Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Воробьев Владимир Викторович

Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров
<
Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Воробьев Владимир Викторович. Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров : диссертация ... кандидата технических наук : 05.26.03 / Воробьев Владимир Викторович; [Место защиты: Акад. гос. противопожар. службы МЧС России]. - Москва, 2008. - 204 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/1172

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Анализ последствий разрушений РВС и систем защиты от растекания нефтепродуктов 13

1.1. Разрушение РВС как причина гидродинамической аварии с тяжелыми последствиями 13

1.1.1. Анализ статистических данных о разрушениях РВС 13

1.1.2. Примеры аварий и пожаров при разрушениях РВС 18

1.2. Требования нормативных документов по защите от растекания нефтепродуктов при разрушениях РВС 32

1.3. Цель и задачи исследования 40

ГЛАВА 2. Теоретические исследования образования волны прорыва и ее взаимодействия с преградами 42

2.1. Сведения об исследованиях по ограничению разлива нефтепродуктов при полных разрушениях РВС 42

2.2. Теоретическое обоснование метода решения задачи 65

2.3. Примеры расчетов взаимодействия волны прорыва с защитной преградой 70

ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование системы: нормативное ограждение - дополнительная защитная преграда 79

3.1. Определение критериев моделирования процессов взаимодействия волны прорыва с защитными преградами 79

3.2. Разработка лабораторных стендов и методик проведения экспериментов 82

3.3. Проведение экспериментов на лабораторных стендах 86

3.3.1. Определение степени перелива

жидкости через защитную преграду 86

3.3.2. Определение максимальных расстояний, на которые обрушится волна, и параметров дополнительных защитных преград 95

3.4. Оценка погрешности эксперимента 109

ГЛАВА 4. Регрессионный анализ и обсуждение результатов исследования 114

4.1. Факторное моделирование результатов исследований 114

4.1.1. Анализ результатов теоретического исследования 120

4.1.2. Анализ результатов экспериментального исследования 123

4.2. Сравнение результатов теоретического и экспериментального исследований 126

4.3. Натурный эксперимент по разрушению РВС 126

4.4. Методические указания по расчетному определению параметров дополнительных защитных преград для локализации разливов нефти и нефтепродуктов при квазимгновенных разрушениях вертикальных стальных резервуаров 134

Вывод 145

Список литературы

Введение к работе

Производственные объекты предприятий и организаций, осуществляющих разведку месторождений нефти, ее добычу, транспортировку и переработку, а также хранение и реализацию нефтепродуктов потребителям, в соответствии с федеральными законами «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1] и «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» [2] относят к категории опасных производственных объектов. Повышенную пожарную опасность на таких объектах имеют резервуарные парки, аварии в которых приводят к чрезвычайным ситуациям самого различного масштаба по количеству пострадавших в них людей, размерам материального и экологического ущерба.

Одним из характерных и наиболее опасных по своим последствиям видов чрезвычайных ситуаций в резервуарных парках является разлив нефти или нефтепродукта при полном разрушении вертикального стального резервуара (РВС). Площадь разлива хранимых продуктов при разрушениях резервуаров достигает сотен тысяч квадратных метров [3-5]. Ежегодно в России регистрируется две-три такие аварии [5]. В то же время исследования, проведенные сотрудниками Центрального научно-исследовательского и проектного института строительных металлоконструкций им. Н. П. Мельникова, позволили установить, что общее число аварий в 3-5 раз больше регистрируемых, в связи с чем частота разрушений РВС оценивается достаточно высоким значением — 3-1 (Г4 год-1 [8]. Согласно статистическим данным примерно половина всех зарегистрированных аварий квалифицировалась как крупные или катастрофические, 17 из которых привели к гибели 98 человек [5]. Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов наносят ущерб окружающей природной среде и приводят к значительным материальным и финансовым потерям, нарушают условия жизнедеятельности людей и производственной деятельности предприятий. Зарубежные специалисты классифицируют аварийные разрушения резервуаров с нефтью и нефтепродуктами как промышленные катастрофы [9,10], а согласно российскому законодательству они идентифицируются как чрезвычайные ситуации [15].

