НАУЧНЫЕ РАБОТЫ

Определение устойчивости функционирования промышленного объекта в чрезвычайных ситуациях

– полные.

2. По нижней границе средних разрушений определяем расчетную устойчивость каждого элемента производственного комплекса цеха к воздействию воздушной ударной волны. Результаты заносим в Таблицу 3.

3. Определяем расчетную устойчивость групп элементов и всего производственного комплекса цеха к воздействию воздушной ударной волны – по минимальной величине DРФ элемента и группы элементов, выход из строя которого (которых) приведет к остановке производства.

Расчетная устойчивость здания 30 кПа;

Расчетная устойчивость оборудования 20 кПа;

Расчетная устойчивость транспорта 30 кПа;

Расчетная устойчивость связи 50 кПа;

Расчетная устойчивость КЭС 30 кПа.

Расчетная устойчивость цеха 20 кПа.

Полученные данные заносим в Таблицу 3.

4. Сравнив расчетную устойчивость производственного комплекса цеха

(20 кПа) и прогнозируемое значение DРФ (45 кПа), можно сделать вывод: производственный комплекс цеха не устойчив к воздействию воздушной ударной волны.

5. Для повышения устойчивости производственного комплекса цеха к действию воздушной ударной волны необходимы следующие мероприятия по повышению физической устойчивости наиболее уязвимых элементов производственного комплекса:

– установка дополнительных рамных конструкций, подкосов и т.п.,

– создание защитных кожухов на оборудование. По данным Таблицы 3 составим схемы возможного разрушения оборудования механического цеха при фиксированных давлениях DРФ = 10, 20, 30, 40, 50, 60 кПа (рис. 7).

Давление DРФ = 10 кПа.

Давление DРФ = 20 кПа.

Давление DРФ = 30 кПа.

Давление DРФ = 40 кПа.

Давление DРФ = 50 кПа.

Давление DРФ = 60 кПа.

– слабые;

– средние;

– сильные;

– полные.

Рис. 7. Разрушение станочного оборудования механического цеха при различных значениях давления DРФ.

Определение (расчет) устойчивости некоторых элементов промышленного комплекса объекта, быстро обтекаемых воздушной ударной волной (дымовые трубы, опоры ЛЭП, высокие станки, шкафы с аппаратурой и т.п.) производится не по величине избыточного давления DРФ, а по величине давления скоростного напора воздуха ΔРск, движущегося за фронтом ударной волны.

Давление скоростного напора воздуха ΔРск зависит от избыточного давления воздуха DРФ и определяется по формуле или графику.

Формула для определения давления скоростного напора воздуха:

(2)

График зависимости ΔРск от DРФ приведен на рис.8.

Рис. 8. Зависимость скоростного напора ΔРск от избыточного давления DРФ

При воздействии давления скоростного напора воздуха DРск возникает так называемая смещающая сила Рсм. Она может вызвать смещение или отбрасывание элементов производственного комплекса относительно их основания (фундамента) или их опрокидывание. При этом смещение приводит, как правило, к средним разрушениям, а опрокидывание – к сильным.

Смещение незакрепленного оборудования (рис. 9) произойдет при превышении силы Рсм над силой трения Fтр, т.е. при выполнении условия:

(3)

где Рсм – смещающая сила скоростного напора воздуха, Н,

ΔРск – величина скоростного напора воздуха, кПа;

S = b×h – площадь поверхности обтекаемого оборудования, м2;

b и h – ширина и высота оборудования, м.

Сx – коэффициент аэродинамического сопротивления оборудования, определяемый по табл. П.8 [1],

f – коэффициент трения, определяемый по табл. П.9 [1],

g – ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с2.

m – масса предмета, кг.

Рис. 9. Силы, действующие на оборудование при смещении: 1 – центр давления; 2 – центр тяжести; 1 – длина, м; h – высота, м.

