References

firesmi

Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety

Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety

0869-74932587-6201

ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»

10.18322/PVB.2016.25.07.16-26.

firesmi-555

Research Article

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Сравнительный анализ методов прогнозирования газопаровоздушных смесей на приме-рах реальных взрывов

Comparative analysis of techniques of forecasting VCE on example of real explosions

Алексеев

С. Г.

Alexshome@mail.ru

Авдеев

А. С.

e-mail: 59aas@mail.ru

Литвинов

В. Н.

LitvinovVN@rambler.ru

Грачева

Н. Н.

grann72@mail.ru

Руденко

Н. Б.

nelli-rud@yandex.ru

Орищенко

И. В.

OrishenkoIrina@mail.ru

Барбин

Н. М.

NMBarbin@mail.ru

Научно-инженерный центр "Надежность и ресурс больших систем и машин" УрО РАНRussian FederationДонской государственный аграрный университетRussian FederationУральский государственный аграрный университетRussian Federation

2016

16052018

2571626

2018

Алексеев С.Г., Авдеев А.С., Литвинов В.Н., Грачева Н.Н., Руденко Н.Б., Орищенко И.В., Барбин Н.М.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/555

Показано, что аварийный дефлаграционный взрыв, который произошел 22 ноября 2006 г. в г. Дэнверс (США), хорошо описывается ME-TNO-методом. Исследован взрыв, происшедший 28.07.1948 г. на предприятии BASF в Людвигсхафене (Германия) вследствие потери целостности емкости с диметиловым эфиром, с помощью методов федеральных норм и правил, ГОСТ Р 12.3.047-98, ГОСТ Р 12.3.047-2012, РД 03-409-01, ME-TNO, BST2 (Baker-Strehlow-Tang) и Дорофеева. Показано, что наилучший результат прогнозирования последствий взрыва диметилового эфира достигнут при использовании метода ME-TNO. Установлено, что для прогнозирования последствий взрывов в режиме дефлаграции лучше использовать ME-TNO-метод.

The comparative analysis and development of forecasting techniques of vapor cloud explosions (VCE) are attracted attention of many researchers from the different countries. The present work prolongs a cycle of the author’s investigation on verification of procedures on examples of real explosions. It is earlier positioned that the RD 03-409-01 and Dorofeev’s methods are able to predict consequences VCE with com-prehen¬sible accuracy, if the flame speed is known. However in practice flame propagation it is often not known that it will impede practical application of the RD 03-409-01 and Dorofeev’s methods. In the present research it is shown that the ME-TNO method is predicted the deflagration VCE, which has place on November 22, 2006 in Denvers (USA). Advantage of the ME-TNO method is that it does not demand knowledge of the specific value of a flame speed. In the present research it is shown that the ME-TNO method is predicted the real deflagration VCE better the RD 03-409-01 and Dorofeev’s methods. Under the influence of a sunshine loss of integrity of container with dimethyl ether with the sub-sequent VCE took place on July 28, 1948 on an industrial territory of BASF in Ludwigshafen (Germany). There were lost 207 persons and 3808 persons have got traumas of various gravity by action of this VCE. This explosion is explored by methods of Federal Norms and Rules, GOST R 12.3.047-98, GOST R 12.3.047-2012, RD 03-409-01, ME-TNO, BST2 (Baker-Strehlow-Tang) and Dorofeev. There are found that the Russian and BST2 methods badly predict explosion consequences at the BASF in Ludwigshafen. The best result of forecasting of consequences of explosion of dimethyl ether are reached at use of the ME-TNO method. For forecasting of consequences of deflagration VCE it is better to use the ME-TNO method.

взрывдетонациядефлаграцияверификацияанализметодVCE

References1

Cant R. S.,DawesW.N., Savill A.M. Advanced CFD and modeling of accidental explosions // Annual Review of Fluid Mechanics.-2004.-Vol. 36.-P. 97-119. DOI: 10.1146/annurev.fluid. 36.050802.121948.

