Диссертация (1172859), страница 55

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 55)

λвв = λбаз.Алгоритм расчета частоты разгерметизации, вызванной внешним воздействием. Частота разгерметизации трубопровода по причине внешнего воздействиярассчитывается по формуле:fвв = fбвв∙kтс∙kзг,(4.3)где fвв – частота разгерметизации трубопровода по причине внешнего воздействия;fбвв – базовая частота разгерметизации трубопровода по причине внешнего воздействия согласно таблице 4.3.4; kтс – поправочный коэффициент (фактор влияния) частоты разгерметизации трубопровода по причине внешнего воздействия, учитывающийвлияние толщины стенки трубопровода; kзг – поправочный коэффициент (факторвлияния) частоты разгерметизации трубопровода по причине внешнего воздействия,учитывающий влияние толщины слоя грунта над трубопроводом.321Для участков трубопровода на переходах через железные дороги, категорированные автомобильные дороги, а также подземные коммуникации (кабели, трубопроводы), оборудованные защитными кожухами, частота разгерметизации, вызванной возможным внешним воздействием на этих участках, в 2 раза превышает частотуразгерметизации трубопровода равного класса безопасности и с той же величинойзаглубления.4.2.2.2.

Строительный брак и дефекты материаловВ соответствии с [247] частота разгерметизации трубопровода по причинестроительного брака и дефектов материалов принимается равной базовой частоте λ баздля данного вида утечки, умноженной на поправочный коэффициент, равный 0,07для трубопроводов, построенных после 1984 г. (т.е. условно для всех современныхтрубопроводов), когда активно начали применяться современные материалы, средства контроля при строительстве и последующей эксплуатации трубопроводов.4.2.2.3. КоррозияСрок ввода в эксплуатацию.

Для современных трубопроводов частота повреждений из-за коррозии учитывается с поправочным коэффициентом 0,16 по отношению к средней величине для трубопроводов, построенных после 1973 г.Толщина стенки трубы. Частота отказов для трубопроводов с толщиной стенки в интервале от 5 до 10 мм примерно равна средней частоте отказов, то есть поправочный коэффициент для трубопроводов с такой толщиной стенки равен 1.

Для трубопроводов с толщиной стенки в интервале от 0 до 5 мм значение частоты отказов,вызванных коррозией, умножается на коэффициент 2. Наоборот, для трубопроводовс толщиной стенки более 10 мм поправочный коэффициент влияния частоты отказовпо причине коррозии составляет 0,03 от средней величины.Защитное покрытие. Большинство современных трубопроводов оснащено той илииной системой защиты, изоляцией и/или катодной защитой. Применяемое покрытие даетпоправочный коэффициент 0,16 по сравнению со средней величиной.Алгоритм расчета частоты разгерметизации, вызванной коррозией.

С учетом вышеизложенного частота разгерметизации современных трубопроводов по322причине коррозии принимается равной базовой частоте fбк (см. таблицу 4.2.4), умноженной на поправочные коэффициенты, учитывающие толщину стенки, а также современные системы антикоррозионной защиты.Частота разгерметизации трубопровода по причине коррозии рассчитывается поформуле:fк = fбк∙kп∙kзп,(4.4)где fк – частота разгерметизации трубопровода по причине коррозии, fбк – базоваячастота разгерметизации трубопровода по причине коррозии, kп – поправочный коэффициент частоты разгерметизации трубопровода по причине коррозии, учитывающий влияние толщины стенки, kзп – поправочный коэффициент частоты разгерметизации трубопровода по причине коррозии, учитывающий использование системпротивокоррозионной защиты.4.2.2.4.

