Диссертация (Нормирование требований пожарной безопасности к геометрическим параметрам ограждений резервуаров типа стакан в стакане), страница 2

Притулы, З.О. Ляндреса, Д.М. Гордиенко, Ю.Н. Шебеко, И.А. Болодьяна,И.М. Смолина, Л.Н. Лебедевой, М.В. Лурье, С.А. Горячева, В.В. Воробьева,С.В. Батманова, А.А. Богача, H.P. Greenspane, R.E. Young и др. [9], [58]–[66], [87].Однако результаты этих исследований невозможно распространить нарассматриваемые РВСЗС, что обусловлено конструктивными особенностямиобустройства для них ограждений, сочетающих в себе систему, состоящую иззащитной стенки и дополнительного ограждения в виде земляного обвалованияили ограждающей стены, что и вызывает необходимость продолжения исследованийв этой области.

Важно также отметить, что в последнее время, в литературныхисточниках стали появляться статьи о подходах к проблеме тушения РВСЗС,в частности, работы Ф.В. Демехина, А.А. Таранцева, А.А. Цоя [67], [68].Таким образом, целью диссертационной работы являлась разработкарекомендаций по определению геометрических параметров ограждений РВСЗС,необходимых для полной локализации возможного разлива нефти или нефтепродукта при разрушении основного (внутреннего) резервуара.Для достижения цели в работе ставились и решались следующие задачи:- проведение анализа нормативных требований к геометрическим параметрам РВСЗС для обеспечения пожарной и промышленной безопасности при полном разрушении внутреннего (основного) резервуара;- разработка лабораторного стенда и методик проведения экспериментов по определению геометрических параметров защитной стенки и дополнительного ограждения;- экспериментальное нахождение минимальной высоты защитной стенкив зависимости от ее расстояния до основного резервуара, обеспечивающейполную локализацию потока жидкости при разрушении основного резервуара;получение эмпирической зависимости для определения доли жидкости, перелившейся через защитную стенку, от ее высоты; экспериментальное определениегеометрических параметров дополнительного ограждения;8- разработка рекомендаций по определению геометрических параметровограждений РВСЗС, необходимых для предотвращения каскадного развитияаварии в резервуарном парке.Объектом исследования являлись ограждения РВСЗС в виде защитнойстенки (основное) и вертикальной ограждающей стены или земляного обвалования (дополнительное).

Предметом исследования являлась минимальная высотаограждений в зависимости от удаленности до стенки основного резервуара, необходимая для полной локализации потока жидкости при его разрушении.Научная новизна работы заключается в следующем:1. Выявлено отсутствие научно обоснованных геометрических параметровРВСЗС, обеспечивающих пожарную и промышленную безопасность при полномразрушении внутреннего (основного) резервуара.2.

Разработан лабораторный стенд и методики проведения экспериментовпо определению геометрических параметров защитной стенки и дополнительногоограждения.3. Установлена минимальная высота защитной стенки РВСЗС в зависимостиот ее удаленности до стенки основного резервуара, необходимая для полнойлокализации потока нефти или нефтепродукта при возможном разрушенииосновного резервуара.4. Эмпирически определена доля жидкости, перелившейся через защитнуюстенку при ее возможном снижении до минимальной высоты, необходимой длягидростатического удержания продукта, в зависимости от расстояния до стенкиосновного резервуара.5. Найдены геометрические параметры дополнительной ограждающей вертикальной стены, необходимой для полной локализации частично перелившегосяпродукта.Теоретическая и практическая значимость работы заключается:- в использовании полученных экспериментальных данных для определенияминимальной высоты защитной стенки РВСЗС, необходимой для полной локализациипотока нефти или нефтепродукта при возможном разрушении основного резервуара;9- в использовании полученной эмпирической зависимости для определениядоли жидкости, перелившейся через защитную стенку при разрушении основногорезервуара, с целью нахождения оптимальной высоты защитной стенки РВСЗСи дополнительной ограждающей стены;- в разработке рекомендаций по определению геометрических параметровзащитной стенки и дополнительного ограждения, обеспечивающих пожарнуюи промышленную безопасность при эксплуатации РВСЗС;- в использовании в резервуарных парках с РВСЗС полученных данныхпри разработке планов локализации и ликвидации аварийных разливов нефтии нефтепродуктов, а также планов пожаротушения.Разработанные рекомендации могут являться основой для создания нормативного документа по пожарной безопасности объектов защиты с эксплуатациейРВСЗС в части предотвращения каскадного развития аварии при разрушенииосновного резервуара с нефтью или нефтепродуктом.Методология и методы исследования.

В процессе выполнения работыиспользованы методы теории подобия и математического моделирования,физического эксперимента, наблюдения, сравнения, нахождения эмпирическойзависимости на основе математической обработки экспериментальных данных,описания, обобщения. Информационной основой исследования являлись отечественные и зарубежные литературные источники, нормативные документы,материалы разборов аварий и пожаров РВС на объектах НГО, а также научноисследовательских работ в области разработки ограждений для РВС.Положения, выносимые на защиту:- результаты анализа статистики разрушений РВС и нормативных требований для проектирования РВСЗС;- описание лабораторного стенда и методик проведения экспериментовдля оценки высоты и скорости потока жидкости при разрушении резервуара,а также его воздействия на защитную стенку и дополнительное ограждение;- результаты экспериментальных исследований геометрических параметровзащитной стенки и дополнительного ограждения РВСЗС;10- эмпирическая зависимость для определения доли жидкости, перелившейсячерез защитную стенку при разрушении основного резервуара;- основные положения рекомендаций по определению геометрическихпараметров ограждений РВСЗС, необходимых для предотвращения каскадногоразвития аварии в резервуарном парке объекта защиты.Степеньдостоверностиполученныхрезультатовподтверждается:обоснованностью выбора критериев подобия и соблюдением условий моделирования гидравлических явлений при разработке лабораторного стенда; удовлетворительной сходимостью параметров потоков, полученных при разрушениимодельного резервуара на лабораторном стенде и ранее выполненном натурномэксперименте по разрушению РВС-700 м3 с водой; использованием поверенныхизмерительных приборов, апробированных методик измерения и обработкиэкспериментальных данных; внутренней непротиворечивостью результатови их согласованностью с данными других исследователей.Материалы диссертации реализованы при разработке:- проекта приложения В «Метод определения геометрических параметровограждений РВСЗС» в национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р53324-2009 «Ограждения резервуаров.

