Диссертация (1172908), страница 10

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

Текст из файла (страница 10)

Очевидно, что перелив такого большогоколичества горючей жидкости через ограждающую стену может привести к значительной площади пролива (площади возможного пожара) и серьезным негативным последствиям. При этом увеличение высоты ограждения даже до первоначального уровня жидкости в резервуаре (18,0 м) не приведет к существенномуизменению обстановки, поскольку сохраняется вероятность перелива около 8 %жидкости или 1600 м3.

В этих условиях, по всей видимости, роль ограниченияраспространения возможного пожара пролива горючей жидкости должны сыгратьдополнительные защитные мероприятия, например, дополнительное обвалование(стенка) или повышенная над уровнем пролитой жидкости планировочная отметка проезжей части автомобильных дорог в резервуарном парке. Однако требования к обустройству таких мероприятий при проектировании РВСЗС в настоящеевремя отсутствуют, что также указывает на необходимость продолжения исследований в этой области.

Отметим также, что использование зависимости, представленной на рисунке 2.9, при рассмотрении аварийных ситуаций, связанныхс РВСЗС, требует отдельного обоснования.58В другой работе [90], посвященной разработке дополнительных защитныхпреград в виде рвов различной конфигурации или вертикальных стен для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях РВС,обустраиваемых за пределами нормативных земляных обвалований или ограждающих стен, также рассматривалась плоская одномерная задача о взаимодействиипотока жидкости с защитной преградой.Принималось, что между двумя створами x = –r; 0 имеется канал, заполненный жидкостью с постоянной глубиной Нр (рисунок 2.10). На расстоянии x = Lрасположена вертикальная стена высотой а.

В начальный момент времени t = 0створ канала с координатой x = 0 мгновенно разрушается, и покоящаяся до этогожидкость приходит в движение в направлении вертикальной стены. Необходимобыло определить степень перелива (долю жидкости, которая выйдет за пределыaHрпреграды при разрушении резервуара).-rxω = L0Рисунок 2.10 – Схема резервуара и вертикальной стены нормативной высотыСистема дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих движение жидкости, имела вид:  сc u2  t  u x   c x  0; u  u u  2c c  0, txx(2.7)59где u – осредненная скорость потока по глубине;с  gh – местная скорость звука;g – ускорение свободного падения;h – глубина потока;x – координата;t – время.При решении задачи были приняты следующие допущения: рассматриваласьодномерная задача; движение жидкости происходит в канале прямоугольногосечения; время разрушения резервуара много меньше характерного временидвижения потока жидкости до преграды; жидкость является невязкой; трениежидкости о подстилающую поверхность отсутствует; поверхность канала является плоской; уклон канала постоянен и равен нулю.Начальные условия имели следующий вид:u( x;0)  0;r  x  0(2.8)c( x;0)  gH р .u( x;0)  0;0 x Lc( x;0)  0.(2.9)Граничное условие на вертикальной стене (x = L):(c 2  c02 )3/2uH (c  c0 ),c2(2.10)где c0  gа , Н(с – с0) – функция Хэвисайда, которая использовалась длявключения различных граничных условий в одну формулу:1,(c  c0 )  0;H (c  c0 )  0,(c  c0 )  0.(2.11)60Граничное условие на левой створке канала (x = –r):u = 0.(2.12)Для решения данной задачи был разработан алгоритм расчета, в основукоторого положен метод характеристик с фиксированным шагом сетки по времени(схема Хартри), и программа для ЭВМ, позволяющая определять значения степениперелива, максимального подъема жидкости на стену, а также выводить графикиместной скорости звука, осредненной скорости потока и его глубины во времени.Теоретические расчеты были подтверждены результатами экспериментальных исследований с использованием модельного резервуара, который ранееиспользовался в работе [86].

В результате выполненных исследований был разработан метод определения геометрических параметров дополнительной защитнойстены, который нашел свое применение при разработке ГОСТ Р 53324-2009 [83].Важно также отметить работу [91], в которой описан уникальный эксперимент, связанный с квазимгновенным разрушением натурного резервуара типаРВС-700 м3 с водой на Филатовской нефтебазе ОАО «Липецк – Терминал»,предназначенной для хранения и отпуска светлых нефтепродуктов.На территории нефтебазы располагались: резервуарный парк, операторная,насосная станция, сливоналивная автомобильная эстакада, административноездание.

Производственная площадка объекта частично заасфальтирована, резервуарный парк имел грунтовое покрытие и состоял из восьми РВС-700 м3, расположенных в два ряда. По периметру парка устроено замкнутое земляное обвалование шириной поверху от 0,8 до 1,0 м и высотой 1,5 м, рассчитанное на гидростатическое давление разлившейся жидкости. В качестве аварийного амбара нанефтебазе использовался вырытый внутри каре обвалования со стороны РВС № 8котлован (рисунки 2.11–2.13).Для разрушения был выбран РВС № 8, который перед проведением эксперимента заполнили водой на 0,95 % объема. Расстояние от стенки РВС до подошвы внутренних откосов обвалования составляло 12 м.61Рисунок 2.11 – Общий вид резервуарного парка нефтебазыРисунок 2.12 – Общий вид аварийного амбара со стороны РВС № 8Рисунок 2.13 – Общий вид резервуаров в каре земляного обвалования62В целях получения эффекта квазимгновенного разрушения РВС его раскрытие проводилось путем взрыва шнурового заряда, проложенного вертикально навсю высоту стенки РВС.

Для оценки последствий взаимодействия волны с преградой и площади пролива разрушение РВС произвели со стороны земляногообвалования парка (рисунок 2.14).12345678Рисунок 2.14 – Кадры видеосъемки полного разрушения РВС-700 м3 с водой63На кадрах видеосъемки (рисунок 2.14) отчетливо прослеживаются основныестадии процесса (1–8): распространение потока в направлении обвалования,сопровождающееся понижением уровня жидкости в РВС; удар волны об обвалование и резкий выброс жидкости вверх и вдоль него; образование частичногообратного вала жидкости, отраженного от преграды и распространяющегося понаправлению к центру РВС; перехлест основной массы жидкости через обвалование с разливом на значительной площади (до 5200 м2).Результаты проведенного эксперимента подтвердили характер взаимодействия образовавшегося потока жидкости с земляным обвалованием.

Основнаямасса жидкости перехлестнула через обвалование, частично размыв его гребень.Следует отметить, что ширина потока, подходящего к обвалованию, примерносоответствует диаметру резервуара. Затем происходит резкое увеличение шириныпотока, особенно в направлении наибольшего уклона площадки. По мере своегопродвижения поток частично разрушил обвалование, опрокинул фундаментныйблок ФБС 24-5-6 массой 1,63 т и плиту перекрытия ПК 60-12-8 массой 2,15 т,до эксперимента установленные на обваловании, повредил и сдвинул с фундамента соседние резервуары № 6 и № 7, разрушил ограждение и вышел за пределытерритории объекта.Эксперимент также подтвердил и выявленные в ходе анализа статистическихданных [4], [92], [93] особенности разрушения конструкции РВС (рисунок 2.15).Так, после разрушения резервуара по вертикали на всю высоту стенка отрываетсяот днища и крыши, и разворачивается на 180°.

Резервуар сдвигается с основанияв противоположную от истечения сторону. Крыша резервуара обрушивается нафундамент, при этом потоком жидкости и стенками аварийного резервуараповреждаются соседние резервуары. Следует отметить, что воздействие опасныхфакторов при таком сценарии аварии (волна прорыва, тепловое излучение) проявляется за считанные секунды. Этого времени недостаточно для обнаруженияперсоналом объекта инцидента и, как следствие, принятия мер для собственнойбезопасности и, тем более, соответствующих действий по ограничению проливачасто горящей нефти или нефтепродукта.64а)б)в)г)Рисунок 2.15 – Последствия полного разрушения РВС-700 м3 с водой:а) повреждение волной и стенками аварийного резервуара соседних РВС № 6 и 7;б) повреждение волной соседнего РВС № 6; в) положение днища РВС № 8после разрушения; г) положение стенок и крыши РВС № 8 после разрушенияПо результатам исследований сделан общий вывод о том, что на объектах,в состав которых входят резервуары и резервуарные парки, должны быть заранеепредусмотрены мероприятия противоаварийной и противопожарной защиты,адекватные рассматриваемой аварийной ситуации, разработке которых и должныбыть посвящены дальнейшие исследования.Из зарубежных исследований, непосредственно связанных с рассматриваемыми в настоящей диссертации вопросами, можно выделить работу [87], в которой приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследованийпо определению доли жидкости, перелившейся через защитную преграду приразрушении резервуара.65Авторами также рассматривалась плоская одномерная задача: между двумястворами x  r; 0 имеется канал, заполненный жидкостью с постоянной глубинойHр.

На расстоянии xω= L расположена вертикальная стенка определеннойвысоты a. В начальный момент времени t = 0 створ канала с координатой x = 0мгновенно разрушается, и покоящаяся до этого жидкость приходит в движениев направлении вертикальной стенки. Решение сформулированной задачи достигалось с помощью использования основных положений теории «мелкой воды»,которые успешно применяется для решения задач о разрушении плотин.

Характеристики

Список файлов диссертации