一种燃气管道泄漏喷射火热辐射危害评估方法转让专利
申请号 : CN201911060450.9
文献号 : CN111022934B
文献日 : 2021-05-04
发明人 : 单克 , 杨光 , 陈运文 , 王晨 , 张殊丽 , 安成名 , 周吉祥 , 刘传庆 , 范峻铭 , 张浩
申请人 : 深圳市燃气集团股份有限公司 , 深圳市深燃燃气技术研究院 , 深圳市赛易特信息技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种燃气管道泄漏喷射火热辐射危害评估方法,其特征在于,包括如下步骤:确定燃气管道的管道参数以及其所处位置的环境参数;
根据所述管道参数以及所述环境参数确定各预设危害程度对应的影响范围,其中,所述预设危害程度为所述燃气管道泄漏喷射火产生的热辐射危害程度;
获取各预设危害程度对应的热辐射通量阈值,并根据所述热辐射通量阈值确定所述热辐射通量阈值对应的距离公式;
根据所述距离公式计算所述热辐射通量阈值对应的热辐射影响距离,并根据计算得到的所有热辐射影响距离确定各预设危害程度对应的影响范围;
所述距离公式为:
其中,α、β、γ、δ和λ均为系数,D为所述燃气管道的管径,P为所述燃气管道的内压,Pa为标准大气压、u为风速,ua为气体声速;
所述各预设危害程度对应的热辐射通量阈值对应的距离公式的系数集不同,其中,所述系数集包括α、β、γ、δ和λ;
确定各热辐射通量阈值对应的系数集;
根据各热辐射通量阈值对应的系数集计算其对应的热辐射影响距离;
根据计算得到的各热辐射影响距离计算各预设危害程度对应的影响范围,其中,所述预设危害程度包括一级危害程度、二级危害程度、三级危害程度以及四级危害程度;
所述一级危害程度对应的热辐射通量阈值对应的系数集为:α=17.624、β=0.53、γ=
0.23、δ=214.889、λ=1.646;
所述二级危害程度对应的热辐射通量阈值对应的系数集为:α=68.78、β=0.554、γ=
0.094、δ=444.82、λ=2.082;
所述三级危害程度对应的热辐射通量阈值对应的系数集为:α=2.91、β=0.573、γ=
1.63、δ=69.7、λ=0.568;
所述四级危害程度对应的热辐射通量阈值对应的系数集为:α=81.96、β=0.54、γ=5
0.4、δ=1.05×10、λ=3.51。
2.根据权利要求1所述燃气管道泄漏喷射火热辐射危害评估方法,其特征在于,所述管道参数包括所述燃气管道的管径和燃气管道的内压,所述环境参数包括标准大气压、燃气管道所处位置的风速和气体声速。
3.根据权利要求1所述燃气管道泄漏喷射火热辐射危害评估方法,其特征在于,各预设危害程度对应的热辐射通量阈值为各预设危害程度对应的热辐射通量范围的下限值。
4.一种存储介质,其特征在于,其存储有多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1‑3任一所述的燃气管道泄漏喷射火热辐射危害评估方法。
5.一种终端设备,其特征在于,其包括:处理器,适于实现各指令;以及
存储设备,适于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1‑3任一所述的燃气管道泄漏喷射火热辐射危害评估方法。
说明书 :
一种燃气管道泄漏喷射火热辐射危害评估方法
技术领域
背景技术
道中泄漏后将形成射流并扩散,若在泄漏口处被点燃将形成喷射火焰。喷射火是燃气管道
火灾事故后果中出现概率最高也最具代表性的火灾类型,主要以热辐射的形式影响周围环
境,使周围物体燃烧变形以及造成人员伤亡。
响距离评估中风速的影响不可忽视。然而,我国标准《油气管道完整性管理规范》(GB
32167‑2015)目前采纳的管道事故潜在影响区域半径的计算公式并未考虑风速的影响,因
而现有方法在参照该经验公式评估燃气管道泄漏喷射火热辐射危害时也未考虑风速对热
辐射危害距离的影响。
发明内容
道泄漏喷射火热辐射不同危害程度影响范围的划分提供依据。
速和气体声速。
定各预设危害程度对应的影响范围具体包括:
γ=0.4、δ=1.05×10、λ=3.51。
述环境参数确定各预设危害程度对应的影响范围,其中,所述预设危害程度为所述燃气管
