6.2. Оцінка стійкості промислового об'єкта до впливу повітряної ударної хвилі (пух)

Оцінити стійкість цеху до впливу повітряної ударної хвилі, джерела якої перебувають поблизу досліджуваного цеху.
Розробити згідно з доданим зразком перелік заходів по підвищенню стійкості цеху до повітряної ударної хвилі (ПУХ).

Порядок виконання завдання

1. При вивченні характеристик МСЗ та цеху (вихідних даних) визначити основні елементи інженерно-технічного комплексу (ІТК) цеху, від стійкості яких залежить стійкість цеху в цілому. Все це потрібно для складання таблиць стійкості цеху до впливу повітряної ударної хвилі.

Оцінюючи стійкість цеху до впливу ПУХ, скласти таблицю (табл. 1), у лівій частині якої перерахувати всі основні елементи ІТК (від їх стійкості залежить стійкість усього цеху), а в правій частині відповідними умовними знаками показати слабкі, середні і сильні руйнування цих елементів у залежності від надлишкового тиску у фронті ПУХ. Усі дані взяти з табл. 2. Після заповнення таблиці стійкості цеху до впливу ПУХ і пояснення умовних позначень у ній за ступенем руйнування найслабшого елемента об'єкта визначити ступінь руйнування об'єкта в цілому (на межі слабких і середніх руйнувань).
Рівень стійкості елементів цеху до впливу ПУХ оцінюється за даними табл. 1.
Оцінити стійкість цеху до впливу ПУХ, джерела якої можуть знаходитися поблизу досліджуваного об'єкта.

Під час стихійних лих, аварій, катастроф, воєнного застосування зброї масового ураження (ЗМУ) або виникнення вторинних факторів ураження трапляються вибухи, що викликають порушення стійкості виробництва.

Розглянемо характерні типи вибухів.

Тротиловий вибух. Для наземного вибуху, коли його енергія розподіляється у напівсфері і ПУХ переміщується уздовж поверхні землі, надлишковий тиск у фронті ПУХ може бути розрахований за формулою академіка М.А. Садовського:

АР = 95— + 390-^- + 1300 ^с, ^ф Я Я² Я

де АРф — надлишковий тиск у фронті ПУХ, кПа; С — маса тротилової речовини, кг; Я — відстань, м.

АР

Умовні позначення:

І І слабкі руйнування; □ середні руйнування; Щ сильні руйнування.

Таблиця 6.2

НАДЛИШКОВИЙ ТИСК АРф (КПА),

ЩО ВИКЛИКАЄ РІЗНІ СТУПЕНІ РУЙНУВАННЯ

ДЕЯКИХ ОБ'ЄКТІВ

п/п	Елементи об'єкта	Ступені руйнування в залежності від АРф, кПа
п/п		слабкі	середні	сильні
І. Будівлі та їх елементи
1	Одноповерхова залізобетонна з крановим обладнанням вантажопідйомністю до 10 т	20—30	30—40	40—50

4 Двоповерхова цегляна 8—12 12—20 20—30

№ п/п	Елементи об'єкта	Ступені руйнування в залежності від АРф, кПа
№ п/п	Елементи об'єкта	слабкі	середні	сильні
12	Стрічкові і пластинчасті транспортери	20—40	40—60	60—80
13	Стрічкова поточна лінія	20—40	40—60	60—80
14	Металообробні верстати: малі	15—20	20—30	30—40
15	середні	20—30	30—50	50—60
16	важкі	25—40	40—65	65—70
17	Металообробні верстати з ЧПУ	3—5	5—10	10—20
18	Мульдомагнітні крани вантажопідйомністю до 10 т	50—70	70—90	90—110
19	Наждачні верстати	10—20	20—30	30—40
20	Насоси	40—60	60—70	70—80
21	Очисні дробоструминні і дробометні барабани	70—90	90—120	120— 150
22	Пароповітряногідравлічні та електрогідравлічні преси середньої потужності	50—80	80—100	100— 150
23	Парові котли	60—80	80—100	100— 110
24	Піскомети	30—50	50—60	60—70
25	Пилки поздовжні	20—30	30—50	50—60
26	Пилки циркулярні	20—30	30—50	50—60
27	Пневматичний інструмент	20—40	40—50	50—60
28	Пневматичні формувальні машини	70—80	80—90	90—100
29	Поворотні крани вантажопідйомністю до 8 т	30—50	50—70	70—90
30	Підйомні крани вантажопідйомністю: до 3 т	10—25	25—50	50—70
31	до 5 т	10—30	30—60	60—80
32	до 10 т	50—70	70—90	90—100
33	Розливальні крани вантажопідйомністю до 15 т	50—70	70—90	90—100