Движение грунта, вызванное природными явлениямиНа движение грунта следует обращать особое внимание в районах с неустойчивой земной поверхностью – т.е. в районах, подверженных наводнениям, оползням иземлетрясениям. В общем случае решающее влияние на частоту аварий по причинедвижения грунта оказывает специфика местности, по которой проходит трасса трубопроводов. В частности, трубопроводы, проложенные в равнинной несейсмичнойзоне, имеют очень малую вероятность быть поврежденными в результате движениягрунтов, вызванных природными процессами.В сложных условиях можно полагать, что на увеличение частоты аварий будутвлиять разнообразные геоопасности, характерные для трассы. Вклад от геоопасностей в частоту аварий рассчитывается на основе анализа вероятности опасного смещения грунта по трассе магистральных трубопроводов.При определении частоты разгерметизации трубопроводов, вызванной движениемгрунта, следует учитывать: общую сейсмичность местности, переходы через активныетектонические разломы, участки разжижения грунта; оползневые и селевые участки, болота и заболоченные участки; переходы через водные преграды.323Для того чтобы рассчитать общую частоту повреждений, необходимо учестьспециальные инженерно-технические решения на участках с указанными выше геоопасностями.Относительная доля аварий fгрj для j-го размера повреждений по причине движения грунта рассчитывается по формуле:fгрj = fб4j∙kдгд∙kпер,(4.5)где fб4j – базовая относительная доля аварий по причине движения грунта; kпер − поправочный коэффициент, учитывающий прохождение трассы трубопровода черезводные преграды, принимаемый равным: kпер = 5 для водных преград, kпер = 1 при отсутствии переходов либо выполненных методом ННБ; kдгд − поправочный коэффициент, зависящий от диаметра трубопровода (D, мм):(4.6)4.2.2.5.

Ошибки оператораЗависимость частоты повреждений по причине ошибки оператора от диаметратрубопровода может быть описана следующим регрессионным соотношением:(4.7)где fоо – частота отказов на 1000 км в год, произошедших по причине ошибки оператора; D – диаметр трубопровода в дюймах.Отметим, что указанная регрессионная зависимость справедлива для данных,приведенных в таблице 4.2. Таким образом, поправочный коэффициент kоо к базовойчастоте разгерметизации из-за ошибки оператора определяется следующим образом.Используя зависимость получим, что базовой частоте разгерметизации из-за ошибкиоператора, равной fоо (базовая) = 0,023 (1000 км/год), отвечает диаметр трубопроводаDбаз = 10,4 дюйма. Тогда kоо = fоо/fоо (базовая), где fоо отвечает диаметру рассматриваемого трубопровода D.3244.2.3.

Расчет частоты разгерметизацииИтоговая частота разгерметизации на каждом участке трубопровода для заданного диаметра эквивалентного отверстия рассчитывается по формуле:sF j (m)  i 1fij(m),(4.8)где Fj(m) – частота разгерметизации для j-го размера повреждений на участке m трубопровода; fij – частота разгерметизации для j-го размера повреждений по i-ой причине на участке m трубопровода; i – количество причин разрушения (smax = 6);j – количество размеров повреждений (j = 3).4.2.4.

Определение расходов и масс истекающих веществОпределение расходов и масс истекающих веществ проводится в зависимостиот параметров трубопровода (давление, температура), вида продукта, диаметра утечки, длительности истечения до отсечки аварийного участка, метеорологических условий по методам, изложенным в [66].4.2.5. Определение возможных сценариев аварииДля определения возможных сценариев возникновения и развития пожаров длямагистральных трубопроводов целесообразно использовать метод логических деревьев событий, при этом учитывая следующие виды аварий: факел; пожар-вспышка(воспламенение с задержкой); взрыв (воспламенение с задержкой); пожар пролива(отложенное воспламенение при истечении жидкой фазы после пожара вспышки ивзрыва).Дерево событий развития аварий, связанных с разгерметизацией и полным разрушением магистрального трубопровода, представлено на рисунке 4.1.

