Травмобезопасность в строительстве

 Необходимо  также   учитывать,  что  степень   разрушения  объектов  зависит   не  только  от  избыточного   давления,  но  и  от  импульса  волны  давления.

Значения  границ  областей  различных  степеней  разрушений  зданий  приведены  в  таблице  2.7 [14].

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.7. Граничные параметры воздействия ударной волны для различных   степеней разрушений

№ линии	Степень   разрушения  зданий,  сооружений	∆Рф,    кПа	I, кПА•с	W,
1.        2.   3.	Минимальные  повреждения (разрыв  соединений, разрушение остекления)   Значительные  повреждения  элементов,  несущих  нагрузку Значительные  разрушения ( 50÷70 %  стен Разрушено или на грани разрушения )	4,5      18,0   40,0	0,12     0,30     0,50	0,15      0,40   0,80

  Общая  оценка  воздействия  ударной волны  на  различные объекты приведена в таблице 2.8.

Согласно  сценариям  № 3 и 4,  основными поражающими факторами принимаются глубина, площадь зоны  заражения  и продолжительность поражающего действия  аварийно  химически опасного  вещества (АХОВ).   Нормативно-методические  документы [22]  дают  следующие определения основных  терминов,  используемых  при прогнозировании масштабов заражения АХОВ:

-  зона  заражения  АХОВ -  территория,  на  которой концентрация  АХОВ   достигает значений,  опасных для жизни людей;

-  первичное  облако  -  облако  АХОВ, образующееся  в результате  мгновенного (1 ÷ 3 мин)  перехода  в атмосферу   части АХОВ  из  ёмкости   при  её  разрушении;

-  вторичное  облако  -  облако  АХОВ, образующееся  в результате  испарения разлившегося  вещества  с подстилающей  поверхности; 

-  пороговая  токсодоза -  ингаляционная токсодоза, вызывающая начальные симптомы  поражения;

-  эквивалентное  количество  АХОВ -  количество  хлора, масштаб заражения которым при инверсии   эквивалентен  масштабу  заражения количеством   АХОВ,  перешедшим  в первичное (вторичное)  облако, при инверсии;

-  площадь  зоны  фактического заражения  АХОВ - площадь территории  зараженной  АХОВ  в опасных для жизни пределах;

-  Площадь  зоны  возможного  заражения   АХОВ - площадь территории   в пределах  которой под воздействием  изменения направления ветра может перемещаться  облако  АХОВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.8. Общая оценка  воздействия ударной волны на  различные объекты

№  п/п	Объект	Избыточное давление, соответствующее  степени  разрушения,     кПа
		полное	сильное	среднее	слабое
1.   2.   3.       4.   5.   6.   7.   8.     9. 10.   11. 12. 13. 14 15. 16.   17.   18.	Кирпичные  малоэтажные  жилые  здания Деревянные  сооружения Промышленные здания бескаркасной конструкции или с лёгким  металлическим  каркасом Подземные сети (газ, водопровод) Трубопроводы наземные Смотровые колодцы и задвижки Высоковольтные  линии  электропередач Шоссейные  дороги с асфальтовым  или  бетонным  покрытием Железнодорожные  пути Силовые линии электрифицированных  железных дорог Вагоны товарные деревянные Цистерны для нефтепродуктов Вагоны цельнометеллические Сельскохозяйственная техника Резервуары  и ёмкости  стальные  наземные Газгольдеры,  хранилища  ГСМ  и  химических  веществ Частично  заглубленные  резервуары  для  хранения  нефтепродуктов Подземные  резервуары	35÷45 20÷30 60÷80     1500 - 1500 120÷200 4000   400 120   40 80 150 60 90 40   100   200	25÷35 12÷20 40÷50     1000÷1450 130 1000 80÷120 3000   250 100   35 70 90 40 80 35   75   150	15÷25 8÷12 30÷40     600÷990 50 300 50÷70 1500   175 60   30 50 60 25 55 25   40   75	8÷15 6÷8 20÷30     400÷590 20 200 20÷40 300   125 40   15 30 35 10 35 20   20   40

 

При заблаговременном прогнозировании  масштабов  заражения  на случай  производственных  аварий,  в  качестве  исходных  условий  рекомендуется  [22]  принимать  следующие  допущения:

-  расчётный  выброс  АХОВ (Q0)  равен  количественно   максимальной  по  объёму  единичной ёмкости (технологической,  складской,  транспортной   и др.),  а для сейсмических  районов равен общему  запасу  АХОВ;

-  метеорологические   условия: температура  воздуха  – максимальная  для   данной  местности;  степень  вертикальной устойчивости воздуха – инверсия;  скорость  ветра 1,0 м/с;

-  ёмкости,  содержащие  АХОВ,  при  авариях  разрушаются   полностью и  весь  объём   АХОВ  свободно  разливается;

-  толщина  слоя   жидкости (h) для  АХОВ,  разлившихся   свободно на подстилающей  поверхности,  принимается  равной  0,05 м   по  всей  площади   разлива;

-  предельное  время   пребывания  людей  в  зоне  заражения  и  продолжительность   сохранения  неизменными  метеорологических   условий  (степень  вертикальной  устойчивости  атмосферы,  направление   и  скорость   ветра)  составляет  4  часа;

- расчётный выброс  АХОВ (Q₀),при авариях на  газо-  и   продуктопроводах  принимается равным  максимальному количеству  АХОВ,  содержащемуся в трубопроводе  между автоматическими отсекателями.

Зоны  действия  поражающих  факторов при  заражении  АХОВ отображаются  концентрическими  кругами  или  секторами, в зависимости от предполагаемых  условий аварии.  Параметры этих  зон и продолжительность поражающего действия  АХОВ  определяются  расчётами предложенными в методике РД 52.04.253-90 [22].

