WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

В другом случае, при PCt = 0, вероятность летальных исходов в результате токсического воздействия паров хлора остается значимой и за пределами КВП, что приводит, по мнению автора, к необоснованному завышению уровня опасности объекта.

При количественной оценке риска токсического поражения людей учитывались защитные свойства различного типа укрытий – зданий культурно-бытового и административного назначения, промышленных и жилых зданий и сооружений различного назначения. Обоснована и представлена математическая модель координатного закона токсического поражения человека для различных типов укрытий и времени их нахождения (t) в зараженном воздухе, которая характеризуется функцией распределения следующего вида:

1 при K (t) (Г) LCt100% Pu (Г, t) = K (t) ( ) - PCt (5) 1- exp - при LCt100% > K (t) (Г) PC, t K (t) = где – коэффициент проникания для рассматриваемого типа укрыa t + b тия в функции времени t нахождения данного укрытия в зараженном воздухе;

a, b – коэффициенты регрессионной модели, зависящие от типа укрытия (-0,28 a 0,83 и 0,55 b 5,08 для времени t в часах).

Для решения задач прогнозирования фугасного воздействия взрыва на объект в диссертации получен на основе трехпараметрического распределения Вейбулла параметрический закон разрушений k Pnkj ( Pф; Plim ) - ( Plim ) kj Gkj( Pф ) = 1- exp, (6) rkj( Plim ) Gkj( Pф ) где - функция распределения вероятностей получения k-й степени разруrkj( Plim ) ( Plim ) шения j-м объектом в зависимости от давления Р ;, kj, - Ф k параметры параметрического закона для k-й степени разрушения j-го объекта;

Pф Pnkj ( Pф; Plim ) = - коэффициент устойчивости j-го объекта к воздей Plimkj Plimkj ствию избыточного давления при рассматриваемых условиях; - предельная величина избыточного давления для k-й степени разрушения j-го объекта.

Параметры параметрического закона получены автором и представлены функ Plim циями аргумента предельной величины избыточного давления для k-й степени разрушения j-го объекта:

( - ) ( ) limkj o kj lim rkj( ) = ; ( ) = ;

lim kj lim limkj ln k (7) 1- o ( ) =, kj lim limkj где Р – порог разрушения рассматриваемого объекта; - константа масштабного о ( lim ) параметра kj распределения Вейбулла.

Для прогнозирования последствий аварийных взрывов на прилегающей к объекту территории получен координатный закон фугасного воздействия взрыва на технологическое оборудование, здания и сооружения в очаге взрыва k Pskj ( ; Plim ) - ( Plim ) kj Gkj( ) = 1- exp, (8) rkj( Plim ) Gkj( ) где - функция распределения вероятностей получения k-й степени разрушения j-м объектом в зависимости от расстояния Г до центра взрыва;

Pф( ) Pskj ( ; Plim ) = - функционал, характеризующий приведенное к преPlimkj Plimkj дельной величине давление для k-й степени разрушения, воздействующее Pф ( ) на j-й объект на расстоянии Г до центра взрыва; - функция, определяющая текущее значение избыточного давления на расстоянии Г до центра взрыва.

В диссертации определены численные значения параметров трехпараметрического распределения Вейбулла для соответствующих параметрических законов поражающего воздействия на человека, технологическое оборудование, различные типы зданий и сооружений.

Координатные законы для рассматриваемых степеней разрушения операторного здания из монолитного железобетона приведены, в качестве примера, на рис.5.

Рис. 5. Зависимость вероятности разрушений от расстояния до центра взрыва:

1 - полные разрушения; 2 - сильные разрушения; 3 - средние разрушения; 4 - слабые разрушения Полученные параметрические и координатные законы токсического и фугасного поражения реципиента, являясь базовой основой стохастических моделей потенциального, индивидуального и коллективного риска, позволяют при количественном анализе риска в нефтегазовой отрасли ранжировать прилегающую территорию по уровню опасности и выявить зоны и территории, где уровни риска достигают или превышают значения, при которых необходимо ужесточение контроля или принятие определенных мер по снижению риска и обеспечению нормативной безопасности производственного персонала и населения.

Во второй главе выполнен теоретический анализ и дано обоснование применения физико-математических моделей развития аварийных процессов и возникновения поражающих факторов в окружающей среде.

