Типы задач, предлагаемых на ГЭК.

1. Расчет количества аварийного разлива нефтепродуктов.

2. Расчет последствий взрыва ёмкости или склада с взрывчатым веществом.

3. Расчет последствий от аварии с выбросом АХОВ.

4. Расчет вероятности возникновения /(времени распространения) пожара.

5. Расчет времени эвакуации.

6. 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

1. Рассчитаем вероятность промежуточных событий для следующих исходных событий:

1. {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

2. {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

3. {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

4. {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

5. {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

2. Произведем расчет промежуточных событий:

1. {1∙(2∙3)∙4∙(5∙6)}: Вероятность того, что САВД не выдал команды

(1-Р) = (1-Р₁)* (1-Р_1.1)* (1-Р₄)* (1-Р_1.2)

(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

2. {9∙(10∙11)}: Вероятность того, что оператор не пытался отключить насос

(1-Р) = (1-Р₉)* (1-Р_1.4)

(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

3. {(7∙8)∙ (9∙(10∙11))}: Вероятность того, что оператор не выдал команды

(1-Р) = (1-Р_1.3)* (1-Р_2.2)

(1-Р)=(1-0,00699) *(1-0,007) = 0,986

Вероятность того, что оператор не выдал команды 1-Р = 1-0,986= 0,014

4. {1∙11}: Вероятность того, что команда на отключение не поступила

Р = Р_2.1* Р_2.3

Вероятность того, что оператор не смог отключить насосы вовремя Р=0,00112 *0,0014 = 0,000001568

3. 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-Р_2.4)* (1-Р_1.5)

(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;