Опасность эксплуатации резервуарных парков объектов нефтепродукто-обеспечения усугубляется тем обстоятельством, что в результате интенсивного градостроительства в России, особенно за последние 20—30 лет, около четверти из них оказалось в черте плотной городской застройки, а половина — располагается на возвышенных площадках по отношению к отметкам смежных объектов или имеет уклоны промплощадок в сторону дорог, рек, портов и причалов [5]. Кроме того, в целом по России более 60% резервуаров на объектах хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов эксплуатируется свыше 30 лет [6], а их износ достигает 60-80% [7].

Для защиты от растекания нефтепродуктов при авариях на РВС в отечественной и мировой практике применяются земляные обвалования или ограждающие стены из негорючих материалов [11,12]. Согласно действующим нормативным документам такие преграды рассчитывают только на гидростатическое давление относительно медленно вытекающего из поврежденного РВС продукта, поэтому они не могут удержать мощный поток жидкости, образующийся при квазимгновенном разрушении резервуара [3-5, 14]. Отличительными признаками такого разрушения являются: полная потеря целостности корпуса РВС, выход в течение короткого промежутка времени всей хранящейся в резервуаре жидкости в виде волны прорыва, которая характеризуется нестационарностью потока, наличием резкого фронта в виде бора (вала), достигающего значительной высоты и движущегося с большой скоростью [14]. Волна обладает большой разрушительной силой, часто приводящей к повреждению соседних резервуаров в каре обвалования, размыву тела земляного обвалования или разрушению ограждающей стены. Даже при сохранении целостности и устойчивости нормативной преграды через нее происходит перелив значительного объема жидкости [5,29,34].

В последнее время для предотвращения аварийного разлива нефти и нефтепродуктов находят применение двустенные резервуары [86] (в этом случае допускается не устраивать ограждающие сооружения), а для локализации площади разлива вместо нормативных ограждений предлагается использовать за-

щитные стены с вол неотражающим козырьком [27]. Заменить все РВС, находящиеся в эксплуатации, на двустенные резервуары не представляется возможным. Кроме того, при определенных достоинствах такие резервуары значительно дороже РВС, при их эксплуатации возможно образование горючей паровоздушной смеси в межстенном пространстве, а также имеются трудности при обслуживании основного резервуара и другие недостатки. Защитные стены с вол-ноотражающим козырьком нерационально использовать для защиты резервуаров на нефтепромыслах, резервуарных парков небольших нефтебаз, при недостаточной несущей способности грунта, так как они представляют собой монументальные сооружения, высота которых соизмерима с высотой защищаемых резервуаров, а толщина стен у основания достигает 1,5 м и более.

В ряде нормативно-технических документов [25-27] рекомендуется за нормативным ограждением на наиболее опасных направлениях устраивать дополнительные защитные преграды, служащие для сбора разлившегося продукта и отвода его в аварийную емкость. Параметры таких сооружений в нормативной и специальной литературе не приводятся. В связи с указанным проведены исследования различных дополнительных защитных преград служащих не только для сбора разлившегося продукта, но и для удержания волны прорыва, перехлестывающей через нормативное ограждение.

Целью диссертационной работы является определение параметров рвов и защитных стен, используемых в качестве дополнительных защитных преград для ограничения разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях РВС в резервуарных парках с нормативными ограждениями (земляными обвалованиями и ограждающими стенами).

Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:

Анализ статистических данных о разрушениях РВС

Отличительными признаками квазимгновенного разрушения РВС являются полная потеря целостности корпуса и выход в течение короткого промежутка времени на прилегающую территорию всей хранящейся в резервуаре жидкости в виде волны прорыва, которая характеризуется нестационарностью потока, наличием резкого фронта в виде бора (вала), достигающего значительной высоты и движущегося с большой скоростью, а также большой разрушительной силой [5,14].

Анализ результатов наблюдений квазимгновенных разрушений РВС и их последствий произведен по материалам зарегистрированных и описанных случаев аварий и пожаров, которые произошли в резервуарных парках объектов хранения нефти и нефтепродуктов в СССР, а после его распада в России и странах СНГ за период с 1950 по 2007 гг [3-5,16-20].

Согласно полученным данным, в течение исследуемого периода зарегистрировано 140 случаев квазимгновенных разрушений РВС (рис. 1.1). В тоже время, имеющийся банк данных не может быть признан полным как по учету количества разрушений РВС, так и по полноте исходной информации. Это обстоятельство обусловлено, в частности, нежеланием компаний и организаций придавать широкой огласке гидродинамические аварии, которые не сопровождались крупными пожарами, не приводили к травмам и гибели людей, а также следствием которых не было причинение значительного ущерба природной среде или третьим лицам. К числу закрытой информации относятся также аварии на объектах оборонного ведомства.

