Розрахунок стійкості роботи обладнання в умовах дії ударної хвилі

Стійкість окремих елементів обладнання невеликих розмірів до ударної хвилі можна оцінити за допомогою розрахунків основаних на тому, що зміщення, звалювання обладнання виникають від натиску повітря, яке рухається за фронтом ударної хвилі, за рахунок дії на обладнання аеродинамічних сил зміщення, що визначаються за формулою

(2.1)

де С_х - коефіцієнт аеродинамічного опору (табл. 1.4, додаток 1);

S - площа предмета, на який діє Р_зм, м²;

V - швидкість повітря за фронтом ударної хвилі, м/с;

ρ - густина повітря, кгс/см.

Зміщення предметів відбудеться, якщо горизонтальна сила кріплення або тертя буде менше Р_зм, тобто

(2.2)

де f- коефіцієнт тертя (табл. 1.5, додаток 1);

G - маса предмета, кг; - швидкісний тиск.

Якщо ми знаємо ΔР_ф, то можна знайти ΔР_шн, при якому предмет зміститься з свого місця

(2.3)

За формулою

(2.4)

можна знайти надмірний тиск ΔР_ф, при збільшенні якого виникне зміщення предметів.

Стійкість високих об’єктів (опор ліній електропередач (ЛЕП), кранів з баштами і стрілою та ін.) до перекидання при дії ударної хвилі визначається такими даними:

- вагою (G), кг;

- міцністю кріплення (Q), кгс;

- плечем сили ваги та кріплення (а), м;

- силою зміщення (Р_зм), кгс;

- максимальною площею поперечного перерізу (S), м²;

- коефіцієнтом аеродинамічного опору (С_х).

Схема утворення сил зміщення і перекидання показана на рис. 2.1.

а) б)

Рис. 2.1. Схема утворення сил зміщення і перекидання

При дії ударної хвилі на об’єкт буде діяти сила Р_зм на плече h. Моменту цієї сили протидіє момент ваги G і сили кріплення Q. Умовою повалення об’єкта є збільшення моменту сили над сумою моментів сил G і Q. Для випадку "а" (рис. 2.1) умовою перекидання є нерівність

де h - плече аеродинамічної сили зміщення, м;

а - плече сил кріплення, м;

Q - сили кріплення, кгс;

G - маса об’єкта, кг.

Для випадку "б" умова перекидання буде

(2.5)

Для знаходження ΔР_ф, при якому виникне перекидання, необхідно знайти силу ΔР_шн при переверненні з виразу

(2.6)

Якщо в цю формулу підставити значення формули 2.5, то отримаємо

(2.7)

З табл. 1.3 додатка 1 визначається граничне значення ΔР_ф.

Оцінка стійкості роботи об'єкта в умовах дії

Світлового випромінювання

Внаслідок дії світлового випромінювання на об'єкті можуть виникнути пожежі, що знищують об’єкт. При хорошій протипожежній підготовці об'єкта небезпека може бути значно знижена.

За критерій стійкості об’єкта в умовах дії світлового випромінювання приймається мінімальний світловий імпульс, при якому може статися запалення матеріалів або споруд, внаслідок чого на об’єкті виникнуть пожежі.

Це значення світлового імпульсу прийнято вважати межею стійкості об’єкта до світлового випромінювання (U_гp).

На виникнення і розповсюдження пожеж на об'єкті впливають:

а) вогнестійкість будівель і споруд;

б) категорія виробництва за пожежовибухонебезпекою;

в) щільність забудови;

г) метеоумови.

Під вогнестійкістю розуміють опір будівельних конструкцій дії вогню і температури.

Ступінь вогнестійкості будови залежить від будівельних матеріалів і від межі вогнестійкості основних його конструкцій.

Межа вогнестійкості конструкцій визначається часом в годинах, протягом якого не з’являються прохідні тріщини, конструкція не втрачає несучої здатності і не руйнується. Розрізняють п’ять ступенів вогнестійкості будинків і споруд.

До І і II ступенів вогнестійкості відносяться будинки і споруди з вогнетривких матеріалів (цегляні, бетонні, металеві).

До III ступеня вогнестійкості відносяться будинки з вогнетривких матеріалів з дерев’яними відштукатуреними перекриттями.

