Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Результат поиска
Наименование:
контрольная работа Оценка риска аварии на нефтепроводе
Информация:
Тип работы: контрольная работа.
Добавлен: 27.04.2013.
Год: 2012.
Страниц: 15.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
Министерство образования
и науки Российской Федерации
ГОУ ВПО Кубанский
государственный технологический
университет
(КубГТУ)
НОВОРОССИЙСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ
Факультет Экологии и
технологии энергоносителей
Кафедра техносферной безопасности
и промышленной экологии
.
РАСЧЕТНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Надежность технических
систем и техногенный риск при эксплуатации
объектов защиты окружающей среды»
на тему «Оценка риска аварии
на нефтепроводе»
Выполнил(а)
студент(ка) группы 08-ФН-ИЗ
___Чередниченко В.А.___
(фамилия, имя,
отчество)
Руководитель работы
______ Чура Н.Н.
Защищена ___ Оценка ___
2012г.
1 Оценка
частоты возникновения аварий
В соответствии
с рекомендациями национального стандарта ГОСТ
Р 51901-2002 [1] и нормативного документа РД
03-418-01 [2] частота возникновения аварий
нефтепроводов (вероятностная составляющая
риска) определена на основе ретроспективного
анализа аварийности объектов-аналогов
– магистральных нефтепроводов (МН). По
статистическим данным Ростехнадзора
за период времени эксплуатации Т = 10 лет (1999 –
2008 г.г.) на МН произошло N = 124 крупных
аварии. Общая протяженность МН составляла L = 50 тыс. км. Исходя
из этих данных, среднее значение частоты
аварий трубопроводной системы МН за 1
год составит:
? =
= 12,4 1/год.
Удельная частота
возникновения аварий (на 1 км трассы) будет равна:
?
уд = = 0,25 1/(тыс. км · год) = 0,25 . 10-3
1/(км · год).
Для нефтепровода (или его участка)
протяженностью L1 = 13,5 км
расчетная частота аварий составит:
?L =
= 0,25 · 10-3 · 52 = 0,013 1/год,
(1)
т.е. в среднем
1 раз за время Т1 = 1/ ?L = 1/0,013
= 77 лет.
Оценка объемов разливов нефти
Основным дефектом трубопроводов,
приводящим к крупным аварийным разливам,
как правило, является образование трещин.
При моделировании истечения предполагается,
что дефектное отверстие (разрыв) имеет
характерный линейный размер LР = f(Dу),
т.е. зависящий от условного диаметра нефтепровода,
величиной 10 мм; 0,3Dу; 1,5Dу и вероятностями
возникновения рi = 0,7;
0,23; 0,07, соответственно. Вероятностное
распределение размеров трещин получено
на основе статистического анализа аварий
и рекомендуется Руководством [3]. При этом
наибольший из приведенных разрывов (LР = 1,5Dу) трактуется
как разрыв на полное сечение трубопровода
(или “гильотинный”), что обычно инициирует
максимальные по объему утечки.
Считая форму отверстия
близкой к круговой, можно определить
его площадь. Таким образом, аварийный
расход, м3/с, через отверстие эквивалентным
диаметром dэк
= LР составит:
(2)
где ? – коэффициент истечения, в
первом приближении ? = 0,6; g – константа, g = 9,81 м/c2; Н1 – напор,
обусловленный рабочим давлением Р в аварийном
сечении нефтепровода, м, (1 кг/см2
= 10 м). При этом следует отметить, что расчетная
величина Q1
для каждого из дефектных отверстий не
должна превышать заданного значения
расхода нефтепровода Q
Так как аварийный расход Q1(3)=12,75
м3/с больше величины Q в задании,
принимаем значение Q1(3) равным Q=3200/3600=0,88
м3/с.
Общий алгоритм оценки количества
разлившейся нефти представлен на рисунке 1.