Из формулы (3) можно определить величину DРск, при которой смещения оборудования не пройдет (Рсм = Fтр):

. (4)

Определить предельное значение DРФ(min), не вызывающее смещение незакрепленного оборудования (шкаф с контрольно-измерительными приборами, металлическое основание) по бетону.

Данные станка: длина l = 880 мм, ширина b = 750 мм, высота h = 1750 мм, масса m = 680 кг.

1. По формуле (4) находим предельное значение давления скоростного напора воздуха, еще не вызывающее смещение станка.

Коэффициент аэродинамического сопротивления оборудования Сx определяем по табл. П.8 [1]. Для параллелепипеда он равен Сx = 1,3.

Коэффициент трения f металла по бетону равен 0,3 (определяется по табл. П.9 [1]).

Тогда:

2. Из графика рис.8 по величине ΔРcк(min) = 1,3 кПа определяем величину ΔРф(min)= 23 кПа.

Можно сделать вывод что при DРФ > 23 кПа давление скоростного напора воздуха ударной волны взрыва вызовет смещение станка и его среднее разрушение.

Опрокидывание незакрепленного оборудования произойдет, если смещающая сила Рсм, действуя на плече z = h/2 будет создавать опрокидывающий момент, превышающий стабилизирующий момент от веса оборудования G на плече l/2 (рис. 10).

Рис. 10. Силы, действующие на оборудование при опрокидывании: 1 – центр давления; 2 – центр тяжести; 1 – длина, м; h – высота, м.

Он находится по формуле:

Рсм × h/2 > G×l/2, (5)

где Рсм = DРск × S × Cx = DРск × b × h × Cx;

G = mg.

Из формулы (5) можно определить величину DРск, при которой опрокидывания оборудования не произойдет:

(6).

Определить предельное значение ΔPф(min), не вызывающее опрокидывание незакрепленного оборудования (шкаф с контрольно-измерительными приборами, металлическое основание) по бетону. Данные для станка те же.

1. По формуле (6) определяем предельное значение давления скоростного напора ΔРск(min), при котором станок еще не опрокидывается:

Из графика рис.8 по величине ΔРск(min) = 2 кПа определяем величину DРФ(min)= 25 кПа.

Отсюда можно сделать вывод: при DРФ > 24 кПа давление скоростного напора воздуха вызовет опрокидывание станка и его сильное разрушение.

Для предотвращения смещения и опрокидывания станка необходимы соответствующие мероприятия: закрепление станка, проектирование защитных устройств для особо ценного оборудования.

При определении устойчивости закрепленного оборудования дополнительно учитывают:

• при возможном смещении – усилия болтов крепления, работающих на срез Qг:

Рсм > Fтр + Qг; (7)

• при возможном опрокидывании – реакцию крепления Q на плече l:

Рсм × z > G × ½ + Ql. (8)

По результатам исследований устойчивость производственного комплекса цехов и других структурных подразделений к воздействию воздушной ударной волны строят сводную таблицу устойчивости к воздушной ударной волне производственного комплекса завода в целом.

Расчетная устойчивость производственного комплекса завода определяется по минимальной величине расчетной устойчивости цеха (отдела, лаборатории и т.п.), выход из строя которых приведет к остановке производства.

2. Определение устойчивости производственного комплекса к воздействию светотеплового излучения

Устойчивость элементов производственных комплексов объектов и их структурных подразделений к действию светотеплового излучения ядерного взрыва заключается:

– в выявлении пожароопасных элементов производственного комплекса;

– в определении (по формулам, таблицам) расчетной устойчивости элементов производственного комплекса к светотепловому излучению – по минимальному значению импульса воспламенения U, кДж/м2;

– в сравнении расчетной устойчивости цехов и других структурных подразделений и объектов с расчетной величиной прогнозируемого светотеплового импульса Uр,кДж/м2;

– в выработке рекомендаций по повышению устойчивости наиболее уязвимых по воспламенению элементов производственного комплекса.

Определить устойчивость механического цеха машиностроительного завода к воздействию светотеплового импульса 1024 кДж/м2.

