

Расчеты в программе не совпадают с расчетами, приведенными в Excel (рисунок 2), поэтому далее их использовать нецелесообразно.


Рисунок 2 - Расчеты в программе

Далее проводится Определение вида возможного разрушения каждого из ос­новных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственно­го объекта и Оценка физической устойчивости элементов инженерно-технического комплекса и составление заключения об устойчивости работы хозяйственного объекта вслучае взрыва. Результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Результаты оценки устойчивости основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта в случае взрыва

Наименование ИТК	Расстояние от места предполагаемого взрыва до ИТК, м	Ожидаемая величина Рф , кПа	Вид возможных разрушений	Вывод об устойчивости элемента
1	2	3	4	5
I Скважина	900	6,365	Не ожидается	Устойчив
2 Трубопровод	300	28,054	Средняя	Не устойчив
3 Резервуар	1800	2,692	Не ожидается	Устойчив
4 ДНС	900	6,365	Не ожидается	Устойчив
5 ГЗУ	800	7,416	Не ожидается	Устойчив
6 Парокотельная	500	14,073	Слабая	Устойчив

Так как количество неустойчивых элементов инженерно-технического комплекса ограничено, то устанавливают предел по­вышения их устойчивости из принципа их физической равнопрочности.

При разработке рекомендаций рассматривают следующие варианты обеспечения устойчивости элементов инженерно-технического ком­плекса хозяйственного объекта:

1. 
   повышение физической устойчивости элемента инженерно-технического комплекса;
   
2. 
   уменьшение количества взрывчатого вещества, хранящегося, использующегося в производстве или перевозимого на транспорте;
   
3. 
   увеличение расстояния от центра предполагаемого взрыва до неустойчивого элемента инженерно-технического комплекса;
   
4. 
   сочетание вышеназванных вариантов.
   

Повышение физической устойчивости элемента инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта обеспечивают следующими способами:

1. 
   за счёт укрепления прочности элемента;
   
2. 
   заменой малопрочных частей или всего элемента на более про­чные;
   
3. 
   строительством защитных экранов;
   
4. 
   заглублением или обвалованием элемента;
   

установкой устройств, локализующих действие ударной волны.
Задание 2

Нефтепромысел расположен вблизи железной дороги, по которой ре­гулярно осуществляется перевозка тротила.

В чрезвычайной ситуации возможна железнодорожная авария и взрыв тротила массой 160 тонн.

Характеристика элементов инженерно-технического комплекса неф-тепромысла, расположенного вблизи железной дороги, известна (Таблица 2). Расстояние от предполагаемого места взрыва до элемен­тов ИТК нефтепромысла указано в таблице 5.

Оценить устойчивость работы нефтепромысла в случае взрыва тро­тила при его перевозке по железной дороге и разработать рекомен­дации по повышению устойчивости работы нефтепромысла в данной чрезвычайной ситуации.

Таблица 5 - Расстояние от предполагаемого места взрыва до элемен­тов ИТК нефтепромысла

Наименование элемента ИТК нефтепромысла	Расстояние от предполагаемого места взрыва до элемента ИТК НП (ч) в метрах
1 Скважина, оборудованная ШГНУ	600
2 Групповая замерная установка (ГЗУ)	450
3 Технологичес­кий наземный трубопровод	800
4 Одноэтажное кирпичное зда­ние (парокотельная)	300
5 Вертикальный резервуар	1200
6 Двухэтажное промышленное здание (ДНС)	900

Решение:

Если ожидается наземный взрыв или взрыв в воздухе при r >Н ,

то используют формулу

Р_ф = 108 , кПа (4.8)

Все расчеты проведены в программе Excel и представлены на рисунке 3.


Рисунок 3 - Расчет задания 2

Т.к. программа приводит неправильные расчеты, то использовать ее в дальнейшем нецелесообразно (рисунок 4).