Для такого вида гидродинамических аварий характерно разрушение стенки РВС на всю высоту, ее отрыв от днища и разворачивание на 120-180 градусов за счет больших радиальных усилий, связанных с давлением жидкости при ее истечении из РВС. Далее стенка резервуара с силой отбрасывается с фундамента в сторону, противоположную направлению истечения жидкости, а крыша РВС обрушивается на днище.

Основными предпосылками возникновения квазимгновенных разрушений РВС являются: большой процент износа эксплуатируемых в настоящее время резервуаров (до 80% [8]), неравномерные просадки оснований, сложный характер нагружения конструкции, отсутствие контроля сплошности сварных соединений в зоне уторного шва, отступления от проектов, нарушения режимов эксплуатации и др.

В каждом третьем случае квазимгновенного разрушения резервуара происходило цепное развитие аварии, при которой площадь пожара многократно увеличивалась вследствие вовлечения в процесс соседних резервуаров и других объектов (эффект «домино»).

Из общего количества зарегистрированных разрушений РВС 46,4% аварий сопровождались крупными пожарами с травмами людей (это число включает и 6,4% резервуаров, которые разрушились от действия высоких температур пожара). Остальные разрушения РВС не сопровождались пожарами и квалифицировались как категорийные аварии, из которых 14,3% разрушений произошло при проведении гидравлических испытаний резервуаров.

Наибольшая часть гидродинамических аварий (85%) связана с разрушени-ем РВС номинальным объемом до 5000 м включительно, что обусловлено их наибольшей распространенностью на производственных объектах и особенностями конструкции изготовления по сравнению с резервуарами других номинальных объемов. В последнее время, отмечено несколько разрушений крупногабаритных резервуаров, в основном на объектах энергетики. Так, начиная с 1980 г, зарегистрировано 10 случаев разрушений резервуаров РВС-10000, 8 случаев разрушений РВС-20000 и 3 случая разрушений РВС-30000. Отличительной особенностью квазимгновенного разрушения крупногабаритного резервуара (с номинальной емкостью более 10000 м3) является не только уничтожение земляного обвалования или железобетонной ограждающей стены, но и отмеченное в каждом втором случае полное разрушение или сильная деформация соседних резервуаров, повреждения зданий, сооружений и технологических установок, что приводило к значительному экономическому ущербу. При этом поток жидкости практически всегда выходил далеко за территорию предприятий, создавая угрозу соседним объектам и приводя к загрязнению окружающей природной среды. По статистике общий материальный ущерб от таких аварий резервуаров превышает в 500 и более раз первичные затраты на их сооружение [7].

Ниже приведены результаты анализа статистических данных по квазимгновенным разрушениям резервуаров. Разбиение общей совокупности производилось по таким существенным количественным и атрибутивным признакам, как ведомственная принадлежность объекта, номинальная емкость резервуара и вид продукта в аварийном резервуаре (табл. 1.1-1.3).

Сведения об исследованиях по ограничению разлива нефтепродуктов при полных разрушениях РВС

Наибольшее количество исследований посвящено образованию волны прорыва при разрушении плотин, когда авария обуславливала внезапное освобождение массы воды, накопленной в водохранилище, устремившейся в сухой канал с широким прямоугольным или параболическим сечением.

В работе [32] отмечается, что в момент разрушения плотины в верхнем бьефе образуется отрицательная волна, а в нижнем — положительная. Предполагается, что разрушение плотины происходит полностью и мгновенно, а режим движения жидкости до прорыва является установившимся.

В начальный период после прорыва силы сопротивления движению волны имеют малую величину по сравнению с силами инерции. Если пренебречь силами сопротивления и, кроме того, полагая, что /0=0, система уравнений, описывающих движение жидкости, имеет вид: 8(uF) dF = 0. ds dt (21) ди ди s dF — + и— + —— = 0; [dt ds В ds где: z"o - уклон дна канала, и — скорость течения, F — площадь живого сечения, В - ширина сечения канала на уровне свободной поверхности, s — координата, t время.

В рассматриваемом случае распространения волны вдоль бьефа с установившемся движением система (2.1) имеет конечное решение, если полагать, что некоторой фиксированной площади живого сечения F волны при ее перемещении соответствует не меняющаяся во времени средняя скорость течения и.

