Определение устойчивости функционирования промышленного объекта в чрезвычайных ситуациях

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра "Безопасность жизнедеятельности"

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту

Определение устойчивости функционирования промышленного объекта в чрезвычайных ситуациях

Выполнил:

Группа: МТ -547

Вариант: 9

Проверил: Горбунов С.Е.

Проект защищен

с оценкой .

" " 2004 г.

Челябинск 2004г.

Содержание

Введение

Одним из важнейших условий обеспечения безопасности жизнедеятельности производственного персонала объектов экономики (предприятий, учреждений, организаций) является их устойчивая работа при чрезвычайных ситуациях невоенного и военного характера: природных, экологических и других бедствиях, техногенных авариях, применении вероятным противником оружия обычного, массового или глобального поражения.

Задание на курсовое проектирование

1. По исходным данным соответствующего варианта (табл. П.18…П.25 [1]) исследовать и оценить устойчивость механического цеха машиностроительного завода к поражающим воздействиям (факторам) ЧС.

2.При исследовании и оценке устойчивости механического цеха:

А) Начертить:

– на листе ватмана А1 расположение завода относительно точки прицеливания ядерного удара и расчетных центров взрыва (ЦВ_В и ЦВ_Д); зоны разрушений и район возможного радиоактивного заражения местности (ВРЗМ);

– на листе ватмана А1 план цеха и расположение оборудования в нем.

Б) Определить (рассчитать):

o Параметры поражающих факторов прогнозируемых ЧС (взрыва боеприпаса и газовоздушной смеси, выброса радиоактивных и аварийно химически опасных веществ), воздействующих на завод и цех: избыточное давление во фронте воздушной ударной волны Р_Ф кПа, светотеплового импульса U кДж/м², дозу излучений проникающей радиации Д р (бэр), эталонный уровень радиации (мощность дозы) Р₁ р/ч, на территории завода (цеха), определить время формирования зон ВРЗМ и время подхода облака с радиоактивными веществами к объекту экономики;

o Устойчивость элементов производственного комплекса цеха: здания, оборудования, коммунально-энергетических сетей (КЭС), транспорта и связи к действию вышеперечисленных поражающих факторов.

При этом, расчет возможных разрушений оборудования со значительной площадью производить по действию избыточного давления Р_Ф кПа, с использованием таблиц, а элементов с незначительной площадью - по действию давления скоростного напора Р_СК с использованием формул.

Результаты исследования устойчивости производственного комплекса цеха к прогнозируемым параметрам ЧС оформить в виде таблицы (табл.2 [1]), сделать соответствующие выводы и разработать мероприятия по повышению устойчивости ПК цеха.

По данным исследования составить схему возможных разрушений здания и оборудования производственного комплекса цеха при Р_Ф = 10, 20, 30, 40 и 50 кПа. На листе ватмана А1 начертить таблицу исследования устойчивости производственного комплекса цеха к действию воздушной ударной волны и схему действия Р_СК на оборудование незначительной площади.

3. Исследовать и оценить устойчивость ПК механического цеха машиностроительного завода к действию внутренних и внешних вторичных поражающих факторов: взрыву газовоздушной смеси и разрушению емкости с аварийно химически опасными веществами (АХОВ).

4. По результатам оценки устойчивости производственного комплекса цеха к действию воздушной ударной волны взрыва газовоздушной смеси сделать выводы и разработать мероприятия по повышению устойчивости производственного комплекса цеха.

5. Начертить (на листе ватмана А1) расположение завода (цеха) относительно центра города и химкомбината, и район возможного химического заражения местности при инверсии и скорости ветра 1 м/с; ?₂ - аналогично ядерному взрыву.

Определить (рассчитать):

глубину района заражения местности АХОВ с поражающей и смертельной концентрацией;

время подхода облака с АХОВ к заводу (цеху) и время его поражающего действия;

возможные химические потери производственного персонала цеха;

по результатам оценки устойчивости цеха к действию АХОВ сделать выводы и разработать мероприятия по повышению устойчивости цеха.

6. Исследовать и оценить устойчивость производственной деятельности цеха к действию радиоактивного загрязнения местности с эталонными уровнями радиации:

по основному варианту - по прогнозируемой величине Р₁, р/ч;

по резервному варианту - по величине Р₁ = 100 и 200 р/ч.

Определить (рассчитать):

• время начала смен на 1 и 2 сутки после взрыва;

• дозы радиации, которые могут получить производственный персонал цеха в 1 и 2 сутки работы в цехе после взрыва.

Результаты расчета оформить в виде таблицы и графика, начертить на лист ватмана А1; сделать выводы и разработать мероприятия по повышению устойчивости цеха к воздействию радиации.

7. По результатам исследования оценки устойчивости производственного комплекса и производственной деятельности цеха к воздействию первичных и вторичных поражающих факторов ЧС составить план и план-график мероприятий по повышению устойчивости цеха в условиях ЧС.

Исходные данные 9 варианта представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Исходные данные варианта 9

Основы устойчивости функционирования объектов экономики в чрезвычайных ситуациях

Под устойчивостью функционирования объекта экономики (ОЭ) в чрезвычайных ситуациях (ЧС) понимают обеспечение им выпуска запланированной (по объему, номенклатуре и качеству) продукции в случае выхода из строя цехов, лабораторий и других структурных подразделений объекта или способность объектов при ЧС восстанавливать свою производственную деятельность в установленные сроки.

Устойчивость объекта экономики в ЧС определяется:

а) видами ЧС и параметрами их поражающих факторов, удалением объекта экономики от центров ЧС, топографическими и метеорологическими условиями в районах расположения объектов;

б) надежностью производственных комплексов объектов: зданий, сооружений, оборудования, транспорта, связи и коммунально-энергетических сетей (КЭС);

в) надежностью производственной деятельности объектов: управления, защиты производственного персонала, технологического процесса, материально-технического снабжения и ремонтно-восстановительной службы.

