CN113051715A - 一种智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法，包括以下步骤：S1根据储罐内所装介质的属性及储罐容器参数计算储罐内所装介质的爆破能量Q；S2将爆破能量Q换算成TNT当量QTNT，QTNT为储罐内所装介质爆炸所放出的爆破能量；S3执行模拟实验，将Q0量的TNT炸药在安全空旷位置点燃引爆，记录目标距爆炸中心的距离R0及对应距离的冲击波超压P0；S4拟合冲击波超压P0关于距离R0的一元多次曲线方程；S5求出介质爆炸能量Q与模拟实验TNT炸药能量的模拟比α；S6遍历冲击波超压对人体或/和建筑物伤害等级的临界值，求出各伤害等级下对应的距离R。本发明建立智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法，具有便于分析对化工园区提高安全意识的优点。
Description
技术领域
本发明涉及智慧化工园区安监管理技术领域，具体涉及智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法。
背景技术
智慧化工园区是基于云计算和大数据技术，通过园区物联网平台，实现对化工园区地理事物、园区入驻企业、工作人员轨迹、园区基础设施和服务实施进行全面、透彻、及时的感知；对化工园区用电设备、空气质量、危化品存放实行可视化智能管控；同环保产业、应急指挥产业上下游企业形成战略合作伙伴；实现智慧化工园区环境、社会和经济的全面、协调和可持续发展。
现有的化工园区易燃易爆物质大部分由罐装容器存储，其容器体积大，气液体泄露不易发现，主要基于人工管理。当罐装容器介质发生爆炸时，施工人员往往因为无法及时躲避而发生伤亡，进而造成严重的安全生产事故。因此，建立智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法对于降低化工园区的人员伤亡风险有着重要的现实意义和工程意义。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法，实现对化工园区全域安全等级划分。
本发明提供一种智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法，包括以下步骤：
S1根据储罐内所装介质的属性及储罐容器参数计算储罐内所装介质的爆破能量Q；
S2将爆破能量Q换算成TNT当量QTNT，QTNT为储罐内所装介质爆炸所放出的爆破能量；
S3执行模拟实验，将Q0量的TNT炸药在安全空旷位置点燃引爆，记录目标距爆炸中心的距离R0及对应距离的冲击波超压P0；
S4拟合冲击波超压P0关于距离R0的一元多次曲线方程；
S5求出介质爆炸能量Q与模拟实验TNT炸药能量的模拟比α；
S6遍历冲击波超压对人体或/和建筑物伤害等级的临界值，求出各伤害等级下对应的距离R。
进一步的，设1kgTNT爆炸所放出的平均爆破能量为4500kJ/kg，QTNT为当前量的TNT，其爆炸产生的能量与介质爆破能量Q相等。
进一步的，爆炸模拟比α为QTNT与Q0之比的三次方根。
进一步的，R为冲击波超压对人体或建筑物不同伤害等级下对应的距离爆炸点中心位置的长度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法，解决了现有的化工园区全域内安全等级的划分标准问题，进而降低了危化品爆炸对化工园区造成的影响，对于降低化工园区的人员伤亡风险有着重要的现实意义和工程意义。
1.本发明通过罐装容器介质的物理状态及容器本身的体积等参数，计算出当前的爆破能量，为分析化工园区在该时刻的爆炸效果提供数据基础。
2.本发明通过模拟实验，并利用曲线拟合技术，得出冲击波超压与距离的曲线方程。
3.本发明可以将模型服务部署到化工园区物联网平台，实时动态可视化展示爆破能量对人体及建筑物的分级效果。
4.本发明应用智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法技术，可给类似场景或智慧化工园区其它安监管理方面提供思路。
附图说明
图1为本发明的智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法框架图。
图2曲线拟合图。
图3爆炸影响分析方法效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明提供的智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析模型的技术方案实施例一：
如图1所示，本发明提供智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析模型，包括以下步骤，
S1、首先根据储罐内所装介质的属性及容器的体积等参数，根据算法及推导公式计算出其爆破能量Q；
S2、利用对等计算原则，将爆破能量Q换算成TNT当量QTNT爆炸所放出的爆破能量；
S3、进行模拟实验：将Q0量的TNT炸药在某安全空旷位置点燃引爆，利用一体化测试分析仪记录下目标距爆炸中心的距离R0及对应距离的冲击波超压P0；
S4、运用曲线拟合方法，将上述数据拟合成冲击波超压P0关于距离R0的一元多次曲线方程；
S5、根据实验数据，求出介质爆炸能量Q与模拟实验TNT炸药能量的模拟比α；
S6、依次遍历冲击波超压对人体(建筑物)伤害等级的临界值，结合算法及数学公式，求出不同伤害等级下对应的距离R。
所述S1步骤具体包括：
读取传感器采集的罐装容器的体积、温度等参数，并根据罐装容器介质的物理状态而采用相应的数学公式，计算其介质爆破能量Q。
当压力容器内介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量Q计算公式为：
其中，p为容器内气体的绝对压力，V为储罐容器的容积，k为气体的绝热指数。
当压力容器内介质全部为液体时，其释放的爆破能量Q计算公式为：
其中，p为容器内液体的绝对压力，V为储罐容器的体积，βt为液体在压力p和温度t下的的压缩系数。
所述S2步骤具体包括：
根据1kgTNT爆炸所放出的平均爆破能量为4500kJ/kg的实际效果，利用能量对等原理，求出当前爆破能量Q所对应的TNT量，计算关系为：
所述S3步骤具体包括：
取Q0＝1000kg进行模拟实验，利用一体化测试分析仪分层次记录下目标距爆炸中心的距离R0及对应距离的冲击波超压P0，本实施例部分数据如下表所示：
| 距离R<sub>0</sub>/m | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
| 超压P<sub>0</sub>/MPa | 0.76 | 0.126 | 0.057 | 0.033 | 0.0235 | 0.018 | 0.0143 |
所述S4步骤具体包括：
运用曲线拟合算法，将实验数据拟合成冲击波超压P0关于距离R0变化的曲线图，如图2所示。曲线方程式为：
P0＝A*R0**B
其中，A≈83.64，B≈-2.09。A和B为拟合参数。
所述S5步骤具体包括：
不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果距离之比与爆破能量之比的三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同。利用此方法可求出爆破模拟比。用公式表示如下：
若
则P1＝P2
其中，R1、R2为目标距爆炸中心的距离，Q1、Q2为爆炸时产生冲击波所消耗的炸药量，P1、P2为目标处的超压，α为炸药爆炸试验的模拟比。
所述S6步骤具体包括：
根据冲击波超压对人体的伤害作用对照表，如下表所示；依次选取上表中冲击波超压对人体伤害等级的临界值，代入曲线方程式，再利用爆破模拟比α，求出不同伤害等级下对应的距离R，进而绘制出距离R与伤害等级的效果图，如图3所示。
| 冲击波超压P/MPa | 伤害作用 |
| 0.02～0.03 | 轻微挫伤 |
| 0.03～0.05 | 中等损伤 |
| 0.05～0.10 | 严重损伤 |
| >0.10 | 可能大部分死亡 |
本发明的有益效果是：
1.本发明通过罐装容器介质的物理状态及容器本身的体积等参数，计算出当前的爆破能量，为分析化工园区在该时刻的爆炸效果提供数据基础。
2.本发明通过模拟实验，并利用曲线拟合技术，得出冲击波超压与距离的曲线方程。
3.本发明可以将模型服务部署到化工园区物联网平台，实时动态可视化展示爆破能量对人体及建筑物的分级效果。
4.本发明应用智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析模型技术，可给类似场景或智慧化工园区其它安监管理方面提供思路。
显然，本领域的技术人员应该明白，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在从不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1根据储罐内所装介质的属性及储罐容器参数计算储罐内所装介质的爆破能量Q；
S2将爆破能量Q换算成TNT当量QTNT，QTNT为储罐内所装介质爆炸所放出的爆破能量；
S3执行模拟实验，将Q0量的TNT炸药在安全空旷位置点燃引爆，记录目标距爆炸中心的距离R0及对应距离的冲击波超压P0；
S4拟合冲击波超压P0关于距离R0的一元多次曲线方程；
S5求出介质爆炸能量Q与模拟实验TNT炸药能量的模拟比α；
S6遍历冲击波超压对人体或/和建筑物伤害等级的临界值，求出各伤害等级下对应的距离R。
2.如权利要求1所述的智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法，其特征在于，设1kgTNT爆炸所放出的平均爆破能量为4500kJ/kg，QTNT为当前量的TNT，其爆炸产生的能量与介质爆破能量Q相等。
3.如权利要求1所述的智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法，其特征在于：爆炸模拟比α为QTNT与Q0之比的三次方根。
4.如权利要求1所述的智慧化工园区罐装物质爆炸影响分析方法，其特征在于：R为冲击波超压对人体或建筑物不同伤害等级下对应的距离爆炸点中心位置的长度。
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