Clutter J. K. A reduced combustion model for vapor cloud explosions validated against full-scale data // Journal of Loss Prevention in the Process Industries.-2001.-Vol. 14, No. 3.-P. 181-192. DOI: 10.1016/S0950-4230(00)00044-9.

Clutter J. K., Whitney M. G. Use of computational modeling to identify the cause of vapor cloud explosion incidents // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - 2001. - Vol. 14, No. 5. - P. 337-347. DOI: 10.1016/S0950-4230(01)00022-5.

Lea C. J., Ledin H. S.Areview of the state of the art in gas explosion modelling // Report HSL/2002/02. - Buxton : Health & Safety Laboratory, 2002. - 180 p.

Wolanski P., Kobiera A., Kindracki J. “Explosion pressure”. The program for calculation of maximum pressure of explosion for chemical equilibrium conditions : report. - Warsaw : Warsaw University of Technology Institute of Heat Engineering, 2004. - 14 p.

Булхов Н. Н. Усовершенствование методов оценки условий возникновения и последствий взрывов на металлургических предприятиях : дис. … канд. техн. наук.- М., 2004. - 185 с.

Акинин Н. М. Методические основы прогнозирования и предотвращения взрывов легковоспламеняющихся и взрывчатых материалов на опасных производственных объектах металлургических и коксохимических предприятий : дис.… д-ра техн. наук.- М., 2005. - 304 с.

Pierorazio A. J., Thomas J. K., Baker Q. A., Ketchum D. E. An update to the Baker-Strehlow-Tang vapor cloud explosion prediction methodology flame speed table // Process Safety Progress. - 2005. - Vol. 24, No. 1. - P. 59-65. DOI: 10.1002/prs.10048.

Alonso F. D., Ferradás E. G., Pérez J. F. S., Aznar A. M., Gimeno J. R., Alonso J. M. Characteristic overpressure-impulse-distance curves for vapour cloud explosions using the TNO multi-energy model // Journal of Hazardous Materials. - 2006. - Vol. 137, No. 2. - P. 734-741. DOI: 10.1016/j.jhazmat. 2006.04.005.

Таубкин И. С., Фролов А. В. О методиках расчета параметров взрыва облаков газопаровоздушных смесей // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций.- 2006. - № 2. - С. 35-45.

Trelat S. Impact de fortes explosions sur les bâtiments representatives d’une installation industrielle : these de doctorat.- Université d’Orléans, 2006.- 272 p.

Dorofeev S. B. A flame speed correlation for unconfined gaseous explosions // Process Safety Progress. -2007.- Vol. 26, No. 2. - P. 140-149. DOI: 10.1002/prs.10176.

Dorofeev S. B. Blast effect of confined and unconfined explosions // Proc. 20th ISSW “Shock waves” / By ed. B. Sturtevant, J. Shepherd, H. Hornung.-Singapore : Scientific Publishing Co., 1996.-Vol. 1.- P. 77-86.

Dorofeev S. B. Evaluation of safety distances related to unconfined hydrogen explosions // International Journal of Hydrogen Energy. - 2007. - Vol. 32, No. 13. - P. 2118-2124. DOI: 10.1016/j.ijhydene. 2007.04.003.

Alonso F. D., FerradбsE.G.,Sбnchez T. J. J., Aznar A. M., Gimeno J. R., Alonso J. M. Consequence analysis to determine the damage to humans from vapour cloud explosions using characteristic curves // Journal of Hazardous Materials.-2008.-Vol. 150, No. 1.-P. 146-152. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.04.089.

Кочетов Н. М. О методиках оценки потенциальной опасности при проектировании технологических процессов // Проблемы анализа риска.- 2009. - Т. 6, № 2. - С. 64-69.

