Файл: Проектирования, сооружения и эксплуатации систем.docx

На рис. 3–5 приведены результаты анализа статистических данных квазимгновенных разрушений резервуаров.



Рис. 3. Распределение разрушившихся РВС по объектам ТЭК



Рис. 4. Распределение разрушившихся РВС по номинальной емкости



Рис. 5. Распределение разрушившихся РВС по видам находившихся в них продуктов

Примерно половина всех аварий, связанных с разрушением резервуаров, квалифицировались как крупные или катастрофические, 32 из которых привели к гибели 126 человек. Одна из первых таких аварий, унесшая жизни 41 человека, произошла в марте 1960 г. на «Каменской» нефтебазе в Ростовской области. Вследствие переполнения бензином резервуара типа РВС-700 м3 произошло его полное разрушение по вертикальному сварному шву. Следует отметить, что резервуар был построен на отдельной площадке и вокруг него, по проекту, не предусматривалось устройство обвалования.
Образовавшаяся горящая волна вышла за пределы территории нефтебазы и по уклону в сторону р. Северный Донец достигла жилых домов, при этом горящий на поверхности реки бензин достиг противоположного берега и поджег пристань и лодки. Общая площадь пожара разлива превышала 10000 м2.

2. Особенности квазимгновенной разгерметизации резервуарного оборудования

Основная опасность резервуарных парков, приводящая к катастрофическим последствиям с большим материальным ущербом и гибелью людей, связана с возможностью полного разрушения резервуара и формированием гидродинамической волны. Нередко такие аварии приводили к чрезвычайным ситуациям, сопровождавшимся травмами и гибелью людей, значительным материальным потерям и нанесением большого ущерба окружающей среде. Процесс разрушения резервуара и распространения жидкости чрезвычайно быстрый. При разрушении РВС, стенка РВС в основном разрушалась на всю высоту и за счет больших радиальных усилий, связанных с давлением жидкости при ее истечении из резервуара, отрывалась от днища, а ее края разворачивались на 120... 180 град. Стенка резервуара с силой отбрасывалась с фундамента в сторону, противоположную направлению истечения жидкости, а крыша РВС обрушивалась на днище.
При квазимгновенном раскрытии стенки резервуара нарушается

---

первоначальное состояние хранящейся в нем жидкости, то есть изменяются во времени параметры движения в отдельных точках пространства, занятого движущейся жидкостью, вследствие чего возникает ее неустановившееся движение в открытом русле. Изменение параметров движения жидкости, в свою очередь, является возмущением, вызывающим перемещение вниз по течению волны прорыва. Вследствие резкого изменения глубины потока на сравнительно коротком расстоянии (рассматривается расстояние от стенки резервуара до защитного ограждения) движение жидкости будет быстро изменяющимся, а волна прорыва - соответственно, прорывной волной.
Наиболее опасным фактором гидродинамического растекания является практически мгновенный перенос жидкости и других опасных факторов на большие расстояния. Возможность человека покинуть опасную зону до прихода в рассматриваемую точку гидродинамической волны будет зависеть от времени добегания до данной точки жидкости, адекватности действий человека в сложившейся ситуации и скорости его передвижения. В литературе приведен принцип оценки времени растекания жидкости при полной квазимгновенной разгерметизации резервуара и получены следующие зависимости:



Рис. 6. Характер изменения времени и скорости добегания гидродинамической волны прорыва жидкости до рассматриваемой точки

Процесс разлива можно условно разделить на две стадии:

• 
  разлив под действием гравитационных сил и собственного веса жидкости;
  
• 
  растекание жидкости под действием сил поверхностного натяжения и уклона местности.
  

Первая стадия характеризуется скоротечностью процесса и быстрым переносом жидкости на большие расстояния. Вторая стадия в зависимости от уклона местности является вялотекущей, но именно во второй стадии разлив достигает своей максимальной площади. Основным фактором, влияющим на площадь растекания жидкости во второй стадии, являются свойства подстилающей поверхности и испаряемость жидкости.
Масштабы последствий при разгерметизации резервуаров могут варьироваться в широких пределах и зависят от следующих взаимосвязанных факторов:

• 
  физико-химических свойств опасных веществ;
  
• 
  количества опасного вещества, попавшего в окружающую среду;
  
• 
  характеристик местности, где произошел разлив (рельеф, характер шероховатости подстилающей поверхности, наличие застройки и т.п.).
  

---

3. Последствия квазимгновенных разрушений РВС

Почти все разрушения РВС произошли в резервуарных парках, имеющих земляное обвалование или ограждающие стены из негорючих материалов. Анализ последствий разрушений РВС убедительно свидетельствует, что такие преграды во всех случаях не выполнили своего функционального назначения. Характер взаимодействия волны прорыва, образующейся при разрушении РВС, с защитной стеной, выполненной из бетона, кирпичной или каменной кладки, а также с земляным обвалованием таков, что в 46,7 % случаев аварий поток разрушал стену или размывал обвалование, выходя за пределы территории объекта, что приводило к катастрофическим последствиям с большим материальным ущербом, при этом в 8 случаях отмечено нанесение значительного вреда водным объектам. В 35,3 % случаев разрушений РВС поток продукта промывал земляные дамбы или перехлестывал через них, не разливаясь за пределы территории производственного объекта. Как правило, такие гидродинамические аварии происходили при разрушении резервуаров небольших объемов (до 2000 м3) или при частичном (до 2/3 высоты) заполнении РВС больших объемов.
Остальные 18 % случаев приходятся на разлив продукта в каре защитного обвалования, при небольшом уровне заполнения (менее 1/5 высоты) РВС, разрушившихся, как правило, от взрыва паровоздушной смеси вследствие самовозгорания пирофорных отложений, проявления разрядов статического электричества при отборе проб или замере уровня, появления фрикционных искр при проведении ремонтных работ и нарушении правил пожарной безопасности.
От воздействия волны прорыва и движущихся конструкций РВС было полностью разрушено 44 и повреждено 86 соседних резервуара различной вместимости. В 33,3 % случаев аварий РВС наблюдались сильные повреждения зданий, сооружений, технологических трубопроводов, как на территории производственных объектов, так и за их пределами. Наиболее серьезные негативные последствия отмечены при авариях на нефтебазах, расположенных непосредственно в черте плотной застройки населенных пунктов. В 14 % случаев аварий возникали чрезвычайные ситуации, при которых производилась эвакуация населения с привлечением значительного количества личного состава пожарной охраны, специальной и другой техники (рис.7).
Также необходимо отметить, что из немногочисленных случаев разрушений РВС по причине противоправных действий людей, в техническом отношении, следует сделать вывод о том, что в таких случаях роль надежности конструкции резервуаров и их устойчивости резко ослабевает, а решающее значение приобретает превентивная система защиты от аварийного разлива и проникновения физических лиц на объект.

---

Рис. 7. Последствия квазимгновенных разрушений РВС

Так, в 2004 г. на Ставрополье, в резервуарном парке нефтепромыслов одной из нефтедобывающих компаний был осуществлен террористический акт с подрывом резервуара типа РВС-2000 м3. Вследствие полного разрушения резервуара, образовавшийся поток водно-нефтяной эмульсии перехлестнул через земляное обвалование парка и растекся по территории объекта на площади более 2500 м2. В зоне пожара оказались 6 соседних резервуаров, заполненных нефтью. Пожар разлива угрожал рядом расположенным зданиям насосной, котельной, установке сепарации и административно-бытовому блоку. Только благодаря оперативным действиям пожарных подразделений пожар удалось локализовать и не допустить каскадного его развития.
Отличительной особенностью разрушения крупногабаритного РВС (вместимостью 10000 м3 и более) является не только уничтожение земляного обвалования или железобетонной ограждающей стены, но и отмеченное в каждом втором случае полное разрушение или сильная деформация соседних резервуаров, повреждения зданий, сооружений и технологических установок, что приводило к значительному экономическому ущербу. При этом поток жидкости практически всегда выходил далеко за территорию предприятия, создавая угрозу соседним объектам и приводя к загрязнению окружающей природной среды. По статистике общий материальный ущерб от таких аварий резервуаров превышал в 500 и более раз первичные затраты на их сооружение.
Статистика разрушений РВС свидетельствует, что несмотря на определенный прогресс, достигнутый в последние годы в резервуаростроении, гидродинамические аварии в резервуарных парках продолжают иметь место. В связи с этим есть основания считать, что вопросы обеспечения конструктивной надежности резервуаров остаются не решенными. Кроме того, нормативные защитные сооружения не способны удержать продукт в пределах защищаемой территории при разрушении РВС. Поэтому при наличии крупных резервуаров на нефтебазах и терминалах, расположенных в населенных пунктах, морских и речных портах, около объектов федерального значения, возникает острая необходимость в разработке мер защиты населения и территорий от разлива нефти и нефтепродуктов в случае разрушения РВС.
Таким образом, проведенный анализ квазимгновенных разрушений вертикальных стальных резервуаров показал, что:

---

• 
  проблема обеспечения пожарной, промышленной и экологической безопасности при эксплуатации резервуарных парков остается не решенной и подтверждает необходимость рассматривать волну прорыва, образующуюся при квазимгновенном разрушении РВС, в качестве опасного фактора аварийной ситуации при оценке пожарных рисков на производственных объектах;
  
• 
  расчет защитного сооружения от разлива нефти и нефтепродуктов должен производиться с учетом гидродинамической нагрузки от волны прорыва, образующейся при аварии РВС, с целью минимизации возможных трагических последствий;
  
• 
  конструкция ограждения резервуара или резервуарного парка должна обеспечивать удержание волны прорыва в пределах защищаемой территории, то есть в пределах ограждения;
  
• 
  в случае невозможности обустройства ограждения специальной конструкции, рассчитанной на удержание волны прорыва, например, ограждающей стены с волноотражающим козырьком, за нормативным обвалованием на наиболее опасных (ответственных) направлениях необходимо устраивать дополнительные защитные преграды (рвы, канавы, амбары, повышенные участки дорог и т. п.), служащие для удержание волны, сбора разлившегося продукта и отвода его в безопасную зону.
  

Заключение

Основной направленностью современных подходов к обеспечению пожарной безопасности, базирующихся на концепции «приемлемого риска», является снижение вероятности гибели людей. Это предполагает выполнение комплекса работ, связанных с анализом риска возможных аварий, при этом вопрос научной обоснованности и адекватности расчетных методик является одним из ключевых в обеспечении безопасности людей. Отсутствие или пренебрежение научными основами приводит, с одной стороны, к экономически неоправданным затратам на обеспечение пожарной безопасности, с другой – к серьезным упущениям в отношении реальной опасности аварийной ситуации на объекте.
Несмотря на повышенное внимание исследователей к данной проблеме и достаточно большое количество как отечественных, так и зарубежных работ, посвященных анализу риска на объектах нефтегазового комплекса, некоторые важные с практической точки зрения закономерности, характеризующие пожарную опасность полного разрушения технологического оборудования, выявлены в научном плане недостаточно.

---