Пожароопасные (сгораемые) элементы цеха:

- кровля – рубероид;

- двери и окна – деревянные, окрашенные в темный цвет.

1. По табл. П.10 [1] определяем светотепловые импульсы, вызывающие воспламенение сгораемых элементов здания цеха:

- кровля – рубероид – 600 кДж/м2;

- двери и окна – деревянные, окрашенные в темный цвет – 350 кДж/м2.

2. Следовательно, расчетная устойчивость производственного комплекса цеха к светотепловому излучению (по минимальному значению импульса воспламенения) – 350 кДж/м2.

3. Сравниваем это значение с прогнозируемой величиной светотеплового импульса (1024 кДж/м2), можно сделать вывод что производственный комплекс цеха не устойчив к светотепловому излучению ядерного взрыва.

4. Для повышения устойчивости производственного комплекса цеха к светотепловому излучению необходимы противопожарные мероприятия: замена деревянных оконных рам и переплетов на металлические, либо их пропитка антипиренами.

3. Определение устойчивости производственного комплекса к воздействию вторичных поражающих факторов

Вторичные поражающие факторы от взрыва: пожары, затопления, заражение местности радиоактивными, химическими и другими веществами могут быть внутренними (от внутренних источников) и/или внешними (от внешних источников).

При определении устойчивости производственных комплексов объектов и их структурных подразделении к действию вторичных поражающих факторов учитывают характер и степень опасности, удаление объекта от источника опасности, особенности метеорологических и топографических условий и т.п.

Так, при возможном взрыве газовоздушной смеси определяют максимальное избыточное давление DРФ, кПа, взрывной волны и его воздействие на производственный персонал и элементы производственного комплекса объекта. А при возможной аварии с выбросом (выливом) аварийно химически опасных веществ (АХОВ) определяют степень воздействия химического заражения местности на производственную деятельность объектов.

1)Формулы для определения DРФ, кПа, при взрыве газовоздушной смеси:

(9)

(10)

где y =0,24 (RIII / R1)

R1 – радиус зоны I (детонационной волны);

RIII – расстояние от центра взрыва до объекта в пределах зоны III (действия взрывной ударной волны).

2)Формулы для определения радиусов зон I (детонационной волны) и II (действия продуктов взрыва):

(11)

(12)

где Q – масса газовоздушной смеси, т.

3)Параметры аварии с выбросом (выливом) АХОВ определяются по табл. П.11…П.17 [1].

Определить прогнозируемое максимальное избыточное давление воздушной ударной волны DРФ, кПа, воздействующее на механический цех машиностроительного завода при взрыве емкости с 40 т. пожаро-взрывоопасной (ПВО) смеси, расположенной на расстоянии 330 м от цеха.

По формулам (11) и (12) определяем радиусы I и II зоны.

Т.к. цех расположен в 330 м от емкости, т.е. в зоне III взрывной ударной волны, то определяем значение коэффициента y:

y = 0,24 × (330 / 59,8) = 1,32 < 2.

Следовательно, значение избыточного давления взрывной волны, воздействующей на цех, определяем по формуле (9):

По полученным данным и данным Таблицы 3 можно сделать вывод: при взрыве емкости с 40 т. ПВО смеси здание, оборудование и КЭС будут полностью разрушены, среди персонала – случаи смертельных повреждений.

Объект экономики (машиностроительный завод) расположен в 4,5 км от центра города, под углом α1 = 55° (из примера 1), а химкомбинат, внешний источник опасности, в 7,8 км от центра города, под углом α2 = 210º. На машиностроительном заводе в 1-ой смене работают 140 чел., (в зданиях –120 чел., вне зданий – 20 чел.); во 2-ой смене – 55 чел. (45 чел и 10 чел. соответственно); во 3-ей смене – 30 чел. (20 чел. и 10 чел. соответственно). Обеспеченность производственного персонала противогазами – 80%.