Van den Berg A. C. “BLAST”:Acompilation of codes for the numerical simulation of the gas dynamics of explosions // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - 2009. - Vol. 22, No. 3. - P. 271-278. DOI: 10.1016/j.jlp.2008.07.004.

Park D. J., Lee Y. S.Acomparison on predictive models of gas explosions // Korean Journal of Chemical Engineering.- 2009.- Vol. 26, No. 2. -P. 313-323. DOI: 10.1007/s11814-009-0054-5.

Hansen O. R., Hinze P., Engel D., Davis S. Using computational fluid dynamics (CFD) for blast wave predictions // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - 2010. - Vol. 23, No. 6. - P. 885-906. DOI: 10.1016/j.jlp.2010.07.005.

Middha P. Development, use, and validation of the CFD tool FLACS for hydrogen safety studies : diss. doctor of philosophy.- University of Bergen (Norway), 2010. - 102 p.

Vеgsжther K. Modelling of gas explosion : diss. doctor of philosophy. - Norwegian University of Science and Technology, 2010.- 178 p.

Sari A. Comparison of TNO multienergy and Baker-Strehlow-Tang models // Process Safety Progress. -2011.- Vol. 30, No. 1. - P. 23-26. DOI: 10.1002/prs.10424.

Антипьев В. Н., Скаков И. А. Анализ условий горения и взрыва топливно-воздушной смеси // Управление качеством в нефтегазовом комплексе.- 2011. - № 3. - С. 58-61.

Антипьев В. Н., Скаков И. А. Оценка физических эффектов при взрыве топливовоздушной смеси // Управление качеством в нефтегазовом комплексе.- 2013. - № 2. - С. 39-42.

Ефремов К. В., Лисанов М. В., Софьин А. С., Самусева Е. А., Сумской С. И., Кириенко А. П. Расчет зон разрушения зданий и сооружений при взрывах топливно-воздушных смесей на опасных производственных объектах // Безопасность труда в промышленности.- 2011. - № 9. - С. 70-77.

Пепеляев А. А. Численное моделирование внутреннего взрыва бытового газа и его воздействия на кирпичные жилые здания : дис.… канд. техн. наук.- Пермь, 2011. - 137 с.

Gelfand B. E., Silnikov M. V., Medvedev S. P., Khomik S. V. Thermo-gas dynamics of hydrogen combustion and explosion.- N. Y. : Springer, 2012.- 324 p. DOI: 10.1007/978-3-642-25352-2.

Бузаев Е. В. Разработка методов прогнозирования параметров взрывоопасных зон при аварийных выбросах горючих веществ : дис.… канд. техн. наук.- М., 2015. - 124 с.

Глухов А. В. Совершенствование расчетных методов оценки пожаровзрывоопасности нефтегазовых производственных объектов : дис.… канд. техн. наук.- Оренбург, 2011. - 148 с.

Assael M. J., Kakosimos K. E. Fires, explosions, and toxic gas dispersions. Effects calculation and risk analysis.-Boca Raton : CRC Press, 2010. - 345 p.

Кривченко А. Л., Кривченко Д. А., Чуркин О. Ю. О принципах расчета параметров детонации в конденсированных и газовых системах // Наука и современность.-2010.-№1-2.-С. 166-171.

CCPS. Guidelines for vapor cloud explosion, pressure vessel burst, BLEVE, and flash fire hazards. - N. Y. : J. Wiley & Sons, 2010.- 456 p.

Салеев Е. П. Расчетный метод оценки границ зон разрушений при взрыве газопаровоздушных смесей // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация.-2011.-№3.-С. 17-20.

Клюжин А. В., Егорова Ю. А., Горохова А. Г. Сравнительный анализ методов прогнозирования масштабов аварий с объемными взрывами // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. -2013.- Т. 2, № 9(13).- С. 170-176.

Мазур А. С., Бушнев Г. В., Янковский И. Г. О проблемах определения параметров аварийных взрывов газопаровоздушных смесей и их воздействия на людей, здания и сооружения // Проблемы управления рисками в техносфере.- 2014. - № 2(30). - С. 32-40.

