Оцінка стійкості роботи ОГД внаслідок вибуху газоповітряної суміші

В ході досліджень необхідно, керуватися наступними положеннями:

а) оцінка стійкості елементів об’єкта проводиться до дії кож­ного уражаючого фактора окремо;

б) всі елементи об’єкта підлягають дії, вражаючих факторів одночасно і в однаковій мірі;

в) дослідження доцільно проводити для найнесприятливіших умов.

Це дозволяє визначити максимальні значення параметрів вражаючих факторів та доцільну межу підвищення стійкості роботи ОГД. Розглянемо методику оцінки стійкості до кожного уражаючого фактора.

 

Методика оцінки стійкості об’єкту (цеху) до дії світлового (теплового) випромінювання

Як показник стійкості об’єкта до дії світлового випромі­нювання приймається максимальне значення світлового імпульсу, при якому ще не починається запалювання елементів об’єкту і виникнення пожеж. Це значення світлового імпульсу і вважається межею стійкості об’єкту до світлового випромінювання – І_lim (кДж/м²).

Послідовність оцінки стійкості ОГД до світлового випромінювання:

- визначається максимальне значення очікуваного світлового (теплового) імпульсу;

- визначаються ступінь вогнестійкості будівель і споруд з врахуванням їх характеристики;

- визначаємо категорію пожежонебезпечності цеху;

- визначаєм пожежну обстановку в цеху, тобто при яких світло­вих імпульсах можливе спалахування окремих елементів цеху;

- визначаєм межу стійкості цеху (І lim) для найбільш уразливих елементів цеху, у якого мінімальна межа стійкості;

- порівнюємо межу стійкості цеху з максимальним значенням очікуваного світлового імпульса.

Якщо І_lim ≥ І_max то цех (об’єкт) стійкий до світлового випромінювання.

Якщо І_lim ‹ І_max то цех (об’єкт) не стійкий до світлового випромінювання.

З результатів досліджень і оцінки пожежної обстановки робля­ться висновки і пропозиції з підвищенням стійкості об’єкту до світ­лового випромінювання.

У висновках вказуються:

- межа стійкості об’єкту до світлового (теплового) випромінювання;

- очікуваний на об’єкті максимальний світловий (теплового) імпульс.

- найбільш небезпечні в пожежному значенні елементи об’єкту
і можлива пожежна обстановка на об’єкті.

На основі зроблених висновків розробляються конкретні заходи щодо підвищення протипожежної стійкості об'єкту.

Методика оцінки стійкості до дії ударної хвилі

 

Як показник стійкості інженерно-технічного комплексу до дії ударної хвилі приймається таке значення надлишкового тиску, при якому будівлі, споруди і обладнання зберігається або отримають такі руйнування, які можливо відновити в короткі терміни. Це значення надлишкового тиску прийнято вважати межею стійкості об’єкту до впливу ударної хвилі – ΔP_Фlim, кПа.

Послідовність оцінки:

- визначається ΔP_Фmax, кПа – максимальне очікуване значення надлишкового тиску;

- знаючи характеристику основних елементів об'єкту /цеху, дільниць/, від яких залежить випуск запланованої продукції, почи­нають дослідження стійкості кожного елемента;

- всі основні елементи кожного цеху, дільниці або окремої спо­руди заносять в спеціальну таблицю;

- на основі вивчення проектно-будівельної та технологічної документації складають і заносять в ту ж таблицю коротку характеристику кожного досліджуваного елемента;

- визначаються при яких значеннях надлишкового тиску (ΔP_Ф) досліджувані елементи отримають слабкі, середні, сильні та повні руйнування;

- аналізуючи заповнену таблицю, визначимо межу стійкості найбільш уразливого елемента цеху;

- порівнюємо загальну межу стійкості цеху ΔP lim з максимальним значенням очікуваного надлишкового тиску ΔP_Фmax;

Якщо ΔP_Фlim ≥ ΔP_Фmax, то цех (об’єкт) стійкий до ударної хвилі.

Якщо ΔP_Фlim ‹ ΔP_Фmax, то цех (об’єкт) не стійкий.

На основі аналізу результатів оцінки стійкості по кожному цеху, дільниці, системі і об’єкту в цілому робляться висновки і заходи, в яких вказуються:

- межу стійкості об’єкту;

- найбільш уразливі елементи цеху (об’єкту);

- характер і ступінь руйнувань, очікуваних на об’єкті від ударної хвилі при ΔP_Фmax і можливі збитки;

- межу доцільного підвищення стійкості найбільш уразливих елементів цеху (об’єкту);

- заходи із підвищення межі стійкості об’єкту до дії ударної хвилі.