Рисунок 4 - Расчет в программе задания 2
Далее проводится Определение вида возможного разрушения каждого из ос­новных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственно­го объекта и Оценка физической устойчивости элементов инженерно-технического комплекса и составление заключения об устойчивости работы хозяйственного объекта вслучае взрыва. Результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Результаты оценки устойчивости основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта в случае взрыва

Наименование ИТК	Расстояние от места предполагаемого взрыва до ИТК, м	Ожидаемая величина Рф , кПа	Вид возможных разрушений	Вывод об устойчивости элемента
1	2	3	4	5
1 Скважина, оборудованная ШГНУ	600	14,424	Не ожидается	Устойчив
2 Групповая замерная установка (ГЗУ)	450	21,925	Слабая	Устойчив
3 Технологичес­кий наземный трубопровод	800	9,797	Не ожидается	Устойчив
4 Одноэтажное кирпичное зда­ние (парокотельная)	300	42,382	Разрушение	Не устойчив
5 Вертикальный резервуар	1200	5,917	Не ожидается	Устойчив
6 Двухэтажное промышленное здание (ДНС)	900	8,425	Слабая	Устойчив

Так как количество неустойчивых элементов инженерно-технического комплекса ограничено, то устанавливают предел по­вышения их устойчивости из принципа их физической равнопрочности.

При разработке рекомендаций рассматривают следующие варианты обеспечения устойчивости элементов инженерно-технического ком­плекса хозяйственного объекта:

5. 
   повышение физической устойчивости элемента инженерно-технического комплекса;
   
6. 
   уменьшение количества взрывчатого вещества, хранящегося, использующегося в производстве или перевозимого на транспорте;
   
7. 
   увеличение расстояния от центра предполагаемого взрыва до неустойчивого элемента инженерно-технического комплекса;
   
8. 
   сочетание вышеназванных вариантов.
   

Повышение физической устойчивости элемента инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта обеспечивают следующими способами:

5. 
   за счёт укрепления прочности элемента;
   
6. 
   заменой малопрочных частей или всего элемента на более про­чные;
   
7. 
   строительством защитных экранов;
   
8. 
   заглублением или обвалованием элемента;
   

установкой устройств, локализующих действие ударной волны.
Задание 3

На территории НПЗ расположена технологическая установка, в кото­рой содержится углеводородная смесь массой 0,1 тонны. В чрезвычай­ной ситуации возможно разрушение установки, образование газовоздушной смеси и взрыв.

Характеристика элементов инженерно-технического комплекса (ИТК) НПЗ, расположенных вблизи врывоопасной установки, известна и приведена в таблице 7. Расстояние от предполагаемого места взрыва до элементов инженерно-технического комплекса НПЗ указано в таблице 8.

Оценить устойчивость работы НПЗ в случае взрыва технологической установки иразработать рекомендации по повышению устойчивости работы НПЗ в данной чрезвычайной ситуации.

Таблица 7 - Характеристика основных элементов инженерно-технического комплекса НПЗ

Наименование элемента	Характеристика элемента инженерно-технического комплекса
1	2
1 Заводоуправление	Трехэтажное кирпичное административное здание
2 Компрессор	Средний компрессор стальной на железо­бетонном фундаменте
3 Теплообменник	Металлический трубчатый на железо­бетонном фундаменте
Продолжение таблицы 7
1		2
Ректификационная колонна		Вертикальная цилиндрическая емкость высотой 25 метров
5 Резервуар для хранения ГСМ		Наземный вертикальный, заполненный наполовину
6 Трубопровод		Расположен на эстакаде

Таблица 8 - Расстояние от предполагаемого места взрыва до элементов инженерно-технического комплекса НПЗ

Наименование элемента ИТК НПЗ	Расстояние от предполагаемого места взрыва до элемента ИТК в метрах
1 Заводоуправление	70
2 Компрессор	40
3 Теплообменник	50
4 Ректификационная колонна	50
5 Резервуар	45
6 Трубопровод	30

Все расчеты ведутся аналогично заданию 1, они приведены в программе Excel и представлены на рисунке 5.



Рисунок 5 - Расчеты для задания 3
Расчеты в программе не совпадают с расчетами, приведенными в Excel (рисунок 6), поэтому далее их использовать нецелесообразно.



Рисунок 6 - Расчеты в программе
Далее проводится Определение вида возможного разрушения каждого из ос­новных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственно­го объекта и Оценка физической устойчивости элементов инженерно-технического комплекса и составление заключения об устойчивости работы хозяйственного объекта вслучае взрыва. Результаты представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Результаты оценки устойчивости основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта в случае взрыва

Наименование ИТК	Расстояние от места предполагаемого взрыва до ИТК, м	Ожидаемая величина Рф , кПа	Вид возможных разрушений	Вывод об устойчивости элемента
1	2	3	4	5
1 Заводоуправление	70	15,456	Средняя	Не устойчив
2 Компрессор	40	33,267	Средняя	Не устойчив
3 Теплообменник	50	23,804	Средняя	Не устойчив
4 Ректификационная колонна	50	23,804	Средняя	Не устойчив
5 Резервуар	45	27,879	Средняя	Не устойчив
6 Трубопровод	30	51,219	Разрушение	Не устойчив

