CC BY
103
УДК 614.84
В.Д. Халиков, В.В. Кокорин, Р.С. Сатюков
АНАЛИЗ СПОСОБОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ РАЗЛИВШЕЙСЯ ЖИДКОСТИ
НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ
В статье приведена методика, направленная на исследование геометрических параметров разлива жидкости, описаны результаты экспериментальных исследований, сделаны объективные выводы. Проанализированы способы определения площади разлившегося бензина АИ-92 на некоторых поверхностях, приведены их достоинства и недостатки.
Ключевые слова: легковоспламеняющаяся жидкость; площадь разлива; пожарная безопасность; компьютерная программа; экспериментальные исследования.
V. Khalikov, V. Kokorin, R. Satyukov
THE ANALISYS OF LIQUID SPILL AREA DETERMINATION TECHNIQUES ON
HORIZONTAL SURFACES
The article describes the techniques of liquid spill geometric parameters research. The results of the experiment and the conclusions are given in it. The spill area determination techniques for Euro-92 gasoline on several surfaces are analyzed. Both advantages and disadvantages are listed in the article.
Keywords: flammable liquid; spill area; fire safety; computer program; experimental research.
Объекты нефтегазовой отрасли относятся к потенциально опасным производствам. Проведённый анализ аварий на объектах добычи, хранения и переработки нефти и нефтепродуктов позволяет сделать вывод, что проблема обеспечения пожарной безопасности на таких объектах до сих пор остаётся нерешённой. Как правило, больше всего нефти разливается при её транспортировке по трубопроводам, в том числе и на производственных объектах с резервуарными парками [1]. В ряде случаев такие аварии сопровождаются интенсивным горением. Это подтверждается статистическими данными за 2002 - 2012 г. Вот некоторые из них.
Декабрь 2002 г. На территории резервуарного парка товарного производства ОАО "Уфанефтехим", произошла разгерметизация фланцевого соединения резервуара объёмом 5 тыс. м3. В результате аварии внутрь обвалования вылилось около 1,5 тыс. т бензина [2].
Февраль 2010 г. В районе села Солянка Олекминского района Республики Саха (Якутия) произошёл разлив нефти при аварии нефтепровода, принадлежащего ОАО «Транснефть». Разлив произошёл на площади 500 м2 [3].
Сентябрь 2010 г. На территории Новоуфимского нефтеперерабатывающего завода ОАО «НОВОИЛ», находящегося в промышленной зоне Уфы, произошла разгерметизация фланцевого соединения резервуара № 136 объемом 5000 м3 с последующим разрушением ёмкости и возгоранием остатков бензина. Огонь удалось потушить спустя три часа силами 83 человек личного состава и 24 единицами основной и специальной техники Уфимского гарнизона ФПС. Погибших и пострадавших не было [2].
Октябрь 2011 г. На Фёдоровском месторождении в районе Сургута произошла одна из крупнейших аварий на трубопроводе. Фонтан нефти высотой более 10 м бил двое суток. Аварийным бригадам пришлось откачать более 40 м3 разлившейся нефти [4].
Декабрь 2012 г. В Нефтекумском районе Ставропольского края из-за порыва нефтепровода, на землю разлились нефтепродукты и уничтожили плодородный слой почвы площадью 500 м2.
В целях предупреждения и ликвидации последствий разливов нефти и нефтепродуктов, а также защиты населения и окружающей природной среды от их вредного воздействия на опасных производственных объектах должны разрабатываться планы по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов (ПЛАРН). ПЛАРН разрабатывается и согласовывается в установленном порядке в соответствии с предъявляемыми требованиями на всей территории Российской Федерации [5]. Одной из основных задач при планировании мероприятий по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций является обоснование уровня возможной чрезвычайной ситуации и последствий её возникновения, что напрямую зависит от объёма разлившейся жидкости и площади аварии [6].
Расчёт возможного объёма разлившегося нефтепродукта определяется как сумма объёма разлитого нефтепродукта за время аварийного перекрытия запорной арматуры и объёма нефтепродукта, находящегося на наибольшем участке между задвижками нефтепровода [5].
Площадь разлива, при свободном растекании, определяется через диаметр [7]:
й = л/25,5 • ^ ,
где Уж - объём жидкости в трубопроводе, м3.
Для более точного определения размеров зон возможной аварии необходимо учитывать свойства поверхности и свойства самой жидкости. Так, например, в некоторых нормативных документах используется понятие коэффициента разлития, учитывающего свойства различных поверхностей [8], а в других при расчёте пожара пролива - свойства самой жидкости [9].
Проанализировав существующие способы определения площади разлившейся жидкости, можно сделать вывод, что наиболее эффективным является способ, описанный в методике В.П. Сучкова (далее методика Сучкова) [7].
Сущность способа заключается в определении площади разлившейся жидкости, используя лабораторный стенд. Схема лабораторного стенда и его составляющие представлены на рис.1.