№ п/п	Елементи об'єкта	Ступені руйнування в залежності від АРф, кПа
№ п/п	Елементи об'єкта	слабкі	середні	сильні
34	Рольгангові лінії	20—40	40—60	60—80
35	Стержневі машини	70—90	90—100	100—110
36	Сушильні шафи	20—30	30—50	50—60
37	Візки металеві	80—100	100—120	120—150
38	Термічні печі	10—30	30—40	40—60
39	Збиральні крани вантажопідйомністю до 10 т	60—70	70—90	90—100
40	Пристрій для автоматичного і ручного переключення і відключення	4—10	10—20	20—30
41	Формувальні машини середні	70—80	80—90	90—100
42	Шліфувальні верстати: малі	20—30	30—50	50—60
43	середні	40—60	60—70	70—80
44	з ЧПУ	3—5	5—10	10—20
45	Електрокари	30—40	40—50	60—70
46	Електромотори: малі	20—40	40—50	50—60
47	середні	40—60	60—70	70—80
ІІІ. Комунально-енергетичні мережі (КЕМ)
1	Повітряні ЛЕП високої напруги	25—50	50—70	70—80
2	Повітряні ЛЕП низької напруги на дерев'яних опорах	15—25	25—35	35—50
3	Наземні трубопроводи на естакадах	20—30	30—40	40—50
4	Наземні трубопроводи, прокладені у траншеях
5	Підземні лінії водогону і газопроводу	300—700	700—1200	1200—1500
6	Підземні кабельні лінії	500—800	800—1000	1000—1500
7	Резервуари наземні металеві	15—20	20—30	30—40
8	Резервуари наземні металеві, частково заглиблені	40—50	50—80	80—100
9	Резервуари металеві заглиблені	50—60	60—200	200—250
10	Оглядові колодязі та заслінки	200—300	300—1000	000—1500

Вибух нетротилових вибухових речовин. Надлишковий тиск у фронті ПУХ розраховується за формулою М.А. Садовського, проте з урахуванням того, що

в = ав'.

Радіус смертельного ураження під час вибуху заряду масою в_вр розраховується за формулою:

Квр = 18,4ввр⁰'³³³.

Для визначення орієнтовного радіуса ураження під час вибуху ВР масою О_вр можна скористатися табл. 6.3.

Вибух паливно-повітряного середовища. Для визначення радіуса ураження ПУХ, викликаної вибухом паливно-повітряного середовища (ППС), необхідно знати масу палива та надлишковий тиск у фронті ПУХ, що визначив зону підвищеної небезпеки. Можна скористатися графіком, зображеним на рис. 1. Відлічуємо по осі О_ппс, піднімаємось угору вертикально до заданого тиску справа, зліва відлічується К.

Наприклад, для в_ппс = 1000 т і АРф = 1 кгс/см² знаходимо К = 350 м.

Вибух газоповітряних сумішей (пилоповітряних, аерозольних). Вибухи на підприємствах із вибухонебезпечною технологією відбуваються внаслідок витікання газоподібних або зріджених вуглеводневих продуктів. Під час їх перемішування з повітрям утворюються вибухонебезпечні суміші таких газів, як пропілен, метан, пропан, ацетилен, етан, етиловий спирт тощо. Вибух або загорання настає при певному вмісті газу у повітрі. Орієнтовне визначення тиску у фронті ПУХ під час вибуху газоповітряної суміші (ГПС) на відстані К покажемо на прикладі.

Задача. Відстань від ємкості до цеху дорівнює 600 м. Визначити надлишковий тиск ПУХ у районі цеху під час вибуху ємкості з пропаном О = 100 т та його стійкість.

Розв 'язання:

Визначаємо коефіцієнт К:

К = 0,24—= 0,24—⁶⁰⁰= = 1,8 < 2 . 17,5^6 17,5³/Ї00

При К < 2 знаходимо надлишковий тиск ПУХ:

700 700

АР = , = , = 20 кПа.

^Ф 3^1 + 29,8К³ - 1) 3^1 + 29,8 • 1,8³ - 1)

Одержане значення порівнюємо з АРф _уст цеху і робимо висновки. При надлишковому тиску у фронті ПУХ механічний цех може зазнати середнього руйнування.