Васьков Р. Е., Богач В. В., Кочетов Н. М. Оценка энергии ударной волны взрыва топливно-воздушной смеси // Вестник Казанского технологического университета.-2015.-Т. 18,№2.-С. 420-421.

Васьков Р. Е., Кочетов Н. М. Надежность методик прогнозирования последствий взрыва топливно-воздушной смеси на опасном производственном объекте // Проблемы анализа риска.-2014. - Т. 11, № 6. - С. 60-71.

Ramìrez-Marengo C., Diaz-Ovalle C., Vázquez-Román R., Mannan M. S. A stochastic approach for risk analysis in vapor cloud explosion // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - 2015. - Vol. 35. -P. 249-256. DOI: 10.1016/j.jlp.2014.09.006.

Li J., Abdel-Jawad M., Ma G. New correlation for vapor cloud explosion overpressure calculation at congested configurations // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - 2014. - Vol. 31. - P. 16-25. DOI: 10.1016/j.jlp.2014.05.013.

Агапова Е. А., Дегтярев Д. В., Лисанов М. В., Крюков А. С., Кульберг С. Б., Сумской С. И. Сравнительный анализ российских и зарубежных методик и компьютерных программ по моделированию аварийных выбросов и оценке риска // Безопасность труда в промышленности.-2015.-№9.- С. 71-78.

Орищенко И. В., Грачева Н. Н., Руденко Н. Б., Литвинов В. Н., Петренко Н. В. Компьютерная модель оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей // Научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2015. - № 106. - С. 301-312. URL: http://ej.kubagro.ru/2015/02/pdf/019.pdf (дата обращения: 18.02.2016).

Алексеев С. Г., Авдеев А. С., Барбин Н. М., Тимашев С. А., Гурьев Е. С. Методы оценки взрывопожароопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. I. РБ Г-05-039-96 // Пожаровзрывобезопасность.- 2010. - Т. 19, № 5. - С. 37-47.

Алексеев С. Г., Авдеев А. С., Барбин Н. М., Тимашев С. А., Гурьев Е. С. Методы оценки взрывопожароопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. II. РД 03-409-01 // Пожаровзрывобезопасность.- 2011. - Т. 20, № 1. - С. 21-27.

Алексеев С. Г., Авдеев А. С., Барбин Н. М., Тимашев С. А., Гурьев Е. С. Методы оценки взрывопожароопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. III. СП 12.13130.2009 // Пожаровзрывобезопасность.- 2012.- Т. 21, № 1. - С. 33-38.

Алексеев С. Г., Авдеев А. С., Барбин Н. М., Тимашев С. А., Гурьев Е. С. Методы оценки взрывопожароопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. IV. ГОСТ Р 12.3.047-98 // Пожаровзрывобезопасность.- 2012. - Т. 21, № 6. - С. 34-37.

Алексеев С. Г., Авдеев А. С., Барбин Н. М., Тимашев С. А., Гурьев Е. С. Методы оценки взрывопожароопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. V.ПБ09-540-03 // Пожаровзрывобезопасность.- 2012.- Т. 21, № 8. - С. 32-35.

Алексеев С. Г., Авдеев А. С., Барбин Н. М., Тимашев С. А., Гурьев Е. С. Методы оценки взрывопожароопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. VI. TNO-методы (часть 1) // Пожаровзрывобезопасность.- 2013. - Т. 22, № 7. - С. 22-29.

Алексеев С. Г., Авдеев А. С., Барбин Н. М., Гурьев Е. С. Методы оценки взрывопожароопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. VII. BST-методы // Пожаровзрывобезопасность.- 2013.- Т. 22, № 12. - С. 23-30.

Алексеев С. Г., Гурьев Е. С., Авдеев А. С., Барбин Н. М. Сравнительный анализ методик прогнозирования последствий взрывов газопаровоздушных смесей // Проблемы анализа риска.-2013.- Т. 10, № 4. - С. 12-19.