Исследование устойчивости функционирования объекта экономики в ЧС проводится поэтапно (рис.1), по определенным методикам.

Оценка устойчивости функционирования объекта экономики в ЧС заключается в определении (расчете) параметров прогнозируемых поражающих факторов, воздействующих на объект экономики и сравнение их с фактической (физической, организационной и др.) устойчивостью элементов производственных комплексов и производственной деятельности объекта экономики.

При этом, в первую очередь, оценивается устойчивость объекта экономики к наиболее опасным поражающим факторам, например, к поражающим факторам взрывов ядерных или обычных боеприпасов.

Устойчивость объекта экономики к поражающим факторам взрывов боеприпасов гарантирует устойчивость объекта экономики к поражающим факторам других (техногенных, природных) ЧС: землетрясений, пожаров, заражения радиоактивными и химическими веществами и т.п.

I. Определение параметров поражающих факторов прогнозируемых чрезвычайных ситуаций

Исходные данные для определения параметров поражающих факторов прогнозируемых ЧС, воздействующих на объекты экономики, задаются местными Управлениями по делам ГО и ЧС или определяются расчетным путем.

При наличии данных о виде и мощности боеприпаса, месте (координатах) прогнозируемого центра взрыва (точки прицеливания) и расположении относительно него объекта, исследуемого на устойчивость, могут быть определены численные значения максимального избыточного давления Р_Ф, светотеплового излучения U, проникающей радиации Д и других поражающих факторов взрывов. Для этого используются формулы или таблицы П.2...П.6, представленные в приложении [1].

При этом, расстояние от объекта экономики до центров взрывов (ближнего - ЦВ_Б и дальнего - ЦВ_Д) определяются с учетом закона вероятного кругового рассеивания (ВКР) боеприпасов:

R_ВКР(max) = 3,2 r_{ВКР(табл.)} (1)

где: R_BKP(max) - радиус окружности вероятного максимального кругового рассеивания (с центром в точке прицеливания), в пределы которого с 90%-ной вероятностью попадет боеприпас;

r_{ВКР(табл.)} - радиус окружности вероятного табличного кругового рассеивания боеприпаса (из его технической характеристики).

Решение:

1. По данным варианта строится схема расположения машиностроительного завода относительно центра города - точки прицеливания боеприпаса (рис.2)

2. Определяются ближний (ЦВ_Б) и дальний (ЦВ_Д) центры взрыва (относительно машиностроительного завода). Они рассчитываются с учетом закона вероятного кругового рассеивания боеприпасов:

R_ВКР(max) = 3,20,5 = 1,6 км (по формуле 1);

R_Б = R - R_ВКР(max) = 4,5 - 1,6 = 2,9 км;

R_Д = R + R_ВКР(max) = 4,5 + 1,6 = 6,1 км.

Рис. 2. Расположение машиностроительного завода (МЗ) относительно точки прицеливания и прогнозируемых центров взрыва.

3. Определяется величина максимального избыточного давления воздушной ударной волны наземного взрыва Р_Ф, кПа для R_Б - наиболее неблагоприятного (опасного) для устойчивости МЗ.

По табл. П.1 [1] для q=0,3Мт:

R₁=2,7 км - Р_Ф=50 кПа,

R₂=3,1 км - Р_Ф=40 кПа.

Тогда при R_Б=2,9 км Р_Ф (по правилу интерполяции) составит:

кПа.

4. Определяем величины максимального и расчетного светотеплового импульса U кДж/м²:

а) По табл. П.1 [1] для q=0,3 Мт:

R₁=2,7 км - U_max=1440 кДж/м²,

R₂=3,1 км - U_max=1120 кДж/м².

Тогда при R_Б=2,9 км U_max (по правилу интерполяции) составит:

кДж/м².

б) U_расч (с учетом прозрачности воздуха) составит:

кДж/м².

5. Величину дозы проникающей радиации Д, Р(бэр) определим графически, по табл. П.2 [1] строим график Д = f(R) для q=0,3Мт (рис. 3):

Рис. 3. Зависимость дозы проникающей радиации Д от расстояния R до точки взрыва.

Из графика видно, что при R_Б=2,9 км, Д = 15 Р(бэр).

6. Определяем величину эталонного (на 1 час после взрыва) уровня радиации (от радиоактивного заражения местности) на территории машиностроительного завода Р₁, р/ч.

По данным табл. П.3…П.5 определяем параметры, по которым будет произведено построение окружности, с центром в точке ЦВ_Б, и сектора с углом 40⁰ по направлению ветра, показывающие уровень радиоактивного заражения местности:

Длины зон заражения на следе облака определим графически, по табл. П.2 [1] строим график q = f(L) для скорости ветра V=50км/ч (рис. 4):

Рис. 4. Зависимость размера зон заражения от мощности заряда

Из графика определяем что для заряда q=300 тыс.т.:

L_А=240 км; L_В=60 км;

L_Б=95 км; L_Г=30 км.

Для определения величины эталонного уровня радиации на территории машиностроительного завода Р₁, р/ч, построим график зависимости Р₁=f(L) (рис. 5):

Рис. 5. Зависимость величины эталонного уровня радиации от расстояния до центра взрыва

По графику определяем, что на расстоянии R_Б=2,9 км, величина эталонного (на 1 час после взрыва) уровня радиации на территории машиностроительного завода составит Р₁=1700, р/ч.

В результате построения района ВРЗМ машиностроительный завод окажется у внутренней границы зоны Г (рис.6).

Рис. 6. Расположение машиностроительного завода относительно района возможного радиоактивного заражения местности

Зоны возможного заражения на следе облака наземного ядерного взрыва представлены на рис. П.1. и рис. П.2. в Приложении.

Время формирования зон можно определить как отношение длины зоны к средней скорости ветра.

_А = L_А/V =240 / 50 = 4,8 ч;

_Б = L_Б/V = 95 / 50 = 1,9 ч;

_В = L_В/V = 60 / 50 = 1,2 ч;

_Г = L_Г/V = 30 / 50 = 0,6 ч.

Время подхода облака с радиоактивными веществами к объекту экономики:

= R_Б/V = 2,9 / 50 = 0,058 ч. = 3 мин. 29 с.

7. По результатам расчетов составляем сводную таблицу величин поражающих факторов взрыва, воздействующих на машиностроительный завод и его структурные подразделения (табл.2.):

Таблица 2. Поражающие факторы прогнозируемого взрыва, воздействующие на машиностроительный завод и его структурные подразделения

II Определение устойчивости производственного комплекса объекта к поражающим факторам

Устойчивость элементов производственных комплексов объектов экономики (зданий и сооружений, оборудования, транспорта, связи, КЭС) в ЧС определяется по воздействию на них воздушной ударной волны, светотеплового излучения и вторичных (внутренних и внешних) поражающих факторов взрыва.

1. Определение устойчивости производственного комплекса объекта к воздействию воздушной ударной волны

Устойчивость элементов производственных комплексов объектов экономики и их структурных подразделений к воздействию воздушной ударной волны заключается:

– в выявлении основных элементов производственного комплекса, от которых зависит функционирование объектов и их структурных подразделений;

– в определении (по формулам, таблицам) расчетной устойчивости каждого элемента производственного комплекса цеха - по нижней границе диапазона давлений, вызывающих средние разрушения;

– в определении расчетной устойчивости группы элементов (зданий, оборудования и т. п.) и производственного комплекса цехов в целом - по минимальной расчетной устойчивости элемента (группы элементов), выход из строя которого (которых) приведет к остановке производства;

– в сравнении расчетной устойчивости производственного комплекса цехов (объектов в целом) с величиной прогнозируемого избыточного давления воздушной ударной волны взрыва;

– в разработке мероприятий по повышению устойчивости наиболее уязвимых элементов производственного комплекса цехов и объектов.

Задание: определить устойчивость механического цеха машиностроительного завода к воздействию воздушной ударной волны с максимальным избыточным давлением Р_Ф =45 кПа.

Исходные данные цеха:

? здание цеха с тяжелым металлическим каркасом.

? Оборудование цеха включает в себя станки: токарно-револьверный прутковый, копировально-фрезерный с программным управлением; зубообрабатывающий; фрезерно-центровальный полуавтомат.

? КЭС цеха: электрические сети кабельные, наземные и трубопроводы наземные.

Зоны разрушения показаны на рис. П.3 в Приложении.

1. По табл. П.6 [1] для каждого элемента производственного комплекса механического цеха находим величины Р_Ф, вызывающие полное, сильное, среднее и слабое разрушения. Эти данные заносятся в Таблицу 3.Таблица 3.Степень разрушения элементов производственного комплекса цеха

2. По нижней границе средних разрушений определяем расчетную устойчивость каждого элемента производственного комплекса цеха к воздействию воздушной ударной волны. Результаты заносим в Таблицу 3.

3. Определяем расчетную устойчивость групп элементов и всего производственного комплекса цеха к воздействию воздушной ударной волны - по минимальной величине Р_Ф элемента и группы элементов, выход из строя которого (которых) приведет к остановке производства.

Расчетная устойчивость здания 30 кПа;

Расчетная устойчивость оборудования 20 кПа;

Расчетная устойчивость транспорта 30 кПа;

Расчетная устойчивость связи 50 кПа;

Расчетная устойчивость КЭС 30 кПа.

Расчетная устойчивость цеха 20 кПа.

Полученные данные заносим в Таблицу 3.

4. Сравнив расчетную устойчивость производственного комплекса цеха

(20 кПа) и прогнозируемое значение Р_Ф (45 кПа), можно сделать вывод: производственный комплекс цеха не устойчив к воздействию воздушной ударной волны.

5. Для повышения устойчивости производственного комплекса цеха к действию воздушной ударной волны необходимы следующие мероприятия по повышению физической устойчивости наиболее уязвимых элементов производственного комплекса:

- установка дополнительных рамных конструкций, подкосов и т.п.,

- создание защитных кожухов на оборудование. По данным Таблицы 3 составим схемы возможного разрушения оборудования механического цеха при фиксированных давлениях Р_Ф = 10, 20, 30, 40, 50, 60 кПа (рис. 7).

Давление Р_Ф = 10 кПа.

Давление Р_Ф = 20 кПа.

Давление Р_Ф = 30 кПа.

Давление Р_Ф = 40 кПа.

Давление Р_Ф = 50 кПа.

Давление Р_Ф = 60 кПа.

Рис. 7. Разрушение станочного оборудования механического цеха при различных значениях давления Р_Ф.

Определение (расчет) устойчивости некоторых элементов промышленного комплекса объекта, быстро обтекаемых воздушной ударной волной (дымовые трубы, опоры ЛЭП, высокие станки, шкафы с аппаратурой и т.п.) производится не по величине избыточного давления Р_Ф, а по величине давления скоростного напора воздуха ?Р_ск, движущегося за фронтом ударной волны.

Давление скоростного напора воздуха ?Р_ск зависит от избыточного давления воздуха Р_Ф и определяется по формуле или графику.

Формула для определения давления скоростного напора воздуха:

(2)

График зависимости ?Р_ск от Р_Ф приведен на рис.8.

Рис. 8. Зависимость скоростного напора ?Р_ск от избыточного давления Р_Ф

При воздействии давления скоростного напора воздуха Р_ск возникает так называемая смещающая сила Р_см. Она может вызвать смещение или отбрасывание элементов производственного комплекса относительно их основания (фундамента) или их опрокидывание. При этом смещение приводит, как правило, к средним разрушениям, а опрокидывание - к сильным.

Смещение незакрепленного оборудования (рис. 9) произойдет при превышении силы Р_см над силой трения F_тр, т.е. при выполнении условия:

(3)

где Р_см - смещающая сила скоростного напора воздуха, Н,

?Р_ск - величина скоростного напора воздуха, кПа;

S = bh - площадь поверхности обтекаемого оборудования, м²;

b и h - ширина и высота оборудования, м.

С_x - коэффициент аэродинамического сопротивления оборудования, определяемый по табл. П.8 [1],

f - коэффициент трения, определяемый по табл. П.9 [1],

g - ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с².

m - масса предмета, кг.

Рис. 9. Силы, действующие на оборудование при смещении: 1 - центр давления; 2 - центр тяжести; 1 - длина, м; h - высота, м.

Из формулы (3) можно определить величину Р_ск, при которой смещения оборудования не пройдет (Р_см = F_тр):

. (4)

Определить предельное значение Р_Ф(min), не вызывающее смещение незакрепленного оборудования (шкаф с контрольно-измерительными приборами, металлическое основание) по бетону.

Данные станка: длина l = 880 мм, ширина b = 750 мм, высота h = 1750 мм, масса m = 680 кг.

1. По формуле (4) находим предельное значение давления скоростного напора воздуха, еще не вызывающее смещение станка.

Коэффициент аэродинамического сопротивления оборудования С_x определяем по табл. П.8 [1]. Для параллелепипеда он равен С_x = 1,3.

Коэффициент трения f металла по бетону равен 0,3 (определяется по табл. П.9 [1]).

Тогда:

2. Из графика рис.8 по величине ?Р_cк(min) = 1,3 кПа определяем величину ?Р_ф(min)= 23 кПа.

Можно сделать вывод что при Р_Ф > 23 кПа давление скоростного напора воздуха ударной волны взрыва вызовет смещение станка и его среднее разрушение.

Опрокидывание незакрепленного оборудования произойдет, если смещающая сила Р_см, действуя на плече z = h/2 будет создавать опрокидывающий момент, превышающий стабилизирующий момент от веса оборудования G на плече l/2 (рис. 10).

Рис. 10. Силы, действующие на оборудование при опрокидывании: 1 - центр давления; 2 - центр тяжести; 1 - длина, м; h - высота, м.

Он находится по формуле:

Р_см h/2 > Gl/2, (5)

где Р_см = Р_ск S C_x = Р_ск b h C_x;

G = mg.

Из формулы (5) можно определить величину Р_ск, при которой опрокидывания оборудования не произойдет:

(6).

Определить предельное значение ?P_ф(min), не вызывающее опрокидывание незакрепленного оборудования (шкаф с контрольно-измерительными приборами, металлическое основание) по бетону. Данные для станка те же.

1. По формуле (6) определяем предельное значение давления скоростного напора ?Р_ск(min), при котором станок еще не опрокидывается:

Из графика рис.8 по величине ?Р_ск(min) = 2 кПа определяем величину Р_Ф(min)= 25 кПа.

Отсюда можно сделать вывод: при Р_Ф > 24 кПа давление скоростного напора воздуха вызовет опрокидывание станка и его сильное разрушение.

Для предотвращения смещения и опрокидывания станка необходимы соответствующие мероприятия: закрепление станка, проектирование защитных устройств для особо ценного оборудования.

При определении устойчивости закрепленного оборудования дополнительно учитывают:

• при возможном смещении - усилия болтов крепления, работающих на срез Q_г:

Р_см F_тр + Q_г; (7)

• при возможном опрокидывании - реакцию крепления Q на плече l:

Р_см z G ? + Ql. (8)

По результатам исследований устойчивость производственного комплекса цехов и других структурных подразделений к воздействию воздушной ударной волны строят сводную таблицу устойчивости к воздушной ударной волне производственного комплекса завода в целом.

Расчетная устойчивость производственного комплекса завода определяется по минимальной величине расчетной устойчивости цеха (отдела, лаборатории и т.п.), выход из строя которых приведет к остановке производства.

2. Определение устойчивости производственного комплекса к воздействию светотеплового излучения

Устойчивость элементов производственных комплексов объектов и их структурных подразделений к действию светотеплового излучения ядерного взрыва заключается:

– в выявлении пожароопасных элементов производственного комплекса;

– в определении (по формулам, таблицам) расчетной устойчивости элементов производственного комплекса к светотепловому излучению - по минимальному значению импульса воспламенения U, кДж/м²;

– в сравнении расчетной устойчивости цехов и других структурных подразделений и объектов с расчетной величиной прогнозируемого светотеплового импульса U_р,кДж/м²;

– в выработке рекомендаций по повышению устойчивости наиболее уязвимых по воспламенению элементов производственного комплекса.

Определить устойчивость механического цеха машиностроительного завода к воздействию светотеплового импульса 1024 кДж/м².

Пожароопасные (сгораемые) элементы цеха:

- кровля - рубероид;

- двери и окна - деревянные, окрашенные в темный цвет.

1. По табл. П.10 [1] определяем светотепловые импульсы, вызывающие воспламенение сгораемых элементов здания цеха:

- кровля - рубероид - 600 кДж/м²;

- двери и окна - деревянные, окрашенные в темный цвет - 350 кДж/м².

2. Следовательно, расчетная устойчивость производственного комплекса цеха к светотепловому излучению (по минимальному значению импульса воспламенения) - 350 кДж/м².

3. Сравниваем это значение с прогнозируемой величиной светотеплового импульса (1024 кДж/м²), можно сделать вывод что производственный комплекс цеха не устойчив к светотепловому излучению ядерного взрыва.

4. Для повышения устойчивости производственного комплекса цеха к светотепловому излучению необходимы противопожарные мероприятия: замена деревянных оконных рам и переплетов на металлические, либо их пропитка антипиренами.

3. Определение устойчивости производственного комплекса к воздействию вторичных поражающих факторов

Вторичные поражающие факторы от взрыва: пожары, затопления, заражение местности радиоактивными, химическими и другими веществами могут быть внутренними (от внутренних источников) и/или внешними (от внешних источников).

При определении устойчивости производственных комплексов объектов и их структурных подразделении к действию вторичных поражающих факторов учитывают характер и степень опасности, удаление объекта от источника опасности, особенности метеорологических и топографических условий и т.п.

Так, при возможном взрыве газовоздушной смеси определяют максимальное избыточное давление Р_Ф, кПа, взрывной волны и его воздействие на производственный персонал и элементы производственного комплекса объекта. А при возможной аварии с выбросом (выливом) аварийно химически опасных веществ (АХОВ) определяют степень воздействия химического заражения местности на производственную деятельность объектов.

1) Формулы для определения Р_Ф, кПа, при взрыве газовоздушной смеси:

(9)

(10)

где =0,24 (R / R₁)

R₁ - радиус зоны (детонационной волны);

R - расстояние от центра взрыва до объекта в пределах зоны (действия взрывной ударной волны).

2) Формулы для определения радиусов зон (детонационной волны) и (действия продуктов взрыва):

(11)

(12)

где Q - масса газовоздушной смеси, т.

3) Параметры аварии с выбросом (выливом) АХОВ определяются по табл. П.11…П.17 [1].

Определить прогнозируемое максимальное избыточное давление воздушной ударной волны Р_Ф, кПа, воздействующее на механический цех машиностроительного завода при взрыве емкости с 40 т. пожаро-взрывоопасной (ПВО) смеси, расположенной на расстоянии 330 м от цеха.

По формулам (11) и (12) определяем радиусы и зоны.

Т.к. цех расположен в 330 м от емкости, т.е. в зоне взрывной ударной волны, то определяем значение коэффициента :

= 0,24 (330 / 59,8) = 1,32 < 2.

Следовательно, значение избыточного давления взрывной волны, воздействующей на цех, определяем по формуле (9):

По полученным данным и данным Таблицы 3 можно сделать вывод: при взрыве емкости с 40 т. ПВО смеси здание, оборудование и КЭС будут полностью разрушены, среди персонала - случаи смертельных повреждений.

Объект экономики (машиностроительный завод) расположен в 4,5 км от центра города, под углом ?₁ = 55° (из примера 1), а химкомбинат, внешний источник опасности, в 7,8 км от центра города, под углом ?₂ = 210?. На машиностроительном заводе в 1-ой смене работают 140 чел., (в зданиях -120 чел., вне зданий - 20 чел.); во 2-ой смене - 55 чел. (45 чел и 10 чел. соответственно); во 3-ей смене - 30 чел. (20 чел. и 10 чел. соответственно). Обеспеченность производственного персонала противогазами - 80%.

Определить:

· глубину и площадь химического заражения местности АХОВ;

· местоположение завода на зараженной АХОВ местности (в соответствующей зоне ХЗМ);

· время подхода зараженного АХОВ облака к заводу;

· время поражающего действия АХОВ и возможные химические (от АХОВ) потери производственного персонала завода в случае аварии на химкомбинате с выбросом 110 т хлора из обвалованной емкости, в конце работы 2-ой смены. При следующих наиболее вероятных метеоусловиях: полуясно, направление ветра ₂ = 250?.

1. Чертим план размещения завода относительно центра города и химкомбината (рис. 11).

Рис. 11. Расположение механического завода и химкомбината относительно центра города.

2. Определяем прогнозируемую химическую обстановку в районе машиностроительного завода:

а) По табл. 3 [1] опред еляем величину угла ₀ сектора возможного химического заражения местности (ВХЗМ) с центром на химкомбинате и биссектрисой угла по направлению ветра. При скорости ветра 1 м/с, угол ₀ = 180.

б) Степень вертикальной устойчивости воздуха - инверсия.

в) Определяем табличную глубину района ВХЗМ с поражающей и смертельной концентрацией хлора Г_{пор(табл).}

По табл. П.12 [1] для закрытой местности, инверсии, необвалованной емкости, скорости ветра 1 м/с и выбросе 110 т. хлора, глубина района с поражающей концентрацией составит Г_{пор(табл.)} = 60 км. (по правилу интерполяции).

Для закрытой местности, инверсии, обвалованной емкости реальная глубина составит:

Г_пор = 60 / 1,5 = 40 км.

Глубина зоны ВХЗМ со смертельной концентрацией (Г_см) составит:

Г_см = 0,15 Г_пор = 0,15 40 = 6 км.

Строим зоны с поражающей и смертельной концентрацией (рис. 12).

Рис. 12. Расположение зон поражающей и смертельной концентраций хлора

По результатам построения можно сделать вывод что машиностроительный завод попадает в зону с поражающей концентрацией хлора.

Для организации надежной защиты производственного персонала завода к воздействию хлора необходима оценка прогнозируемой химической обстановки на машиностроительном заводе.

3. Производим оценку прогнозируемой химической обстановки на машиностроительном заводе:

а) по формулам

, для ₀ = 180⁰, и (13)

S_факт. = 1/3 S_прогн. (14)

определяем площадь районов ВХЗМ и ХЗМ с поражающей и смертельной концентрациями хлора:

S_{факт.(пор)} = 2512 / 3 =837 км²; S_{факт.(см)} = 57 / 3 =19 км².

б) Время подхода облака с фосгеном к заводу определяем по формуле:

(15)

где R - расстояние от механического завода до химкомбината, м;

W_пер - средняя скорость переноса воздушным потоком облака, зараженного АХОВ, при удалении от места аварии, м/с, табл. П.14 [1].

в) По табл. П.15 [1] определяем время поражающего действия хлора на местности (емкость обвалована, скорость ветра 1 м/с) - 22 ч.

г) Возможные потери производственного персонала машиностроительного завода от действия хлора определяем по табл. П.17 [1]:

- для производственного персонала, расположенного на открытой местности, при 80% обеспеченности противогазами потери могут составить 25%, т.е:

2 смена: 10 0,25 = 2,5 т.е. 3 чел;

3 смена: 10 0,25 = 2,5 т.е. 3 чел.

Из которых (по примечанию к табл. П. 17.[1]) 2 чел. - легкой степени, 2 чел. - средней и тяжелой степени и 2 чел. - со смертельным исходом.

- для производственного персонала, расположенного в здании цеха (при 80% обеспечении его противогазами) потери могут составить 14%, т е.

2 смена: 45 0,14 = 6,3 т.е. 7 чел;

3 смена: 20 0,14 = 2,8 т.е. 3 чел.

Из которых: 2 чел. - легкой степени, 4 чел. - средней и тяжелой степени и 4 чел. - со смертельным исходом.

По полученным данным можно сделать выводы:

Ё машиностроительный завод и его структурные подразделения в результате аварии на химкомбинате могут оказаться в районе ВХЗМ в зоне с поражающей концентрацией;

Ё общая площадь района ВХЗМ с поражающей концентрацией хлора составит 2512 км², фактическая (района ХЗМ) 837 км², со смертельной концентрацией - соответственно 57 и 19 км²;

Ё на объекте возможны потери до 16 человек различной степени тяжести;

Ё для надежной защиты производственного персонала необходимо:

– объявить (продублировать) сигнал оповещения «Внимание всем!» и «Газовая опасность» (авария на химкомбинате);

– привести в полную готовность объектовые силы и средства ГО и ЧС;

– выдать производственному персоналу противогазы, укрыть его в защитных сооружениях и (или) эвакуировать в безопасные районы;

– в случае необходимости оказать пораженным медицинскую помощь;

– о проведенных мероприятиях докладывать в Управление по делам ГО ЧС района и города.

III. Методика определения устойчивости производственной деятельности объектов

Устойчивость производственной деятельности объектов и их структурных подразделений определяется по воздействию ударной волны, светотеплового излучения, проникающей радиации, радиоактивного, химического и бактериологического заражения местности. При этом методики определения устойчивости элементов производственной деятельности различны.

Так, устойчивость управления объектом и его структурными подразделениями определяется:

· структурой системы управления;

· организацией дублирования руководящего состава;

· оснащением объекта средствами связи, управления, оповещения;

· компьютеризацией процесса управления и др.

Устойчивость защиты производственного персонала объекта определяется:

· наличием необходимого количества и качества средств коллективной и индивидуальной защиты;

· соответствием средств защиты требованиям нормативных документов;

· наличием планов рассредоточения и эвакуации производственного персонала и членов их семей при угрозе ЧС;

· наличием расчетных режимов работы структурных подразделений объектов (при различных дискретных значениях Р₁ и др.).

Устойчивость технологических процессов на объекте определяется воз-можностями:

· автономной работы отдельных участков, цехов;

· безаварийной остановки производства по сигналу оповещения;

· перехода на выпуск продукции военного времени и др.

Устойчивость материально-технического снабжения объекта определяется:

· наличием расчетных запасов сыры, топлива, комплектующих изделий;

· надежностью связей с поставщиками и потребителями готовой продукции;

· возможностью, в случае необходимости, замены материалов (металлов, пластмасс и т.п.) на другие марки (без снижения качества изделий) и др.

Устойчивость ремонтно-восстановительной службы объекта определяется наличием:

· профессионально подготовленных специалистов-ремонтников;

· запасов ремонтных материалов, строительных конструкций;

· необходимой тех. документации на ремонтно-восстановительные работы и др.

Определить режим работы производственного персонала механического цеха машиностроительного завода на радиоактивно зараженной местности на 1 и 2 сутки после ядерного взрыва при эталонном уровне радиации (на 1 час после взрыва) Р₁ = 100 р/ч; 200р/ч; 1700р/ч.

Исходные данные: К_{осл.цеха} = 5, количество и продолжительность работы смен: 3 по 8 часов каждая; установленные дозы облучения: на 1 сутки 30 р (бэр), на 2 сутки - 10 р (бэр).

Решение:

1.1. Для Р₁ = 100 р/ч, Д_уст-1 = 30 р (бэр) и К_осл = 5 определяем значение коэффициента а.

(16)

1.2. По значению а = 0,7 и Т_прод. = 8 ч по графику рис.10 [1] определяем значение _нач (после взрыва) смены 1 суток работы - 1,4 ч.

1.3. Тогда время окончания работы 1 смены 1 суток (начало 2 смены 1 суток) составит:

1,4 ч. + 8 ч. = 9,4 ч;

время окончания работы 2 смены 1 суток (начало 3 смены 1 суток) составит:

9,4 ч. + 8 ч. = 17,4 ч.

Время начала 1 смены 2 суток:

17,4 ч. + 8 ч. = 25,4 ч;

время окончания работы 1 смены 2 суток (начало 2 смены 1 суток):

25,4 ч. + 8 ч. = 33,4 ч;

время окончания работы 2 смены 2 суток (начало 3 смены 1 суток):

33,4 ч. + 8 ч. = 41,4 ч.

1.4. Определим прогнозируемые дозы облучения производственного персонала:

– 1 смены 1 суток - 30 р (бэр);

– 2 смены 1 суток - 30 р (бэр);

– 3 смены 1 суток - 30 р (бэр).

– 1 смены 2 суток: из графика рис.10 [1] для _нач = 25,4 ч. и Т_{прод. смены} = 8ч. значение а = 7, тогда:

что меньше установленной дозы, равной 10 р (бэр).

– 2 смены 2 суток - 2,9 р (бэр);

– 3 смены 2 суток - 2,9 р (бэр).

2.1. Для Р₁ = 200 р/ч (остальные параметры те же) определяем значение коэффициента а.

2.2. Значение _нач (после взрыва) смены 1 суток работы - 3,3 ч.

2.3. Тогда время окончания работы 1 смены 1 суток (начало 2 смены 1 суток) составит:

3,3 ч. + 8 ч. = 11,3ч;

время окончания работы 2 смены 1 суток (начало 3 смены 1 суток) составит:

11,3 ч. + 8 ч. = 19,3ч.

Время начала 1 смены 2 суток:

19,3 ч. + 8 ч. = 27,3 ч;

время окончания работы 1 смены 2 суток (начало 2 смены 2 суток):

27,3 ч. + 8 ч. = 35,3 ч;

время окончания работы 2 смены 2 суток (начало 3 смены 2 суток):

35,3 ч. + 8 ч. = 43,3 ч.

2.4. Определим прогнозируемые дозы облучения производственного персонала:

– 1 смены 1 суток - 30 р (бэр);

– 2 смены 1 суток - 30 р (бэр);

– 3 смены 1 суток - 30 р (бэр);

– 1 смены 2 суток: из графика рис.10 [1] для _нач = 27,3 ч. и Т_прод. = 8 ч. значение а = 8, тогда:

что меньше установленной дозы, равной 10 р (бэр).

– 2 смена 2 суток - Д_обл 4,4 р (бэр);

– 3 смена 2 суток - Д_обл 4,4 р (бэр).

3.1. Для Р₁ = 1700 р/ч (остальные параметры те же) определяем значение коэффициента а.

3.2. Значение _нач (после взрыва) смены 1 суток работы - 34 ч.

3.3. Тогда время окончания работы 1 смены 1 суток (начало 2 смены 1 суток) составит:

34 ч. + 8 ч. = 42 ч;

время окончания работы 2 смены 1 суток (начало 3 смены 1 суток) составит:

42 ч. + 8 ч. = 50 ч.

Время начала 1 смены 2 суток:

50 ч. + 8 ч. = 58 ч;

время окончания работы 1 смены 2 суток (начало 2 смены 1 суток):

58 ч. + 8 ч. = 66 ч;

время окончания работы 1 смены 2 суток (начало 2 смены 1 суток):

66 ч. + 8 ч. = 74 ч.

3.4. Определим прогнозируемые дозы облучения производственного персонала:

– 1 смены 1 суток - 30 р (бэр);

– 2 смены 1 суток - 30 р (бэр);

– 3 смены 1 суток - 30 р (бэр);

– 1 смены 2 суток: из графика рис.10 [1] для _нач = 58 ч. и Т_прод. = 8 ч. значение а = 18, тогда:

что больше установленной дозы, равной 10 р (бэр).

Следовательно, можно либо уменьшить время работы всех трех смен во вторые сутки, либо начать позднее 1 смену 1 суток.

3.5. Рассчитаем, на сколько позднее нужно будет начать 1 смену 1 суток.

Определим коэффициент а по Д_уст-2 = 10 р (бэр):

3.6. Тогда время начала 1 смены 2 суток из графика рис.10 [1] будет равно _нач = 80 ч, время окончания работы 1 смены 2 суток (начало 2 смены 2 суток):

80 ч. + 8 ч. = 88 ч;

время окончания работы 2 смены 2 суток (начало 3 смены 2 суток):

88 ч. + 8 ч. = 96 ч.

Соответственно время начала 1, смены 1 суток тоже сдвинется на 22 ч. позднее, т.е. будет равно 56 ч, тогда время окончания работы 1 смены 1 суток (начало 2 смены 1 суток):

56 ч. + 8 ч. = 64 ч;

время окончания работы 2 смены 1 суток (начало 3 смены 1 суток):

64 ч. + 8 ч. = 72 ч.

3.7. Доза облучения 1 смены 1 суток будет равна (при а = 18, из графика рис.10 [1] для _нач = 56 ч.):

что меньше установленной дозы, равной 30 р (бэр).

3.8. Составляем сводную Таблицу 4, в которую вносим характеристики режима работы производственного персонала механического цеха при нахождении его на радиоактивно зараженной местности с уровнями радиации Р₁ = 100р/ч, 200р/ч и 1700 р/ч. Так же представим графики режима работы производственного персонала цеха при указанных уровнях радиации (рис. П.5, рис. П.6 и рис. П.7 в Приложении).

Таблица 4. Режим работы механического цеха на радиоактивно зараженной местности

IV. Мероприятия по повышению устойчивости функционирования объектов экономики в чрезвычайных ситуациях

Мероприятия по повышению устойчивости объектов экономики и их структурных подразделений к поражающим факторам ЧС должны соответствовать требованиям нормативной и нормативно-технической документации (стандартам, нормам, правилам и др.), способствовать социально-экономическому развитию объектов, быть экономически обоснованными.

Основная часть разрабатываемых мероприятий намечается к реализации до возникновения ЧС, часть - при угрозе и возникновении ЧС.

На период до возникновения ЧС планируется наиболее сложные и объемные работы:

– усиление конструкций зданий и сооружений;

– заглубление резервуаров с ГСМ и АХОВ, трубо- и электропроводов КЭС;

– строительство защитных сооружений;

– накопление средств индивидуальной защиты (СИЗ) и др.

На период угрозы возникновения ЧС планируется:

– приведение в полную готовность средств защиты, оповещения и связи;

– проведение комплекса противопожарных, противопаводковых и др. мероприятий;

– подготовка сил и средств для спасательных, восстановительных и др. работ;

– проведение (по особому указанию) рассредоточения и эвакуации населения и др.

На период действия ЧС планируется:

– оповещение персонала о ЧС;

– безаварийная остановка производства;

– укрытие производственного персонала в защитных сооружениях;

– проведение неотложных спасательных, восстановительных и др. работ в очагах поражения, районах заражения и др.