Рис. 1. Схема лабораторного стенда: 1 - испытательный стол; 2 - лампа; 3 - штатив; 4 - бюретка; 5 - разделительное стекло; 6 - фиксатор; 7 - миллиметровая бумага; 8 - регулировочные винты; 9 - исследуемая поверхность; 10 - разлившаяся жидкость
Способ осуществляется в следующей последовательности:
1) производится регулировка всех элементов установки;
2) подготавливается экспериментальная поверхность;
3) в бюретку наливается модельная жидкость;
4) определяется количество проводимых экспериментов, подготавливается журнал результатов;
5) на подготовленную поверхность выливается жидкость заданного объёма;
6) через 1 минуту при помощи зеркального эффекта на миллиметровую бумагу переносится получившаяся площадь разлива жидкости;
7) далее эксперимент повторяется с последующим увеличением объёма жидкости на 10 мл.
Результаты экспериментальных исследований по методике Сучкова представлены на рис. 3 и
рис. 4. Описанный способ хоть и прост, имеет ряд существенных недостатков:
- площадь разлива жидкости ограничивается размерами лабораторного стенда;
- определение площади разлившейся жидкости возможно только в помещении, так как требуется специальное освещение;
- высокая погрешность при получении результатов измерений, что связано с зеркальным эффектом.
На основании вышесказанного можно сделать вывод, что получить достоверные результаты по методике Сучкова крайне сложно, а на открытой местности невозможно.
Сотрудниками ФГБОУ ВПО Уральский институт ГПС МЧС России разработана компьютерная программа под названием «Исследование геометрических параметров разлива жидкостей на горизонтальных поверхностях» (рис. 2).
Рис. 2. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014610352
Данная программа имеет ряд преимуществ. А именно: позволяет определять геометрические параметры разлившейся жидкости как в лабораторных условиях, так и на открытой местности, даёт возможность значительно повысить точность измерений, провести максимально возможное количество замеров при любых погодных условиях, а также проводить необходимые исследования на любых поверхностях. При определении площади разлившейся жидкости (в т. ч. наводнение) и
пожара на открытой местности, с помощью летательных аппаратов или подобных устройств, существует возможность отслеживать площадь аварийной ситуации, анализировать возможные пути распространения аварии в режиме реального времени и своевременно принимать организационные мероприятия, направленные на ликвидацию последствий чрезвычайной ситуации.
Данная программа позволяет осуществить способ определения площади разлившейся жидкости, применяя устройства автоматической фотосъемки (фотоаппарат). Способ осуществляется в следующей последовательности:
В лабораторных условиях:
1) подготавливается экспериментальная поверхность;
2) в бюретку наливается модельная жидкость;
3) определяется количество проводимых экспериментов, подготавливается журнал результатов;
4) на подготовленную поверхность выливается модельная жидкость заданного объёма;
5) через 1минуту при помощи фотоаппарата получают графическое изображение;
6) полученное изображение обрабатывается компьютерной программой, которая в автоматическом режиме определяет площадь разлившейся жидкости;
7) далее эксперимент повторяется с последующим увеличением объёма жидкости на 10 мл.
На открытой местности:
1) производится фотосъёмка аварийного участка;
2) полученные изображения обрабатываются компьютерной программой, которая в автоматическом режиме определяет площадь.
Результаты экспериментальных исследований по компьютерной программе представлены на рис. 3 и 4.
Рис. 3. Разлив жидкости (АИ-92) по песчаной поверхности
0.6 0.5 '-"'.4 0.3 0.2
0 -I-1-1-1-1-■
1 2 ? 4 5 V, М310
* методика Сучкова —А.— компьютерная программа
Рис. 4. Разлив жидкости (АИ-92) по стеклу
Как видно из рис. 3 и рис. 4, результаты, полученные по методике Сучкова и при помощи компьютерной программы значительно расходятся. Это связано с тем, что программа при определении результатов площади разлившейся жидкости исключает возможные человеческие ошибки, тем самым уменьшает погрешность при проведении эксперимента.
Литература
1. Кокорин В.В., Контобойцев Е.А., Контобойцева М.Г., Хафизов Ф.Ш. Актуальные вопросы обеспечения безопасности процессов транспортировки и хранения нефти и нефтепродуктов: Безопасность жизнедеятельности. - № 4, 2013. - С.13-16. http://www.novtex.ru/bjd/bgd2013/number04.html.
2. Пожары в резервуарах и резервуарных парках с нефтью и нефтепродуктами: Электронная база данных. - http://uigps.ru/content/elektronnaya-baza-dannyh (дата обращения: 10.06.14).
3. Кокорин В.В., Халиков В. Д., Удилова И. Я., Шевцов С. А. Проблемы сбора информации о пожарах и авариях на производственных объектах: пути их решения. Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. Выпуск 1(10), 2014. - С.21-25. - http://www.ntp-vigps.ru/arkhiv-vypuskov/vypusk-1-10-2014/.
4. Пожары и пожарная безопасность в 2011 году: Статистический сборник. Под редакцией В.И. Климкина. - М.: ВНИИПО, 2012. - 137 с.
5. Постановление Правительства РФ от 15 апреля 2002 г. № 240 «О порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской Федерации».
6. Постановление Правительства РФ от 21 августа 2000 г. № 613 «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов».
7. Сучков В.П. Пособие по применению методов оценки пожарной опасности технологических систем, используемых при анализе пожарных рисков. - М., 2009.
8. Приказ МЧС России от 14.14.2010 № 649 «О внесении изменений в приказ МЧС России от 10.07.2009 № 404 «Методика определения расчётных величин пожарного риска».
9. ГОСТ Р 12.3.047-2012 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля».
