Міністерство освіти та науки України Національний Технічний Університет України “Київський Політехнічний Інститут” Факультет менеджменту та маркетингу Розрахункова робота на тему: Оцінка стійкості роботи промислового об’єкта в умовах надзвичайних ситуацій Варіант №3 Виконала студентка групи УМ-31 Войцехова
О. С. Перевірив Комар В.П. Київ 2006 Частина 1 Оцінка стійкості об’єкта до дії ударної хвилі вибуху Умова На машинобудівному заводі біля будівлі 28 періодично відбувається розвантаження залізничних цистерн з пропаном. Під час проведення робіт можливе витікання пропану з утворенням газоповітряної суміші, яка може вибухнути. Завдання Оцінити стійкість роботи одного з цехів об’єкту до дії ударної хвилі вибуху пропану. Вихідні дані Відстань від цеху до сховища, де зберігається 60 т пропану – 480 м.
Характеристика елементів цеху: Будівля цегляна малоповерхова Верстати середні Трубопроводи наземні Кабельні лінії наземні Розв’язання Для визначення величини надмірного тиску в районі цеху треба спочатку з’ясувати, в якій зоні вибуху опиниться цех. Радіус зони І RI=17.5 RI=68.5 м Радіус зони І І RII=1.7RI RII=116.45 м Відстань від цеху до зони вибуху 480 м, тобто цей цех опиниться
в зоні ІІІ. Точне значення надмірного тиску в зоні ІІІ можна розрахувати за формулою: =24 кПа Це значення надмірного тиску очікується, коли вибухне увесь пропан, тому його можна вважати максимальним: =Рфmax=24 кПа Границею стійкості елемента до ударної хвилі вважають мінімальне значення надмірного тиску, при якому елемент отримує середнє руйнування. Якщо будівля в діапазоні (15-25) кПа може отримати середні руйнування,
а при середніх руйнуваннях очікувана шкода (30-50)%, то створюючи пропорцію, можна визначити, що при Рф=24 кПа очікувана шкода може бути 48%. Якщо верстати при (15-25) кПа отримують слабкі руйнування, очікувана шкода (10-30)%, то створюючи пропорцію, можна визначити, що при Рф=24 кПа очікувана шкода може бути 16%. Якщо трубопроводи при 20 кПа отримують слабкі руйнування, очікувана шкода (10-30)%, то створюючи пропорцію, можна визначити, що при Рф=24 кПа очікувана шкода може бути 12%. Якщо кабельні лінії при (10-30) кПа отримують слабкі руйнування, очікувана шкода (10-30)%, то створюючи пропорцію, можна визначити, що при Рф=24 кПа очікувана шкода може бути 24%. Границя стійкості в цілому дорівнює стійкості найбільш уразливого елементу (будівля) і становить Рфmax=15 кПа. Висновки Враховуючи, що очікуване значення Рф lim=24 кПа, а границя стійкості цеху
Рф lim=15 кПа, робимо висновок, що цей цех не стійкий до ударної хвилі; Руйнування отримають: будівля – середні, верстати – слабкі, трубопроводи – слабкі, кабельні лінії – слабкі. Очікувана шкода для будівлі – 48%, для верстатів – 16%, для трубопроводів – 12%, для кабельних ліній – 24%; Найбільш нестійкою до ударної хвилі є будівля цеху, нестійкими також є кабельні лінії. Границю стійкості цеху доцільно підвищити до 24 кПа.
Рекомендації Зменшити запас пропану на складі до 25 т (в цьому випадку в районі цеху очікується Рфmax=15 кПа і цех буду стійкий до ударної хвилі); Укріпити верстати, що маються; Наземні кабельні лінії прокласти під землею. Графічний додаток На плані заводу в масштабі викреслити зони руйнувань, що можуть утворитися під час вибуху пропану. Радіуси зон руйнувань залежать від надмірного тиску ударної хвилі:
РФ = 10…20 кПа – зона слабких руйнувань; РФ = 20…30 кПа – зона середніх руйнувань; РФ = 30…50 кПа – зона сильних руйнувань; РФ 50 кПа – зона повних руйнувань. Для заданої величини Q = 60 т знаходять, на яких відстанях від центру вибуху очікується РФ = 10, 20, 30, 50 кПа відповідно. R50 = 310 м R30 = 430 м R20 = 560 м R10 = 810 м Елементи цеху та їх характеристики
Ступінь руйнування при РФ, кПа Границя стійкості елемента, кПа Очікувана шкода при Рфmax, % Рфmax=24 кПа 0 10 20 30 40 50 60 70 Будівля цегляна малоповерхова 48 Верстати середні 16 Трубопроводи наземні 12 Кабельні лінії наземні 24 Частина 2 Оцінка надійності захисту робітників і службовців в захисних спорудах Умова На промисловому об’єкті робітники і службовці працюють в одну зміну . Під час аварії на цьому чи сусідніх підприємствах об’єкт може опинитись в зоні радіаційного або хімічного зараження. Для захисту виробничого персоналу на об’єкті побудовані сховище №8 і сховище №12. Сховища вбудовані в будівлі, де працюють люди. Завдання Оцінити надійність захисту виробничого персоналу об’єкту в сховищах №8
і №12 під час можливого радіаційного або хімічного зараження його території. Вихідні дані 1. Кількість працюючих, чол : Констр. бюро – 25 Мех. цех №8 – 130 Шліф. цех №12 – 90 Столярн. цех № 17 – 2. Характеристики захисних споруд Характеристики Схов. №8 Схов. №12 а) площа приміщень для укриття людей, м2 78 76 б) площа допоміжних приміщень, м2 14 20 в)
висота приміщень, м 2,5 2,4 г) витримують надмірний тиск, кПа 200 250 д) коефіцієнт ослаблення радіації 2500 2400 е) кількість і тип ФВК 1ФВК-2 1ФВК-2 є) Аварійний запас води, л 1300 1250 3.Кліматична зона – 4.Установлена тривалість укриття, доби – 3 5.Чи очікується зараження аміаком – так 6.Час, установлений для укриття, хв. – 10 7.Час безаварійної зупинки виробництва, хв. – 3 8.Відстань від сховища до захисних споруд, м КБ – схов. №8 – 360 Цех №17 – схов. №12 – 280 9.
Рдоп кПа Схов. №8 – 130 Схов. №12 – 140 10. Р1max, рад/год – 11. Установлена доза радіації, бер – 0,2 Розв’язання Оцінка ЗС за місткістю Оцінюємо місткість сховищ за площею: Мп = Sукр / S1 Схов. №8: Мn = 78 / 0.5 = 156 чол. Схов. №12: Мn = 76 / 0,5 = 152 чол. Оцінюємо місткість сховищ за об’ємом:
М0 = (Sукр + Sдоп) h / V1 Схов. №8: М0 = (78+14) 2.5 / 1.5 = 153 чол. Схов. №12: М0 = (76+20) 2.4 / 1.5 = 154 чол. Беремо найменьші значення. У сховищі №8 можна укрити 153 чол, а у сховищі №12 – 152 чол. В цілому 153 + 152 = 305 чол. Загальна кількість працюючих в зміні: N = 25 + 130 + 90 + 60 = 305 чол. Тоді частковий показник місткості: Кміст = (М8 + М12) / N Кміст = (153 + 152) / 305 = 1 Висновок. Сховища мають достатнью кількість місць для укриття всіх людей зміни. Оцінка ЗС за захисними властивостями Коефіцієнт ослаблення радіації для умов досліджуваного об’єкта: Косл.потр = Р1max (tk0.6 –tn0.6) / 0,6 Ду Відповідно до умови і вихідних даних: tn = 1 год, tk = tn + Т = 1+72 = 73 год.
Після підстановки: Косл.потр = 3 (730,6 – 1) / 0,6* 0,2 = 303,05 Порівнюючи значення Косл.потр з коефіцієнтами ослаблення радіації ЗС, знаходимо: Косл. Сх8 > Косл.потр Косл. Сх12 > Косл.потр Оцінюємо можливості ЗС протистояти дії надмірного тиску ударної хвилі. Маємо: Рф. сх.8 = 200 кПа >Рдоп = 130 кПа Рф. сх.12 = 250 кПа >
Рдоп = 140 кПа Висновок. Таким чином, сховища №8 і №12 по своїх захисних параметрах відповідають вимогам надійного захисту. Оцінка систем життєзабезпечення ЗС 1. Оцінка систем повітропостачання Відповідно до вихідних даних, системи повітропостачання повинні забезпечувати усі три режими роботи. Визначаємо, яка кількість людей може бути забезпечена повітрям в режимі І: Nпов.1 = n * V1 / W1 Схов. №8: Nпов.1 = 1 * 1200 / 8 = 150 чол.