Количество нефти, которое может вытечь
при аварии, является вероятностной функцией,
зависящей от следующих параметров:
- площади дефектного отверстия
с характерным размером LР = dэк;
- продолжительности утечки
нефти в напорном режиме, т.е. с момента
возникновения аварии до остановки перекачки
и закрытия задвижек. Принято, что время t1 и t2
составляет 5 и 10 мин., причем вероятности
этих событий равны р = 0,7 и р = 0,3 соответственно.
За это время при интенсивности (расходе)
утечки Q1 образуется
объем утечки нефти VН. Для
его расчета используется уравнение расхода,
которое имеет общий вид: V = Q t, м3;
(3)
Определяем расход и объем
утечки нефти в безнапорном (самотёчном)
режиме. Напор Н2, под
действием которого происходит истечение
в этот период, обусловлен лишь разностью
отметок нефтепровода, т.е. наличием повышающихся
участков по его длине. В расчете величина Н2
является заданной. Принятое время безнапорного
истечения t1 и t2
составляет 20 мин. и 2 ч. (в зависимости
от быстроты ликвидации истечения) с соответствующей
вероятностью р (см. рис.1).
Таким образом, аварийный
расход утечки в безнапорном состоянии
составит:
Так как аварийный расход Q2(3)=5,026
м3/с больше величины Q в задании,
принимаем значение Q2(3) =0,88 м3/с.
Объем аварийной
утечки в безнапорном режиме составит:
VО1= VО3= 0,00035·1200=0,42
м3;
VО2= VО4= 0,00035·7200=2,52
м3;
VО5= VО7= 0,2 ·1200=240
м3;
VО6= VО8= 0,2 ·7200=1440
м3;
VО9= VО11= 0,88·1200=1056
м3;
VО10= VО12= 0,88·7200=6336
м3.
Объем трубы по заданию составляет
26 100 м3, VО3(2ч) не превышает
это значение.
Определяем
полный объем аварийной утечки и
её массу в соответствии с принятыми
сценариями аварии. Для каждого из сценариев определяется
полный объем утечки:
V = VН + VО, м3,
(4)
а также масса
утечки:
М = ?Н V, т.
(5)
При этом общий
сценарий развития аварии имеет
вид: «разгерметизация нефтепровода >
утечка дизтоплива на поверхность земли
> растекание по поверхности земли >
поступление в акваторию реки (10% объема
утечки) > растекание по поверхности водного
объекта». Такое последовательное перечисление
расчетных или планируемых событий часто
носит название легенды аварии (легенды
учений).
Масса утечки для
рассмотренных сценариев составит:
М1 = 0,86·0,687 =0,591 т
М2 = 0,86·2,787 =2,397 т
М3 = 0,86·0,954 =0,820 т
М4 = 0,86·3,054 =2,626 т
М5 = 0,86·393=338 т
М6 = 0,86·1593=1370 т
М7 = 0,86·546 =470 т
М8 = 0,86·1746 =1502 т
М9 = 0,86·1320 =1135 т
М10 = 0,86·6600 =5676т
М11 = 0,86·1584 =1362 т
М12 = 0,86·5864 =5903 т
Дерево событий аварии
на нефтепроводе приведено на рисунке
2.
Рисунок 2 – Дерево событий аварии нефтепровода
Расчетная частота реализации каждого сценария
аварии А1, А2, и т.д. (см. рис.
2) определяется умножением частоты возникновения
аварии (исходного события) на вероятность
развития событий именно по этому сценарию.
Так, рассмотренные сценарии аварий будут
иметь расчетную частоту возникновения:
Величина (размер)
последствий, произошедших в результате
аварии, является второй обязательной
составляющей оценки риска. Последствия
аварии могут быть выражены в различной
форме (не всегда в денежной) и часто имеют
обобщенное обозначение Y.
Ущерб от аварий (финансовый) на опасных производственных
объектах, в т.ч. нефтепроводах, рекомендуется
выражать в общем виде формулой:
где ППП – прямые потери организации,
эксплуатирующей опасный производственный
объект, руб.; ЗЛА –
затраты на локализацию (ликвидацию) и
расследование аварии, руб.; ПСЭ –
социально-экономиче кие потери (затраты,
понесенные вследствие гибели и травматизма
людей), руб.; УК – косвенный
ущерб, руб.; УЭКОЛ
– экологический ущерб, руб.; ПВ
ТР – потери от выбытия трудовых
ресурсов в результате гибели людей или
потери ими трудоспособности.
