Диссертация (Нормирование требований пожарной безопасности к геометрическим параметрам ограждений резервуаров типа стакан в стакане), страница 8

Требования пожарной безопасности» [83], где кограждениям резервуаров, выполненных из строительных материалов и предназначенных для ограничения площади разлива жидкости, в том числе, предъявляются требования и по огнестойкости (не менее Е 150). Следует также отметить,что и в остальных нормативных документах [42], [45] сделаны ссылки на необходимость учета требований пожарной безопасности к РВСЗС, содержащихсяв соответствующих нормативных документах в области обеспечения пожарнойбезопасности складов нефти и нефтепродуктов. То есть по сути в необходимостииспользования требований, установленных, в том числе, и в указанном вышеГОСТ Р 53324-2009 [83]. Очевидно, что выполнить требование по огнестойкостиприменительно к защитной стенке РВСЗС, проектируемой из той же конструкционной стали, что и основной резервуар, является весьма проблематичным.В-пятых, во всех действующих нормативных документах в областипромышленной безопасности указывается, что установка РВСЗС, их взаимноерасположение и обеспечение системами противопожарной защиты должнысоответствовать требованиям норм проектирования и безопасности резервуарныхпарков на складах нефти и нефтепродуктов.

Однако, требования действующегоСП 155.13130.2014 «Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарнойбезопасности» [41] не распространяются на склады нефти и нефтепродуктовс применением РВСЗС.Таким образом, отсутствие нормативных документов, регламентирующихтребования пожарной безопасности к РВСЗС, а также необходимость уточненияряда требований в действующих нормативных документах в области обеспеченияпромышленной безопасности к РВСЗС, обуславливают актуальность проведенияисследований, направленных как на нормирование требований к геометрическимпараметрам защитной стенки в зависимости от ее удаленности от стенки основного РВС, а в дальнейшем – на разработку нормативного документа в области обеспечения пожарной безопасности резервуаров типа «стакан в стакане» [46], [47].451.4 Цель и задачи исследованияНа основе рассмотренных в настоящей главе статистических материалово разрушениях РВС с нефтью и нефтепродуктами как в России, так и за рубежом,критического анализа нормативных требований в области обеспечения промышленной безопасности, предъявляемых к проектированию РВСЗС, а также отсутствия нормативных документов в области обеспечения пожарной безопасности,в которых предъявлялись бы требования к таким конструкциям резервуаров,поставлена цель работы и сформулированы задачи исследования.Целью диссертационной работы являлась разработка рекомендацийпо определению геометрических параметров ограждений РВСЗС, необходимыхдля полной локализации возможного разлива нефти или нефтепродукта приразрушении 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 приполном разрушении внутреннего (основного) резервуара;- разработка лабораторного стенда и методик проведения экспериментовпо определению геометрических параметров защитной стенки и дополнительногоограждения;- 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;- разработка рекомендаций по определению геометрических параметровограждений РВСЗС, необходимых для предотвращения каскадного развитияаварии в резервуарном парке.46ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДАДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВОГРАЖДЕНИЙ РЕЗЕРВУАРОВ2.1 Анализ теоретических и экспериментальных исследованийвлияния потока жидкости при разрушении резервуарана ограждения различной конфигурацииК одним из первых работ, посвященных изучению влияния потока жидкости, образующегося при разрушении РВС, на геометрические параметры ограждений различной конфигурации, следует отнести исследования, выполненныев Академии ГПС МЧС России, в том числе, совместно со специалистамиРГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М.

Губкина, а также во ВНИИПО МЧС России.Так, в работе [60] представлены результаты решения задачи о нахождениивысоты вертикальной защитной стены при набегании на нее потока воды вследствие разрушения резервуара в следующей постановке. Рассматривалась плоскаязадача. Между двумя стенками x = ±Rр находится безграничный канал, заполненный жидкостью с постоянной глубиной Hж. В начальный момент времени t = 0стенки мгновенно разрушаются, и покоящаяся до того жидкость приходит в движение, растекаясь в обе стороны. На расстояниях (L – Rр) справа и слева от стенокканала (в точках x = ±L), расположены защитные преграды (стены), которые препятствуют проникновению жидкости в область |x| > L.