Решение для русла прямоугольной формы было найдено Сен-Венаном и для русел любой правильной формы Христиановичем.

Определяемая этим решением средняя скорость течения обратной отрицательной волны и как функции живого сечения F будет: и = - U- -dF + U—dF + щ , (2.2) где: FQ — площадь живого сечения первоначального установившегося движения, щ — средняя скорость течения при этом движении.

Для прямоугольного сечения {F=BH, dF=BdH) соотношение (2.2) приводит к формуле Сен-Венана: и = -2 gH + ijgtf, + и,, (2.3) где: Н — глубина потока; Щ - глубина потока первоначального установившегося движения.

В более общем случае для русел, поперечное сечение которых определяется зависимостью F=AHm, соотношение (2.2) принимает вид: и = -2-yjgmH + 2 JgmH0 + и0. (2.4)

Здесь т есть показатель формы русла. Для русел прямоугольной формы »2=1; для русел, ограниченных параболой второй степени, т=3/2 и т.д.

В створе плотины происходит сопряжение непрерывной обратной отрицательной волны, распространяющейся в верхнем бьефе, и прямой прерывной волны, распространяющейся в нижнем бьефе. Поэтому значения глубины и скорости течения в этом створе определяются из совместного решения системы уравнений (2.1) и уравнения: uF = u2F+ g -(F-F2))FdH. (2.5) V Ьг и2 Здесь F2, U2, - - площадь сечения, скорость и глубина первоначального установившегося движения в нижнем бьефе. Используя зависимость F=AHm, выражение (2.5) было приведено к виду: п п2 [и щ) =_ _(я.+1 _я-} (2.6) Нт-Щ g ти + 1 Получаемые в результате совместного решения уравнений значения площади живого сечения F и расхода q в створе плотины в момент прорыва и установившееся движение на остальном протяжении бьефов определяют в общем случае начальное условие задачи.

Дальнейшие расчеты рекомендуется проводить раздельно для верхнего и нижнего бьефов с помощью метода мгновенных режимов или метода характеристик. При этом в качестве граничного условия задачи используется равенство значений расходов и уровней в створе плотины, рассматриваемом как конец верхнего и начало нижнего бьефов.

По истечении некоторого периода времени после разрушения преграды лоб волны, как в нижнем, так и в верхнем бьефах исчезает (разновременно для обоих бьефов). После этого расчеты производятся приемами расчетов медленно изменяющегося движения.

Необходимо отметить, что экспериментальные данные, впервые полученные в 1953 г. Шокличем и Егизаровым, а также на экспериментальной базе Бюро стандартов США удовлетворительно подтвердили, что уравнение профиля волны, возникающей в результате разрушения плотины для каналов с широким прямоугольным сечением, имеет вид [33]: х = 2tJgH - 3tjgh, (2.7) где: х — расстояние, измеряемое от плотины; h - глубина профиля волны; Н — глубина потока в водохранилище; t - время, прошедшее с момента разрушения плотины.

Для нахождения параметров волны прорыва, образующейся при разрушении плотины, автором работы проведен анализ данной задачи, не встречавшийся в рассмотренных литературных источниках.

Горизонтальный канал постоянного поперечного сечения, простирающийся до бесконечности в обе стороны, имеет тонкую перегородку в сечении х = О (рис. 2.1). При х 0 вода имеет глубину Н = 1, область х 0 свободна от воды. В момент времени t = О плотина внезапно разрушается. При этом процесс движения жидкости будет описываться системой уравнений:

Разработка лабораторных стендов и методик проведения экспериментов

Примечание: первоначально эксперименты серий А и В проводились без установки вертикальной стенки на противоположном откосе рва.

Для достижения поставленной цели были изготовлены модели резервуаров РВС-1000 и РВС-2000. Боковая поверхность резервуаров (стенка) представляла собой два полуцилиндра 1, соединенных между собой поворотным механизмом 2, который обеспечивал их раскрытие на 180 (рис. 3.8). Разъемное устройство 3 воспроизводило разрушение резервуара по вертикальной образующей корпуса модели. В собранном виде элементы резервуара образуют замкнутую цилиндрическую оболочку, установленную на подставку 4 и скрепленную с ней косынкой поворотного механизма.