Существующие
методические документы позволяют
представить оценку эколого-экономическо о
ущерба в обобщенном виде как целевую
функцию:
составляющие которой УА, УВ, УЗ, УБ определяют
эколого-экономическ й ущерб компонентам
природной среды, соответственно: атмосферному
воздуху; поверхностным и подземным водам;
землям, недрам и почвам; биоресурсам (растительный
и животный мир и иные организмы).
Площадь загрязнения
земель нефтью и нефтепродуктами может
быть определена расчетно-аналитически
методом по формуле:
где FЗ
– площадь земли, загрязненной нефтью
и нефтепродуктами, м2; МЗ – количество
нефти и нефтепродуктов, разлившихся на
поверхности земли, т, по условию задания МЗ составляет
90% от всей массы утечки; КЗ – эмпирический
коэффициент (для горизонтальной поверхности):
КЗ
= 0,17 – 0,19 м2
/кг – для нефтепродуктов.
Степень загрязнения водных объектов характеризуется
количеством растворенной и (или) эмульгированной
в воде нефти и определяется по формуле:
где МВ – количество нефти растворенной
и (или) эмульгированной в воде, т, по условию
задания МВ составляет
10% от массы утечки; a – коэффициент
пропорциональности, м3/г, определяется
по данным таблицы 1; СН – концентрация
насыщения воды нефтью, г/м3, определяется
по данным таблицы 1; СФ – фоновая
концентрация нефти в воде принято СФ=0,05·10-3,
г/м3.
Таблица 1 – Концентрация насыщения
воды нефтью в зависимости от типа водного
объекта
МПЛ - количество пленочной нефти,
т, оставшейся на поверхности водных объектов
после проведения мероприятий по ликвидации
разливов нефти, в работе принимаем МПЛ=0(пленочная
нефть полностью удалена).
Загрязнение атмосферы
при аварийных разливах нефти характеризуется
количеством испарившихся низкомолекулярных
углеводородов и определяется по формуле:
где МИ – суммарное количество низкомолекулярных
углеводородов, испарившихся при разливе
нефти, т;
МИЗ – количество низкомолекулярных
углеводородов, испарившихся с поверхности
нефти, разлившейся по поверхности земли,
т;
МИВ – количество низкомолекулярных
углеводородов, испарившихся с поверхности
нефти, разлившейся по поверхности водных
объектов, т.
Количество
низкомолекулярных углеводородов, МИЗ, испарившихся с поверхности
нефти, т, разлившейся по поверхности земли,
определяется по формуле:
где qЗ– удельная величина
выбросов углеводородов в атмосферу с
поверхности нефти, разлившейся по земле,
кг/м2, определяется по данным табл.
2 [7] в зависимости от величин:
?З – толщины слоя свободной нефти
на поверхности земли, м, определяется
по формуле (12);
?З – продолжительности процесса
испарения свободной нефти с поверхности
земли, ч, принято ?З =240ч
(10 суток – время сбора нефти);
tЗ – средней температуры поверхности
испарения при испарении свободной нефти
с поверхности земли, оС, в расчете
значения температур земли, нефти, воды
принято равным 20 оС.
Для определения
удельной величины выбросов углеводородов
при промежуточных значениях параметров,
не указанных в табл. 2, [7], производится
линейная интерполяция между смежными
значениями.
Толщина слоя свободной
нефти на поверхности земли ?З
рассчитывается по формуле:
;
Тогда, при толщине слоя свободной нефти на поверхности
земли ?З =0,006м,
методом линейной интерполяции определили,
что величина qЗ=1,11 кг/м2.
