Оценка объемов возможных аварийных разливов нефтепродуктов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»



дильные дома, психоневрологические интернаты и другие стационары, санатории, дома отдыха, профилактории, дома престарелых и инвалидов (количество человек менее 50);

гостиницы, мотели, общеобразовательные учреждения (школы, школы-интернаты, детские дома, лицеи, гимназии, колледжи, учреждения начального профессионального образования (профессиональные технические училища), амбулатории, поликлиники, диспансеры, медпункты, консультации, детские оздоровительные лагеря, летние детские дачи (количество человек менее 100);

учреждения среднего профессионального образования (средние специальные учебные заведения), учреждения высшего профессионального образования (высшие учебные заведения),

Безопасность в чрезвычайных ситуациях

прочие внешкольные и детские учреждения (количество человек менее 250);

зрелищные учреждения (театры, цирки) (количество человек менее 2500).

С учетом результатов исследований разработан алгоритм определения периодичности проведения плановых проверок за соблюдением требований пожарной безопасности на объектах экономики и социальной сферы (рис 3).

Разработанная методика определения периодичности плановых проверок соблюдения требований пожарной безопасности на объектах экономики и социальной сферы, которая использует сведения о частоте возникновения пожаров (загораний) и о трудозатратах на проведение проверок, позволяет оптимизировать эту важную область деятельности.

УДК 622.692

Т.Ю. Иванова

ОЦЕНКА ОБЪЕМОВ ВОЗМОЖНЫХ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Все известные методики определения вероятного объема вытекшей нефти из аварийного нефтепровода имеют одно общее — они разделяют процесс истечения нефти натри этапа:

истечение при полномдействующем давлении от моментаразгерметизациитрубопроводадо момента отключения перекачивающих станций;

истечение от момента отключения насосов перекачивающих станций до момента закрытия задвижек;

свободное истечение от момента закрытия задвижекдо полного истечения нефти из аварийного участка трубопровода либо до момента остановки истечения аварийной бригадой.

Наиболее общим подходом среди рассмотренных отличается методика оценки степени риска эксплуатации магистральных нефтепро-дуктопроводов ОАО «АК Транснефтепродукт» рекомендует рассматривать максимально возможные объемы разлившегося нефтепродукта при авариях на этих объектах и рассчитывать вероятные объемы выхода нефтепродукта исхо-

дя из двух вариантов прогнозирования аварийных разливов нефти (АРН):

потенциально возможного максимального объема аварийно разлившегося нефтепродукта;

ожидаемой (наиболее вероятной) массы утечек нефтепродукта, учитывающий достигнутый уровень эксплуатационной надежности и опыт ликвидации аварийных разливов.

Расчет потенциально возможного максимума аварийного разлива нефти на трубопроводах

Порядок оценки потенциально возможного максимума аварийного разлива нефти или нефтепродуктов на нефтепродуктопроводах определен постановлениями Правительства РФ № 613 от 21.08.2000 [1] и №240 [2]:

1. При прорыве (гильотинный разрыв) неф-тепродуктопроводов объем Ктахистечения определяется как сумма 25 % максимального объема Ух прокачки в течение 6 ч и объема У2 нефтепродукта между задвижками, ограничивающими аварийный участок трубопровода:

+ ^ (1)

где объем Ух прокачки нефтепродукта в течение 6 часов определяется выражением

К,=О,250пр6 = 1,50пр, (2)

0пр — максимальный расход, м3/ч, нефтепродукта в течение одного часа; У2—объем, м3, нефтепродукта, содержащегося внутри аварийного участка трубопровода, ограниченного наиболее удаленными друг от друга соседними задвижками,

К2 =0,785Ц( -28)) (3)

Здесь Бю 8 — наружный диаметр, м, и толщина стенки трубы, м, на аварийном участке трубопровода длиной Ь, м;

2. При проколе нефтепродуктопровода объем истечения определяется как 2 % максимального объема прокачки в течение 14 дней:

К3=О,О2-14-240пр=6,720пр. (4)

Оценки потенциально возможного максимального количества разлившегося нефтепродукта, полученные по формулам (1)—(4), являются гипотетическими, поскольку вероятность возникновения таких событий чрезвычайно мала.