Экспериментальные резервуары, предназначенные для гидродинамических опытов (многократного воспроизведения процессов и явлений, имеющих место при разрушении РВС) обеспечивали: а) герметичность конструкции при заполнении ее жидкостью; б) имитацию разрушения РВС по вертикальному шву со свободным раскрыти ем стенок под действием напора жидкости на 180; Рис. 3.8. Принципиальная схема модели резервуара в) образование волны прорыва и ее взаимодействие с защитными преградами.

Лабораторный стенд имел неподвижное горизонтальное основание, ограниченное с трех сторон вертикальными стенками, выполненными из оргстекла высотой 0,35 - 0,45 м. В основании стенда имелось сливное отверстие для стока жидкости в мерную емкость, герметизируемое резиновой пробкой. В направлении распространения волны прорыва к основанию стенда крепились модели нормативных ограждений. На основание устанавливалась модель резервуара. В качестве натурного объекта был выбран резервуар типа РВС-1000 со следующими исходными параметрами: диаметр DH = 10 м, высота Ин = 12 м, объем Vfi =1000 м3. Соответствующие параметры модельного резервуара составили: DM = 0,21м, Ям = 0,26 м, VM = 0,009 м3.

Размеры основания лабораторного стенда составляли 0,64x1,10 м, что позволило изучить широкий диапазон расстояний L от стенки резервуара до защитной преграды (всю ожидаемую область практического применения защитных преград).

Методика проведения экспериментов заключалась в следующем. Макет резервуара устанавливался на различных расстояниях от защитной преграды, причем точность размещения обеспечивалась с помощью масштабно-координатной сетки, имеющей цену деления 0,05 м. Затем модель резервуара заполняли определенным объемом воды, постоянным для всех экспериментов конкретной серии и имитировали разрушение стенки резервуара. После проведения эксперимента пробку вынимали из сливного отверстия и воду, перелившуюся через преграду, собирали в цилиндрическую мерную емкость с ценой деления 5 мл. Далее измеряли объем воды, перехлестнувшей через преграду, и рассчитывали степень перелива по формуле: = - (3-11) р где Vn - среднее арифметическое объема перелившейся жидкости, равное: (=i 5 где V, - измеренный объем воды, перелившийся через обвалование, мл; 3 - количество одинаковых экспериментов; Fp — объем воды, находящейся в резервуаре до его разрушения; мл.

Методика проведения экспериментов заключалась в следующем. После имитации разрушения резервуара определялось максимальное расстояние, на которое обрушивается волна после взаимодействия ее с нормативным ограждением. Затем на этом расстоянии к основанию крепилась выдвижная вертикальная стенка, что позволяло определить искомую высоту Лст, при которой происходит полное удержание жидкости, перелившейся через нормативное ограждение. Процесс взаимодействия волны прорыва с дополнительными защитными преградами фиксировали цифровой видеокамерой. Если жидкость перехлестывала через дополнительную преграду, то высоту последней увеличивали и эксперимент повторяли. Таким образом находили минимальную высоту защитной стены, при которой степень удержания перелившейся жидкости равнялась единице. При измерениях использовалась стальная (производственная) линейка длиной 500 мм с наименьшей ценой деления 1 мм. На рис. 3.17, 3.18 приведены типичные фотографии взаимодействия волны прорыва с нормативным обвалованием.

Сравнение результатов теоретического и экспериментального исследований

На представленных снимках отчетливо прослеживаются основные стадии процесса: распространение потока в направлении ограждения, сопровождающееся резким понижением уровня жидкости в резервуаре; удар волны об обвалование и выброс жидкости вверх и вдоль него с частичным разрушением потока; образование обратного вала жидкости, отраженного от преграды и распространяющегося по направлению к центру резервуара; перехлест основной массы жидкости через обвалование и разлив воды на значительной площади.

Эксперимент также подтвердил и выявленные в ходе анализа статических данных аварий на резервуарах особенности разрушения конструкции РВС. В частности, после разрушения корпуса резервуара по вертикали на всю высоту стенка отрывается от днища и крыши и разворачиваются на 180 градусов. Резервуар реактивной силой сдвигается с фундамента в противоположную от истечения сторону. Крыша резервуара обрушивается на днище. При этом потоком жидкости и/или стенками аварийного РВС повреждаются (разрушаются) соседние резервуары.

На рис. 4.8-4.11 приведены снимки, показывающие последствия воздействия потока жидкости на соседние резервуары группы, а также положение фрагментов конструкции аварийного резервуара после разрушения.

