Результаты оценки устойчивости основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта в случае взрыва

Таблица 1

Характеристика основных элементов инженерно-технического комплекса нефтепромысла

Наименование элемента	Краткая характеристика
1. Скважина, оборудованная ШГНУ	Станок-качалка, установленный на бетонном фундаменте
2. Наземный технологический трубопровод	Трубопровод выполнен из стальных цельнотянутых труб наружным диаметром 300 мм, соединённых сваркой
3. Вертикальный резервуар РВС-500	Частично заглубленный вертикальный стальной резервуар, объемом 500 м³, заполнен нефтью полностью
4. Дожимная насосная станция (ДНС)	Двухэтажное промышленное кирпичное здание без каркаса
5. Групповая замерная установка (ГЗУ)	Замерный блок размещен в помещении балкового типа, имеющего стены и крышу из двойных листов стали со слоем изоляции
6. Парокотельная	Одноэтажное кирпичное здание без каркаса

Таблица 2

Расстояния от предлагаемого места взрыва до элементов инженерно-технического комплекса нефтепромысла

Наименование элемента ИТК нефтепромысла	Расстояние от предлагаемого места взрыва до элемента ИТК НП (r), м
5 вариант
1. Скважина
2. Трубопровод
3. Резервуар
4. ДНС
5. ГЗУ
6. Парокотельная

2.2 Порядок выполнения задания

Оценка устойчивости работы инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта в случае угрозы взрыва газовоздушной смеси.

Оценку устойчивости работы хозяйственного объекта в случае угрозы сильного взрыва выполняют в следующей последовательности:

1) определение ожидаемой величины избыточного давления во фронте воздушной ударной волны в районе размещения всех основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта;

2) определение вида возможного разрушения каждого из основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта;

3) оценка физической устойчивости отдельных элементов инженерно-технического комплекса и составление заключения об устойчивости работы хозяйственного объекта в случае взрыва.

Ожидаемую величину в районе размещения основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта рассчитывают по различным эмпирическим формулам в зависимости от вида возможного взрыва.

При взрыве газовоздушной смеси (объемный взрыв) образуется очаг поражения, который делят на три зоны:

1) зона действия детонационной волны (первая зона);

2) зона действия продуктов взрыва (вторая зона);

3) зона действия воздушной ударной волны (третья зона).

Зона действия детонационной волны находится в пределах распространения облака газовоздушной смеси. Радиус этой зоны определяется из выражения:

(1)

где - радиус окружности, ограничивающей зону действия детонационной волны, м;

Q – масса газовоздушной смеси, т.

В пределах первой зоны, располагающейся вокруг центра взрыва, ожидаемая величина принимается постоянной и равной 1700 кПа.

Зона действия продуктов взрыва (вторая зона) охватывает всю площадь разлета продуктов газовоздушной смеси при ее детонации.

Радиус второй зоны в зависимости от радиуса первой определяют из выражения:

(2)

Ожидаемую величину в пределах второй зоны определяют по формуле:

(3)

где - величина избыточного давления во фронте ударной волны, кПа;

- расстояние в метрах от центра предполагаемого взрыва до рассматриваемой точки во второй зоне.

Зона действия воздушной ударной волны (третья зона) распространяется от внешней границы второй зоны с радиусом r3 к периферии очага поражения. Для того, чтобы определить ожидаемую величину в рассматриваемой точке третьей зоны, сначала рассчитывают относительную величину из следующего выражения:

(4)

где r₃ – расстояние в метрах от центра предполагаемого взрыва до рассматриваемой точки в третьей зоне.

Если , то для определения ожидаемой величины избыточного давления во фронте ударной волны используют формулу:

(5)

Если , то используют формулу:

(6)

Таким образом, исходными данными для определения ожидаемой величины является количество взрывоопасного вещества Q в газовоздушной смеси и расстояние центра предполагаемого взрыва до элемента инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта r. Если рассматриваемый элемент находится в пределах первой зоны, то ожидаемую величину принимают равной 1700 кПа.

Расчетные значения величины , ожидаемой на месте размещения всех основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта, заносят в колонку 3 итоговой таблицы, в которую сводят все результаты оценки устойчивости работы инженерно-технического комплекса в случае взрыва (таблица 3).

Таблица 3

Результаты оценки устойчивости основных элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта в случае взрыва

Наименование элемента ИТК	Расстояние от места предполагаемого взрыва до элемента, м	Ожидаемая величина , кПа	Вид возможного разрушения элемента	Вывод об устойчивости элемента

1. Административное здание			среднее	не устойчив
2. Трубопровод наземный			ожидаются	устойчив
3. Компрессор средний			слабые	устойчив
4. Вертикальный резервуар			сильные	не устойчив

Вид возможного разрушения основных элементов инженерно-технического комплекса определяют сравнивая ожидаемую величину избыточного давления во фронте ударной волны в районе размещения элемента инженерно-технического комплекса со справочными данными о величине , вызывающей слабые, средние, сильные и полные разрушения этого элемента.

Если ожидаемая величина избыточного давления во фронте ударной волны превышает величину максимального избыточного давления, вызывающего сильные разрушения элемента ИТК, то данный элемент при взрыве получит полное разрушение.

Результаты оценки вида возможного разрушения элементов инженерно-технического комплекса заносят в колонку 4 итоговой таблицы 3.

Оценку физической устойчивости элементов инженерно-технического комплекса и составление заключения об устойчивости работы хозяйственного объекта в случае взрыва выполняют следующим образом.

Критерием оценки физической устойчивости зданий, сооружений, установок, оборудования к воздействию ударной волны является величина , выше которой инженерно-технический элемент хозяйственного объекта получает средние разрушения. Если ожидаемая величина избыточного давления во фронте ударной волны на месте размещения элемента инженерно-технического комплекса меньше или равна величине избыточного давления, выше которой ожидаются средние разрушения данного элемента, то он считается устойчивым. В противном случае элемент считают неустойчивым к воздействию воздушной ударной волны.

Это означает, что устойчивые элементы инженерно-технического комплекса в случае взрыва не получают разрушений или получат максимум слабые разрушения, которые могут быть устранены текущим ремонтом в кратчайшие сроки. Если же ожидаются средние или более серьезные разрушения (сильные, полные), то элемент инженерно-технического комплекса считают неустойчивым в случае взрыва, т.к. в этом случае потребуется капитальный ремонт, замена или строительство нового элемента. Результаты оценки физической устойчивости всех элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта сводят в итоговую таблицу.

Далее проводят анализ полученных результатов и составляют перечень неустойчивых элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта и делают вывод об устойчивости хозяйственного объекта в случае взрыва. Если хотя бы один основной элемент хозяйственного объекта (без которого невозможна нормальная работа объекта) будет неустойчивым в случае взрыва, то и работа всего хозяйственного объекта признается неустойчивой. В этом случае необходимо разработать комплекс мероприятий по повышению устойчивости всех неустойчивых элементов инженерно-технического комплекса хозяйственного объекта.

2.3 РАСЧЁТ

2.3.1 Для скважины, оборудованной ШГНУ

Зона действия детонационной волны (первая зона).

Определяем радиус зоны действия детонационной волны:

Определяем радиус зоны действия продуктов взрыва (второй зоны).

Радиус второй зоны в зависимости от радиуса первой:

Элемент инженерно-технического комплекса располагается в третьей зоне, следовательно, ожидаемую величину определяем по формуле (5) или (6) в зависимости от величины ш.

Относительная величина ш:

Ожидаемая величина . Так как ш > 2, то ожидаемую величину избыточного давления определяем по формуле: