Прогнозирование, предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций на Туймазинском газоперерабатывающем заводе

4.9 Подбор комплекта и комплекса спасательной техники для выполнения работ в зоне чрезвычайной ситуации

Для механизации трудоемких процессов при проведении АСДНР по ликвидации последствий ЧС необходимо правильно подобрать комплекты и комплексы спасательных машин.

Большой объем работ в зоне аварии невозможно провести в короткие сроки без применения различной техники. Только широкая механизация всех видов работ позволит своевременно осуществить спасение пострадавших и выполнение неотложных аварийно-восстановительных работ. Для механизации работ могут применяться имеющиеся на объекте различные типы и марки строительных машин и механизмов, а также техника расположенная в ведении смежных предприятий. Подбор машин выполняется на основе соответствия их главных эксплуатационных параметров требованиям к машинам для механизации АСДНР и технологии производства работ. Производится выбор оптимального варианта комплексной механизации на основе сравнения основного и дополнительных показателей.

При выборе оптимального варианта комплексной механизации, основным показателем является продолжительность производства работ, также учитывается оснащенность формирований ликвидаторов ЧС, объемы и характер необходимых работ. Для каждого формирования разработан «План ликвидации аварийных ситуаций» на объекте, в соответствии с которым привлекаются имеющиеся в их распоряжении машины и другие технические средства, необходимые для ликвидации ЧС [36].

4.9.1 Теоретические основы отбора дорожных машин для механизации работ в зоне ЧС

Задача расчетов заключается в подборе дорожных машин в соответствии с условиями выполнения работ. Так же требуется определить, подходит ли Бульдозер марки Д-521 для работ по ликвидации завала. Тактико-технические характеристики Бульдозера представлены в приложении Б.

Исходные данные расчетов принимаются на основе обстановки, в том числе и инженерной: объема завалов, состояния подъездных путей и т.д.

техническая производительность машины Пт = 0,77 км/м.

коэффициент, зависящий от числа проходов бульдозера по одному следу. В данном случае расчет проводится при двух проходах К =0,4 [5];

длина отвала бульдозера Д-521 L0=336 см [5];

угол поворота отвала в плане для бульдозеров с неповоротным отвалом sinω = 1;

усилие на перемещение призмы волочения на 1 погонный сантиметр длины отвала Рпр =25,0кгс/см

усилие копания на один погонный сантиметр длины отвала PK=4,5 кгс/см

коэффициент сопротивления гусеничного хода fг =0,2

коэффициент использования сцепного веса базовой машины, φсц =0,9 [5];

коэффициент буксования кб= 0,1.

коэффициент полезного действия силовой передачи и ходовой части, η =,82.

С целью определения максимальной производительности, которую может дать машина с учетом ее основных конструктивных параметров и условий работы, осуществляется тяговый расчет.

Отметим, что рабочий процесс машины в каждом элементе рабочего цикла возможен в том случае, если сила тяги машины по двигателю Рд и сила тяги машины по сцеплению Рсц будут больше (или равны) сумме всех сил сопротивлений W для соответствующих элементов цикла, которые машина должна преодолевать в заданных условиях, т. е.

    (4.24)

В противном случае возможно, что заглохнет двигатель или забуксует движитель.

В соответствии с [5] для проведения работ по расчистке завалов выбирается бульдозер со средним значением номинальной силы тяги – 135 — 200 кН.

Данным требованиям подходит бульдозер Д-521.

Производительность машин при работе в завалах зависит от характеристик завала, схемы производства работ и технических параметров машин. Таким образом, для ориентировочных расчетов примем:

Пэ = 0,65∙Пт         (4.25)        

где Пт техническая производительность машины;

Эксплуатационная производительность бульдозеров на гусеничных тракторах при прокладывании проездов в завалах может быть определена по формуле:

, км/ч,      (4.26)        

где N — мощность двигателя трактора, л.с;

К — коэффициент, зависящий от числа проходов бульдозера по одному следу;

W — полное сопротивление движению бульдозера при работе, кгс.

Пэ =  = 0,5 км/ч     (4.27)

Полное сопротивление движению бульдозера при работе W слагается из сопротивления копанию W1, сопротивления перемещению призмы волочения (объема породы перед отвалом) W2 и сопротивления перемещению бульдозера W3.

Сопротивление копанию определяется по формуле:

W1 = PK∙Lo∙sinω, кгс     (4.28)

где PK∙— усилие копания на один погонный сантиметр длины отвала, кгс/см;

L0 — длина отвала;

ω — угол поворота отвала.

W1 = 4,5∙336∙1 = 1512 кгс

Сопротивление перемещению призмы волочения определим по формуле:

W2 = Pпр∙L0, кгс   (4.29)

где Рпр — усилие на перемещение призмы волочения на 1 погонный сантиметр длины отвала, кгс/см.

W2 = 25,0∙336 = 8400 кгс

Сопротивление перемещению бульдозера определяется по формуле

W3 = Gб∙fг                                   (4.30)

где Gб — полный вес бульдозера, кг;

fг — коэффициент сопротивления гусеничного хода.

W3 = 16900∙0,2 = 3380 кгс

Полное сопротивление движению бульдозера при работе рассчитывается по формуле:

W=Wl + W2 + W3.              (4.31)

W = 1512 + 8400 + 3380 = 13292 ≈ 13000 кгс

Опыт производства работ по прокладыванию проездов в завалах с помощью бульдозеров показывает, что минимальное заглубление отвала при этом должно быть примерно 0,2 м.

Поэтому, если найденное расчетом полное сопротивление движению бульдозера при заглублении отвала 0,2 м окажется больше максимальной силы тяги трактора, то это указывает на нерациональность применение данного типа бульдозера для прокладывания проездов [2].

Рассчитаем силу тяжести базового тягача для создания номинального тягового усилия по сцеплению по формуле:

 GT=Pном/φсц (4.32)

где φсц — коэффициент использования сцепного веса базовой машины;

Рном — номинальное тяговое усилие, кгс.

GT = 180∙103/0,9 = 200000 кгс

   (4.33)

Общая сила тяжести конструкции бульдозеров рассчитаем по формуле:

Gб = 1,2∙GT,                (4.34)

где Gб — сила тяжести базовой машины

Gб = 1,2∙200 = 240000 кгс

Мощность двигателя базовой машины выбирается такой, чтобы обеспечить заданные транспортные скорости бульдозеров и необходимое для работы тяговое усилие по двигателю. Для последнего случая эффективная мощность двигателя определим по формуле:

, кВт          (4.35)

где vp — расчетная рабочая скорость бульдозера, м/с;

Обычно бульдозеры производят сдвигание грунта на I или II передаче, или (0,9…1,0) м/с. возвращение его к месту набора грунта для нового цикла осуществляется, как правило, задним ходом со скоростью (1,1…2,2) м/с. В данном случае используется средняя скорость движения бульдозера vp = 1,5 м/с.

η — коэффициент полезного действия силовой передачи и ходовой части.

Тогда,

Nд =  = 304 кВт

В противном случае возможно, что заглохнет двигатель или забуксует движитель.

При выполнении тягового расчета машины прежде всего следует определить, какую силу тяги может развивать машина по двигателю. Определим ее по формулу:

Рд1=367,2∙Nд/v1    (4.36)

Рд1 = 367,2∙304/6,9 = 16000 кгс

 Рдз.ход = 367,2∙Nд/vз.ход   (4.37)

Рдз.ход = 367,2∙304/4,8 = 23100 кгс

Рд = (Рд1+ Рдз.ход)/2                  (4.38)

Рд = 13439,5 + 8400 = 19800 кгс

Далее следует определить, какую силу тяги может развивать машина по сцеплению. Рассчитаем ее по формуле:

Рсц = φRгр = φ(Gб∙cosα ± Wy)          (4.39)

где φ — коэффициент использования сцепного веса машины;

Rгр— нормальная реакция завала на машину;

α — угол уклона местности;

Wy — вертикальная составляющая рабочих сопротивлений.

Заметим, что при α ≤ 6° влияние угла местности α и Wy на силу Рсц незначительное. Поэтому в данных расчетах при α < 6° можно принимать α = 0 и Wy = 0.

Рсц = 0,9∙(240∙103∙1 ± 0) = 216000 кгс

После определения Рд и Рсц произведем их сравнение с той целью, чтобы определить, какая сила тяги будет ограничивать возможности рабочего процесса машины.

Максимальная сила тяги по двигателю Рд будет меньше при минимальной скорости движения машины, т.е. ограничиваться силой тяги по двигателю. Результаты расчета показывают, что максимальное тяговое усилие бульдозера Д-521 превышает его сопротивление движению и, следовательно, применение этого бульдозера при прокладывании проездов рационально.

4.9.2 Теоретические основы отбора подъемно-транспортных машин для механизации аварийно-спасательных работ

Задача расчетов заключается в подборе подъемно-транспортных машин для механизации аварийно-спасательных работ. Так же требуется определить, подходит ли кран марки КС -35715 для работ по ликвидации завала. Тактико-технические характеристики автокрана представлены в приложении Б.

Исходные данные расчетов принимаются на основе обстановки, в том числе и инженерной. Приведем дополнительные данные, необходимые для расчета:

масса груза 2 т (плита 6∙3 [8]);

в соответствии с [5] для проведения работ по расчистке завалов выбирается автокран с грузоподъемностью 16 т.

расстояние между выносными опорами крана КС-35715 М=4,4м;

расстояние от выносной опоры до объекта с1= 1 м [5];

расстояние от ближайшей к крану точки объекта до груза с2 =5м;

номинальная грузоподъемность крана КС-35715 (Ивановец) Qкр =16т [9]

расстояние от оси поворотной платформы до корневого шарнира стрелы с0=0,90 м [9];

высота корневого шарнира стрелы над опорной поверхностью h0=1,4 м [9];

высота объекта (выбирается из расчета максимальной высоты

завала Н0 =1,1 м;

наибольшая ширина стрелы b=1,0м;

минимально допустимое расстояние при прохождении груза над объектом;, принимается согласно требованиям техники безопасности К3 ≥ 0,5

высота строповой подвески (минимальная для данного груза). hстр=1м;

Первая операция заключается в предварительном выборе крана по номинальной грузоподъемности. При этом должно соблюдаться ограничение:

Qкр ≥ Qгр (4.40)

где Qкр - номинальная грузоподъемность крана;

Qгр- масса груза;

Следующая операция — определение необходимого вылета стрелы крана lтр при котором должна осуществляться работа с данным грузом.

Значение lтр определяется из условий размещения крана по отношению к завалу по номограмме [5]:

lтр = (М/2) + с1 + с2 + (b/2)      (4.41)

где М — расстояние между выносными опорами крана КС-35715;

с1 — расстояние от выносной опоры до объекта;

с2 — расстояние от ближайшей к крану точки объекта до груза;

b — ширина груза составляет 6 м (из расчета высоты колонны одноэтажного промышленного здания).

lтр = (4,4/2) + 1 + 5 + (6/2) = 11м

Далее определим максимальный вылет стрелы 1мах, при котором может быть поднят груз массой Qгр. Для этого используется грузовая характеристика крана, представляющая собой функциональную зависимость Q = (l,L,b)

где l — вылет стрелы;

L — длина стрелы крана;

b — наибольшая ширина стрелы.

После определения lmax производится проверка:

lтр≤lмах         (4.42)

11м=11м,

откуда можно сделать вывод, что длина необходимого вылета стрелы соответствует требованиям.

Можно переходить к следующей операции — определению допустимого вылета lдоп по условию размещения объекта (разрушенное сооружение, завал и т. д.) под стрелой крана. Сущность этого условия состоит в том, что при установке груза в необходимое положение стрела не только не должна касаться объекта , но между ними должен сохраняться зазор. Рассчитаем его по формуле

ε ≥0,1-0,15 м.       (4.43)

Размер допустимого вылета, исходя из указанного условия, определяется по формуле:

Lдоп = L( м        (4.44)

где L — длина стрелы крана;

с0 — расстояние от оси поворотной платформы до корневого шарнира стрелы;

h0 — высота корневого шарнира стрелы над опорной поверхностью;

Н0 — высота объекта (выбирается из расчета максимальной высоты завала;

b - наибольшая ширина стрелы;

с — расстояние от корневого шарнира стрелы до объекта,

Определим расстояние от корневого шарнира стрелы до объекта по формуле:

с = (М/2) - с0 + с1          (4.45)

с = (4,4/2) - 0,9 + 1 = 2,3 м

lдоп = 11,1 м

Далее необходимо проверить

 lтр ≤ lдоп                 (4.46)

11 м = 11 м,

что соответствует требованиям, следовательно, можно перейти к следующей операции.

Далее определяется высота подъема крюка Нтр. Подвешенный на крюк груз при повороте крана должен проходить с некоторым запасом над объектом. Необходимая высота подъема крюка составит:

Нтр = К3 + hгр + hстр, м (4.47)

где К3 — размер запаса

hгр — высота груза (высота плиты составляет 0,2м );

hстр — высота строповой подвески (минимальная для данного груза);

Нтр = К3 + hгр + hстр = 0,5 + 0,2 + 1 = 1,7 м

Следующая операция заключается в определении максимальной высоты подъема крюка Нмах при вылете стрелы Нтр. Значение Нмах получают из грузовой характеристики [5]. Нмах = 6,75 м

Далее производится проверка:

Нтр ≤ Нмах                       (4.48)

1,7 < 6,75

что соответствует требованиям, следовательно, можно перейти к следующей операции.

Определение допустимой по условию размещения груза под стрелой высоты подъема крюка Ндоп при вылете стрелы lтр.

Значение допустимой высоты Ндоп находится по формуле:

Ндоп = Нмах + hстр -                     (4.49)

Ндоп = 6,75 + 1 -  = 7,4 м

Заключительной операцией является проверка:

Нтр ≤ Ндоп                       (4.50)

1,7<7,4 м,

что удовлетворяет условиям.

На основе проведенных выше расчетов можно сделать вывод, что автокран КС-35715 (Ивановец) в полной мере соответствует требованиям, возникающим при выполнении данных АСДНР.

4.9.3 Основы отбора экскаваторов для выполнения работ при ведении аварийно-спасательных работ

Так же требуется определить, подходит ли экскаватор марки Э-652 для работ по ликвидации завала. Тактико-технические характеристики экскаватора представлены в приложении Б.

При отборе экскаваторов необходимо, чтобы техническая производительность экскаватора была выше необходимой для выполнения АСДНР нормальной технической производительности

Пт ≥ [ПТо]             (4.51)

ПТо составляет до 70 м3/ч

Исходные данные расчетов принимаются на основе обстановки, в том числе и инженерной (см п.3, п 2.1);. Приведем дополнительные данные, необходимые для расчета:

экскаватор Э-652:

В соответствии с [5] для проведения работ по расчистке завалов выбирается экскаватор с объемом ковша от 0,65 до 1,25 м3 т.

коэффициент разрыхления; kp = 1,25 для грунта 3 категории [5];

коэффициент наполнения ковша кн =1,2 [2];

экскаватор колесный SOLAR 210W-V с объемом ковша 1,18 м3:

время разгона ковша tраз =2с;

время торможения ковша tторм= 2 с

Рассчитаем производительность экскаватора Э-652 с объемом ковша q = 0,65 м3.

Техническая производительность экскаватора при разработке завала будет зависеть от степени приспособленности рабочего органа к разработке завала, и рассчитывается по формуле:

Пт = n∙q∙Кн/Кр, м3/ч (4.52)

kp - коэффициент разрыхления;

кн - коэффициент наполнения ковша;

Пт = 65∙0,65∙1,2/1,25 = 48, м3/ч

Производительность данного экскаватора (Э-652) не соответствует требуемой для данного вида работ производительности. Следовательно, необходимо подобрать экскаватор с большим объемом ковша: экскаватор колесный SOLAR 210W-V с объемом ковша 1,18 м3.

Техническая производительность данного экскаватора составляет:

Пт = 65∙1,18∙1,2/1,25 = 73,6, м3/ч

На основе проведенных выше расчетов можно сделать вывод, что экскаватор SOLAR 210W-V в полной мере соответствует требованиям, возникающим при выполнении данных АСДНР.

Определим число циклов экскаватора за час работы по формуле:

n = 3600/Тц  (4.53)

где Тц - продолжительность одного рабочего цикла при совмещении отдельных операций.

n = 3600/55 = 65.

Продолжительность одного рабочего цикла рассчитаем по формуле:

Тц = tкоп + tпод + tп + tр + t’п + tоп, с     (4.54)

где tкоп — продолжительность копания;

tпод — продолжительность подъема рабочего оборудования;

tп — продолжительность поворота рабочего оборудования с загруженным ковшом;

tр — продолжительность разгрузки;

t'п — продолжительность поворота с порожним ковшом;

tоп — продолжительность опускания рабочего оборудования в забой.

Тц = 15,6 + 15,6 + 4 + 4 + 15,6 = 55, с

Продолжительность копания рассчитывается по формуле:

tк = lk/Vk, с  (4.55)

tк = 7,8/0,5 = 15,6 с

Продолжительность подъема рабочего оборудования рассчитывается по формуле:

tпод = lпод/vпод, с               (4.56)

где lпод — длина пути подъема (определяется так же, как lкоп), м;

Vпод — скорость подъема рабочего оборудования, м/с. Составляет 7,8 м/с

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22