Типы задач, предлагаемых на ГЭК.
Расчет количества аварийного разлива нефтепродуктов.
Расчет последствий взрыва ёмкости или склада с взрывчатым веществом.
Расчет последствий от аварии с выбросом АХОВ.
Расчет вероятности возникновения /(времени распространения) пожара.
Расчет времени эвакуации.
Расчет вероятности головного события методом логического дерева событий.
Задачи делятся на 4 варианта (по 3 задачи). Время, выделяемое для решения задач – 3 часа (в соответствии с методическими рекомендациями УМО по проведению письменного ГЭК).
Вариант №1
Задача №1 Расчет вероятности головного события методом логического дерева событий.
На станции автоматической заправки цистерн произошла авария с переполнением цистерны по причине излишне продолжительной работы насосов из-за их не отключения вовремя.
Составить логическое «дерево отказов» и рассчитать вероятность головного события.
Исходные и промежуточные события представлены в таблице.
№ п/п |
Исходное событие |
Вероятность события Р i |
Промежуточные событие |
||||
1 |
Система автоматической выдачи дозы (САВД) оказалась отключенной (ошибка контроля исходного положения) |
0,0004 |
|
САВД не выдал команды |
Команда на отключение не поступила |
||
2 |
Обрыв цепей передачи сигнала от датчиков объема дозы |
0,00002 |
Отказ средств передачи сигнала |
||||
3 |
Ослабление сигнала выдачи дозы помехами (нерасчетное внешнее воздействие) |
0,0001 |
|||||
4 |
Отказ усилителя-преобразователя сигнала выдачи дозы |
0,0001 |
|
||||
5 |
Отказ расходомера |
0,0002 |
Отказ средств выдачи сигнала |
||||
6 |
Отказ датчика уровня |
0,0003 |
|||||
7 |
Оператор не заметил световой индикации о неисправности САВД (ошибка оператора) |
0,005 |
Оператор не среагировал на отказ САВД |
Оператор не выдал команды |
|||
8 |
Оператор не услышал звуковой сигнализации об отказе САВД (ошибка оператора) |
0,002 |
|||||
9 |
Оператор не знал о необходимости отключения насоса по истечении заданного времени |
0,001 |
|
Оператор не пытался отключить насосы |
|||
10 |
Оператор не заметил индикации хронометра об истечении установленного времени заправки |
0,006 |
Оператор не смог отключить насосы вовремя |
||||
11 |
Отказ хронометра |
0,00002 |
|
||||
12 |
Отказ автоматического выключателя электропривода насоса |
0,00001 |
Команда на отключение не осуществлена |
||||
13 |
Обрыв цепей управления приводом насоса |
0,00003 |
Решение
Задачу решаем по РД 03-418-01 «Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов»
Построим «Дерево отказа» заправочной операции
Минимальные отсечные сочетания - набор исходных событий, который гарантирует отсутствие головного события при условии не возникновения ни одного из составляющих этот набор событий: {1•2•3•4•5•12•13}, {1•2•3•4•6•12•13}, {7•8•9•10•11•12•13}. Используются главным образом для определения наиболее эффективных мер предупреждения аварии.