 

Сценарий № 1. Взрыв газа в технологическом блоке АГРС

Расчёт зон действия основных поражающих факторов при аварии по сценарию № 1 выполняется согласно физико-математическим моделям, приведённым в нормативно-методических  документах [14, 26].

При расчёте значений поражающих факторов при взрывном превращении газовоздушных смесей в помещении, в качестве расчётного следует выбирать в соответствии с ГОСТ Р 12.3.047-98 [26] наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором в помещение поступает (или постоянно находится) максимальное количество опасных веществ. Применительно к рассматриваемому сценарию самый неблагоприятный вариант – весь объём блока редуцирования и измерения расхода  заполнен  газом, при  появлении   источника зажигания – взрыв.

Место предполагаемой аварии выбирается по следующим критериям:

- блок редуцирования  и измерения расхода газа (БРИРГ)  является наибольшим по объёму  технологическим помещением, в котором  обращается сжатый газ, следовательно,  при утечке и взрыве газа, последствия  будут наиболее тяжёлыми;

- согласно статистике [14], случаи разгерметизации оборудования в блоке редуцирования и измерения расхода газа составляют около 2/3 всех аварийных отказов.

При взрыве газовоздушной  смеси в замкнутом объёме блок-бокса  основным  поражающим  фактором  является  избыточное давление воздушной ударной волны. Расчётная схема аварии по сценарию № 1 показана на рис. 2.1.

 

1. Расчёт избыточного давления в блок-боксе, ∆Р, кПа,  проводят по формуле:

 

∆Р = (Рм- Р0)•(m•z / Vсв•ρг)•(100 / Сст)•(1 / Кн),

( 2.1 )

где Р_м - максимальное давление, развиваемое при сгорании газовоздушной смеси в стехиометрической концентрации в замкнутом объёме, кПа, определяемое по  справочным данным [28]. При отсутствии данных допускается принимать Р_м = 900 кПа;

Р₀ - начальное давление, кПа; Допускается [26] принимать Р₀=101,3 кПа;

m - масса горючего газа, заполнившего помещение в результате  аварии, кг;

z - коэффициент участия  горючего газа при взрыве газовоздушной  смеси; согласно [26] принимается по данным таблицы А.1, для горючих газов (метана)  z = 0,5;

V_св- свободный объём помещения, м³; определяется как разность между геометрическим объёмом помещения V_г и объёмом, занимаемым технологическим оборудованием; если свободный объём помещения определить невозможно, то допускается [5] принимать: V_св= 0,8V_г;

ρ_г   - плотность газа при расчётной температуре t_p, кг/м³;

С_ст - стехиометрическая концентрация газа, % объёма; согласно [28] для метана  С_ст= 9,8 % об.;

К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается [26] принимать К_н= 3;

Расчёт свободного объёма помещения (рис. 2.1), V_св, м³, проводят по формуле:

Vсв= 0,8 Vг= 0,8•(L•B•H),

( 2.2)

где L   - длина блока редуцирования и измерения расхода газа, м; L= 3,5 м;

B  - ширина блока редуцирования и измерения расхода газа, м; В = 2,8 м;

H  - высота блока  редуцирования и измерения расхода  газа, м; Н = 3,2 м.

Значения L, B, и H принимаются  по таблице  исходных данных.

V_св = 0,8 • (3,5 • 2,8 • 3,2) = 25,09 м³.

 

 

Рис. 2.1. Расчётная схема по сценарию № 1

 

Расчёт плотности  газа при расчётной температуре, ρ_г, кг/м³, проводят по формуле:

ρг= М / [ VM • (1+0,00367• tp)],

( 2.3)

где М  - молярная масса, кг/кмоль; согласно [28] у метана М=16,043 кг/кмоль.

V_M - мольный объём, м³/кмоль; согласно [26] равный 22,413 м³/кмоль.

t_p - расчётная температура, °С; согласно [26] за расчётную температуру следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствии с климатической зоной [29]. При отсутствии данных  допускается  принимать ее равной +61°С. В расчете принимаем значение максимальной температуры воздуха +41°С. Следовательно, t_p= +41°C;

ρ_г= 16,043 / [22,413•(1+0,00367• 41)] = 0,622 кг/м³.

Расчёт массы  газа m, кг, заполнившего помещение в результате аварии, проводят по формуле:

m = (Vг1 +Vг2)• ρг

( 2.4)

где V_г1 - объём газа, вышедшего из оборудования БРИРГ, м³;

V_г2 - объём газа, вышедшего из трубопроводов БРИРГ, м³;

ρ_г   - см. формулу ( 2.3 ).

Расчёт объём  газа, вышедшего из оборудования БРИРГ, Vг1, м³, проводят по формуле:

Vг1= 0,01 Рр• Vоб,

( 2.5)

где Р_р  - рабочее давление в оборудовании, кПа; Р_р= 6497,3 кПа;

V_об- внутренний объём оборудования, где обращается газ, м³; V_об = 1,50 м³;

V_г1= 0,01•6497,3 • 1,50 = 97,46 м³.

Расчёт объёма газа, вышедшего из трубопроводов БРИРГ, V_г2, м³, проводят по формуле:

Vг2= ( Gт• tот) +(0,01 π • Pр • rвн2 • Lтр ),

( 2.6)

где G_т - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом, м³/с;   G_т = 1,086 м³/с;                                                                 

t_от -  время отключения аварийного участка, с; согласно [14, 26], с учётом времени на принятие решение диспетчером и времени срабатывания крана на  полное  закрытие - 50 с;  принимаем  t_от = 50 с;