В практике эксплуатации трубопроводов подобные случаи наблюдались чрезвычайно редко благодаря предусмотренным в проектах техническим решениям (достигнутый уровень надежности эксплуатации трубопровода, оценка остаточного ресурса, своевременная диагностика, проведение профилактических мероприятий, оснащенность системами автоматизации и телемеханизации, наличие современных технических средств аварийно-восстановительных служб и т. д.), которые позволяют предотвратить аварии или обнаружить и ликвидировать их в кратчайшие сроки с минимальными последствиями.

Для прогноза более реальной ситуации при возможных авариях на трубопроводе следует пользоваться средними значениями ожидаемой (наиболее вероятной) массы утечек нефтепродукта, т. е. вероятностного максимумаАРН, учитывающего вероятностный характер их возникновения и развития.

Расчет вероятностного максимума Квср аварийного выхода перекачиваемого по трубопроводу продукта производится при рассчитанных априори значениях вероятности Ц/х возникновения аварии с гильотинным разрывом трубопровода и вероятности Ц/2 прокола по формуле

= (5)

Пример. Допустим, что годовой объем перекачки нефти по трубопроводу Балтийской трубопроводной системы составляет 60 млн т в год.

о

Плотность нефти 850 кг/м".

Задача решена в среде Mathcad по программе «Максим объем.тсс!».

Расход (объем прокачки нефти в секунду):

Q = = 2,238 мЗ/с.

ТТр

При гильотинном разрыве трубопровода: Объем перекачки за 1 час — Qx = £>3600; Qx = = 8,058-103 м3/час.

Согласно методике — 25 % объема прокачки в течение 6 часов составит Vx = O,25-6-0t; 1,209-10V3.

Объем нефти, содержащийся в трубопроводе и ограниченный задвижками, определим при следующих исходных данных. Наружный диаметр трубопровода — D = 0,72 м. Толщина стенки трубопровода — 8 = 0,01 м. Расстояние между задвижками — L = 15000 м. Тогда

V2 = ^ (D -28 fb= 5,773-103м3.

Общий максимальный объем вылившейся нефти V= Vx + V2 = 1,786-Ю4м3.

Таким образом, при гильотинном разрыве трубопровода максимальное истечение нефти составит 17 860 м3, или 15 181т.

При проколе трубы (2 % объема за 14 дней прокачки):

Прокачка за один день

Q2 = 0,-24= 1,934-Ю5 м3.

Прокачка за 14 дней

0,4 = 02-14 = 2,707-Ю6 м3.

Объем вылива при проколе

0Р = 014-0,02 = 5,415-Ю4 м3.

Тогда

0р-р = 4,6ОЗ-Ю7кг = 46ОЗОт.

Итого при проколе расчетное значение вылитой нефти составит по объему 54 150 м3, или по массе 46 030 т.

Оценка вероятного максимума разлива нефти. Согласно методике вероятность гильотинного разрыва нефтепровода равна Wx = 0,326-Ю-3. Вероятность прокола нефтепровода W2= 1,751-10"3.

4

Безопасность в чрезвычайных ситуациях^

Соответственно вероятная масса разлива при гильотинном разрыве трубопровода составит Мщ = МХЖ, = 4,949 т.

Вероятная масса разлива при проколе рас-Мц/ =0Рр№2

80,59 т.

Учитывая возможность или гильотинного разрыва, или прокола, расчетное вероятное значение массы истечения нефти составляет

Таким образом, при вероятностной оценке аварийного выхода нефти из трубопровода с учетом приведенных значений вероятностей гильотинного разрыва и прокола трубопровода максимально ожидаемый выход нефти не превысит 80,6 т.

Рассмотренная методика определения объема выхода нефтепродукта из аварийного трубопровода удобна и проста в применении, но, естественно, имеет недостатки. Один из них состоит в том, что не учитывается профиль местности, который трубопровод фактически повторяет. Второй недостаток состоит в том, что в расчет принята условная вероятность разгерметизации трубопровода и возможность разгерметизации трубы считается равновероятной для любого сечения на выбранном участке трассы.

Если имеется возможность проанализировать трассу трубопровода между задвижками и определить наиболее опасные (наиболее вероятные по аварийности) участки, то в расчете производится дробление трассы, для каждого интервала определяется вероятность возникновения аварии на каждом участке и производится расчет максимального вероятного выхода нефтепродукта на каждом участке. Подобный анализ практически осуществить крайне затруднительно. В таком случае приемлем принцип недостаточности информации Лапласа: в пределах рассматриваемого участка трубопровода вероятность возникновения аварии полагают одинаковой, т. е. имеет место равновероятное распределение координат аварии.