Установле­но, что подавляющее большинство элементов инженерно-технического комплекса объекта при взрыве будут не устойчивы, поэтому разработка ре­комендаций по повышению устойчивости работы хозяйственного объ­екта это экономически нецелесообраз­на. В этом случае руководящие органы РСЧС рекомендуют руководству хозяйственного объекта прекратить работу или разместить его в безопасном районе.
Задание 4

Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) расположен в непосредствен­ной близости от железной дороги, по которой регулярно осуществля­ется перевозка твердых взрывчатых веществ. Вчрезвычайной ситуации возможна железнодорожная авария и взрыв тротила массой 120 тонн.

Характеристика элементов инженерно-технического комплекса (ИТК) НП3, расположенного вблизи железнодорожного полотна, известна (Таблица 7) Расстояние от предполагаемого места взрыва до элементов инженерно-технического комплекса НПЗ указано в таблице 10 для раз­личных вариантов задания.

Оценить устойчивость работы НПЗ в случае взрыва на железной до­роге и разработать рекомендации по повышению устойчивости работы НПЗ в данной чрезвычайной ситуации.

Таблица 10 - Расстояние от предполагаемого места взрыва до элементов инженерно-технического комплекса НПЗ

Наименование элемента ИТК НПЗ	Расстояние от предполагаемого места взрыва до элемента ИТК в метрах
1 Заводоуправление	490
2 Компрессор	340
3 Теплообменник	150
4 Ректификационная колонна	380
5 Резервуар	300
6 Трубопровод	440

Все расчеты ведутся аналогично заданию 2, они приведены в программе Excel и представлены на рисунке 7.



Рисунок 7 - Расчеты к заданию 4
Расчеты в программе не совпадают с расчетами, приведенными в Excel (рисунок 8), поэтому далее их использовать нецелесообразно.



Рисунок 8 - Расчеты в программе для задания 2
Далее проводится определение вида возможного разрушения каждого из ос­новных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственно­го объекта и Оценка физической устойчивости элементов инженерно-технического комплекса и составление заключения об устойчивости работы хозяйственного объекта вслучае взрыва. Результаты представлены в таблице 11.

Таблица 11 - Результаты оценки устойчивости основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта в случае взрыва

Наименование ИТК	Расстояние от места предполагаемого взрыва до ИТК, м	Ожидаемая величина Рф , кПа	Вид возможных разрушений	Вывод об устойчивости элемента
1	2	3	4	5
1 Заводоуправление	490	35,970	Разрушение	Не устойчив
2 Компрессор	340	16,297	Слабая	Устойчив
Продолжение таблицы 11
1	2	3	4	5
3 Теплообменник	150	22,670	Слабая	Устойчив
4 Ректификационная колонна	380	10,289	Слабая	Устойчив
5 Резервуар	300	12,638	Не подвергается	Устойчив
6 Трубопровод	440	18,993	Не подвергается	Устойчив в

Так как количество неустойчивых элементов инженерно-технического комплекса ограничено, то устанавливают предел по­вышения их устойчивости из принципа их физической равнопрочности.

При разработке рекомендаций рассматривают следующие варианты обеспечения устойчивости элементов инженерно-технического ком­плекса хозяйственного объекта:

9. 
   повышение физической устойчивости элемента инженерно-технического комплекса;
   
10. 
    уменьшение количества взрывчатого вещества, хранящегося, использующегося в производстве или перевозимого на транспорте;
    
11. 
    увеличение расстояния от центра предполагаемого взрыва до неустойчивого элемента инженерно-технического комплекса;
    
12. 
    сочетание вышеназванных вариантов.
    

Повышение физической устойчивости элемента инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта обеспечивают следующими способами:

9. 
   за счёт укрепления прочности элемента;
   
10. 
    заменой малопрочных частей или всего элемента на более про­чные;
    
11. 
    строительством защитных экранов;
    
12. 
    заглублением или обвалованием элемента;
    

установкой устройств, локализующих действие ударной волны.

Вывод: в ходе данного задания проведена оценка устойчивости работы хозяйственного объекта, в случае угрозы сильного взрыва, а также рассмотрены рекомендации для обеспечения устойчивости элементов ИТК.