Следовательно МИЗ составит:
Количество
низкомолекулярных углеводородов МИВ, испарившихся
с поверхности нефти, разлившейся по поверхности
водных объектов, определяется по формуле:
где qВ
– удельная величина выбросов
углеводородов в атмосферу с поверхности
нефти, разлившейся по поверхности водных
объектов, кг/м2, определяется по
данным табл. 2, [7], в зависимости от величин:
?B– толщины слоя свободной
нефти на поверхности водных объектов,
м, обычно рассчитывается по формуле (14)
в расчете принято ?В=0,003 м[3];
?В– продолжительности
процесса испарения свободной нефти с
поверхности водных объектов, ч, принято ?В =24 ч.
Толщина слоя свободной
нефти на поверхности водных объектов ?B
обычно рассчитывается по формуле:
FВ – площадь водной поверхности,
загрязненной нефтью и нефтепродуктами,
определяется из формулы (14):
Толщина слоя свободной
нефти на поверхности водных объектов ?B принимается равной 0,003 м, следовательно qВ=0,625 кг/м2.
Из формулы 16 находим FВ.
В расчетах величина FВ составит: Масса
испарившихся нефтепродуктов
с поверхности
водного объекта
составит: Общая масса
загрязнения атмосферы
низкомолекулярными
углеводородами, составит:
В качестве показателя
эколого-экономическ й значимости нефтезагрязненных
земель в данном расчете принимается стоимость
освоения для хозяйственных нужд новых
земель с учетом экологических факторов
и экономической значимости территории.
Нормативы средней стоимости освоения
новых земель (тыс. руб./га) для территориальных
зон РФ приведены в табл. 3[7] .
Экономический
ущерб в результате загрязнения земель (эколого-экономическ й ущерб)
может быть определен по формуле:
где УЗ – экономический ущерб в результате
загрязнения земель нефтью и нефтепродуктами,
тыс. руб.;
НЗ – норматив стоимости освоения
новых земель, тыс. руб./га, определяется
по табл. 3[7];
FЗ – площадь загрязнения, га;
КЭЗ – коэффициент, учитывающий
экологические факторы территории, равный
1,9 (табл.4 [7]);
Кt – коэффициент пересчета, учитывающий
продолжительность периода времени по
восстановлению нефтезагрязненных земель,
принимаем равным 1;
К? – коэффициент пересчета, учитывающий
степень загрязнения земель нефтью и нефтепродуктами,
принимаем 1;
Кh – коэффициент пересчета, учитывающий
глубину загрязнения земель нефтью и нефтепродуктами,
принимаем 1.
Экономический
ущерб в результате загрязнения
нефтью и нефтепродуктами водных объектов определяется по формуле:
где УВ – экономический ущерб в результате
загрязнения нефтью и нефтепродуктами
водных объектов, тыс. руб.;
КШ – коэффициент штрафных санкций
за сверхлимитный сброс вредных веществ,
принимается равным 5;
НВ – норматив платы за сброс
вредных веществ (нефть и нефтепродукты)
в водные объекты в пределах установленных
лимитов, равен 27,55 тыс. руб./т [7];
МВН– определяется по формуле
(9);
МПЛ - количество пленочной нефти,
т, оставшейся на поверхности водных объектов
после проведения мероприятий по ликвидации
разливов нефти, в работе принимаем МПЛ=0(пленочная
нефть полностью удалена);
КИ – коэффициент индексации
за период времени ввода норматива платы
по настоящее время, устанавливается федеральным
законом о государственном бюджете на
соответствующий год. Примечание:
норматив платы за сброс вредных веществ
(нефть и нефтепродукты), установленный
Правительством РФ в 2003 г. (27,55 тыс. руб./т),
применяется в 2012 г. c коэффициентом индексации КИ
= 2,05 – см. № 371-ФЗ от 30.11.2011 г.; КЭВ –
коэффициент, учитывающий экологические
факторы (состояние водных объектов), принимаем
равным 1,53 (табл. 7 [7]).