Необходимо найти высотупреград с учетом полного удержания жидкости.Для нахождения ответа на поставленный вопрос была решена следующаякраевая задача:h h 0,txh   2 gh2   0;  h tx 2 (2.1)47H ж при 0  x  Rрh( x,0)   0 при Rр  x  L;( x,0)  0, (0, t )  ( L, t )  0 .При этом высота Нс защитных преград находилась как максимальная высотаподъема жидкости в точках x = ±L, то есть h(±L, t) = Нс. Решение задачи осуществлялось численно с помощью метода С.К.

Годунова [84], [85], в результатечего получены следующие значения (рисунок 2.1).Нс / Нж1,0016720,75839450,50670,25584910Rр23LРисунок 2.1 – Типичные кривые, определяющие профиль потока жидкостив последовательные моменты времени с шагом 0,5 с и взаимодействиеего с преградой при разрушении РВС (Rр = 10 м; Нж = 10 м; L = 20 м)На рисунке 2.1 видны основные стадии процесса: распространение потокажидкости в направлении преграды с понижением уровня жидкости в резервуаре;воздействие волны на преграду и резкий подъем жидкости вверх, вдоль нее; образование обратного потока жидкости, отраженного от преграды и стремящегосяк центру резервуара, где в это время образовался глубокая впадина.

Максимальная высота подъема жидкости на преграде составляла в этом случае 5,3 м. Именнопри такой высоте преграды должен исключаться перелив жидкости за нее. Аналогичный вид имела волна прорыва и в остальных случаях, как плоских, так и радиальных.48При расчетах изменялся единственный безразмерный параметр L/Rр, определяющий положение преграды по отношению к резервуару. На рисунке 2.2сплошной линией представлена зависимость безразмерной высоты стены Нс/Нж,необходимой для предотвращения перелива потока жидкости, от безразмерногорасстояния L/Rр. Пунктирной линией обозначена зависимость безразмернойвысоты преграды, рассчитанной на гидростатическое давление вылившейсяиз резервуара жидкости [41].1,4Нс/Нж1,2Гидродинамическое истечение жидкости1,00,80,60,4Гидростатическое истечение жидкости0,20,01,02,03,04,05,0L/Rр6,0Рисунок 2.2 – Зависимость высоты стены от расстояния до местаее расположения от резервуараВ результате произведенных расчетов показано, что высота защитныхпреград должна быть значительно больше нормативных, а на малых расстоянияхдо резервуара ее высота может достигать уровня жидкости в резервуаре до аварии.

Таким образом, сделан вывод об экономической нецелесообразности проектирования и строительства таких вертикальных преград, и дальнейшие исследования необходимо направить на уменьшение их высоты, в частности, за счет обустройства волноотражающего козырька.Экспериментальная проверка обоснованности разработанной математической модели (см. систему уравнений 2.1) и полноты учета в ней основныхфакторов, определяющих характер изучаемого процесса, была произведенана разработанном лабораторном стенде, принципиальная схема которого показанана рисунке 2.3 [86].49Рисунок 2.3 – Принципиальная схема лабораторного стендаСтенд имел неподвижное горизонтальное основание 3, по периметру которого была установлена скользящая опалубка (преграда) 1, имитирующая обвалование. Для измерения высоты поднятия жидкости на внутреннюю поверхностьстены была нанесена координатная сетка 2. Внутри каре устанавливалась модельнатурного резервуара 4.

Боковые поверхности резервуара (стенки) 5 были изготовлены в виде двух полуцилиндров, соединенных между собой поворотныммеханизмом 6, обеспечивающим их раскрытие на 180°. Разъемное замковоеустройство 7 воспроизводило разрушение резервуара по вертикали. В собранномвиде элементы резервуара образовывали замкнутую цилиндрическую оболочку,установленную на круглое днище 8 и скрепленную с ним стержнем от поворотного механизма.В качестве натурного был выбран резервуар типа РВС-2000 м3 (диаметрDp = 15 м; высота Нр = 12 м).