CN112665639A - 一种检查井爆炸影响范围分析方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检查井爆炸影响范围分析方法及装置，所述方法包括：根据破片动能转化率、检查井的体积、天然气的燃烧热、天然气气体密度以及井盖质量获取破片损伤半径，根据检查井的井深获取火焰伤害半径，取破片损伤半径和火焰伤害半径两者的较大值为危险区域半径，以检查井中心为圆心，危险区域半径所划空间范围为检查井爆炸影响范围；本发明的优点在于：能够估计检查井爆炸时的损伤范围，根据损伤范围避免将易燃易爆物布置在该范围，有效排除安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及地下空间爆炸影响范围预测领域，更具体涉及一种检查井爆炸影响范围分析方法及装置。
背景技术
近年来，随着天然气应用的普及，城市燃气管线规模迅速扩大。由于城市地下管线错综复杂，一旦燃气管线发生泄漏，极易扩散至周边窨井(或称检查井)，发生聚集爆炸。另外检查井内沼气(主要成分为甲烷)聚集事件时有发生，例如2020年四川简阳，一女子带小孩向路边窨井扔鞭炮，井盖瞬间被炸飞。现有技术对于爆炸影响范围也有分析，但主要是对爆炸介质爆炸的范围进行分析，例如，论文文献《油罐泄漏爆炸影响范围研究》公开了以某矿区油罐区危险性较大的蒸气云爆炸事故作为研究对象，通过数学模型对事故影响范围进行解算，研究了油罐容量为70t时爆炸产生的超压冲击波对人和建筑物的影响范围。文献《高压天然气管道着火爆炸影响范围分析》公开了如何建立天然气管道着火爆炸模型，根据模型编写程序语言，重点分析塔里木油田主要天然气管道的危害距离、安全距离、死亡半径、重伤半径、轻伤半径。但是现有技术还没有针对检查井爆炸影响范围进行分析的方法及装置，导致检查井一旦发生爆炸其损伤范围无法估量，难以有效排除安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术缺乏针对检查井爆炸影响范围进行分析的方法及装置，导致检查井一旦发生爆炸其损伤范围无法估量，难以有效排除安全隐患。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种检查井爆炸影响范围分析方法，所述方法包括：根据破片动能转化率、检查井的体积、天然气的燃烧热、天然气气体密度以及井盖质量获取破片损伤半径，根据检查井的井深获取火焰伤害半径，取破片损伤半径和火焰伤害半径两者的较大值为危险区域半径，以检查井中心为圆心，危险区域半径所划空间范围为检查井爆炸影响范围。
本发明提供一种检查井爆炸影响范围分析方法，预测检查井发生爆炸时检查井的破片损伤半径以及火焰伤害半径，根据破片损伤半径以及火焰伤害半径能够预估检查井损伤范围，根据损伤范围避免将易燃易爆物布置在该范围内，可以有效排除安全隐患。
进一步地，所述破片损伤半径的计算公式为：
其中，
为破片动能转化率；
为可燃气体体积当量，天然气取0.1；Q0为天然气的燃烧热，取5.25*10e7J/kg；ρ0为天然气体密度，取0.7174kg/m3；a为空气阻力系数，取1.1；mw为井盖质量；g为重力加速度，取9.80N/kg；Vd为检查井的体积；σ为修正参数，取1。
更进一步地，所述检查井为方形窨井或者圆形窨井。
再进一步地，对于方形窨井，检查井的体积计算公式为：
Vd＝bc(hL-0.4)
其中，b、c分别为方形窨井的长宽，hL为检查井的井深。
再进一步地，对于圆形窨井，检查井的体积计算公式为：
其中，Rd为圆形窨井的直径。
再进一步地，所述破片动能转化率的计算公式为：
其中，F表示井盖开启力大小。
进一步地，所述火焰伤害半径的计算公式为Lfire＝0.8hL+0.65。
本发明还提供一种检查井爆炸影响范围分析装置，所述装置用于：根据破片动能转化率、检查井的体积、天然气的燃烧热、天然气气体密度以及井盖质量获取破片损伤半径，根据检查井的井深获取火焰伤害半径，取破片损伤半径和火焰伤害半径两者的较大值为危险区域半径，以检查井中心为圆心，危险区域半径所划空间范围为检查井爆炸影响范围。
进一步地，所述破片损伤半径的计算公式为：
其中，
为破片动能转化率；
为可燃气体体积当量，天然气取0.1；Q0为天然气的燃烧热，取5.25*10e7J/kg；ρ0为天然气体密度，取0.7174kg/m3；a为空气阻力系数，取1.1；mw为井盖质量；g为重力加速度，取9.80N/kg；Vd为检查井的体积；σ为修正参数，取1。
更进一步地，所述检查井为方形窨井或者圆形窨井。
再进一步地，对于方形窨井，检查井的体积计算公式为：
Vd＝bc(hL-0.4)
其中，b、c分别为方形窨井的长宽，hL为检查井的井深。
再进一步地，对于圆形窨井，检查井的体积计算公式为：
其中，Rd为圆形窨井的直径。
再进一步地，所述破片动能转化率的计算公式为：
其中，F表示井盖开启力大小。
进一步地，所述火焰伤害半径的计算公式为Lfire＝0.8hL+0.65。
本发明的优点在于：本发明提供针对检查井爆炸影响范围分析方法，预测检查井发生爆炸时检查井的破片损伤半径以及火焰伤害半径，根据破片损伤半径以及火焰伤害半径能够预估检查井损伤范围，根据损伤范围避免将易燃易爆物布置在该范围内，可以有效排除安全隐患。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的一种检查井爆炸影响范围分析方法的程序流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明设计一系列的爆炸实验，在实验过程中分析检查井的爆炸损伤模式。相关实验分析结果主要分为两种，破片伤害和火焰。一般认为标准情况下甲烷体积当量在10％时爆炸效果最为强烈，根据危害最大化的原则，因此以下对伤害范围的讨论全部是在假设标准情况下甲烷为10％体积当量下的爆炸效果。
本发明提供一种检查井爆炸影响范围分析方法，所述方法包括：根据破片动能转化率、检查井的体积、天然气的燃烧热、天然气气体密度以及井盖质量获取破片损伤半径，根据检查井的井深获取火焰伤害半径，取破片损伤半径和火焰伤害半径两者的较大值为危险区域半径，以检查井中心为圆心，危险区域半径所划空间范围为检查井爆炸影响范围。
其中，所述破片损伤半径的计算公式为：
其中，
为破片动能转化率，实验中最高为0.16％，最低为0.016％，平均转化率约为0.098％；
为可燃气体体积当量，天然气取0.1；Q0为天然气的燃烧热，单位J/kg，取5.25*10e7J/kg；ρ0为天然气体密度，单位kg/m3，取0.7174kg/m3；a为空气阻力系数，取1.1；mw为井盖质量，单位kg；g为重力加速度，取9.80N/kg。Vd为井的体积，单位m3。当铰链断裂时，σ取1，当铰链完整时σ取0，该值默认取1。
实际中，所述检查井为方形窨井或者圆形窨井。对于方形窨井，检查井的体积计算公式为：
Vd＝bc(hL-0.4)
其中，b、c分别为方形窨井的长宽，hL为检查井的井深。
对于圆形窨井，检查井的体积计算公式为：
其中，Rd为圆形窨井的直径。
所述破片动能转化率的计算公式为：
其中，F表示井盖开启力大小。
火焰伤害主要是爆炸产生的火焰作用在附近人员身上一段时间而产生的伤害类型。一般独立地下空间的深度在1m至2m间，根据相关独立窨井爆炸实验，爆炸火焰长度主要由井深度决定，井越深火焰长度和作用时间越大，当井深度为1m时，火焰最长2m，平均长度1.45m；当井深2m时，火焰最长3.43m，平均长度为2.25m，由于实验数据有限，井深在1～2m之间，假设火焰与井深度呈线性变化，以平均长度作为评估主要指标，则所述火焰伤害半径的计算公式为Lfire＝0.8hL+0.65，Lfire为火焰长度也即火焰伤害半径，单位m。
本发明提供的检查井爆炸影响范围分析方法主要用于计算检查井爆炸损伤范围大小，对安全隐患的排除有一定的指导意义，该方法的输入参数如表1所示，该方法的输出参数如表2所示。
表1输入参数列表
表2输出参数列表
通过以上技术方案，本发明提供的一种检查井爆炸影响范围分析方法，可以有效预测检查井发生爆炸时检查井的破片损伤半径以及火焰伤害半径，根据破片损伤半径以及火焰伤害半径能够估计检查井损伤范围，根据损伤范围避免将易燃易爆物布置在该范围内，可以有效排除安全隐患。
实施例2
本发明还提供一种检查井爆炸影响范围分析装置，所述装置用于：根据破片动能转化率、检查井的体积、天然气的燃烧热、天然气气体密度以及井盖质量获取破片损伤半径，根据检查井的井深获取火焰伤害半径，取破片损伤半径和火焰伤害半径两者的较大值为危险区域半径，以检查井中心为圆心，危险区域半径所划空间范围为检查井爆炸影响范围。
具体的，所述破片损伤半径的计算公式为：
其中，
为破片动能转化率；
为可燃气体体积当量，天然气取0.1；Q0为天然气的燃烧热，取5.25*10e7J/kg；ρ0为天然气体密度，取0.7174kg/m3；a为空气阻力系数，取1.1；mw为井盖质量；g为重力加速度，取9.80N/kg；Vd为检查井的体积；σ为修正参数，取1。
具体的，所述检查井为方形窨井或者圆形窨井。
具体的，对于方形窨井，检查井的体积计算公式为：
Vd＝bc(hL-0.4)
其中，b、c分别为方形窨井的长宽，hL为检查井的井深。
具体的，对于圆形窨井，检查井的体积计算公式为：
其中，Rd为圆形窨井的直径。
具体的，所述破片动能转化率的计算公式为：
其中，F表示井盖开启力大小。
具体的，所述火焰伤害半径的计算公式为Lfire＝0.8hL+0.65。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可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。
Claims (10)
1.一种检查井爆炸影响范围分析方法，其特征在于，所述方法包括：根据破片动能转化率、检查井的体积、天然气的燃烧热、天然气气体密度以及井盖质量获取破片损伤半径，根据检查井的井深获取火焰伤害半径，取破片损伤半径和火焰伤害半径两者的较大值为危险区域半径，以检查井中心为圆心，危险区域半径所划空间范围为检查井爆炸影响范围。
2.根据权利要求1所述的一种检查井爆炸影响范围分析方法，其特征在于，所述破片损伤半径的计算公式为：
其中，
为破片动能转化率；
为可燃气体体积当量，天然气取0.1；Q0为天然气的燃烧热，取5.25*10e7J/kg；ρ0为天然气体密度，取0.7174kg/m3；a为空气阻力系数，取1.1；mw为井盖质量；g为重力加速度，取9.80N/kg；Vd为检查井的体积；σ为修正参数，取1。
3.根据权利要求2所述的一种检查井爆炸影响范围分析方法，其特征在于，所述检查井为方形窨井或者圆形窨井。
4.根据权利要求3所述的一种检查井爆炸影响范围分析方法，其特征在于，对于方形窨井，检查井的体积计算公式为：
Vd＝bc(hL-0.4)
其中，b、c分别为方形窨井的长宽，hL为检查井的井深。
5.根据权利要求3所述的一种检查井爆炸影响范围分析方法，其特征在于，对于圆形窨井，检查井的体积计算公式为：
其中，Rd为圆形窨井的直径。
6.根据权利要求3所述的一种检查井爆炸影响范围分析方法，其特征在于，所述破片动能转化率的计算公式为：
其中，F表示井盖开启力大小。
7.根据权利要求1所述的一种检查井爆炸影响范围分析方法，其特征在于，所述火焰伤害半径的计算公式为Lfire＝0.8hL+0.65。
8.一种检查井爆炸影响范围分析装置，其特征在于，所述装置用于：根据破片动能转化率、检查井的体积、天然气的燃烧热、天然气气体密度以及井盖质量获取破片损伤半径，根据检查井的井深获取火焰伤害半径，取破片损伤半径和火焰伤害半径两者的较大值为危险区域半径，以检查井中心为圆心，危险区域半径所划空间范围为检查井爆炸影响范围。
9.根据权利要求8所述的一种检查井爆炸影响范围分析装置，其特征在于，所述破片损伤半径的计算公式为：
其中，
为破片动能转化率；
为可燃气体体积当量，天然气取0.1；Q0为天然气的燃烧热，取5.25*10e7J/kg；ρ0为天然气体密度，取0.7174kg/m3；a为空气阻力系数，取1.1；mw为井盖质量；g为重力加速度，取9.80N/kg；Vd为检查井的体积；σ为修正参数，取1。
10.根据权利要求9所述的一种检查井爆炸影响范围分析装置，其特征在于，所述检查井为方形窨井或者圆形窨井。
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