Для оценки наиболее опасных последствий взаимодействия волны прорыва с защитной преградой разрушение РВС-700 произвели со стороны земляного обвалования резервуарного парка. На рис. 4.12 представлена обстановка в ре-зервуарном парке нефтебазы с указанием площади разлива жидкости после разрушения РВС №8.

Результаты проведенного эксперимента подтвердили характер взаимодействия образовавшегося потока жидкости с земляным обвалованием. Основная масса жидкости перехлестнула через обвалование, частично размыв его гребень. Следует отметить, что ширина потока, подходящего к обвалованию, примерно соответствует диаметру резервуара. В процессе взаимодействия потока с обвалованием происходит резкое увеличение его ширины.

По мере своего продвижения поток частично разрушил обвалование, опрокинул фундаментный блок ФБС 24-5-6 массой 1,56 т и плиту перекрытия ПК 60-12-8 массой 2,15 т, повредил и сдвинул с фундамента соседние резервуары, разрушил ограждение и вышел за пределы территории объекта. Необходимо отметить, что разлив жидкости при разрушении резервуара на завершающем этапе был ограничен расположенными в непосредственной близости естественными оврагами глубиной от 2,5 до 7 м, что привело к снижению фактической площади разлива.

Для определения возможности переноса результатов экспериментального исследования на натурные объекты было произведено сравнение максимальных расстояний, на которые обрушивается волна, полученное в натурном эксперименте и определенное с помощью аппроксимационной формулы (4.8). Данное расстояние в натурном эксперименте составило 10 м, а определенное с помощью аппроксимационной формулы (4.8) - 10,55 м. Относительное расхождение результатов - 5,5%.

Сравнение результатов позволяет сделать вывод о том, что экспериментальный стенд в заданном интервале расстояний удовлетворительно моделирует процесс разрушения резервуара и взаимодействия волны прорыва с защитной преградой, т.е. находится в автомодельной области исследования.

Методические указания предназначены для выбора исходных данных при разработке задания на проектирование дополнительных защитных преград, локализующих разлив нефти и нефтепродуктов вследствие перехлестывания через замкнутое нормативное ограждение волны прорыва, образующейся при квазимгновенном разрушении вертикальных стальных резервуаров вместимостью от 300 до 5000 м3.

Методические указания могут быть использованы при проектировании и эксплуатации терминалов, нефтебаз, резервуарных парков, отдельно стоящих резервуаров производственных объектов для разработки инженерно-технических мероприятий и выбора противопожарной и противоаварийной систем по обеспечению необходимого уровня безопасности.

Задачей методических указаний является определение основных параметров дополнительных защитных преград: - максимального объема жидкости, выходящего за пределы замкнутого нормативного ограждения (земляного обвалования или ограждающей стены); - расстояния от нормативного ограждения до вертикального откоса рва и глубины рва; - расстояния от нормативного ограждения до вертикальной стены и высоты стены.

В целях обеспечения наибольшей степени защиты и выбора оптимальных параметров дополнительной защитной преграды степень заполнения РВС принимается максимальной.

В методике приняты следующие допущения: - не учитываются особенности конструкции РВС (стационарная крыша, понтон, плавающая крыша, бандажирование стенок); - нормативные ограждения устойчивы к воздействию волны прорыва (сохраняется их первоначальная конфигурация и целостность); - на параметры дополнительных защитных преград не оказывают влияние покрытие производственной площадки, гидрометеорологические условия, время суток, время года.

Диапазоны изменения параметров, в пределах которых допускается применение приведенных в методике формул и номограмм: 0,87 /у#ж 1,58; 0,1 а/Нж 0,25; 0,4 I/Dp 1; 0,5-10"6 v 2,0-10"6, где Dp - диаметр РВС; Нж - максимальный уровень жидкости в РВС; I - расстояние от РВС до нормативного ограждения; а — высота нормативного ограждения; v - коэффициент кинематической вязкости нефти или нефтепродукта, м2/с.

Методика не распространяется на: - горизонтальные, подземные, казематные и другие типы резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов; - вертикальные стальные резервуары с радиоактивными, токсичными, взрывчатыми веществами, маслами и мазутами; - нефтепродукты с упругостью паров выше 93,6 кПа (700 мм рт. ст.) при температуре 20 С;

Похожие диссертации на Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров