Диссертация Соколов (1203519), страница 8

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

Текст из файла (страница 8)

На втором этапе анализа риска распределительного газопровода идентифицируются характерные сценарии аварийных ситуаций для каждого участка, описанные ранее.

На третьем этапе анализа риска распределительного газопровода оцениваются поражающие факторы для каждого сценария аварии и их зоны действия с учетом размера отверстия, из которого происходит аварийное истечение (прокол или порыв). Размер отверстия и давление в газопроводе определяют скорость истечения, а значит, зону действия поражающих факторов аварии. Этот этап подразумевает также оценку вероятности сценариев аварии. Для каждого сценария определены параметры, определяющие размер опасной зоны действия поражающих факторов, и рекомендуемый математический аппарат для расчета.

Из анализа реальных происшествий на газопроводах [22, 23], следует, что в 63 % случаев наблюдается утечка из подземного газопровода, в 27% - из наземного/надземного, а в 10% случаев - из подводного участка газопровода. Что касается подземных газопроводов, то с частотой 0,56 утечка происходит под землей, а с 0,44 – в вырытом котловане. С вероятностью 0,06 авария сопровождается образованием факела (горящей струи), с 0,14 – сгоранием утечки (колышущее пламя), с вероятностью 0,12 происходит взрыв в помещении, в большинстве же случаев (0,68) происходит рассеивание утечки без горения.

Необходимо учесть, что вероятность взрыва в помещении зависит от свойств грунта, от расстояния до помещений от того, идут ли к дому хозяйственные коллектора.

Вероятность разгерметизации газопровода зависит от многих факторов: технического состояния газопровода, условий его эксплуатации, приборного обеспечения, воздействия неблагоприятных внешних факторов, которые приводят к деформации грунта др. Частота разгерметизации для распределительных газопроводов (по данным на конец 2005 года) составляет 1,3*10^-7 1/м*год [24]. Для более точного определения частоты разгерметизации распределительного газопровода можно использовать проект инструкции по диагностированию технического состояния стальных подземных газопроводов (2005 год), разработанной специалистами ПАО «Газпром», АО «Газпром промгаз», ОАО «Регионгазхолдинг» и Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова.

Из данных по произошедшим авариям не всегда можно выявить размер аварийного отверстия. Однако известно, что гильотинные разрывы газопровода происходят только на надземных участках газопровода. При консервативной оценке можно считать, что ориентировочно утечка в 95% случаев представляет выброс через малое отверстие (диаметром не более 2,5 см) в стенке газопровода до тех пор, пока утечка не будет остановлена, в 5 % случаев происходит полный разрыв трубопровода (на весь диаметр) [25].

Вероятность возникновения аварийной ситуаций может быть рассчитана по следующей известной из теории вероятностей формуле [26-28]:

(2.1)

где - вероятность основного события (утечка из газопровода);

- вероятность последующего события (образование факела, возникновение колышущегося пламени, взрыв в помещении, рассеивание утечки).

При авариях, сопровождающихся утечкой и рассеиванием газа из надземного, подводного и подземного газопроводов, поражающие факторы как таковые отсутствуют вследствие быстрого рассеяния природного газа, который значительно легче воздуха.

При авариях на подземных газопроводах, сопровождающихся образованием колышущегося (небольшого) пламени, радиус действия поражающих факторов определяется рядом характеристик: проникающей способности грунта, наличием коммуникаций, определяющих возможные пути прохождения газа, наличием коллекторов и т.п., при этом максимальная площадь, на которой действуют поражающие факторы, составляет несколько квадратных метров.

При авариях на подземных газопроводах, сопровождающихся взрывом в жилом доме, зона действия поражающих факторов взрыва, ограничена размерами помещений. Здесь максимальное расстояние, на котором действуют поражающие факторы, соответствует расстоянию до помещения. Следует учитывать, что принципиально пожар и взрыв в помещении мало чем отличаются, но только при взрыве происходят разрушения.

При факельном горении наиболее опасным является начальный момент истечения и горения факела, когда расход газа и размер факела максимальны и у попавших в опасную зону людей нет времени, чтобы его покинуть. Поэтому при авариях, сопровождающихся факельным горением, расстояние действия поражающих факторов во многом определяется длиной факела (дальностью огневого воздействия).

При механическом повреждении в результате ведения земляных работ ориентировочно максимальный угол наклона факела к горизонтали на глубине залегания 1,5 м составляет 60 (рисунок 2.12) и определяется шириной искусственно созданного котлована – около 50 см (ширина ковша землеройной техники). Тогда становится возможным определить максимальное расстояние, на котором действуют поражающие факторы аварии используя простые геометрические зависимости.

Для оценки дальности прямого огневого воздействия газовых струй (вертикальных или ориентированных под углом к горизонту) в неподвижной атмосфере в зарубежной и отечественной практике рекомендуется пользоваться формулой, полученной на основании обработки модельных и промышленных экспериментов [29]:

(2.2)

где - теплота сгорания газа, МДж/кг;

- массовая скорость истечения газа, кг/с

Рисунок 2.12 Схема факельного истечения газа

из трубопровода

При возникновении утечки из газопровода массовая скорость истечения газа определяется ( - отношение теплоемкостей):

(2.3)

где - наибольший размер нераспространяющейся трещины в газопроводе, м2;

- коэффициент расхода, (для практических расчетов рекомендуется принимать коэффициент расхода =0,62);

- давление газа в трубопроводе, Па;

- температура газа в трубопроводе, К;

- универсальная газовая постоянная, кг∙м²/К∙кмоль∙с²;

- молярная масса, кг·кмоль.

При этом наибольший размер нераспространяющейся трещины в газопроводе рекомендуется оценивать как:

(2.4)

где - радиус трубопровода, м;

- толщина стенки трубопровода, м.

При образовании отверстия больше размера нераспространяющейся трещины происходит разрыв газопровода на полный диаметр (гильотинный разрыв).

При разрыве газопровода, транспортирующего газ в пределах указанного давления, скорость истечения в начальный момент времени является звуковой, а в конечный момент времени равна расходу газа в трубе.

Непосредственно в ГРО расчет вероятности возникновения аварии в результате утечки газа из газопровода производят в соответствии с [30]. Данный расчет проводят в рамках оценки технического состояния газопроводов, эксплуатируемых в ГРО. Для этого создаются «деревья событий» возникновения аварий и инцидентов в результате утечки газа из газопровода. В них отражены основные варианты возникновения утечек газа, развития событий и конечных последствий, приводящих к значительным ущербам «Деревья событий» применительно к возникновению аварий и инцидентов на подземных и надземных газопроводах (городских, поселковых и межпоселковых) приведены на рисунках 2.13-2.15. Представленные алгоритмы последовательности событий разработаны с учетом наличия в ГРО информации по аварийности.

Рисунок 2.13 - «Дерево событий» возникновения аварий и инцидентов на подземных газопроводах

в городах и поселениях

Рисунок 2.14 - «Дерево событий» возникновения аварий и инцидентов на межпоселковых подземных газопроводах

Рисунок 2.15 - «Дерево событий» возникновения аварий и инцидентов на стальных надземных газопроводах в городах и поселениях

При эксплуатации стальных и полиэтиленовых газопроводов источниками потенциальных аварий и инцидентов являются следующие опасные (инициирующие) события, приводящие к возникновению утечек газа из газопровода:

– сквозные повреждения (для стальных труб – коррозионные, а для полиэтиленовых - в результате деструктивного разрушения материала труб);

– механические повреждения (в результате проведении земляных работ в охранной зоне газопровода, наезда транспорта, природных явлений, падения деревьев и т.д.);

– разрывы сварных стыков;

– прочие причины.

Каждое из перечисленных событий относят к случайным, вероятность которых не поддается объективному количественному определению.

В качестве вероятностных характеристик для вышеуказанных событий применяют параметры потоков отказов , определение которых возможно методами математической статистики.

В случаях возникновения утечек газа из газопроводов последующие стадии развития аварий и инцидентов формируют из случайных событий (рисунки 2.13-2.15):

– необнаружение утечек газа при выполнении регламентных работ по мониторингу технического состояния газопровода;

– образование загазованности колодцев, подвалов, нижних этажей зданий, котлованов и др.;

– выход газа в атмосферу из подземных или надземных газопроводов;

– взрыв или возгорание газа.

Вероятность возникновения аварии в результате утечки газа оценивают для двух вариантов эксплуатации газопровода:

– при продолжении эксплуатации в интервале между двумя очередными оценками технического состояния газопровода – ;

– при возобновлении эксплуатации после проведения капитального ремонта (или реконструкции) газопровода (или его участка) –

Данные варианты эксплуатации газопровода характеризуют различными значениями параметров потоков i-х отказов и .

Для обоих вариантов эксплуатации газопровода при принятой структуре «деревьев событий» (рисунки 2.13-2.15) вероятности возникновения аварий и инцидентов в результате утечек газа из газопроводов оценивают в соответствии с теоремой умножения вероятностей для независимых и зависимых событий по следующим формулам (2.5, 2.6):

– для подземных газопроводов в городах и поселениях

(2.5)

– для подземных межпоселковых газопроводов и надземных газопроводов в городах и поселениях

(2.6)

где – интегральная вероятность возникновения утечек природного газа из газопровода, доли единицы;

Характеристики

Список файлов ВКР