Комплексна оцінка стійкості об’єктів економіки та адміністративно-територіальних одиниць у надзвичайних ситуаціях

 

4. Оцінка обстановки, яка може скластися  
на ОЕ внаслідок ЯВ 

4.1. Оцінка можливої  інженерної обстановки  

   Визначити імовірність руйнування виробничих будівель від ЯВ з викори-станням  формул пробіт-функцій:

   – слабке руйнування промислових будинків: 

   Рr = 5 – 0,26ln[(4,6/ΔР )^3,9 + (0,11/I⁺)^5,0];   (4.1) 

   Рr = 5 – 0,26ln[(4,6/15)^3,9 + (0,11/102342,51)⁵]=6,2                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

   – середнє  руйнування промислових будинків: 

   Рr = 5 – 0,26ln[(17,5/ΔР )^8,4 + (0,29/I⁺)^9,3];   (4.2)

   Рr =5 – 0,26ln[(17,5/15)^8,4 + (0,29/102342,51)^9,3]=4,86  
 

   – сильне руйнування промислових будинків:

   Рr = 5 – 0,22ln[(40/ΔР )^7,4 + (0,26/I⁺)^11,3],   (4.3.)

   Рr=5– 0,22ln[(40/15)^7,4 + (0,26/102342,51)^11,3]=3,4

де ΔР – надмірний тиск у фронті УХ, ЯВ Па; Р₀ – атмосферний тиск, (Р₀ =

= 101300 Па); I⁺ − імпульс фази стиснення, Па·с; 

   I⁺ = 0,01323k(k + 1)P₀Ra^-1,

      I⁺ = 0,01323*1,4(1,4 + 1)*101300*7500*330^-1=102342,51

де  k = 1,4 – показник адіабати для повітря; а = 330 м/с – швидкість звуку в по-вітрі, R – відстань від центру вибуху, м.

   Висновок: При впливі на будівлю ударної хвилі,можуть виникнути завали: в 6 поверхових будівлях,середня висота яких 25 метрів. Висота завалу становитиме: у найвищій точці – 5 м, біля стіни будівлі – 3,5 м. Середній радіус розкидання основної маси уламків – 12,5 м. Об’єм завалів на 1 пог. метр довжини будівлі – загальний – 90 м,поза контуром будівлі – 22 м³. Для підвищення стійкості будівель та споруд необхідне закріплення додатковими відтяжками високих споруд(труб,веж,вишок).

      

     В результаті дії УХ у виробничому приміщенні ОЕ можливе руйнування технологічних систем та агрегатів, в яких використовуються пальні речовини, балони з газами під тиском, або які є джерелом утворення пилу, що може вибухнути. Внаслідок цього можливе виникнення додаткових вибухів (кон-кретна технологічна система зазначена у варіанті завдання).  

Вибухи технологічних  систем з судинами зі стиснутими газами

   Ємності (резервуари, газгольдери, балони), які  містять під тиском стислі та зріджені гази (як горючі, так і не горючі) широко застосовують у промисло-вості  й побуті.

   При вибуху таких ємностей можуть виникати сильні ударні хвилі, утво-ритися велика кількість уламків, що приведе до серйозних руйнувань і травм.

   При вибуху в енергію вибуху переходить не тільки хімічна енергія пального газу, але й потенційна енергія  стислого газу.

   Енергія вибуху 1 кг газу (як пального так і  не пального) визначається за формулою:

, 

де  – Q_VГ – енергія вибуху газу (тільки для пальних газів), кДж/кг, Р₁− початковий тиск газу в ємності, кПа; Р₀ = 101,3 кПа − атмосферний тиск;  k_г – показник адіабати газу (k_г = С_р/С_υ; де С_р − питома ємність при постійному тиску, кДж/кг·К; С_υ − питома ємність при постійному об’ємі, кДж/кг·К); ρ_г.– щільність газу при тиску Р₁.

   Щільність газу і тиск пов'язані залежністю: 

, 

де  ; ρ₀, Р₀, Т₀ – щільність газу, тиск, температура при нормальних умовах (прийняти Т₀ = +20ºС); Q_vг, k_г 

 

    Отже, загальна енергія вибуху Е_заг визначається як: 

   

 

де  М – маса газу в ємності, кг.

   В енергію  ударної хвилі Е_ух переходить тільки 60…40% загальної енергії вибуху, (для розрахунку взяти 55%) а інша енергія витрачається на утворення і розліт уламків Е_ул: 

 

   

   Величину  тротилового еквіваленту вибуху ємності під тиском визначають за формулою:

, 

   

де Е_ТНТ – енергія вибуху тротилу (Е_ТНТ = 4520 кДж/кг).

   Визначивши  величину тротилового еквіваленту  за наступними формулами, визначаємо величину надлишкового тиску (ΔΡ_φ) і імпульс фази стиску (I⁺): 

, кПа;

, кПа·с, 

де R – відстань від епіцентру вибуху, м.