道泄漏喷射火产生的热辐射危害程度。本发明通过引入管道参数和环境参数,考虑了内压、
管径、风速对燃气管道泄漏喷射火热辐射范围的影响,提出依赖于内压、管径、风速变化的
燃气管道喷射火热辐射影响距离公式,在燃气管道发生全管径泄漏时,能够为燃气管道泄
漏喷射火热辐射不同危害程度影响范围的划分提供依据,并为燃气管道全管径破裂事故的
应急救援提供技术支撑。
附图说明
具体实施方式
实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
影响而未考虑风速的影响。对于全管径泄漏,若采用上述经验公式,通常出现忽略风速导致
的燃气管道泄漏喷射火热辐射影响范围向下风向偏离的问题。基于上述问题,本发明提供
了一种燃气管道泄漏喷射火热辐射危害评估方法,图1为本发明提供的一种燃气管道泄漏
喷射火热辐射危害评估方法较佳实施例的流程图。所述燃气管道泄漏喷射火热辐射危害评
估方法,包括如下步骤:
最具代表性的火灾类型。在本实施例中,所述燃气管道泄漏喷射火是指燃气管道发生全管
径泄漏时燃气立即被点燃产生喷射火,所述全管径泄露指的是燃气管道全管径断裂时发生
的燃气泄漏,发生全管径泄漏时,泄漏孔径即为管道直径。
置的环境参数。在本实施例中,所述燃气管道的管道参数以及其所处位置的环境参数是指
所述燃气管道发生全管径泄漏时断裂的管道的孔径尺寸,以及发生全管径泄漏时燃气管道
所处位置的环境参数。
全管径泄漏时,管道直径即为泄漏孔径;所述内压P为燃气管道发生泄漏时管内燃气的压
力,单位为MPa;所述标准大气压Pa为常数,其数值大小为0.1MPa;所述风速u是指发生燃气
管道所处位置周围环境的风速,单位为m/s,在本实施例中,所述风速可以根据风速预测模
型得出也可以根据现场测量得到,可选地,由于风速是实时变化的,若需要实时对燃气管道
泄漏喷射火热辐射进行评估,也可以通过风速检测装置对燃气管道周围环境的风速进行实
时监测并记录;所述气体声速ua为常数,是指声音在某一气体中的传播速度,单位为m/s,在
本实施例中,由于燃气的主要成分为甲烷,所以所述ua为常温常压下声音在甲烷气体中的
传播速度,所述气体声速为442m/s。本实施中,通过引入管道参数和环境参数考虑了内压、
管径、风速对燃气管道泄漏喷射火热辐射范围的影响,使得为燃气管道泄漏喷射火热辐射
不同危害程度影响范围的划分提供的依据更符合实际应用的需求。
源越远,热辐射通量越弱,不同热辐射通量会对环境造成不同程度的危害,当火灾产生的热
辐射强度足够大时,可使周围的物体燃烧或变形,强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人
员伤亡。所述不同程度的危害可以预先设定,例如,可预先设定一级伤害程度对应的热辐射
‑2
通量为热辐射通量大于或等于35kW·m ,该热辐射通量范围内喷射火对环境造成的伤害为
操作设备全部损坏,1min内100%的人死亡,10秒内1%的人死亡。
相应地,根据所述管道参数以及所述环境参数确定各预设危害程度对应的影响范围具体包
括:
现方式中,各预设危害程度对应的热辐射通量阈值为各预设危害程度对应的热辐射通量范
围的下限值。所述热辐射影响距离表示燃气管道泄漏喷射火对周围环境的热辐射达到所述
热辐射通量阈值对应的影响距离,所述影响距离为所述周围环境到燃气管道泄漏喷射火源
的距离。根据不同热辐射通量阈值对应的热辐射影响距离可以对不同危害程度对应的影响
范围进行划分。
离。
的热辐射通量阈值和所述系数集一一对应,进而根据所述热辐射通量阈值确定所述热辐射
通量阈值对应的距离公式,从而实现对不同危害程度对应的影响范围进行划分。相应地,所
述根据所述距离公式计算所述热辐射通量阈值对应的热辐射影响距离,并根据计算得到的
所有热辐射影响距离确定各预设危害程度对应的影响范围具体包括:
度。
二级危害程度、三级危害程度和四级危害程度。
1min内100%的人死亡,10秒内严重烧伤;所述三级危害程度具体为:木材在有明火下燃烧
所需的最小能量,塑料管及合成材料熔化,1min内1%的人死亡,10秒内一度烧伤;所述四级
危害程度具体为:玻璃暴露30min后破裂,20秒以上感觉疼痛,可能烧伤0%致死。
害程度对应的热辐射通量范围为[25,35)kW·m ,所述三级危害程度对应的热辐射通量范
‑2 ‑2
围为[12.5,25)kW·m ,所述四级危害程度对应的热辐射通量范围为[4,12.5)kW·m 。由
‑2
此,一级危害程度对应的热辐射通量阈值为35kW·m ,二级危害程度对应的热辐射通量阈
‑2 ‑2
值为25kW·m ,三级危害程度对应的热辐射通量阈值为12.5kW·m ,四级危害程度对应的
‑2
热辐射通量阈值为4kW·m 。
对应的热辐射通量阈值对应的第一距离公式为
辐射通量阈值对应的第二距离公式为
射通量阈值对应的第三距离公式为
集:α=81.96、β=0.54、γ=0.4、δ=1.05×10、λ=3.51,所述四级危害程度对应的热辐射
通量阈值对应的第四距离公式为
和S4。进一步,根据所述S1、S2、S3和S4对所述燃气管道泄漏喷射火热辐射不同危害程度对应
的影响范围进行划分具体为:一级危害程度对应的影响范围是[0,S1],二级危害程度对应
的影响范围是(S1,S2],三级危害程度对应的影响范围是(S2,S3],四级危害程度对应的影响
范围是(S3,S4],超过S4距离以外的区域为所述燃气管道泄漏喷射火热辐射的安全区域,其
中,所述热辐射影响距离S1、S2、S3和S4对应的热辐射通量阈值依次减少,因而所述热辐射影
响距离S1、S2、S3和S4依次增大。
可以在火灾事故发生后对已发生的燃气管道泄漏喷射火造成的热辐射伤害进行评估,以便
于对重要区域的财产损失和伤员伤亡进行预先评估或灾后评估。例如,在某处燃气管道泄
漏形成喷射火后,在风速的下风向方向,若某一物体与该的距离为X,当X≤S1时,燃气管道
泄漏喷射火热辐射对X造成的危害程度为一级危害程度;当S1
辐射的安全区域内。在实际应用中,应当注意的是,由于风速可能来自各个方向,为考虑到
最远影响范围,因而根据计算得到的各热辐射影响距离计算各预设危害程度对应的影响范
围时,所述影响范围特指位于所述风速下风向的方向,从而解决了现有经验公式中计算管
道事故潜在影响区域半径未考虑风速导致的热辐射影响距离向下风向偏离的问题,避免实
际火灾事故中对下风向区域危害程度的低估。
算距离以外是安全区域。本实施例中将通过第四距离公式计算的热辐射影响距离与FLACS
软件的模拟结果进行比较,结果如表1所示。其中,所述FLACS软件可用于模拟燃气管道泄漏
喷射火热辐射场景并计算不同危害程度的热辐射影响距离。此计算结果表明,所述热辐射
影响距离的公式计算结果与FLACS软件的模拟结果误差很小,计算结果相对误差基本可控
制在10%以内,且其中大部分相对误差仅在2%左右。
法,在燃气管道发生全管径泄漏时,能够对燃气管道泄漏喷射火热辐射影响范围内的不同
危害程度做出区域划分,同时能够考虑到风速造成燃气管道泄漏喷射火热辐射影响距离向
下风向偏离的影响,从而做出更准确且更符合实际情况的燃气管道泄漏喷射火热辐射危害
评估,进而提高了对各预设危害程度对应的影响范围中的财产损失和人员伤亡评估的准确
度,为燃气管道全管径破裂事故的应急救援提供技术支撑。
23和总线24。其中,处理器20、显示屏21、存储器22和通信接口23可以通过总线24完成相互
间的通信。显示屏21设置为显示初始设置模式中预设的用户引导界面。通信接口23可以传
输信息。处理器20可以调用存储器22中的逻辑指令,以执行上述实施例中所述燃气管道泄
漏喷射火热辐射危害评估方法。
22中的软件程序、指令或模块,从而执行功能应用以及数据处理,即实现上述实施例中所述
燃气管道泄漏喷射火热辐射危害评估方法。
外,存储器22可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器。例如,U盘、移动
硬盘、只读存储器(Read‑Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,
RAM)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质,也可以是暂态存储介质。
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;
而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。