Методи розрахунку характеристик зон ураження (радіусів зон руйнувань) при вибухах конденсованих речовин, газоповітряних, паливно-повітряних сумішей у відкритому та замкнутому просторі.

Однією із причин виробничих аварій і катастроф є вибухи, які на промислових підприємствах супроводжуються обвалом і деформаціями споруд, пожежами, виходами з ладу енергосистем.

Найчастіше спостерігаються вибухи котлів в котельнях, газів, апаратів, продукції і напівфабрикатів на хімічних підприємствах, парів бензину і інших складових палива, лако-фарбовових розчинників, нерідкі випадки вибуху побутового газу.

Причинами вибухів газу, промислового (вугільного, дерев'яного пилу, газоповітряних сумішей) є відкритий вогонь, електрична іскра, в тому числі від статичної електрики.

Уражаючим фактором любого вибуху є ударна хвиля. Дія ударної хвилі на елементи споруд характеризуються складним комплексом навантажень: прямий тиск, тиск відбиття, тиск обтікання, тиск затікання, навантаження від сейсмовибухових хвиль.

Дію ударної хвилі прийнято оцінювати надлишковим тиском у фронті ударної хвилі DР (кПа).

Як відомо, аварії на об'єктах з вибухонебезпечними технологіями можуть призвести до витікання в атмосферу газоподібних або розріджених вуглеводневих продуктів. При змішу­ванні вуглеводневих продуктів з повітрям утворюються вибухо- або пожежонебезпечні суміші - газоповітряні суміші (ГПС). Найбільш вибухо- і пожежонебезпечними є суміші з повітрям вуглеводневих газів: метану (СН₄) пропану (С₃Н₈), бутану (С₄Н₁₀) та ін. Розрахунок точного значення надлишкового тиску при вибуху газоповітряної суміші (ГПС) в цьому випадку є надзвичайно складний. Це пов’язано з невизначинністю багатьох факторів, які впливають на утворення хмари суміші, це – напрямок і швидкість руху повітря при даній щільності забудови, стан турбулентності атмосфери, температура і вологість повітря і т.п. Тому можна говорити лише про оціночний характер розрахунків.

Одна з методик полягає у оцінці значення надлишкового тиску вибухової хвилі, яка виникає при вибуху суміші повітря з вуглеводневими газами: метаном, пропаном, бутаном, етиленом, пропіленом і т.п.

При вибуху газоповітряної суміші виділяють три зони (див. рис. 1. у Додатку):

1. Зона детонаційної хвилі з постійним значенням надлишкового тиску ΔР_І = 1700 кПа і радіусом

м, (13)

де m – маса газу, що вибухнув (т);

2. Зона дії продуктів вибуху з радіусом

м, (14)

надлишковий тиск в межах зони визначається згідно формули:

кПа, (15)

де r – відстань від епіцентру вибуху до даного об’єкту, що розташований у зоні. Надлишковий тиск у цій зоні змінюється в межах: від 1350 кПа до 300кПа.

3. Зона повітряної ударної хвилі (ПУХ). Значення надлишкового тиску у цій зоні визначається з наступних формул:

при Ψ ≤ 2, кПа, (16)

 

при Ψ > 2, кПа, (17)

де - допоміжний коефіцієнт (18)

Дана методика придатна для розрахунку значення надлишкового тиску в першій та другій зонах при вибуху газоповітряної суміші з масою газу, що перевищує 100 т. При меншій масі газу рекомендується використовувати формули для звичайних тротилових зарядів, або графічну залежність L(м) від маси продукту Q(т) (Додаток, рис.1).

Для визначення надлишкового тиску у фронті ударної хвилі при вибуху тротилу рекомендується використовувати формулу академіка М.А.Садовського

, кПа (19)

де m – маса тротилового заряда.

Очевидно, що дану формулу можна використовувати і при вибуху конденсованих вибухових речовин типу тротила.

Від впливу ударної хвилі на будови і споруди можуть утворитися різні ступені руйнувань. В залежності від величини надмірного тиску можуть виникнути повні, сильні, середні та слабкі руйнування, характеристика яких відображена у таблиці (Додаток, табл.6.).

Для більш детального прогнозування пошкоджень окремих об’єктів або їх елементів треба користуватися таблицею (Додаток, табл.4). Людина також зазнає ушкоджень від впливу ударної хвилі ((Додаток, табл.5).