Расчет полей поражающих факторов, возникающих при взрывах, пожарах или формировании токсичного облака, - достаточно сложный и ответственный этап количественной оценки техногенных рисков. Это объясняется тем, что степень адекватности предлагаемых методик реальным процессам изменения избыточного давления на фронте ударной волны, теплового излучения или токсодоз в рассматриваемой точке территории значительно влияет на уровень достоверности полученных значений рисков аварий на потенциально опасных объектах техносферы.

Однако существование в настоящее время большого количества разнообразных методик, различающихся по точности, сложности и глубине проработки процессов формирования зон поражающих факторов, и использование их исследователями при декларировании промышленной безопасности опасных производственных объектов определяют необходимость их сравнения, всестороннего анализа и дальнейшего развития.

Выполненный в диссертационной работе сравнительный анализ существующих методик оценки аварийных взрывов газопаровоздушных смесей позволил выработать обоснованные предложения и рекомендации по их уточнению и применению.

Одним из основных факторов, определяющих ожидаемые последствия возможных аварий, а следовательно, и соответствующие показатели риска, является масса газопарового облака, образующегося в результате аварийной разгерметизации оборудования. Однако в существующих методиках нет однозначного решения задачи расчета количества опасного вещества, участвующего в создании поражающих факторов. При этом методические подходы, используемые при расчете количества опасного вещества, участвующего в формировании взрыво-, пожаро- и токсикоопасного облака при авариях, зависят, при прочих равных условиях, от агрегатного состояния данного вещества и рассматриваемого вида поражающего фактора. С учетом сказанного, в диссертационной работе выполнен сравнительный анализ существующих физико-математических моделей и эмпирических формул для расчета массы газопарового облака при неконтролируемых выбросах нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов.

Особенности физико-химических свойств нефти и ее фракций (смеси жидких углеводородов и других химических соединений) и, в частности, их поведение в условиях повышенных температур и давления, при расчете количества опасного вещества, перешедшего в газопаровое облако при аварийном выбросе из технологического оборудования, не учитываются в существующих методиках, что дает значительный разброс результатов.

В диссертации выполнен анализ эмпирических зависимостей, определяющих физические свойства нефти и ее фракций, и дано обоснование их применимости для расчета количества опасного вещества, участвующего в создании поражающих факторов. На этой основе разработаны методика расчета количества паров нефти и нефтепродуктов в облаке при авариях с выбросом опасного вещества, участвующего в создании поражающих факторов, и компьютерная программа, существенно упрощающая процедуру расчета.

Сущность алгоритма программы состоит в следующем: весь интервал кипения нефти или нефтепродукта разбивается на узкие фракции с интервалом выкипания, в пределах 10 20 °С. Каждая такая фракция рассматривается в дальнейшем как условный компонент нефтяной смеси, состав которой в этом случае представлен дискретной смесью этих компонентов с фиксированными температурами кипения и соответствующим %(масс.) выходом каждой узкой фракции, по справочно-лабораторным данным предприятия для конкретных нефтей.

На основе полученных температур кипения для каждой такой компоненты нефтяной смеси определяются необходимые физические параметры, входящие в уравнения, используемые при расчете количества опасного вещества, участвующего в создании поражающих факторов.

В основу расчетов положены описанные в нормативной и справочной литературе эмпирические формулы, а также полученные автором по справочным данным о теплофизических свойствах некоторых жидких топлив аппроксимирующие зависимости. При расчете доли испарившейся жидкости за счет энергии перегрева по отношению к параметрам окружающей среды учитывались удельная изобарная теплоемкость жидких нефтепродуктов, удельная теплота испарения нефтепродуктов в точке кипения при атмосферном давлении, относительная молекулярная масса в зависимости от температуры кипения и фактора парафинистости рассматриваемой фракции нефти.

Один из этапов определения доли испарившейся i-й узкой фракции за счет энергии перегрева, на примере дифференцированного испарения низкокипящих фракций нефти, находящейся в оборудовании при высокой температуре t и выоб брошенной в окружающую среду при аварийной разгерметизации, показан, в качестве примера, на рис.6.

На основе полученных значений (t) для рассматриваемых узких фракций нефGэп ти определяется масса паров веществ, образовавшихся за счет энергии перегрева:

n %(tк )i Gэп j = (t)i, j G, (9) i= где (t) - доля испарившейся i-й узкой фракции нефти за счет энергии перегрева i,j по отношению к окружающей среде при j-й рабочей температуре в оборудовании;

%(t ) – выход в %(масс.) i-й узкой фракции нефти при средней температуре кипек i ния данной узкой фракции по справочно-лабораторным данным предприятия; G - масса вещества, участвующего в аварии; n – число рассматриваемых узких фракций нефти.

