论文部分内容阅读
电力,作为21世纪的不可缺少的主要能源之一,在人们生产和生活的占据着举足轻重的地位。电力工业作为国民经济的基础产业,对社会和经济的向前发展起到着不可替代的作用。
具体来讲,电力工业主要包括5个生产环节。①发电,包括火力发电、水力发电、核能和其他能源发电:②输电,包括交流输电和直流输电:③变电;④配电;⑤用电,包括用电设备的安装、使用和用电负荷的控制,以及将这5个环节所存在的设备连接起来的电力系统。在电力工业的生产环节中,电厂是电力工业的源头和核心环节,其安全与否直接影响到整个电力工业体系的安全。
目前,电厂主要可分为火电厂、水电厂和核电厂等,其中火力发电又是主要支柱,近年来约占我国总发电量的75%左右,因此,火力发电厂的安全管理就成为了电力工业安全管理研究的重点。在火电厂的生产过程中,由于其工艺复杂,涉及的危险化学品和工艺单元繁多,因此可能存在的危险因素较多。本文仅针对火电厂的油罐在电力生产过程中可能发生的事故及其影响因素进行分析研究,并结合计算机仿真技术等对油罐火灾进行模拟。
文章共有七章,其具体结构如下:
第一章:通过查阅文献和统计调查,分析了火电厂的发展历史和趋势,并结合火电厂油罐事故案例和内在因素论述了油罐安全在火电厂安全生产中的重要地位。同时,在总结火灾科学研究现状的基础上,介绍了火灾事故的研究方法,通过对比分析阐明了计算机模拟火灾事故的研究优势。此外,针对油罐火灾的特点,讨论了采取场模型对油罐火灾进行模拟分析的可行性,并通过对比分析论述了不同的场模型模拟油罐火灾的优缺点,得出了FDS和FIRE模型较为适合油罐火灾模拟的结论。最后,本章研究了采用现有模型模拟油罐火灾时的欠缺,主要为火灾引发周围危险源发生次生事故的分析模拟和3D场景效应等方面,进而为本文的研究指明了方向。
第二章:采用事故树分析方法分析了油罐火灾原因和其影响因素。在对油罐火灾的形成作出细致详尽分析的基础上,文章从火源和可燃物两方面分析了引起油罐火灾的原因和边界条件,以油罐火灾为顶事件确定了24个基本事件,编制了油罐火灾事故树,并进行了相关分析。通过对最小径集和基本事件结构重要度的分析简要阐明了各基本事件对油罐火灾的影响。针对事故树中各基本事件发生概率数据缺乏的特点,通过统计分析计算了与顶事件直接相连的两个中间事件的发生频率,并以此代替概率计算出了顶事件的发生概率。由于资料收集范围有限和时间短缺等原因,暂时不能对各基本事件的概率重要度和临界重要度等进行完善的定量分析,因此在后文油罐火灾模拟系统中封装了事故树的计算软件,用户可自定义基本事件概率进行深入分析。
第三章:本章介绍了液体泄漏、池火灾、喷射火、沸腾液体扩展为蒸气云爆炸、物理爆炸和蒸气云爆炸等火电厂油罐火灾模拟中所可能涉及到的火灾和爆炸事故伤害计算模型,并结合火电厂油罐区和其周围危险源的具体情况,在简化和假定一定的模型条件的基础上,根据相关参数给出了事故形成的热辐射和冲击波等伤害作用下不同伤害区域的划分方式。此外,本章论述了油罐火灾中可能出现的几种火灾模式,将其简要归为以下几种:稳定性燃烧、爆炸后稳定性燃烧、爆炸后不再燃烧、燃烧过程中爆炸和沸溢、喷溅式燃烧,并且针对油罐火灾模式特点和其易于出现的情形作出了概要分析,简要研究了每种油罐火灾模式较为适用的事故伤害模型。基于以上分析,在后文的油罐火灾计算机模拟中将采用对应的事故伤害模型进行火灾热辐射、冲击波超压和伤害区域半径等具体数值的计算分析。
第四章:本章介绍了多米诺效应的定义和其形成的必要条件,并分析了多米诺效应的研究现状。在研究了冲击波、碎片抛射物、毒物泄漏及热辐射等事故扩展向量的基础上,讨论了多米诺效应的作用模式。同时,也结合相关的计算模型研究了工艺单元和设备在事故扩展向量下发生多米诺效应的概率,介绍了具体的计算方法。其中,针对爆炸碎片及其它抛射物的不确定性,在分析了抛射碎片对设备设施打击深度的基础上,提出了利用计算机系统随机函数弥补抛射碎片不确定性的计算方法。结合火电厂的实际情况,本章以油罐为初始事故单元,并选取池火灾、喷射火、沸腾液体扩展为蒸气云爆炸、蒸气云爆炸和物理爆炸等事故模型计算油罐火灾及爆炸事故引发周围危险源形成多米诺效应的概率。
第五章:本章从模拟对象建模、系统平台构建和功能展示等方面全面介绍了油罐火灾模拟系统的功能和操作方法等。其中,模拟对象建模主要介绍了人物和设备设施模型的属性和动作,并且对人物生命值的计算进行了较为详细的说明。系统平台构建主要介绍了系统开发语言和所采用的matlab工具及Irrlicht3D仿真引擎以及系统运行环境、系统流程图和功能模块等。功能展示主要是介绍了系统启动界面及其参数设置、系统运行主界面及其功能菜单和相应的操作方式、事故模拟(泄露、火灾、爆炸等)及其多米诺效应分析界面和3D模拟效果。此外,还对事故树分析界面及其功能进行了介绍。
第六章:在总结全文的基础上,阐述了论文的研究成果,并分析了论文中存在的不足和缺陷,并对论文中有待今后进一步研究的问题进行了简要的说明。