Примітка: При К > 2

АР =—. . ^ф К,11§ К + 0,158

ЗАЛЕЖНІСТЬ НАДЛИШКОВОГО ТИСКУ У ФРОНТІ ПУХ ВІД ВІДНОШЕННЯ К/Кх

К/Кх	1	2	2,5	3	4	5	6
АРф, кг/см²	17	1,63	1,12	0,82	0,5	0,38	0,28
К/Кх	12	13	14	15	20	30	40
АРф, кг/см²	0,1	0,09	0,08	0,078	0,05	0,03	0,02

Під час розв'язання тієї ж задачі визначаємо спочатку по табл. 4 К_х = 90 м, знаходимо відношення К/К_х = 600/90 = 6,7; по табл. 5, використовуючи інтерполяцію, визначаємо АРф = 24 кПа, порівнюючи з АРф уст цеху, робимо висновки.

ЗАЛЕЖНІСТЬ НАДЛИШКОВОГО ТИСКУ ВІД ВІДСТАНІ ДО ВИБУХУ

Ядерний вибух. Значення надлишкових тисків у фронті ударної хвилі і відповідні їм відстані для повітряного та наземного ядерного вибуху потужністю 1 Мт наведені у табл. 6.6.

Для вибухів інших потужностей можна користуватися тією ж табл. 6 і законом подібності вибухів:

— при АРф = сошї,

де К₁, К₂ — відстані від центру вибуху з тротиловими еквівалентами ^₂ відповідно.

Якщо я₁ = 1 Мт, то К₂ - К₁^Я2" при АРф = соші.

Використовуючи приведені методики, слід визначити стійкість цеху МБЗ по ПУХ можливих джерел ураження, враховуючи обстановку, що склалася.

Звіт про виконане завдання повинен включати:

таблицю оцінки стійкості цеху до впливу ПУХ з висновками (див. табл. 1);

рівень стійкості елементів цеху по АРф;

розрахунок оцінки стійкості цеху до впливу ПУХ, джерела якої знаходяться поблизу досліджуваного об'єкта;

перелік заходів щодо підвищення стійкості ІТК цеху.

Характеристика машинобудівного заводу

МБЗ належить провідне місце у верстатобудуванні. Основна продукція — металоріжучі верстати. У воєнний час 60% виробничої потужності використовується для виконання замовлень.

Завод розташований на північно-східній околиці м. Зеленогра-да на відстані 10 км від центра і займає площу 50 га, у тому числі під забудовою — 17 га (34%). Із залізницею зв'язаний одноколійною залізничною віткою. Основні виробничі приміщення збудовані до 1940 р., реконструювалися частково в 1957 — 1965 рр. Загальна кількість виробничого персоналу — 5500 чол. Найбільша робоча зміна — 2750 чол.

Для укриття робітників та службовців на території заводу є 7 сховищ загальною місткістю 1650 чол. і 5 пристосованих підвалів загальною місткістю 400 чол.

Безперервне виробництво передбачене у мартенівському і ливарному цехах, у компресорній, котельній і насосній станціях. Для цих цехів та споруд виготовлені і при загрозі чи виникненні НС встановлюються 5 індивідуальних ЗС загальною кількістю на 9 чол.

Постачання електроенергією, водою, газом, каналізація здійснюються підземними лініями (трубопроводами). Стиснуте повітря подається по трубопроводах, прокладених по естакадах.

Панівний вітер для міста — північно-західний. Можливі джерела уражаючих факторів:

міський холодильник, розташований у 800 м на північний захід від заводу, з річним запасом аміаку 75 т;
меблевий комбінат, розташований в 1 км на захід від заводу, з квартальним запасом деревини 5000 м³;
гідроелектростанція із залізобетонною греблею середнього напору (до 15 м), побудована на р. Бєлая в 1957 р. за 30 км на північ від заводу. При зруйнуванні греблі вода в річці в районі заводу може піднятися на 3,5 м вище ординара і затопити західну частину території заводу;
газопровід, що проходить на схід від заводу на відстані 1,5 км;
залізнична сортувальна станція на південь від заводу на відстані 1 км, де можуть перебувати цистерни з газоподібними та зрідженими вуглеводневими продуктами, вагони із вибуховими речовинами;
два напівзаглиблених металевих резервуари з пальним місткістю 100 м³ кожен;
склад будматеріалів із запасом деревини 500 м³.

Характеристика основних цехів

Ковальський цех (будівля № 8)

Будівля одноповерхова залізобетонна з крановим обладнанням вантажопідйомністю до 10 т. Перекриття — бетонні плити. Покрівля дерев'яна, крита толем, залитим гудроном.

Обладнання: кувальні молоти середні і важкі, електромотори середні.

Системи постачання: електропостачання — по підземних кабельних лініях; водопостачання — від міського водогону; стиснуте повітря подається по трубопроводу, прокладеному по металевій естакаді.