Экономический
ущерб в результате загрязнения
нефтью и нефтепродуктами атмосферы определяется
по формуле:
где УА – экономический ущерб
в результате загрязнения нефтью и нефтепродуктами атмосферы,
тыс. руб.;
КШ – коэффициент штрафных
санкций за сверхлимитный выброс вредных
веществ, принимается равным 5;
НА – норматив платы за
выброс в атмосферу летучих низкомолекулярных
углеводородов в пределах установленных
лимитов, 25 руб./т [5];
МИ - определяется по формуле
(10);
КИ – коэффициент индексации.
(Примечание:
норматив платы за выброс вредных веществ
(летучие низкомолекулярные углеводороды),
установленный Правительством РФ в 2005
г. (25 руб./т), применяется в 2012 г. c коэффициентом
индексации КИ
= 1,67 – см. № 371-ФЗ от 30.11.2011 г.; КЭА –
коэффициент, учитывающий экологические
факторы (состояние атмосферы),принимаем
равным1,6 (табл. 4 [7]).
Экономическая оценка ущерба
в результате загрязнения нефтью и нефтепродуктами
земель, водных объектов и атмосферы, тыс.
руб., определяется по формуле:
Степень риска аварий магистральных
нефтепроводов, согласно Руководству
[3], рекомендуется выполнять с помощью
критериев, которые приведены в табл. 2.
Показатели степени риска здесь имеют
качественный характер (низкая, средняя,
высокая) и могут быть использованы для
сравнительных оценок.
Таблица 2 – Критерии степени риска
аварий на магистральных нефтепроводах
[3]
В качестве критериев
приняты количественные значения величин
ожидаемых потерь нефти при аварийной
разгерметизации МН, представленные в
натуральном выражении (т/год).
Для сценария А1:
RM=?1· M1·1000/L1=0,0045·0,591·1000/52=0,051
т/год;
RЭ= ?1· У1·1000/L1=0,0045·7680·1000/52=664,62
руб/год.
Для сценария А12:
RM=?12· M12·1000/L1=82·10-6·5903·1000/52=9,31
т/год;
RЭ= ?12· У12·1000/L1=82·10-6·76504102·1000/52=120
641 руб/год.
Согласно таблице
2 авария А1 относится по
данным RM и RЭ к низкой степени
риска, а авария А12 относится по
показателю RМ
и RЭ к средней степени риска.
По значению экологического ущерба на 1000
км длины МН, по таблице 11 [7] определяем
границы областей уровня рисков для критически
важных объектов федерального значения.
Величина ожидаемого экологического ущерба
равные 664,62 и 120 641 руб./год больше 100 тыс.
руб/год, поэтому относится к существенным
(ЧС муниципального и/или межмуниципального
характера). Зная частоту аварий ?1
=1,3·10-2, определяем, что данная авария
находится в области повышенного риска.
Список
использованных источников
ГОСТ Р 51901-2002. Управление надежностью. Анализ риска технологических систем.
РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов. Утв. Госгортехнадзором РФ 10.07.2001.
Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах. Согл. Госгортехнадзором РФ, № 10-03/418 от 07.07.1999.
РД-03-14–2005. Порядок оформления декларации промышленной безопасности опасных производственных объектов и перечень включаемых в нее сведений.
Методики оценки риска чрезвычайных ситуаций и нормативы приемлемого риска чрезвычайных ситуаций (Руководство по оценке рисков чрезвычайных ситуаций техногенного характера, в том числе при эксплуатации критически важных объектов Российской Федерации). Утв. перв. зам. министра МЧС Р.Х. Цаликовым 9. 01. 2008 г. / Проблемы анализа риска. – Том 4 – 2007. – № 4.
Указания по определению нижнего уровня разлива нефти и нефтепродуктов для отнесения аварийного уровня к ЧС. Утв. приказом МПР России от 3.03.2003 г. № 156.
7. Методические указания по выполнению
расчетной (практической) работы «Оценка риска аварии на нефтепроводе» для студентов всех форм обучения специальности
280202 Инженерная защита окружающей среды
