Исходные данные для анализа причин взрыва.
При выдвижении версий о причине взрыва и их анализе нельзя пренебречь следующими обстоятельствами:
На ГРП-1, вновь построенный объект, газ до взрыва в 5 котловане подан не был;
Граница газа с давлением в 11,1 ати появилась у первых задвижек узла обвязок диафрагм 15 мая в 8 час. 33 мин. С этого момента до взрыва прошло~ 27 часов;
Все запорные устройства по ходу движения газа, начиная с задвижек Ду500 на узлах обвязки диафрагм и заканчивая кранами Ду700 в газорегуляторном зале ГРП-1, были закрыты;
При сбросе воздуха из газопроводов 16.05.02 г. и в газорегуляторном зале и на улице возле бани запаха газа не ощущалось;
В объеме вновь построенных газопроводов находилось горючее вещество, взрыв которого после его инициирования пламенем газового резака сопровождался обильным выделением копоти, что не свойственно метану даже при его горении на верхнем пределе.
1.7. Версии о природе вещества, взрыв которого обусловил несчастный случай. Их анализ.
Обстоятельства дела, рассмотренные выше, позволяют выдвинуть две версии о природе взорвавшегося вещества:
-Попадание во вновь построенные газопроводы сетевого газа;
-Попадание в них другого горючего вещества.
1.7.1. Анализ версии о попадании сетевого газа в газопроводы ГРП-1.
Следует особо отметить, условия подачи газа к границе ГРП-1- к закрытым заглушкам узлов обвязки диафрагм при наличии заглушек после закрытых кранов шаровых Ду500 в газорегуляторном зале ГРП-1 и закрытых кранов шаровых Ду700 исключают эту версию из рассмотрения. Однако, для оценки количества газа, которое могло попасть в газопроводы ГРП-1 с момента его подхода к границе ГРП-1, экспертом было предложено провести следующий эксперимент. К закрытым и опломбированным инспектором Госгортехнадзора задвижкам узла обвязки диафрагм был подан газ с давлением 11,1 ати, который находился перед ними ~27 часов, т.е. время от момента подачи газа к этим задвижкам 15 мая до момента возникновения взрыва. В газопроводы между задвижками были врезаны образцовые манометры (рис.4 ).
За указанное время в объеме между задвижками нитки №1 (см. рис.4) давление не повысилось, а в нитке №2 в аналогичном объеме давление за вышеуказанное время выросло на 0,16 ати. Используя эти данные, определим какое количество газа (метана) попало в объем между задвижками нитки №2 газопровода и насколько опасно это количество.
1.7.1.1.Расчет количества метана, попавшего за 27 часов в объемы двух газопроводов, входящих в ГРП–1, между задвижками Ду 500.
По данным эксперимента (см. Акт от 10.07.2002г. см. Приложение) за время от подачи газа с давлением 11 ати к первой задвижке в объем участка газопровода «А-В» (схема ГРП-1 ) давление газа в одной из ниток газопровода составило 1,16 ата, а в другой – 0 ати. Определим:
- Какое количество метана попало в объем «А-В»?;
- В каком объеме газопроводов газорегуляторного зала ГРП–1 и выходящих из него газопроводов, идущих к котловану № 5, могла возникнуть взрывоопасная концентрация метана?
Объем газопровода между задвижками на участке «А-В» – 2,8 м3 (см. таблицу 1). В нем перед началом эксперимента находился воздух под давлением Р = 1 ата. После подачи газа к первой задвижке с Р = 11 ати за~ 27 часов давление в объеме между задвижками выросло на 0,16 ати и стало 1,16 ата.
В объеме газопровода между задвижками находилось перед экспериментом следующее количество воздуха.
| Как известно [3]: Gв = | PV (1) |
| RT |
где : Р= 1 ата = 1·104 - давление воздуха, кг/м2;
V – объем воздуха, м3;
Gв – масса воздуха, кг;
R – газовая постоянная для 1 кг газа, кгм / кг·град;
Rв = 29,27 кгм / кг×град- газовая постоянная воздуха [3];
Т = 273+30ºС = 303ºК – температура,
| тогдаGв = | 1·104·2,8 | = 3,16 кг воздуха; |
| 29,27·303 |
Gв= 3,16 кг воздуха
После подачи метана к задвижке в объеме газопровода между задвижками образовалась смесь метана и воздуха. Определим, какое количество метана попало в указанный объем.
Для смеси двух газов уравнение состояния идеального газа выглядит следующим образом:
PV = (Gв + Gм) ·Rсм·Т (2);
где: Gв – масса воздуха, кг;
Gм – масса метана, кг;
Rсм. – газовая постоянная смеси газов.
Последняя величина определяется следующим образом:
   Rсм = | Gв_ _Gв + Gм | ·Rв+ | Gм Gв + Gм | ·Rм = | (Gв + Gм) | ·(Gв Rв+Gм Rм) |
Подставим полученное выражение в (2);
  PV= | (Gв + Gм ) ______________________________________ | ·(Gв Rв+ Gм Rм)·Т |
| (Gв + Gм ) |
PV = (Gв Rв+ Gм Rм)·Т(3);
где Р= 1,16 ата = 1,16×104 кг/м2;
V = 2,8 м3;
Gв = 3,16 кг;
Rв=29,27 кгм / кг×град;
Rм. =52,9 кгм / кг×град- газовая постоянная метана [3];
Т = 303ºК – температура;
Gм – количество метана, которое надо определить, кг.
Подставим вышеприведенные значения в выражение (3), получим:
1,16·104·2,8 = (3,16·29,27+ Gм·52,9) ·303,
откуда Gм= 0,28 кг метана.
*Определим насколько опасно такое количество метана.
Согласно справочнику [4] нижний концентрационный предел воспламенения (НКПВ) метана равен 5,28% об. Пересчитаем его в г/м3 по следующей формуле:
| Снпв= Снпвоб× | М__ 2,24 , г/м3 |
где Gнпв=5,28% об. - НКПВ метана,
М = 16,04 молекулярная масса метана, г/г×моль
| Gнпв = | 5,28·16,04 | = 37,81 г/м3 |
| 2,24 |
*Определим, в каком объеме газопровода 0,28 кг метана могут создать взрывоопасную концентрацию на НКПВ.
| 280 г 37,81 г/м3 | = 7,41 м3 |
Таким образом количество метана, попавшее в газопроводы, входящие в ГРП – 1, могло создать концентрацию на НКПВ лишь в7,41 м3, т.е. не представляли опасность для системы газопроводов газорегуляторного зала ГРП – 1 и газопроводов, выходящих из него даже в том случае, если бы после задвижек и шаровых кранов Ду 500 не стояли бы заглушки.
1.7.2. Анализ версии о попадании других горючих веществ в газопроводы ГРП-1.
Выше отмечалось, что членом комиссии по расследованию несчастного случая были изъята проба вещества (материала) с внутренней поверхности трубы, из которой была вырвана заглушка (сообщение заместителя начальника УЭГХ ГУП "Мосгаз" П.А. Половинкина в комиссию по расследованию несчастного случая). На бумаге, в которую была завернута эта проба, остались следы разводов какой-то жидкости (рис.5).Несмотря на значительное время, прошедшее с момента изъятия этой пробы до ее передачи в РФЦСЭ, было принято решение о проведении исследования ее природы.