До IV ступеня вогнестійкості – дерев’яні відштукатурені будинки.

До V ступеня вогнестійкості – дерев’яні невідштукатурені будинки.

Виникнення пожеж залежить також від технологічного процесу і характера виробництва.

За пожежовибухонебезпекою всі об'єкти діляться на 5 категорій: А, Б, В, Г, Д.

Категорія А - пожежовибухонебезпечне виробництво: горючі гази з нижньою межею вибуху 10% і менше об’єма повітря, рідини з температурою запалювання до 28°С включно.

Категорія Б - пожежовибухонебезпечне виробництво: горючі гази з нижньою межею вибуху більше 10% об’єму повітря, рідини з температурою запалювання від 28°С до 61 °С.

Категорія В - пожежонебезпечне виробництво: рідини з температурою запалювання більше 61° С, пил або волокна з нижньою

межею вибуху більше 65 г/м² та ін.

Категорія Г - металургійні виробництва, підприємства гарячої обробки металів, котельні тощо.

Категорія Д - підприємства холодної обробки металів.

Найбільш небезпечним є ОНГ категорій А, Б, В.

Ймовірність розповсюдження пожеж в значній мірі залежить і від щільності забудови об’єкта (П):

(2.8)

де S_П - площа, яку займають всі будинки і споруди, м²;

S_Т - площа території об’єкта, м².

Найбільш небезпечним для ОНГ є суцільні пожежі, які можуть виникнути:

а) на дільницях, забудованих будинками IV і V ступенів вогнестійкості, при П=10-20%;

б) на дільницях, забудованих будинками III ступеню вогнестійкості, при П=20-30%;

в) на дільницях, забудованих будинками І і II ступенів вогнестійкості, при П>30%.

Оцінка стійкості об'єкта в умовах дії світлового випромінювання ведеться в такій послідовності:

1. Встановлюють ступінь вогнестійкості кожного будинку, споруди (табл. 1.6, додаток 1).

2. Вивчають характер технологічного процесу цеху, наявність згорних і вибухонебезпечних матеріалів і речовин, які використовуються у виробництві і встановлюють категорію виробництва за пожежовибухонебезпекою (табл. 1.7, додаток 1).

3. Вивчають окремо кожну будівлю і споруду об’єкта (цеху), визначають наявність конструкцій та їх елементів, які виготовлені із згорних матеріалів (двері, віконні рами та ін.) і визначають їх характеристики з точки зору протидії світловому випромінюванню. Наприклад, в будинку цеху №1 двері дерев’яні, пофарбовані в білий колір.

4. З довідкової таблиці 1.8 додатка 1 визначають величини світлових імпульсів, які викликають загорання вибраних елементів.

5. Визначають межу стійкості об’єкта (цеху) до світлового випромінювання - мінімальний світловий імпульс, який викликає загорання на об’єкті (U_гp).

6. Визначають щільність забудови об’єкта і ймовірність розповсюдження пожеж.

Отримані дані заносяться в табл. 2.1, аналізуються і визначаються найбільш небезпечні в пожежному відношенні цехи (елементи). Робляться висновки про стійкість об’єкта до дії світлового випромінювання і запроваджуються конкретні заходи щодо підвищення стійкості об’єкта.

У висновках вказується:

- максимальне значення світлового імпульса, що очікується на об’єкті і в якій зоні пожеж може виявитись об’єкт;

- межа стійкості об’єкта до дії світлового опромінення (мінімальний світловий імпульс, при якому може виникнути пожежа на об’єкті);

- найбільш небезпечні в пожежному відношенні дільниці виробництва;

можлива пожежна обстановка (окремі пожежі, масові, суцільні пожежі або тління);

- до якої межі доцільно підвищити стійкість роботи об’єкта;

- заходи щодо підвищення стійкості об'єкта.

Таблица 2.1

Назва споруд	Ступінь вогне- стійкості	Категорія пожежної небезпеки	Елементи цеху і їх характеристики	Uгp кДж/м	Uгp, кДж/м
Будівлі: одноповерхові, цегляні, перекриття з/б, межа вогнестійкості перекриття 1 т	II	Д	1. Двері і віконні рами - дерев'яні. 2. Покрівля - толь на дерев'яній основі.