Схов. №12: Nпов.1 = 1 *1200 / 8 = 150 чол. Визначаємо, яка кількість людей може бути забезпечена повітрям в режимі ІІ: Nпов.ІІ = n * VІІ / WІІ Схов. №8: Nпов.ІІ = 1 * 300 / 2 = 150 чол. Схов. №12: Nпов.ІІ = 1 *300 / 2 = 150 чол. Визначаємо, яка кількість людей може бути забезпечена повітрям в режимі ІІІ: Nпов.ІІІ = 150 * m Схов. №8: Nпов.ІІ = 150 * 1 = 150 чол.
Схов. №12: Nпов.ІІ = 150 * 1 = 150 чол. Визначаємо показник забезпеченості повітрям в усіх трьох режимах: Кпов = (Nпов Сх8 + N пов Сх12) / N Кпов = (150 + 150) / 305 = 0,98 Висновок. Не забезпечені повітрям 0,02*305=6 чоловік. Цей недолік можна ліквідувати, якщо в сховища №8 і №9 додати ще по одному комплекту ФВК-2. 2. Оцінка систем водопостачання Визначимо, на скількох людей вистачить наявного аварійного запасу води в сховищах: Схов. №8: Nвод = 1300 / 3 * 3 = 144 чол. Схов. №12: Nвод = 1250 / 3 * 3 = 139 чол. Знаходимо показник забезпечення водою: Квод = (Nвод8 + Nвод12) / N Квод = (144 +139) / 305 = 0,93 Висновок. В сховищі №8 не вистачає води на 153 – 144 = 9 чол. Щоб забезпечити цих людей водою, треба поставити в цьому сховищі додаткову
ємність на 9 * 3 * 3 = 81 л води. В сховищі №12 не вистачає води на 152 – 139 = 13 чол. Щоб забезпечити цих людей водою, треба поставити в цьому сховищі додаткову ємність на 13 * 3 * 3 = 117 л води. Оцінка надійності захисту за своєчасністю укриття людей в ЗС Розраховуємо час, потрібний для укриття людей, які працюють у різних цехах і будівлях: tукр = tзуп + tрух + tзап Цех №8 – схов. №8 tукр = 3 + 360 / 80 + 2 = 9,5
Цех №12 – схов. №12 tукр = 3 + 0 + 2 = 5 Цех №17 – схов. №12 tукр = 3 + 0 + 2 = 5 КБ – схов. №8 tукр = 0 + 280 / 80 + 2 = 5,5 Цех №8 – схов. №12 tукр = 3 + 70 / 80 + 2 = 5,9 Отримані результати порівняємо з часом, установленим для укриття (10 хв). Усі робітники встигають своєчасно укритися в сховищах. Розраховуємо показник своєчасності укриття людей:
Ксу = (25 + 130 + 90 + 60) / 305 = 1 Висновок. Усі робітники встигають своєчасно укритися в сховищах. Підсумкова таблиця Захисна споруда Забезпечується захист, чол За місткістю За захисними властивостями Життєзабезпечення За своєчасністю укриття Повітрям Водою Сховище №8 153 153 150 144 153 Сховище №12 152 152 150 139 152 Всього 305 305 300 283 305
Показники 1 1 0,98 0,93 1 Загальні висновки 1.Коефіцієнт надійності захисту працюючої зміни в ЗС 93%, тобто для 7% людей не виконуються всі вимоги для надійного захисту. 2.Не забезпечують надійного захисту: в сховищі №8 – система повітропостачання не забезпечує повітрям 3 чол. в усіх режимах роботи, система водопостачання не забезпечує водою 9 чол. в сховищі №12 – система повітропостачання не забезпечує повітрям 2 чол. в усіх режимах роботи, система водопостачання не забезпечує водою 13 чол. Рекомендації 1.Для забезпечення людей повітрям в усіх режимах необхідно в сховища №8 і №9 додати ще по одному комплекту ФВК-2. 2.Для забезпечення людей водою треба поставити в сховищі №8 додаткову ємність на 81 л води, а в сховищі №12 на 117 л. 3.Враховуючи те, що кількість працюючих в цеху №8 і КБ – 155 чол а місткість сховища №8 153 чол зайвих 2 чол. пропонується
із цеху №8 укрити в сховищі №12, де є 2 зайві місця. Реалізація наведених рекомендацій дозволить збільшити коефіцієнт надійності захисту до одиниці.