Механічних цех (будівля № 9)

Будівля одноповерхова із залізобетонним каркасом та цегляним заповненням. Віконні отвори становлять 50% площі стін. 40% покрівлі з металевими і 60% — з дерев'яними кроквами. Дерев'яна частина покрівлі вкрита толем, залитим бітумом. Металева частина покрівлі засклена звичайним склом. Підлога і двері дерев'яні. Віконні рами металеві.

Обладнання: підйомні крани вантажопідйомністю до 10 т; металообробні верстати (токарні, фрезерні, свердлильні) важкі і середні; конвеєрно-потокова лінія; електромотори середні і малі; транспортні засоби — електрокари.

Система постачання: електропостачання — по підземних кабельних лініях; водопостачання і паропостачання по підземних трубопроводах; стиснуте повітря — по трубопроводу, прокладеному на металевій естакаді.

Ливарний цех (будівля № 10)

Склад цеху: а) чотири вагранки, розташовані зовні будівлі біля кожного з чотирьох кутів, висота вагранки 15 м, форма циліндрична, стіни виконані з вогнетривкої цегли на спеціальному розчині, зовні — металева оббивка; б) будівля формування і розливання.

Будівля одноповерхова із залізобетонним каркасом і цегляним заповненням. Покрівля, двері, віконні рами металеві. Віконне скло армоване.

Обладнання: підйомні крани вантажопідйомністю до 10 т, поворотні крани вантажопідйомністю до 18 т; формувальні машини середні; пневматичні формувальні машини; стержневі машини; очисні дробоструминні і дробометні барабани; піскомети; наждачні верстати; стрічкові і пластинчасті транспортери; рольгангові лінії; сушильні шафи.

Системи постачання: електропостачання — по підземних кабельних лініях; водопостачання і паропостачання — по підземних трубопроводах; постачання стиснутм повітрям — по трубопроводу, прокладеному на металевій естакаді.

Пресовий цех (будівля № 11)

Будівля одноповерхова цегляна. Перекриття залізобетонне. Покрівля дерев'яна, вкрита толем, залитим бітумом. Віконні рами і двері металеві. Підлоги асфальтові.

Обладнання: пароповітряногідравлічні та електрогідравлічні преси середньої потужності установлені на залізобетонних фундаментах; підйомні крани вантажопідйомністю до 3 т; електромотори середні; електрокари.

Системи постачання: електропостачання — по підземних кабельних лініях; водо- і паропостачання — по підземних трубопроводах; постачання стисненим повітрям — по трубопроводу, прокладеному на металевій естакаді.

Механічний цех №2 (будівля № 12)

Будівля одноповерхова із залізобетонним каркасом і цегляним наповненням. Віконні отвори становлять 40% площі стін. Віконні рами і двері дерев'яні, пофарбовані олійною фарбою темно-коричневого кольору. Підлоги дерев'яні. Покрівля металева. 60% її площі засклені звичайним склом.

Обладнання: підйомні крани вантажопідйомністю до 5; металообробні верстати (токарні, фрезерні, свердлильні) середні; два верстати з ЧПУ; електромотори середні і малі; електрокари.

Системи постачання: електропостачання — п підземних кабельних лініях; водопостачання — по підземному трубопроводу; постачання стисненим повітрям по трубопроводу, прокладеному на металевій естакаді.

Мартенівський цех (будівля № 13)

Будівля одноповерхова залізобетонна. Віконні отвори становлять 58% площі стін. Покрівля металева. Віконні рами і двері металеві. Підлога бетонна.

Обладнання: розливні крани вантажопідйомністю до 15 т; збиральні крани вантажопідйомністю до 10 т; завалочні машини вантажопідйомністю до 20 т; мульдомагнітні крани вантажопідйомністю до 10 т; грейферні крани вантажопідйомністю до 10 т; термічні печі; газові печі.

Системи постачання: електропостачання по підземних кабельних лініях; водо-, газопостачання, постачання мазутом — по підземних трубопроводах; постачання стиснутим повітрям — по трубопроводу, прокладеному на металевій естакаді.

Компресорна (будівля № 14)

Будівля двоповерхова цегляна. Горищне і міжповерхове перекриття залізобетонні. Покрівля дерев'яна, вкрита бляхою, пофарбованою олійною фарбою. Віконні рами і двері дерев'яні, пофарбовані олійною фарбою коричневого кольору. Підлоги: на першому поверсі — асфальтова, на другому — дерев'яна.

Обладнання: компресори середні; електромотори середні; контрольно-вимірювальні прилади.

Системи постачання: електропостачання — по підземних кабельних лініях, водо- і паропостачання — по підземних трубопроводах.