Определить:

· глубину и площадь химического заражения местности АХОВ;

· местоположение завода на зараженной АХОВ местности (в соответствующей зоне ХЗМ);

· время подхода зараженного АХОВ облака к заводу;

· время поражающего действия АХОВ и возможные химические (от АХОВ) потери производственного персонала завода в случае аварии на химкомбинате с выбросом 110 т хлора из обвалованной емкости, в конце работы 2-ой смены. При следующих наиболее вероятных метеоусловиях: полуясно, направление ветра a2 = 250º.

1. Чертим план размещения завода относительно центра города и химкомбината (рис. 11).

хлор – 110 т.

ночь – …

Рис. 11. Расположение механического завода и химкомбината относительно центра города.

2. Определяем прогнозируемую химическую обстановку в районе машиностроительного завода:

а) По табл. 3 [1] определяем величину угла j0 сектора возможного химического заражения местности (ВХЗМ) с центром на химкомбинате и биссектрисой угла по направлению ветра. При скорости ветра 1 м/с, угол j0 = 180°.

б) Степень вертикальной устойчивости воздуха – инверсия.

в) Определяем табличную глубину района ВХЗМ с поражающей и смертельной концентрацией хлора Гпор(табл).

По табл. П.12 [1] для закрытой местности, инверсии, необвалованной емкости, скорости ветра 1 м/с и выбросе 110 т. хлора, глубина района с поражающей концентрацией составит Гпор(табл.) = 60 км. (по правилу интерполяции).

Для закрытой местности, инверсии, обвалованной емкости реальная глубина составит:

Гпор = 60 / 1,5 = 40 км.

Глубина зоны ВХЗМ со смертельной концентрацией (Гсм) составит:

Гсм = 0,15 × Гпор = 0,15 × 40 = 6 км.

Строим зоны с поражающей и смертельной концентрацией (рис. 12).

хлор – 110 т.

ночь – …

Рис. 12. Расположение зон поражающей и смертельной концентраций хлора

По результатам построения можно сделать вывод что машиностроительный завод попадает в зону с поражающей концентрацией хлора.

Для организации надежной защиты производственного персонала завода к воздействию хлора необходима оценка прогнозируемой химической обстановки на машиностроительном заводе.

3. Производим оценку прогнозируемой химической обстановки на машиностроительном заводе:

а) по формулам

, для j0 = 1800, и (13)

Sфакт. = 1/3 Sпрогн. (14)

определяем площадь районов ВХЗМ и ХЗМ с поражающей и смертельной концентрациями хлора:

Sфакт.(пор) = 2512 / 3 =837 км2; Sфакт.(см) = 57 / 3 =19 км2.

б) Время подхода облака с фосгеном к заводу определяем по формуле:

(15)

где R – расстояние от механического завода до химкомбината, м;

Wпер – средняя скорость переноса воздушным потоком облака, зараженного АХОВ, при удалении от места аварии, м/с, табл. П.14 [1].

в) По табл. П.15 [1] определяем время поражающего действия хлора на местности (емкость обвалована, скорость ветра 1 м/с) – 22 ч.

г) Возможные потери производственного персонала машиностроительного завода от действия хлора определяем по табл. П.17 [1]:

– для производственного персонала, расположенного на открытой местности, при 80% обеспеченности противогазами потери могут составить 25%, т.е:

2 смена: 10 × 0,25 = 2,5 т.е. 3 чел;

3 смена: 10 × 0,25 = 2,5 т.е. 3 чел.

Из которых (по примечанию к табл. П. 17.[1]) 2 чел. – легкой степени, 2 чел. средней и тяжелой степени и 2 чел. – со смертельным исходом.

– для производственного персонала, расположенного в здании цеха (при 80% обеспечении его противогазами) потери могут составить 14%, т е.

2 смена: 45 × 0,14 = 6,3 т.е. 7 чел;

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5

Приглашения

09.12.2013 - 16.12.2013

Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»