Приложение N 8

к Руководству по безопасности

"Методика оценки риска аварий на

опасных производственных объектах

магистрального трубопроводного

транспорта газа", утвержденному

приказом Федеральной службы по

экологическому, технологическому

и атомному надзору

от 22 декабря 2022 г. N 454

РАСЧЕТ
РАЗЛЕТА ОСКОЛКОВ ПРИ РАЗРУШЕНИИ ГАЗОПРОВОДОВ И СОСУДОВ
С ГАЗОМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

1. При расчетах принято, что масса m_оск (кг) и угол вылета (по отношению к горизонту) осколков носят вероятностный характер, а абсолютное значение начальной скорости осколка U₀ (м/с) - детерминировано и определяется по таблице N 1.

Таблица N 1

Значение скорости первичных осколков в зависимости

от аварийного элемента

2. В предположении равновероятной ориентации осколка по направлению вектора скорости и равновероятном значении угла вылета осколков в значимом диапазоне движение осколка описывается системой уравнений:

; (1)

;

; ;

; ; ;

;

где: x₀ и x_k - начальное и конечное (при столкновении осколка с землей) значения x;

- угол наклона траектории движения к горизонтали (в начальный момент равен углу вылета осколка);

A - приведенный коэффициент сопротивления осколка;

U - текущее значение полной скорости осколка;

U₁ - текущие значения скорости осколка соответственно в горизонтальном (i = 1) и вертикальном (i = 2) направлениях;

- смещение осколка в вертикальном направлении;

- смещение осколка в горизонтальном направлении;

, C_x = 2 - площадь миделя (м²) и безразмерный коэффициент сопротивления осколка;

- плотность воздуха (кг/м³);

g - ускорение силы тяжести (м/с²).

Параметром представленного решения (1) при заданном угле вылета (заданном x₀) является безразмерный комплекс (2), состоящий из частного двух величин, имеющих размерность длины: A^-1 и

. (2)

Численное решение системы (1) позволило найти максимальную высоту подъема и радиус разлета R_р осколков как функции x₀, W:

; (3)

и установить на основе аппроксимации данных функций, что при равновероятном значении угла вылета осколков в значимом диапазоне максимальная дальность разлета и начальный угол вылета, при котором она достигается - , являются следующими функциями W:

(4)

при W < 4.6

при W >= 4.6

3. Определение функции распределения и ее плотности для нормированной дальности полета .

аппроксимируется бета-распределением

, , (5)

где: - бета-распределение; Г(x) - и гамма-функция.

С помощью формулы (5) вероятность попадания единственного образовавшегося осколка в выделенную область площадью , удаленную на расстояние от центра разгерметизации, определяется как:

. (6)

Для человека, моделируемого цилиндром с радиусом r и высотой l, находящегося на расстоянии от аварийного элемента, с учетом того, что попадание любого осколка - смертельно, вероятность поражения единичным осколком (движение которого описывается параметром W) при движении осколка по ниспадающей траектории (после достижения максимальной высоты подъема) рассчитывается по формулам:

; (7)

.

Вероятность поражения человека при движении осколка на восходящей ветке траектории (по "прямой наводке") консервативно определяется по формулам:

, (8)

;

при .

где - "дальность прямого попадания".

При реализации обеих возможностей, вероятность поражения человека от осколочного воздействия рассчитывается как:

. (9)

4. Прогнозируемая вероятность поражения при образовании n_оск осколков, каждый из которых характеризуется параметром W_i, определяется в соответствии с законами теории вероятности на основе формулы (9) как:

, (10)

где: P_i(W_i) - вероятность того, что параметр движения осколка будет равняться W_i.

Расчеты по (10) вероятности поражения при образовании п_0Ск осколков, сопоставимых по массе, для дальней зоны могут быть упрощены на основе приближения:

,

которое дает при: W_i = const

.

В практических расчетах для случая разрушения газопроводов из хрупких сталей (старых газопроводов) рекомендуется выбирать с массой каждого до 150 кг, для газопроводов из вязких сталей (относительно новые газопроводы) количество фрагментов следует принимать до трех с массой каждого по несколько тонн.