Анализ и оценка промышленной безопасности объекта газоснабжения АГРС-Энергия 1М

 

Выводы. Сравнение полученных расчётных значений ∆Р_фр, I⁺,τ⁺ (см. таблицу 2.10) с пороговыми значениями, приведёнными в таблицах 2.6 - 2.8, позволяет сделать вывод, что возникающая при разрушении газопровода-отвода первичная воздушная волна не представляет прямой угрозы для жизни человека, оказавшегося даже в непосредственной близости (> 20 м) от центра разрыва, и не способна вызвать какие-либо повреждения зданий и сооружений, расположенных за пределами существующих нормативных разрывов.

Для  расчёта  параметров  воздушной  ударной  волны,  возникающей  при «раннем»  зажигании,  происходящем  в  период  условно  симметричного  (полусферического) расширения исходного объёма выбрасываемого газа, в качестве наиболее  консервативной  расчётной  схемы  принимаем [14], что  вся  участвующая в процессе  масса газа смешана с воздухом до стехиометрической концентрации и происходит  центральное  поджигание  газовоздушной  смеси  в  объёме  эквивалентной полусферы.

Согласно [19],  метан  относится  к  4  классу  горючих  веществ  по степени чувствительности  к  возбуждению  взрыва,  а окружающая местность в районе предполагаемой  аварии  (ПК 100) относится  к  4 виду  «свободное  пространство». Исходя  из  этих  положений,  определяем  режим  взрывного  превращения:  дефлаграционный,  диапазон  6, что в  свою  очередь  определяет  формулу  расчёта  скорости  видимого  фронта  пламени.

Расчёт скорости видимого фронта пламени w_ф, м/с, проводится по формуле:

wф= 26 Мэ0,167  ,

( 2.19)

где М_э  - эквивалентная масса газа, участвующая во взрывном превращении, кг.

Расчёт эквивалентной  массы газа М_э, кг, проводится по формуле:

Мэ= Мг+(2Gкр•∆τЗ),

( 2.20)

где М_г - масса газа, заключённая при рабочем давлении в пределах разрушенного участка, кг;  см. формулу ( 2.12 );

G_кр- критический расход газа в месте разрыва из одной стороны разрыва трубопровода, кг/с;

∆τ_З - время задержки воспламенения, с.

При расчётах исходят  из предположения, что ∆τ_З составляет несколько секунд. Принимаем ∆τ_З = 1, 2, 3 секунды.

Расчёт критического расхода газа G_кр, кг/с, проводится по формуле:

______________________ Gкр= μ(π dтр2/ 4)√ Pp•ρp• k • [2/(k+1)](k+1) / (k-1),

( 2.21)

где μ   - коэффициент  расхода, который характеризует  степень заполнения струёй истекающего  газа поперечного сечения трубы на последнем участке аварийного газопровода. Согласно [20] в соответствии с результатами  экспериментальных работ μ меняется в интервале от 0,85 в начале процесса истечения, до 1,0 в период окончания. Принимаем μ = 0,85;

π, d_тр - см. формулы (2.12);

Р_р  - давление рабочее, Па; Р_р= 5487500 Па;

ρ_р  - см. формулу (2.14);

k   -  см. формулу  (2.11);  

                                _________________________________

  G_кр= 0,85(3,14• 0,25²/ 4)√5487500 • 54•1,32• [2/(1,32+1)]^{(1,32+1) / (1,32-1)} = 481 кг/с.

 

Согласно [19] для определения  степеней поражения человека и разрушения зданий и сооружений от воздушной ударной волны, образующейся при дефлаграционном взрывном превращении облака ГВС, сначала определяются безразмерные давление и импульс, а затем соответствующие им размерные величины.

Расчёт безразмерного  давления  Р_б  проводят по формуле:

Рб=(wф/св)2• [(σ-1)/σ] • (0,83/Rx -0,14/Rx2),

( 2.22)

где w_Ф - см. формулу (2.23);

с_в  - скорость звука в воздухе, м/с. Согласно [14] с_в= 340 м/с;

σ   - степень расширения продуктов сгорания; Согласно [8] для углеводородов метанового ряда σ = 7;

R_x  - безразмерное расстояние от центра облака газовоздушной смеси до поражаемого объекта.

Расчёт безразмерного  импульса, I_б, проводят по формуле:

Iб=(wф/св)•[(σ-1)/σ]•[1- 0,4(wф/σсв) • (σ-1)/ σ]•(0,06/Rx+0,01/Rx2 - 0,0025/Rx3),

( 2.23)

где w_ф, с_в, σ, R_x - см. формулу (2.22).

Расчёт безразмерного  расстояния от центра облака газовоздушной  смеси до поражаемого объекта R_x проводится по формуле:

Rx= 0,01R /(E/Pa)0,33,

( 2.24)

где Е  - энергозапас  наземного взрыва ГВС, МДж;

Р_а - давление атмосферное, Па; Р_а= 101300 Па.

При расчётах P_б, I_б необходимо учитывать, что формулы (2.22), (2.23) справедливы при R_x > R_кр=0,34, в противном случае принимаем R_x=R_кр.

Расчёт  энергозапаса наземного взрыва ГВС, Е, МДж, проводят по формуле:

Е = 2• Мэ• QнP,

( 2.25)

где М_э - см. формулу (2.20);

Q_н^р- низшая теплота сгорания метана, МДж/кг. Согласно исходным данным, для газа, транспортируемого по газопроводу-отводу, Q_н^р = 47,88 МДж/кг.

Расчёт избыточного давления ∆Р, кПа, проводится по формуле:

∆Р= Рб•Ра,

( 2.26)

где Р_б - см. формулу (2.22);

Р_а - давление атмосферное, кПа; Р_а= 101,3 кПа.

Расчёт импульса волны  давления I⁺, кПа•с, проводится по формуле:

I+=0,1 • Iб• Ра0,67(Е0,33/св),

( 2.27)

где I_б - см. формулу (2.23);

Р_а - давление атмосферное, Па; Ра= 101300 Па;

Е  - см. формулу (2.25);

с_в - см. формулу (2.22).

Рассчитав значения  ∆Р, I⁺ для выбранных аналитически значений R и сравнив с пороговыми значениями,  приведёнными  в таблицах  2.6 - 2.8, можно сделать вывод о возможности поражения человека и степени разрушения зданий и сооружений.

В таблице 2.11  приведены  расчётные величины М_э, Е, w_ф, R_x, Р_б, I_б, ∆Р, I⁺ в зависимости от выбранных значений R и ∆τ_З.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.11. Расчётные  величины М_э, Е, w_ф, R_x, Р_б, I_б, ∆Р, I⁺ в зависимости от выбранных значений R и ∆τ_З

∆τЗ, с	1			2			3
Мэ, кг	983,2			1945,2			2907,2
Е, МДж	94151,23			186272,35			278393,47
wф, м/с	82,92			92,09			98,48
R, м   Rx   Рб   Iб   ∆Р, кПа   I+, кПа•с	25   0,256   0,056   0,0703   5,67   2,044	35   0,358   0,062   0,0362   6,28   1,05	45   0,461   0,057   0,0288   5,77   0,837	25   0,204   0,036   0,0504   3,65   <span class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439__Char" style=" font-size: 14pt; text-decoration: non