Мероприятия по повышению устойчивости функционирования объектов экономики, намечаемые к реализации до ЧС (Таблица 5) вносятся в планы социально-экономического развития объекта, намечаемые к реализации при угрозе и возникновении ЧС (Таблицы 5, 6) - в планы и планы-графики действий при ЧС в мирное и военное время.

Таблица 5

Утверждаю

Директор завода

________________/Семенов Е.Н./___________________

(подпись) (дата)

План мероприятий по повышению устойчивости функционирования цеха объекта экономики при ЧС

Начальник цеха ________________ /Ковалев В.К./

Таблица 6

Утверждаю

Директор завода

/Семенов Е.Н./

(подпись) (дата)

План-график наращивания мероприятий по повышению устойчивости функционирования цеха объекта экономики при ЧС

Начальник цеха ___________________/Ковалев В.К./

Заключение

По результатам курсовой работы можно сделать следующие выводы.

1. При взрыве ядерного заряда мощностью q = 0,3 Мт Механический завод попадет в зону Г района возможного радиоактивного заражения местности, значение эталонного уровня радиации Р₁ = 1700 р/ч. Величина максимального избыточного давления воздушной ударной волны наземного взрыва Р_Ф = 45 кПа, а величины светового импульса U_р = 1024 кДж/м².

2. Элементы производственного комплекса механического цеха машиностроительного завода будут не устойчивы к воздействию воздушной ударной волны. Есть необходимость в проведении мероприятий по повышению физической устойчивости конструкции, элементов здания цеха и оборудования.

3. Воздействие давления скоростного напора воздуха ударной волны взрыва вызовет смещение станков и их среднее разрушение. Создание защитных устройств целесообразно для особо ценного оборудования.

4. Производственный комплекс цеха не устойчив к воздействию светотеплового излучения ядерного взрыва. Наиболее подвержены возгоранию деревянные окна и двери. Необходимо заменить их на металлические, либо деревянные, пропитанные антипиренами.

5. При взрыве емкости с 40 т. пожаро-взрывоопасной смеси на расстоянии 330 м от цеха избыточное давление взрывной волны будет равно Р_Ф = 0,52 кПа, оборудование и КЭС не получат значимых повреждений, весь персонал останется жив.

6. В случае аварии на химзаводе (выбросе 110 т. хлора) машиностроительный завод окажется в зоне с поражающей концентрацией хлора. Возможные потери персонала от воздействия АХОВ составят 16 человек различной степени тяжести.

7. Работа предприятия после ядерного взрыва может быть возобновлена через 56ч. Доза, полученная персоналом 1 смены 1 суток, будет равна 19 р(бэр), 1 смены 2 суток - 10 р (бэр).

Итак, были рассмотрены все последствия возможной ЧС для промышленного комплекса и персонала. Все мероприятия, необходимые для снижения потерь среди персонала и экономических потерь, внесены в План мероприятий по повышению устойчивости функционирования цеха объекта экономики, сроки их проведения указаны в плане-графике.

Список литературы

1. Горбунов С.Е., Гареев М.В. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебное пособие по курсовому проектированию / Под ред. А.И. Сидорова. - Челябинск: Изд-во ЮурГУ, 2000. - 57с;

2. Конспект лекций по курсу «Безопасность в чрезвычайных ситуациях», Горбунов С.Е, 2004 г;

3. Гражданская оборона: Учеб. для ВУЗов / В.Г. Атаманюк, Л.Г. Ширшев,

Н.И. Акимов. Под ред. Д.И. Михайлика. 2-е изд. - М.: Высш. шк., 1987 г;

4. Гражданская оборона: Методические указания к практическим занятиям и домашним заданиям для студентов энергетического факультета /Составитель С.Е. Горбунов; Под ред. Г.П. Лебедева. - Челябинск: ЧПИ, 1987г. - 84с.

5. Горбунов С.Е. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебное пособие / Под ред. А.И. Сидорова. - Челябинск: Изд-во ЮурГУ, 2002. Ч.1. - 119с;

6. Горбунов С.Е., Иноков В.И., Матвеев Г.И. Безопасность жизнедеятельности: Конспект лекций. / Под ред. А.И. Сидорова. - Челябинск: ЧГТУ, 1993г. - Ч.П. -95с;

7. Стандарт предприятия. Курсовое и дипломное проектирование. Общие требования к оформлению. СТП ЮурГУ 04-2001/Составители: Сырейщикова Н.В., Кузеев В.И., Суриков И.В., Винокурова Л.В., - Челябинск: ЮУрГУ, 2001. - 49с.

Приложение

1. Схемы зон возможного радиоактивного заражения местности (рис. П.1, рис.П.2);

2. Схема зон возможного разрушения местности (рис. П.3);

3. План механического цеха (рис. П.4).

4. Графики зависимости дозы облучения персонала от времени (рис. П.5, рис.П.6 и рис. П.7);

5. Дискета с плакатами.

Рис. П.1. Зоны возможного заражения в районе наземного ядерного взрыва

Рис. П.2. Зоны возможного заражения на следе облака наземного ядерного взрыва

Рис. П.3. Зоны разрушений

Рис. П.4. План механического цеха:

I - ремонтная мастерская;

II - инструментально-раздаточный склад;

III - трансформаторный пункт;

IV - текущий склад механических заготовок;

1 - токарно-револьверный, прутковый 1341;

2 - копировально-фрезерный 6440 ПР;

3 - зубообрабатывающий 7А412;

4 - фрезерно-центровальный МР-71.

5 - поворотные краны;

РМ - резервные места.

Рис. П.5. Режим работы производственного персонала цеха при Р₁ = 1700 р/ч.

Рис. П.6. Режим работы производственного персонала цеха при Р₁ = 100 р/ч.

Рис. П.7. Режим работы производственного персонала цеха при Р₁ = 200 р/ч.