Складальний цех (будівля №15)

Будівля одноповерхова монолітна залізобетонна. Покрівля керамзитобетонна, вкрита толем, залитим бітумом. 40% площі стін займають віконні отвори. Віконні рами і двері дерев'яні, пофарбовані олійною фарбою коричневого кольору. Підлоги асфальтові.

Обладнання: підйомні крани вантажопідйомністю до 5 т; металообробні верстати (свердлильні, різьбонарізні, для заточування інструменту) середні і малі; пневматичний інструмент, конвеєрно-потокова лінія; електромотори середні і малі; електрокари.

Пакувальний матеріал: сухі дошки, папір сірий обгортковий (в рулонах). Мастильні матеріали зберігаються в одному з відсіків цеху, робочий інструмент — у дерев'яних шафах, обтиральний матеріал — у металевих ящиках. У середній частині будівлі в окремому відсіку — малярне відділення.

Системи постачання: електропостачання — по підземних кабельних лініях; водо- і паропостачання — по підземних трубопроводах; постачання стиснутим повітрям — по трубопроводу, прокладеному на металевій естакаді.

Шліфувальний цех (будівля № 16)

Будівля одноповерхова цегляна, горищне перекриття дерев'яне, поштукатурене. Віконні отвори займають 60% площі стін. Покрівля дерев'яна, вкрита бляхою, пофарбованою олійною фарбою.

Обладнання: шліфувальні верстати середні і малі, два верстати з ЧПУ; стрічкова потокова лінія; електромотори середні і малі; електрокари.

Системи постачання: електропостачання — по підземних кабельних лініях, водо- і паропостачання — по підземних трубопроводах; постачання стисненим повітрям — по трубопроводу, прокладеному на металевій естакаді.

Котельня (будівля №18)

Будівля одноповерхова цегляна. Горищне перекриття залізобетонне. Покрівля дерев'яна, вкрита бляхою, пофарбованою олійною фарбою. Віконні рами і двері дерев'яні. Підлоги бетонні.

Обладнання: парові котли; насоси; контрольно-вимірювальні прилади; пристрої для автоматичного і ручного переключання і відключення; електромотори середні і малі; обтиральний матеріал зберігається у спеціальних металевих ящиках.

Системи постачання: електропостачання — по підземних кабельних лініях; водо- і паливопостачання — по підземних трубопроводах.

Інструментальний цех (будівля №23)

Будівля триповерхова цегляна. Міжповерхові перекриття залізобетонні. Горищне перекриття дерев'яне, поштукатурене.

Покрівля дерев'яна, вкрита бляхою, пофарбованою олійною фарбою. Віконні рами і двері дерев'яні, пофарбовані олійною фарбою темного кольору. Підлога на першому поверсі — бетонна, на другому і третьому — дерев'яна.

Обладнання: металообробні верстати (токарні, фрезерні, заточувальні, шліфувальні) середні і малі, різний інструмент (у комірчині); електромотори середні і малі; дерев'яні шафи, стелажі, ящики.

Столярний цех (будівля №27)

Будівля двоповерхова цегляна. Міжповерхове перекриття залізобетонне. Горищне перекриття дерев'яне, поштукатурене. Покрівля дерев'яна, вкрита бляхою, пофарбованою олійною фарбою. Віконні рами і двері дерев'яні, пофарбовані олійною фарбою темного кольору. Підлога на першому поверсі — асфальтова, на другому — дерев'яна.

Обладнання: деревообробні верстати середні; пилки поздовжні і циркулярні; верстаки дерев'яні; електромотори середні і малі; візки металеві; комплект інструментів (у дерев'яних шафах).

Системи постачання: електропостачання — по підземних кабельних лініях, водопостачання — по підземному трубопроводу; постачання стисненим повітрям — по трубопроводу, прокладеному на металевій естакаді.

Перелік заходів по підвищенню стійкості інженерно-технічного комплексу заводу

Заміна звичайного скла армованим або синтетичним.
Створення запасу плівки для закриття віконних отворів з вибитим склом.

Виготовлення захисних пристроїв для верстатного і технологічного обладнання.
Створення і розміщення запасів вузлів, деталей обладнання, матеріалів та інструментів для ремонтних та відновлювальних робіт.
Мікрофільмування технічної документації.
Розробки і практичне апробування інструкції по негайному безаварійному відключенню КЕМ при аваріях і сигналу оповіщення про НС.
Обклеювання віконного скла вузькими смужками паперу.
Відправлення у заміську зону частини запасу вузлів і деталей обладнання, матеріалів та інструментів для ремонтних і від-новлювальних робіт, а також одного примірника мікрофільмованої технічної документації.

Содержание