Требования пожарной безопасности»;- учебника для бакалавров, лекции, практического и семинарского занятийпо дисциплине пожарная безопасность технологических процессов в АкадемииГПС МЧС России.Основные результаты работы доложены на: 25-ой и 27-ой Международных научн.-технич. конф.: «Системы безопасности – 2016, 2018» (Москва, Академия ГПС МЧС России, 2016, 2018); 6-ой Международной научн.-практич. конф.:«Проблемы техносферной безопасности» (Москва, Академия ГПС МЧС России,2017); IV и VI Всероссийских научн.-практич.

конф.: «Актуальные вопросысовершенствования инженерных систем обеспечения пожарной безопасностиобъектов» (Иваново, Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧСРоссии, 2017, 2019); Международной научн.-практич. конф.: «Современныепожаробезопасные материалы и технологии» (Иваново, Ивановская пожарно-11спасательная академия ГПС МЧС России, 2018); Международной научн.-практич.конф.: «Исторический опыт, современные проблемы и перспективы образовательной и научной деятельности в области обеспечения пожарной безопасности»(Москва, Академия ГПС МЧС России, 2018); I Международной научн.-практич.конф.: «Актуальные проблемы и тенденции развития техносферной безопасностив нефтегазовой отрасли» (Уфа, Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2018).Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ.Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырехглав, заключения, списка литературы и двух приложений. Содержание работыизложено на 141 странице машинописного текста, включает в себя 22 таблицы,56 рисунков, список литературы из 117 наименований.12ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СТАТИСТИКИ РАЗРУШЕНИЙ РЕЗЕРВУАРОВИ НОРМАТИВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯРЕЗЕРВУАРОВ ТИПА «СТАКАН В СТАКАНЕ»1.1 Анализ статистических данных о разрушениях резервуаров с нефтьюи нефтепродуктами на объектах нефтегазовой отрасли в РоссииНаиболее полно данные о разрушениях РВС с нефтью и нефтепродуктами,произошедших на объектах НГО в России, представлены в работах [3]–[9].Авторами этих работ отмечается, что основными источниками информациио разрушениях РВС служили карточки учета аварий и пожаров, поступающиев единую государственную систему статистического учета пожаров во ВНИИПОМЧС России, а также использовались: информация управлений МЧС России,отраслевые материалы о пожарах и авариях, экспертные заключения по расследованию аварий и пожаров в резервуарных парках, опубликованные статьи, монографии.

Так, в работе [9] приводятся и анализируются статистические данныео 150 случаях полных разрушений РВС, произошедших на объектах НГО СССР,Рисунок 1.1 – Распределение разрушений РВС по годам2010200520001995199019851980197519701965196019551950Количество аварийСНГ и РФ за период с 1951 по 2010 гг. (рисунок 1.1).13Также в работе [9] указывается, что к основным условиям, способствующимразрушению резервуаров, относятся: значительный износ находящихся в эксплуатации резервуаров, неравномерные проседания оснований, сложный характернагружения конструкции, отсутствие достаточного контроля сплошности сварныхсоединений в зоне уторного шва, отступления от проектов, нарушения режимовэксплуатации, коррозия металла и др.Рассмотрение причин разрушений РВС, отмеченных в работах [3]–[9], [21],[69]–[71], показало, что в большинстве случаев они являются следствием дефектов сварных соединений в сочетании с использованием некачественной сталиКоличество случаев разрушений РВСс пониженными механическими свойствами (рисунок 1.2 [9]).– по данным с 1951 по 1990 г.– по данным с 1991 по 2010 г.Рисунок 1.2 – Распределение причин разрушений РВС:1 – хрупкое разрушение металла; 2 – дефекты сварочно-монтажных работ;3 – неравномерная осадка основания РВС; 4 – воздействие высоких температурна пожаре; 5 – землетрясение; 6 – коррозионный износ; 7 – диверсионный акт;8 – внешнее воздействие взрывной волны; 9 – внешнее механическое воздействие;10 – взрыв внутри РВС от самовозгорания пирофорных отложений; 11 – взрыввнутри РВС от статического электричества (при замере уровня жидкости);12 – взрыв внутри РВС при производстве сварочных работ; 13 – упущенияи просчеты при проектировании, строительстве, монтаже и др.; 14 – взрыв внутриРВС от удара молнии; 15 – взрыв внутри РВС при распространении огня по газоуравнительной системе14При этом хрупкие трещины, приводящие к полному разрушению РВС,возникали наиболее часто в дефектах сварочных монтажных швов, что обусловлено склонностью некоторых марок стали к хрупкому разрушению при низкихтемпературах (Ст3кп, Ст3пс, 09Г2С и т.