Алексеев С. Г., Авдеев А. С., Барбин Н. М., Гурьев Е. С. Методы оценки взрывопожароопасности топливовоздушных смесей на примере керосина марки РТ. VIII. Сравнение методов Дорофеева, РД 03-409-01 и BST2 // Пожаровзрывобезопасность.- 2015. - Т. 24, № 3. - С. 6-12.

Алексеев С. Г., Авдеев А. С., Барбин Н. М., Полищук Е. Ю. Сравнительный анализ методик прогнозирования VCE на примере взрыва во Фликсборо // Пожаровзрывобезопасность.-2015.-Т. 24, № 5. - С. 24-35.

Алексеев С. Г., Гурьев Е. С., Барбин Н. М. Еще раз о сравнении методик прогнозирования последствий взрывов топливно-воздушных смесей // Проблемы анализа риска.-2015.-Т. 12,№2.- С. 56-70.

Алексеев С. Г., Гурьев Е. С., Барбин Н. М., Животинская Л. О. Верификация методик прогнозирования последствий на примере реального взрыва изопентана // Техносферная безопасность. - 2015.-№ 2(7).-С. 22-23. URL: http://uigps.ru/sites/default/files/jyrnal/stat%20PB%207/3.pdf (дата обращения: 16.02.2016).

РД 03-409-01. Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей : утв. постановлением Госгортехнадзора РФ от 26.06.2001№25. URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=EXP;n=334178 (дата обращения: 10.02.2016).

Van den Bosch C. J. H., Weterings R. A. P. M. (eds.). CPR 14E. Methods for the calculation of physical effects. “Yellow Book”.- Hague : Gevaarlijke Stoffen, 2005. - 870 p.

Сайт компании GEXCON. Vapour cloud explosion blasts - Multi-Energy method. URL: http://www.gexcon.com/tools/MEMethod (дата обращения: 19.02.2016).

База данных DIPPR 801. URL: http://dippr.byu.edu (дата обращения: 19.02.2016).

Маршалл В. Основные опасности химических производств.- М. : Мир, 1989. - 672 с.

Бызов А. П., Короткий И. В. Оценка последствий взрывов топливно-воздушных смесей на опасных производственных объектах // Научный форум с международным участием “Неделя науки СПбПУ” : материалы научно-практической конференции.-СПб. : Изд-во Политехнического университета, 2015.- С. 165-169.

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности “Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств” : утв. приказом Ростехнадзора от 11.03.2013 № 96. URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=145465 (дата обращения: 10.02.2016).

Козлитин А. М. Развитие теории и методов оценки рисков для обеспечения промышленной безопасности объектов нефтегазового комплекса : дис.…д-ра техн. наук.-Саратов, 2006.-395 с.

Бирбраер А. Н., Родлер А. Ю. Экстремальные воздействия на сооружения.-СПб. : Изд-во Политехнического университета, 2009.- 594 с.

Демиденко Г. П., Кузьменко Е. П., Орлов П. П., Пролыгин В. А., Сидоренко Н. А. Защита объектов народного хозяйства от оружия массового поражения : справочник. - Київ : Выща Шк., 1989. -287 с.

Tang M. J., Baker Q. A. A new set of blast curves from vapor cloud explosion // Process Safety Progress. -1999.- Vol. 18, No. 3. - P. 235-240. DOI: 10.1002/prs.680180412.

Tang M. J., Baker Q. A. Comparison of blast curves from vapor cloud explosions // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - 2000. - Vol. 13, No. 3-5. - P. 433-438. DOI: 10.1016/S0950-4230(99)00040-6.

ПБ 09-540-03. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств : утв. постановлением Госгортехнадзора РФ от 05.05.2003 № 29. URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=42332 (дата обращения: 11.02.2016).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.