Анализ данных, представленных в таблице 4, показывает, что частота реализации аварии на пересечении коридоров МГ на Комсомольском ЛПУ МГ без защитных устройств составляет в пределах 3,0·10-6 ч2,0·10-5 1/год, что не превышает среднестатистических показателей техногенных происшествий для однолинейных газотранспортных систем ОАО «Газпром», однако прогнозируемый ущерб при каскадном развитии аварии в местах пересечения коридоров МГ (разрушение одного нижнего МГ и шести верхних МГ) может достигать большой величины.
Уменьшение расстояния между линейными запорными устройствами и местом пересечения технических коридоров
Анализ объемно-планировочных решений и компоновки запорной арматуры на МГ в местах их пересечения показывает, что расстояние между ними составляет от 2 до 38 км.
Количество газа, выброшенного при аварии после закрытия запорной арматуры, в основном определяется расстоянием между местом аварии и соответствующими линейными кранами. Очевидно, что уменьшение этого расстояния может обеспечить снижение количества выброшенного газа, а в случае его возгорания - снизить продолжительность теплового воздействия на смежные газопроводы.
Предлагаемым вариантом снижения интенсивности действия поражающих факторов, аварии является установка (перенос) запорных устройств непосредственно к местам пересечений газопроводов технических коридоров. Место установки должно быть выбрано с учетом условий конкретного пересечения, а также при исключении непосредственного воздействия факела на запорное устройство.
Предварительный анализ показывает, что эти расстояния могут быть приняты ориентировочно около 1 км от центра пересечения технических коридоров.
В разделе 7 приведены расчеты интенсивности истечения и количества выбрасываемого газа при существующем варианте установки запорных устройств и при предлагаемом варианте их переноса.
Выбор и обоснование физико-математических моделей расчета характеристик поражающих факторов аварии применительно к условиям пересечения МГ
Особенности исследуемых видов горения и их теплового воздействия
В случае аварии, сопровождающейся разрывом магистрального газопровода, образованием котлована и воспламенением истекающего газа, возможно интенсивное тепловое воздействие на смежные (пересекающие аварийную магистраль) газопроводы, освобожденные от грунта, что определяет возможность каскадного развития аварии.
В этом случае возможны следующие виды теплового воздействия:
а) непосредственное (лобовое или под некоторым углом) воздействие факельного горения на смежный трубопровод (рисунок 2);
б) дистанционное воздействие факельного горения на смежный трубопровод (рисунок 3);
в) тепловое воздействие при пожаре в котловане на верхний, смежный с аварийным трубопровод (рисунок 4);
г) воздействие встречных потоков горящего газа (пожар в котловане) из аварийного верхнего трубопровода на смежный с ним нижний трубопровод (рисунок 15).
Рисунок 2. Дистанционное воздействие факела при струйном орении
1 – аварийный трубопровод, 2 – смежный трубопровод, 3 – факел горящего газа
Рисунок 3. Тепловое воздействие при пожаре в котловане на верхний, смежный с аварийным трубопровод: 1 – аварийный трубопровод, 2 – смежный трубопровод, 3 – факел горящего газа
Рисунок 4. Воздействие встречных потоков горящего газа (пожар в котловане) из аварийного верхнего трубопровода на смежный с ним нижний трубопровод. 1 – аварийный трубопровод; 2 – смежный трубопровод; L –расстояние по вертикали между верхним и нижним трубопроводами
Условием реализации такого вида воздействия (рисунок 15) является полное или частичное освобождение нижнего трубопровода от грунта. Анализ особенностей взаимодействия двух встречных высокоскоростных (скорость доходит до 300 м/сек.) потоков газа показывает, что в зонах контакта возникают разнонаправленные потоки газа, воздействующие на грунт в котловане и обеспечивающие его вынос в окружающее пространство.
Условием возможности выноса является обеспечение скорости восходящих потоков свыше скорости витания частиц грунта, которая может быть определена из зависимости (1):
, (1)
где 
- критерий Архимеда;
- критерий Рейнольдса для условий витания;
ρ – плотность частиц грунта, кг/м3;
ρс – плотность среды, кг/м3;
d - диаметр частиц, м;
g- ускорение силы тяжести, м/с2;
μ- динамический коэффициент вязкости среды, Па∙с;
при: d=3∙10-3м; ρ=2 700 кг/м3 (частицы кварца);
ρс=0,42 кг/м3; μ=7,2∙10-5 Па∙с;
значение критерия Архимеда составит Ar=57 700;
тогда: 
или 
Таким образом, скорость витания группы самых крупных частиц песчаного грунта (d=3мм) во много раз меньше, чем скорость восходящих турбулентных оттоков газа, образующихся при взаимодействии встречных струй. Такие условия обеспечат отрыв частиц от слоя грунта и их вынос из образующегося котлована.
Это обстоятельство подтверждают и данные о глубине образующихся при авариях магистральных газопроводов котлованах, представленные в разделе 2.2. Как видно из приведенных данных она достигает 8м, в то время как обычно отметка нижней образующей трубопровода оставляет 2,5-3,0м от поверхности грунта.
Нагрев смежных с аварийным трубопроводов осуществляется за счет теплообменных процессов.
Теплообмен – это самопроизвольный необратимый процесс распространения теплоты в пространстве, обусловленный разностью температур. Различают три элементарных способа переноса теплоты:
а) теплопроводность – перенос, обусловленный взаимодействием микрочастиц соприкасающихся тел (или частей одного тела), имеющих разную температуру;
б) конвекция – перенос вследствие пространственного перемещения вещества. Наблюдается в текучих средах и, как правило, сопровождается теплопроводностью. Процесс обмена теплотой между твердой поверхностью и жидкостью или газом путем и теплопроводности и конвекции одновременно называется конвективным теплообменом или теплоотдачей;
в) тепловое излучение – перенос посредством электромагнитного поля с двойным взаимным превращением теплоты в энергию поля и наоборот (радиационный теплообмен).
Анализ рассматриваемых вариантов показывает, что в первом случае реализуется в основном радиационно-конвективный теплообмен с последующим перераспределением тепла в стенке за счет теплопроводности. При этом конвективный теплообмен обусловлен обтеканием трубопровода раскаленными продуктами горения факела, а радиационный теплообмен происходит вследствие нахождения трубопровода в среде нагретых продуктов горения.
Скачать реферат