Рис.6. Зависимость изменения долей испарившихся за счет энергии перегрева узких фракций нефти от температуры в оборудовании При расчете массы испарившейся жидкости за время вследствие турбулентиж но-диффузионного теплообмена с атмосферным воздухом по зеркалу разлития площадью S, учитывалась интенсивность испарения с зеркала разлития в функции ж парциального давления паров i-й узкой фракции над нефтью или нефтепродуктом, температуры воздуха и скорости приземного ветра.

Один из этапов предлагаемого подхода к определению интенсивности испарения i-й узкой фракции за счет теплопритока от окружающей среды, на примере испарения фракций нефти, при заданных температуре воздуха t и скорости ветра v, в показан на рис.7.

Масса паров, образовавшихся при испарении жидкости за счет турбулентнодиффузионного теплообмена с атмосферным воздухом, определяется из следующего выражения:

n Gзр = (tв,v) Sж, (10) 1 i иж i= где (t,v) – интенсивности испарения i-й узкой фракции нефтепродукта с зеркала i в разлития в функции температуры атмосферного воздуха и скорости ветра.

Рис.7. Зависимость интенсивности испарения узких фракций нефти от температуры окружающей среды Общее количество паров нефти и нефтепродуктов в облаке, образовавшихся за счет энергии перегрева и теплопритока от окружающей среды, составит Gобл = Gэп + Gзр. (11) Выполненный анализ существующих физических моделей и методов расчета позволил обосновать для последующих расчетов уточненные аналитические зависимости и разработать компьютерную программу для определения количества опасных веществ, участвующих в создании поражающих факторов при авариях с выбросом нефти и нефтепродуктов с учетом их фракционного состава, технологических характеристик и характеристик окружающей среды.

В третьей главе выполнены теоретическое обоснование и разработка математических моделей и аналитических методов количественной оценки риска социальных последствий возможных аварий. Разработана методика построения социального риска - зависимости риска поражения людей в рассматриваемых квадратах территории от количества людей, - представленного графиком закона распределения потерь. Данная зависимость отражает на координатной плоскости в виде точек результаты всех рассмотренных сценариев развития аварийных ситуаций и устанавливает связь между возможными потерями N в рассматриваемых квадратах территории и вероятностями реализации опасности в этих квадратах (рис.8). Кривые предельного риска, построенные в логарифмическом масштабе, делят координатную плоскость на три области – приемлемого, промежуточного и неприемлемого риска.

Рис.8. Социальный риск и кривые предельного риска для реального предприятия нефтегазовой отрасли Социальный риск для отдельных сценариев развития аварии на рассматриваемом опасном производственном объекте по своим показателям попадает в область неприемлемого риска. Причем конкретным сценариям соответствуют конкретные места массового скопления людей - производственные помещения, предприятия, организации, жилые дома, учреждения, учебные заведения. По результатам выполненного анализа разрабатывается программа снижения риска для сценариев, показатели которых превысили уровень максимального риска.

В плане развития теории техногенного риска предложена методология картирования коллективного риска и на ее основе для объектов нефтегазового комплекса разработана методика, позволяющая на топографической карте получить распределение ожидаемого количества пораженных. Характер изолиний коллективного риска позволяет исследователю видеть наиболее опасные участки территории и, исходя из этого, принимать соответствующие организационные, управленческие и инженерные решения.

Алгоритм разработанной методики картирования рисков можно кратко представить следующей последовательностью: формирование сценариев развития аварий на потенциально опасном объекте расчет масс аварийных выбросов для каждого сценария расчет вероятностей реализации рассматриваемых сценариев определение регрессионной модели развития аварии на объекте (технического риска) на основе технического риска, параметрических законов поражения человека и детерминированных моделей формирования поля поражающих факторов расчет потенциального риска картирование потенциального риска определение матрицы вероятностей нахождения индивидуума в рассматриваемых ij-квадратах территории расчет индивидуального риска картирование индивидуального риска определение матрицы распределения людей по ij-квадратам территории расчет коллективного риска картирование коллективного риска.

Описанный алгоритм методики картирования потенциального, индивидуального и коллективного риска иллюстрирует рис.9.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»