Расчет
Рассчитаем вероятность промежуточных событий для следующих исходных событий:
{2∙3}: Вероятность отказа средств передачи сигнала
(1-Р) = (1-Р2)* (1-Р3)
(1-Р)=(1-0,00002) *(1-0,0001) = 0,99988
Вероятность отказа средств передачи сигнала = 1-Р = 1-0,99988= 0,00012
{5∙6}: Вероятность отказа средств выдачи сигнала
(1-Р) = (1-Р5)* (1-Р6)
(1-Р)=(1-0,0002) *(1-0,0003) = 0,9995
Вероятность отказа средств выдачи сигнала = 1-Р = 1-0,9995= 0,0005
{7∙8}: Вероятность того, что оператор не среагировал на отказ САВД
(1-Р) = (1-Р7)* (1-Р8);
(1-Р)=(1-0,005) *(1-0,002) = 0,99301
Вероятность того, что оператор не среагировал на отказ САВД 1-Р = 1-0,99301= 0,00699
{10∙11}: Вероятность того, что оператор не смог отключить насосы вовремя
(1-Р) = (1-Р10)* (1-Р11)
(1-Р)=(1-0,006) *(1-0,00002) = 0,99398
Вероятность того, что оператор не смог отключить насосы вовремя = 1-Р = 1-0,99398= 0,00602
{12∙13}: Вероятность того, что команда на отключение не осуществлена
(1-Р) = (1-Р12)* (1-Р13)
(1-Р)=(1-0,00001) *(1-0,00003) = 0,99996
Вероятность того, что команда на отключение не осуществлена = 1-Р = 1- 0,99996= 0,00004
Произведем расчет промежуточных событий:
{1∙(2∙3)∙4∙(5∙6)}: Вероятность того, что САВД не выдал команды
(1-Р) = (1-Р1)* (1-Р1.1)* (1-Р4)* (1-Р1.2)
(1-Р)=(1-0,0004) *(1-0,00012)*(1-0,0001)*(1-0,0005) = 0,99888
Вероятность того, что САВД не выдал команды = 1-Р = 1-0,99888= 0,00112
{9∙(10∙11)}: Вероятность того, что оператор не пытался отключить насос
(1-Р) = (1-Р9)* (1-Р1.4)
(1-Р)=(1-0,001) *(1-0,00602) = 0,993
Вероятность того, что оператор не пытался отключить насос = 1-Р = 1-0,993= 0,007
{(7∙8)∙ (9∙(10∙11))}: Вероятность того, что оператор не выдал команды
(1-Р) = (1-Р1.3)* (1-Р2.2)
(1-Р)=(1-0,00699) *(1-0,007) = 0,986
Вероятность того, что оператор не выдал команды 1-Р = 1-0,986= 0,014
{1∙11}: Вероятность того, что команда на отключение не поступила
Р = Р2.1* Р2.3
Вероятность того, что оператор не смог отключить насосы вовремя Р=0,00112 *0,0014 = 0,000001568
Рассчитаем вероятность головного события
3.1 {1∙13}: Вероятность переполнения цистерны по причине излишне продолжительной работы насосов из-за их неотключения вовремя
(1-Р) = (1-Р2.4)* (1-Р1.5)
(1-Р)=(1-0,000001568) *(1-0,00004) = 0,999958
Вероятность переполнения цистерны по причине излишне продолжительной работы насосов из-за их неотключения вовремя = 1-Р = 1- 0,999958= 0,000042
Ответ:
Вероятность возникновения головного события 0,000042
Вариант №1
Задача 2. Расчет последствий взрыва ёмкости или склада с взрывчатым веществом.
В результате аварии на автодороге, проходящей по открытой местности, в безветренную погоду произошел разрыв автоцистерны, содержащей 8 т сжиженного пропана. Для оценки максимально возможных последствий принято, что в результате выброса газа в пределах воспламенения оказалось практически все топливо, перевозившееся в цистерне. Средняя концентрация пропана в образовавшемся облаке составила около 140 г/м . Расчетный объем облака составил 57 тыс. м . Воспламенение облака привело к возникновению взрывного режима его превращения. Требуется определить параметры воздушной ударной волны (избыточное давление и импульс фазы сжатия) на расстоянии 100 м от места аварии.
Решение
Задачу решаем по РД 03-409-01 «Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей»
Сформируем исходные данные для дальнейших расчетов:
тип топлива - пропан;
агрегатное состояние смеси - газовая;
концентрация горючего в смеси С = 0,14 кг/м ;
масса топлива, содержащегося в облаке, М = 8000 кг;
удельная теплота сгорания топлива q = 4,64·10 Дж/кг;
окружающее пространство - открытое (вид 4).
Определяем эффективный энергозапас ТВС Е. Так как С > С , следовательно,
Е = 2М q С /С = 2·8000·4,64·10 ·0,077/0,14 = 4,1·10 Дж.
Исходя из классификации веществ, определяем, что пропан относится к классу 2 опасности (чувствительные вещества). Геометрические характеристики окружающего пространства относятся к виду 4 (открытое пространство). По экспертной табл. 2 определяем ожидаемый режим взрывного превращения облака ТВС - дефлаграция с диапазоном видимой скорости фронта пламени от 150 до 200 м/с. Для проверки рассчитываем скорость фронта пламени по соотношению (2):
V = k М = 43· 8000 = 192 м/с.
Полученная величина меньше максимальной скорости диапазона данного взрывного превращения.