Символы Qобозначают: QАВ – частота разгерметизации магистрального трубопровода; QМГ – условная вероятность мгновенного воспламенения; QПВ – условная вероятность последующего воспламенения при отсутствии мгновенного воспламенения; QИД – условная вероятность сгорания с образованием избыточного давления при последующемвоспламенении. Данные по соответствующим частотам, приведены в [66].325и/илиА1 Факельноегорениеи/илиА2 ГорениепроливаQМГРазгерметизациянефтепроводаFj(m)ОтверстиеилидаМгновенноевоспламенениенетиА3 Взрыв/ волнасжатияиА4 ГорениепроливаиА5 ФакельноегорениеQИДиРастеканиенефти,на неогранич.площадиQПВиилииФормированиепаро-воздушногооблакадаВоспламенениес задержкойнетВоздействие наокружающую средубез пожараилидаУскорениепламенинетиА6 Пожар-вспышкаиА7 ГорениепроливаиА8 Факельноегорение1- QИДРисунок 4.1 – Дерево событий развития аварии для магистрального трубопровода3264.2.6.

Построение полей поражающих факторов пожара и взрываПостроение полей поражающих факторов проводится для указанных выше видов аварий и рассчитанных расходов и количеств истекающих веществ. Оценка последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных сценариевего развития осуществляется на основе сопоставления результатов моделированиядинамики опасных факторов пожара на территории объекта и прилегающей к немутерритории с данными о критических для жизни и здоровья людей значениях опасных факторов пожара, взрыва.По результатам расчета полей поражающих факторов на основе пробитфункций определяются поля условных вероятностей поражения Qпор(x,r) для каждогоиз видов аварий и диаметров утечек.4.2.7.

Расчет потенциального рискаПри расчете потенциального риска необходимо учитывать специфику магистрального трубопровода как линейного источника пожарной опасности при авариях. Для линейного источника частоты реализации сценариев аварий нормируются на единицу длины. Величина потенциального риска Р(r) (год-1) в определенной точке, отстоящей по перпендикуляру от оси трубопровода на расстоянии r, определяется по формуле:kx2 jj 1x1 jPi   F j (m)Qуслij  Qпорij( x, r )dx ,(4.9)где Fj(m) – частота разгерметизации трубопровода на 1 м длины для j-го диаметраутечки на участке m трубопровода; Qуслij – условная вероятность реализации i-го видааварии для j-го диаметра утечки; Qпорij(x,r) – условная вероятность поражения человека в рассматриваемой точке на расстоянии r от оси трубопровода в результате реализации i-го вида аварии, произошедшей на участке трубопровода c координатой x,расположенной в пределах участка влияния i-го вида аварии, для j-го диаметра утечки; x1j, x2j – координаты начала и окончания участка влияния.Затем вычисляется для каждого r полное значение потенциального риска P(r)для всех видов аварий:nP   Pii 1(4.10)3274.3 Количественная оценка пожарного риска на примере типовыхмагистральных трубопроводовВ настоящем разделе на примере показана реализация предлагаемых подходов копределению расчетных значений пожарного риска для линейной части магистральных трубопроводов.В ходе выполнения диссертационной работы проведена колчиественная оценкапожарного риска по предлагаемой методике для следующих объектов:продуктопровод, предназначенный для транспортировки широкой фрак-ции легких углеводородов (ШФЛУ);линейная часть магистрального нефтепровода, предназначеного длятранспорта углеводородной продукции;реконструируемый участок магистрального газопровода, предназначен-ного для транспортировки природного газа.Вместе с тем, в силу большого объема реализация предлагаемых подходов к определению расчетных значений пожарного риска для линейной части магистральныхтрубопроводов, подробно приведена только для одного примера, представленногодалее.Расчеты по оценке пожарного риска для продуктопровода, предназначеного длятранспортировки широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ)Краткое описание объекта защитыРассматриваемый продуктопровод предназначен для транспортировки широкойфракции легких углеводородов (ШФЛУ) (далее – продукт) С2+выше от головной насоснойстанции до нефтехимического комбината в объеме 4…8 млн.

Характеристики

Список файлов диссертации