   

     

   Ступінь враження персоналу ОЕ від дії  УХ

• розрив барабанних перетинок

 

Р_r = -12,6+1,524ln ∆P_ф

Р_r = - 12,6+ 1,524 ln28,65*10³=2,87

P_пор.=2%

• тривала втрата керованості

 

Рr = 5 – 5,74ln(4,2/ ), де

 

Рr = 5 – 5,74ln(4,2/1,28+1,3/0,46)= - 5,39

P_пор.=0% 

• смертельне  враження

 

Рr = 5 – 2,44ln[7380/ΔΡ_ф + 1,38·10⁹/(ΔΡ_фI⁺)]

Рr = 5 – 2,44ln[7380/28,65+ 1,38·10⁹/(28,65*10³*0,59*10³)]= -5,76

P_пор.=0% 
 
 
 
 
 

   Методика  визначення надмірного тиску у фронті УХ та імпульсу фази стиснення при  вибуху пальних пилів

   Надлишковий тиск ∆Р для пальних пилів розраховується наступним чином:

   а) визначають приведену масу пального пилу m_пр за формулою: 

, кг,

   

де  M – маса пального пилу, що надійшла в результаті аварії у навколишній простір, кг; Z – коефіцієнт участі пилу в горінні (максимальне значення для герметичних приміщень – 0,5, для інших випадків – 0,02…0,1); Q_т – теплота згорання пилу, МДж/кг (табл. 2.1); Q_то – константа, яка приймається рівною 4,6 МДж/кг.

   б) визначають розрахунковий надлишковий  тиск ∆Р, кПа, за формулою 

,

   

   в) І^t=123*m^0,66/R

   І^t=123*9,28/10=114,14 

де  R – відстань від центру пилоповітряної хмари, м. Допускається відрахо-вувати величину R від геометричного центру технологічної установки; Р₀ – атмосферний тиск, кПа. 

   Визначити:

 – величину ΔΡ_ф у фронті УХ при вибуху технологічної системи;

      – величину імпульсу фази стиснення  I⁺ при вибуху технологічної системи (рекомендації з розрахунку ΔΡ_ф, I⁺ при аваріях технологічних систем в дод. 2, п.п.1,2);

      – ступінь враження персоналу ОЕ від  дії УХ з використанням формул пробіт-функцій та табл. 3.8 (дод. 3):

– розрив барабанних перетинок:  

Рr = – 12,6 + 1,524lnΔΡ_ф;

Рr = – 12,6 + 1,524ln67,67= - 6,18

– тривала  втрата керованості:  

Рr = 5 – 5,74ln(4,2/

),де

 

  ;

Рr = 5 – 5,74ln(4,2/1,67 )= -11,24

– смертельне враження: 

Рr = 5 – 2,44ln[7380/ΔΡ_ф + 1,38·10⁹/(ΔΡ_фI⁺)],

Рr = 5 – 2,44ln[7380/67,67*10³ + 1,38·10⁹/67,67*10³*114,14]= -7,66

де  (І⁺) надмірний тиск у фронті УХ (імпульс фази стиснення) при вибухах посудин зі стиснутими газами та паливно-повітряних сумішей, Па;      m – маса людини (прийняти 70 кг), кг. 

   Висновок:

    Для захисту робітників, службовців та членів їх сімей здійснюються на-ступні заходи: забезпечення найбільшої робочої  зміни сховищами та персона-лу, що обслуговує установки з безперервним технологічним процесом, індиві-дуальними  захисними спорудами на території об’єкта; забезпечення зміни, що відпочиває, та членів сімей робітників і службовців ПРУ в заміській зоні; планування та підготовка евакозаходів; забезпечення ЗІЗ робітників, службов-ців та членів їх сімей; навчання застосуванню ЗКЗ та діям в НС усіх робіт-ників, службовців та членів їх сімей; навчання та підготовка керівників та сил ЦО об’єкта до проведення АРіНР; обладнання робочих приміщень системами оповіщення, аварійної сигналізації та підтримання їх у постійній готовності до дії; підготовка конструкцій, елементів та необхідних матеріалів для будів-ництва швидко зведених ЗС; оповіщення про загрозу і виникнення НС та постійне інформування про стан, що складається; будування швидко зведених сховищ та ПРУ; пристосування під сховище підвалів, льохів та інших заглиблених споруд; надання робітникам та службовцям (членам їх родин за місцем проживання) ЗІЗ та виготовлення простіших засобів захисту; приве-дення до готовності сховищ (ПРУ); розосередження робітників і службовців та евакуація членів їх сімей у заміську зону; герметизація приміщень цехів та інших споруд (зачинення дверей, вікон, вентиляційних шахт та ін.); укриття робітників та службовців у сховище (ПРУ); визначення і введення режиму радіаційного захисту персоналу та об’єктів виробничої діяльності (цеху). 

4.2. Оцінка можливої  пожежної обстановки  на ОЕ 

   Визначити щільність забудови на території  ОЕ: 

, 

де  S_б, S_ОЕ – відповідна сумарна площа будівель та території ОЕ.