Дальневосточный федеральный университет»

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Дальневосточный федеральный университет»

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Инженерный департамент

Отделение горного и нефтегазового дела

ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 1

на тему «Оценка риска при аварии со взрывами»

Выполнила студентка гр. Б3119-21.03.01срстт(1) ___________ Я.С. Дружинина

Проверила ст. преподаватель ___________ Н.А. Самко _________________________ (зачтено/не зачтено) «_____» ________________ 2021 г.

Владивосток

Цель и задачи работы

Цель работы: освоить методику оценки риска при аварии со взрывами, приобрести навыки выполнения инженерных расчетов.

Задачи работы:

1. Рассмотреть разные модели оценки аварийных рисков для людей и материальных ресурсов.

2. Научиться оценивать обстановку при аварийных взрывах.

Исходные данные:

Таблица 1.1 – Исходные данные к задаче 1

Номер варианта	Вещество	Количество вещества , кг	Расстояние до цеха , м
	ацетилен

Таблица 1.2 – Исходные данные к задаче 2

Номер варианта	Объем емкости, м³	Степень заполнения емкости, % по объему	Расстояние, м

Таблица 1.3 – Исходные данные к задаче 3

Номер варианта	Емкость баллона, л	Расстояние, м

Масса сжиженного газа в зависимости от емкости баллона: 50 л – 21,2 кг.

Расчёты.

Задача 1. В соответствии с заданным вариантом (таблица 1.1) оценить последствия взрыва газовоздушной смеси на складе хранения баллонов с горючим газом. Использовать детерминистскую модель оценки.

Прочностные характеристики цеха:

- слабые разрушения 10-20 кПа;

- средние разрушения 20-30 кПа;

- сильные разрушения 30-50 кПа;

- полные разрушения > 50 кПа.

Коэффициент эквивалентности по тротилу для пропана составляет 3,74; для ацетилена – 3,82.

Таблица 1.1 – Исходные данные к задаче 1

Номер варианта	Вещество	Количество вещества , кг	Расстояние до цеха , м
	ацетилен

Решение:

Эмпирический коэффициент Ψ равен:

где R – расстояние до цеха, м; Q – количество вещества, т; – коэффициент эквивалентности по тротилу.

Тогда:

Так как < 2, то избыточное давление ударной волны составит:

Из этой формулы получим:

Вывод: так как = 25,12 кПа, то, следовательно, здание цеха получит средние разрушения; степень поражения людей – легкая (ушибы, потеря слуха).

Задача 2. В соответствии с заданным вариантом (таблица 1.2) рассчитать вероятность различных разрушений зданий при выходе в атмосферу пропана, хранящегося в сферической емкости при температуре окружающей среды
20 °С. Здания находятся на указанном расстоянии от резервуара. Плотность сжиженного пропана 530 кг/м³. Удельная теплота сгорания пропана
4,6∙10⁴ кДж/кг, тротила – 4520 кДж/кг. Считать, что в течение времени, необходимого для выхода сжиженного газа из емкости, весь пропан испаряется. Коэффициент участия газа во взрыве (Z) принять равным 0,1.

Таблица 1.2 – Исходные данные к задаче 2

Номер варианта	Объем емкости, м³	Степень заполнения емкости, % по объему	Расстояние, м

Решение:

Приведенная масса пара или газа ( ), участвующего во взрыве, кг, рассчитывается по формуле:

где и – энергия взрывов рассматриваемого взрывчатого вещества и тротила соответственно, кДж/кг;

– масса газообразного вещества, поступившего в окружающее пространство, кг;

– коэффициент участия горючих газов или паров в горении.

где – плотность сжиженного пропана, кг/м³; V – объем сжиженного пропана, м³.

Тогда:

Для определения зависимости избыточного давления во фронте ударной волны от расстояния до эпицентра взрыва парогазовоздушного облакаиспользуемформулу М.А. Садовского:

Избыточное давление во фронте ударной волны составит:

Полученная величина избыточного давления соответствует слабому разрушению.

Определим вероятность разрушений зданий по пробит-функции, предварительно рассчитав импульс фазы сжатия по формуле:

Из этой формулы получим:

Пробит-функция для слабых разрушений имеет вид:

Таким образом:

Значению пробит-функции равной 6,104 соответствует вероятность слабых разрушений 87 %.

Пробит-функция для средних разрушений имеет вид:

Таким образом:

Значению пробит-функции равной 4,459 соответствует вероятность средних разрушений 30 %.

Пробит-функция для сильных разрушений имеет вид:

Таким образом:

Значению пробит-функции равной 3,251 соответствует вероятность сильных разрушений 5 %.

Вывод: при выходе в атмосферу пропана в результате взрыва, хранящегося в сферической емкости при температуре окружающей среды
20 °С, находящегося на расстоянии 800м. от зданий, будут преимущественно слабые разрушения зданий, сопровождающиеся повреждением или разрушением крыш, окон, дверных проемов.

Задача 3. В соответствии с заданным вариантом (таблица 1.3) оценить вероятность разной степени травмирования человека, находящегося на расстоянии от баллона с пропаном при взрыве этого баллона. Удельная теплота сгорания пропана 4,6∙10⁴ кДж/кг, тротила – 4520 кДж/кг. Коэффициент участия газа во взрыве (Z) принять равным 0,1.

Таблица 1.3 – Исходные данные к задаче 3

Номер варианта	Емкость баллона, л	Расстояние, м

Масса сжиженного газа в зависимости от емкости баллона: 50 л – 21,2 кг.

Решение:

Приведенная масса пара или газа ( ), участвующего во взрыве, кг, рассчитывается по формуле:

где и – энергия взрывов рассматриваемого взрывчатого вещества и тротила соответственно, кДж/кг;

– масса газообразного вещества, поступившего в окружающее пространство, кг;

– коэффициент участия горючих газов или паров в горении.

Тогда:

Избыточное давление во фронте ударной волны составит:

Полученная величина избыточного давления соответствует безопасному уровню.

Вывод: в результате выхода в атмосферу 21,2 кг пропана, хранящегося в баллоне 50 л , расположенном на расстоянии 50 м от человека, человек не пострадает.

Общий вывод: мы провели расчеты для прогноза возможных разрушений при взрыве горючего вещества.Прогнозирование и оценка обстановки при чрезвычайных ситуациях проводятся для заблаговременного принятия мер по их предупреждению, смягчению их последствий, ликвидации последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий. В результате оценки определяют:

- радиус зоны поражения;

- степень ущерба материальным ресурсам;

- степень травмирования людей;

- вероятность причинения ущерба людям и материальным ресурсам.

К поражающим факторам взрыва относятся:

- ударная волна, давление во фронте которой превышает допустимое значение;

- пламя и пожары;

- обрушение оборудования, коммуникаций, конструкций зданий и сооружений и их осколки;

- выход из поврежденных аппаратов содержащихся в них веществ и присутствие их в воздухе в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации.

Мы прогнозировали последствия опасных явлений, используя детерминистскую и вероятностную модели.

В детерминистской модели определенной величине негативного воздействия поражающего фактора соответствует вполне конкретная степень поражения людей и материальных ресурсов (инженерно-технических сооружений).

При использовании вероятностной модели подход иной: при воздействии одной и той же дозы негативного воздействия предполагается, что поражающий эффект будет различен в зависимости от категории людей и типа материальных ресурсов.