ОЦІНКА ІНЖЕНЕРНОЇ ОБСТАНОВКИ ПРИ ВИБУХАХ І ЗЕМЛЕТРУСАХ
І. Вибухи
Однією із причин великих 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, пари бензину і інших складових палива, лакофарбовових розчинників, нерідкі випадки вибуху побутового газу.
Причинами вибухів газу, промислового (вугільного, дерев"яного пилу, газоповітряних сумішей) можуть служити 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 ?Р (кПа).
Розрахунок точного значення надлишкового тиску при вибуху парогазоповітряної суміші поза приміщенням 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 утворюються три зони:
Зона детонаційної хвилі з постійним значенням надлишкового тиску ?РІ = 1700 кПа і радіусом
EMBED Equation.3м,
де Q – маса газу, що вибухнув (т);
Зона дії продуктів вибуху радіусом
EMBED Equation.3 м,
надлишковий тиск в межах зони змінюється згідно з формулою
EMBED Equation.3кПа,
де r – відстань від епіцентру вибуху до даного об’єкту, що розташований у зоні.
Зона повітряної ударної хвилі rІІІ >rІІ. Значення надлишкового тиску у цій зоні знаходиться з наступних формул:
при ? ? 2 EMBED Equation.3 кПа,
при ? > 2 EMBED Equation.3 кПа,
де EMBED Equation.3 - допоміжний коефіціент.
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 Д1.
Для більш детального прогнозування пошкоджень окремих об’єктів або їх елементів треба користуватися таблицею Д2.
ІІ. Землетруси
Землетруси - коливання земної кори, що виникають у результаті вибухів у глибині землі, розламів шарів земної кори, активної вулканічної діяльності. Область підземного удару викликає пружні коливання (сейсмічні хвилі), що поширюються по землі у всіх напрямках. Звичайно коливання земної кори спостерігаються у вигляді поштовхів, їхнє число і проміжки часу між ними можуть бути різноманітними і мало передбаченими. Землетруси захоплюють великі території і характеризуються руйнуванням будівель і споруд.
Хоча природа землетрусу різко відрізняється від природи вибухової хвилі, за наслідками дії його на промисловий об’єкт можна встановити певну аналогію між дією землетрусу і дією надлишкового тиску вибухової хвилі. Співвідношення між значенням надлишкового тиску у фронті ударної хвилі і силою землетрусу (у балах за шкалою МSK-64) наведено у таблиці 3.
Таблиця 3.
Співвідношення між значенням надлишкового тиску у фронті ударної хвилі і силою землетрусу (у балах за шкалою МSK-64)
Прогнозуючи силу землетрусу можна за допомогою таблиці 3 визначити можливий ступінь руйнувань та запропонувати заходи по підвищенню стійкості об'єкта.
Вихідні дані:
Відстань цеху від сховища вуглецевоводневих сполук, км 0.9
Маса пропану, т 1000
Характеристика механічного цеху:
будівля безкаркасна
трубопроводи заглиблені на 20 см
Сила землетрусу, бали Х
І. Вибух
Визначаються значення rІ і rІІ.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
По заданій відстані від епіцентру вибуху визначається зона, в якій розташований об'єкт.
Оскільки rII = 297.5м < 500 м, то об'єкт розташований в ІІІ зоні
Визначається значення ?Р в місці розташування об'єкта.
EMBED Equation.3
оскільки ?<2, то
EMBED Equation.3
За табл. Д1 визначається ступінь руйнування споруд.
При надлишковому тиску 103.7, кПа безкаркасна споруда зазнала сильних руйнувань, наземні трубопроводи зазнали руйнування повне.
З табл. 10 визначається характеристика руйнувань.
Сильне руйнування трубопроводів це означає :руйнування і деформація більшої частини труб ушкодження відстійників насосного і іншого устаткування.Ушкодження запірноі арматури.Відновлення неможливе..
.
Робляться пропозиції по підвищенню стійкості об'єкта.
Заходи по підвищенню стійкості інженерно-технічного комплексу
Будови і споруди:
зміцнення несучих конструкцій;
встановлення захисних валів, або заглиблення споруд.
Цінне обладнання:
розташування у захисних спорудах, або в спорудах з підвищенною стійкістю;
встановлення обладнання на фундаментах;
використання захисних конструкцій (ковпаків, козирків, навісів, тощо).
Системи газо-, водопостачання:
водопостачання з двох незалежних джерел;
захист вододжерел і резервуарів питної і технічної води;
створення обхідних (байпасних) ліній навколо водонапорних веж;
влаштування газорозподільних станцій і опорних пунктів обхідних газопроводів у підземному виконанні;
установлення у вузлових точках системи газопостачання автоматичних пристроїв, які спрацьовують при аварії.
Заходи по підвищенню стійкості виробничої діяльності об'єкта
Захист працівників і службовців:
будівництво захисних споруд;
розосередження;
використання засобів індивідуального захисту.
Управління, оповіщення, зв'язок:
завчасне створення і обладнання запасних пунктів управління, оповіщення, зв'язку;
дублювання систем управління, оповіщення, зв'язку.
Постачання:
встановлення надійного зв'язку з підприємствами – постачальниками;
пошук можливостей переходу на місцеві джерела палива та сировини;
дублювання шляхів доставки палива та сировини.
Запаси матеріально – технічних засобів:
завчасне визначення необхідного об'єму запасів сировини, палива, обладнання, матеріалів та комплектуючих виробів;
забезпечення надійного зберігання запасів на об'єкті.
Підготовка до відновлення порушеного виробництва:
завчасна розробка документації по відновленню об'єкта;
створення необхідних запасів матеріальних засобів для відновлення виробництва;
завчасне створення бригад для проведення ремонтно-відновлювальних робіт.
ІІ. Землетрус
Згідно табл.3 дія на об'єкт землетрусу силою Х балів еквівалентна дії на нього надлишкового тиску в 50 кПа. Це відповідає повній руйнації безкаркасної споруди і середнім руйнуванням наземних трубопроводів. Відновлення споруди неможливе, трубопроводи заглибленні на 20 см вимагають повного ремонту. Заходи по підвищенню стійкості об'єкта аналогічні при вибуху.
Висновки: При вибуху 1000 т пропану буде спостерігатися повне руйнування безкаркасної будівлі механічного цеху, наземні трубопроводи заглибленні на 20 см зазнають сильних руйнувань. Відновлення споруди неможливе, трубопроводи вимагають повного ремонту. Діяльність об'єкту після вибуху неможлива.
При землетрусі силою Х балів будуть спостерігатися аналогічні руйнування. Діяльність об'єкту після землетрусу також неможлива.
міністерство освіти україни
національний університет “львівська політехніка”
Практична робота № 3
з цивільної оборони
Варіант № 24
Виконав:
студент гр. РТК-51
Гаврилюк П.О.
Перевірив:
к.т.н. Орел С.М.