Для заданного расстояния R = 100 м рассчитываем безразмерное расстояние R :
R = R/(E/P ) = 100/(4,1·10 /101 324) = 0,63.
Рассчитываем параметры взрыва при скорости горения 200 м/с. Для вычисленного безразмерного расстояния по соотношениям (9) и (10) определяем величины P и I :
P = (V /С )(( - 1)/ )(0,83/R - 0,14/R ) = 200 /340 ·6/7(0,83/0,63 - 0,14/0,63 ) = 0,29;
I = (V /C )(( - 1)/ )(1 - 0,4(V /C )(( - 1)/ ))х
х(0,06/R + 0,01/R - 0,0025/R ) = (200/340)((7 - 1)/7)х
х(1 - 0,4(200/340)((7 - 1)/7))(0,06/0,63 + 0,01/0,63 - 0,0025/0,63 ) = 0,0427.
Так как ТВС - газовая, величины P , I рассчитываем по соотношениям (5) и (6):
P = exp(-1,124 - 1,66 ln(R ) + 0,26 (ln(R )) ) = 0,74 ± 10%;
I = exp(-3,4217 - 0,898 ln(R ) - 0,0096(ln(R )) ) = 0,049 ± 15%.
Согласно (11) определяем окончательные значения P и I :
P = min(P x1, P ) = min(0,29, 0,74) = 0,29;
I = min (I , I ) = min(0,0427, 0,049) = 0,0427.
Из найденных безразмерных величин P и I вычисляем согласно (12) и (13) искомые величины избыточного давления и импульса фазы сжатия в воздушной ударной волне на расстоянии 100 м от места аварии при скорости горения 200 м/с:
P = 2,8·10 Па;
I = I (P ) E /C = 2,04·10 Па·с.
Используя полученные значения P и I, находим:
Pr = 6,06, Pr = 4,47, Pr = -1,93, Pr =3,06, Pr =2,78
(при расчете Pr предполагается, что масса человека 80 кг).
Это согласно табл. 3 означает: 86% вероятность повреждений и 30% вероятность разрушений промышленных зданий, а также 2,5% вероятность разрыва барабанных перепонок у людей и 1% вероятность отброса людей волной давления. Вероятности остальных критериев поражения близки к нулю.
Вариант №1
Задача 3. Расчет количества аварийного разлива нефтепродуктов.
На нефтепроводе диаметром 529 мм на 60 км от насосной станции произошел порыв по нижней образующей трубы в в нижней точке сечения с максимальным раскрытием кромок 0,01 м. В профиль нефтепровод представляет линию с постоянным уклоном. Определить массу аварийно разлитой нефти.
Исходные данные
Tа=6 ч 10 мин |
- время повреждения нефтепровода; |
Tо=6 ч 30 мин |
- время останова насосов; |
Tз=7 ч 00 мин |
- время закрытия задвижек; |
Ti=0,25 ч |
- элементарный интервал времени, внутри которого режим истечения принимается неизменным; |
Qo=0,78 м3/c |
- расход нефти в неповрежденном нефтепроводе при работающих насосных станциях; |
Q'=0,97 м3/c |
- расход нефти при работающих насосах в поврежденном нефтепроводе; |
l=120 км |
- протяженность аварийного участка нефтепровода между двумя насосными станциями; |
lзадв1=40 км |
- расстояние от НПС до задвижки 1; |
lзадв2=80 км |
- расстояние от НПС до задвижки 2; |
Z1=180,30 м |
- геодезическая отметка начала аварийного участка; |
Z2=120,30 м |
- геодезическая отметка конца аварийного участка; |
P1=40,4´105 Па |
- давление и начале участка; |
Р2=4,05´105 Па |
- давление в конце участка; |
g=9,81 м/с2 |
- ускорение силы тяжести; |
р= 0,86 т/м3 |
- плотность нефти; |
mо=1,75 |
- показатель режима движения нефти по нефтепроводу; |
dвн=0,5 м |
- внутренний диаметр нефтепровода; |
w=0,0008 м2 |
- площадь отверстия повреждения; |
n=0,076´10-4 м2/с |
- кинематическая вязкость нефти; |
hа=10м.вод.ст. |
- напор, создаваемый атмосферным давлением; |
hТ=2 м |
- глубина заложения нефтепровода; |
Ро=55,7´105 Па |
- рабочее давление; |
iо=0,006 |
- гидравлический уклон; |