Расчет вероятности выхода данного объема нефтепродукта определяется в предположении о нормальном законе распределения координаты аварии по рельефу местности.

Тогда, оценив максимальное Мтах и минимальное Мт1п значения объема выхода нефтепродукта, можно рассчитать математическое ожидание т и среднее квадратическое отклонение а

о — 1 —---

О 5000 МО4 1,5-104 V

Рис. 1. Вероятность №\ (V) того, что предполагаемое значение выхода объема нефтепродукта при гильотинном разрыве трубопровода не превысит V

ожидаемого выхода нефтепродукта, а также зависимость W(M) вероятности того, что масса выхода нефтепродукта не превысит значения М.

М +М •

щ— max ^ mm .

М -М

^ _ max mm 6

Вид функции изменения вероятностей вылитого нефтепродукта при нормальном законе распределения в предположении о нулевом минимальном объеме выхода и максимальном объеме, равном рассчитанным выше значениям (для гильотинного разрыва трубопровода 17 860 м3 и для прокола —54 150 м-) приведены нарис. 1,2.

Рис. 2. Вероятность И7^!^) того, что ожидаемое значение аварийного выхода нефтепродукта при проколе трубопровода не превысит значения

Приведенные в расчетах (см. рис. 1,2) вероятности — условные вероятности выхода нефтепродукта. Для перехода к безусловным вероятностям эти значения необходимо умножить на вероятность аварии трубопровода, рассчитанную согласно (1).

При проведении дальнейших исследований можно учесть влияние размера отверстия истечения и оценить размеры области, занятой разливом нефти при различном положении пробоины.

Разработанный метод оценки вероятного объема истечения нефти или нефтепродуктов из аварийного трубопровода представляется более рациональным, особенно при разработке мероприятий по ликвидации ожидаемых последствий аварий на нефтепроводах, но, как все вероятностные оценки, результаты расчетов существенно зависят от объема и достоверности статистических данных об аварийных ситуациях для конкретного участка трубопроводной системы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Постановление Правительства Российской Федерации от 21 августа 2000 г. № 613 «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов».

2. Постановление Правительства от 15 апреля 2002 г. № 240 «О порядке организации мероприятий по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов натерритории Российской Федерации».

УДК61 4.841.34

А.Ю. Акулов, В.В. Смирнов

АЛГОРИТМ ПРОЕКТИРОВНИЯ ОГНЕЗАЩИТНГО СОСТАВОВА ДЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА

Огнестойкость металлических конструкций объектов нефтегазового комплекса (НГК) в условиях пожара составляет от 6 до 25 минут. Фактический предел огнестойкости металлоконструкций зависит от толщины сечения элементов, величины действующих нагрузок, температуры горения углеводородов и их количества. Такое поведение конструкций обусловлено низкой критической температурой — для некоторых стальных конструкций она составляет 400 °С. Это отрицательное свойство металлических конструкций приводит к необходимости создания у них огнезащитных покрытий. Проведенный анализ существующих покрытий [1] выявил необходимость разработки огнезащитного штукатурного состава на основе вспученного перлита, вермикулита и магнезиального цемента.

Для определения качественных показателей покрытия проведен ряд испытаний [2,3]. Определены следующие физико-механические показате-

ли: объемная масса; прочность на сжатие; величина адгезии; водопоглощение. Полученные физико-механические свойства приведены в табл. 1.

Проведенные исследования различных композиций разработанного огнезащитного состава позволили сформулировать методику проектирования состава под конкретные физико-механические свойства. В ее основу заложен графический способ определения свойств материалов с помощью треугольных номограмм «состав — свойство» [4] (рис. 1). На разработанной номограмме точкам 1—5 соответствуют показатели физико-механических свойств пяти композиций, приведенных в таблице.

Данная номограмма позволяет определить необходимое количество вспученных вермикулита и перлита, а также магнезиального цемента. Определение компонентного состава производится в зависимости от заданных свойств покрытия. Номограмма «состав — свойство» (см. рис. 1) по-