ГОСТ 12.1.004-91. Приложение 6, п. 2.2 — Приложение 6, п. 6.3

Приложение 6, п. 2.2

2.2. Расчет

Так как на нефтепроводах средняя рабочая температура жидкости (нефти) выше среднемесячной температуры воздуха, то за расчетную температуру поверхностного слоя нефти принимаем .

Из условия задачи видно, что > Тв.к.п.в, поэтому при неподвижном уровне нефти вероятность образования горючей смеси внутри резервуара равна нулю Qвн (ГС) = 0, а при откачке нефти равна

Таким образом, вероятность образования горючей среды внутри резервуара в течение года будет равна

Вычислим число попаданий молнии в резервуар по формуле (51) приложения 3

Ny.м = (2R + 6Hр)2 · Пу · 10-6 = (2 · 22,81 + 6 · 11,9)2 · 6 · 10-6 = 8,2 · 10-2.

Тогда вероятность прямого удара молнии в резервуар в течение года, вычисленная по формуле (49) приложения 3, равна

Вычислим вероятность отказа молниезащиты в течение года при исправности молниеотвода по формуле (52) приложения 3.

Qp (t1) = (1 - βб) = 1 - 0,95 = 5 · 10-2.

Таким образом, вероятность поражения молнией резервуара, в соответствии с формулой (48) приложения 3, равна

Qp (С1) = Qp (t1) Qp (t2) = 5 · 10-2 · 7,9 · 10-2 = 3,9 · 10-3.

Обследованием установлено, что имеющееся на резервуаре защитное заземление находится в исправном состоянии, поэтому вероятность вторичного воздействия молнии на резервуар и заноса в него высокого потенциала равна нулю Qp (С2) = 0 и Qp (С3) = 0.

Появление фрикционных искр в резервуаре возможно только при проведении искроопасных ручных операций при измерении уровня и отборе проб. Поэтому вероятность Qp (ТИ3) в соответствии с формулами (49) и (55) приложения 3 равна

В этой формуле Q (ОП) = 1,52·10-3 - вероятность ошибки оператора, выполняющего операции измерения уровня.

Таким образом, вероятность появления в резервуаре какого-либо теплового источника в соответствии с приложением 3 равна

Qр (ТИ) = Qр (ТИ1) + Qр (ТИ3) = 5,4 · 10-3.

Полагая, что энергия и время существования этих источников достаточны для воспламенения горючей среды, т.е. Qp (B) = 1, из приложения 3 получим Qp (ИЗ/ГС) = 5,4 · 10-3.

Тогда вероятность возникновения пожара внутри резервуара в соответствии с формулой (38) приложения 3 равна

Qв (ПР) = Qp (ИЗ/ГС) Qр (ГС) = 5,4 · 10-3 · 2,74 · 10-2 = 1,5 · 10-4.

Из условия задачи следует, что рабочая концентрация паров в резервуаре выше верхнего концентрационного предела воспламенения, т.е. в резервуаре при неподвижном слое нефти находится негорючая среда. При наполнении резервуара нефтью в его окрестности образуется горючая среда, вероятность выброса которой можно вычислить по формуле (42) приложения 3

Во время тихой погоды (скорость ветра меньше 1 м·с-1) около резервуара образуется взрывоопасная зона, вероятность появления которой равна

Qо.р (ГC) = Qо.р (БГС) Qш (u < 1) = 1,37 · 10-2 · 0,12 = 1,6 · 10-3.

Диаметр этой взрывоопасной зоны равен

Определим число ударов молнии во взрывоопасную зону

Тогда вероятность прямого удара молнии в данную зону равна

Так как вероятность отказа молниезащиты Qp (t1) = 5 · 10-2, то вероятность поражения молнией взрывоопасной зоны равна

Qв.з (C1) = Qp (t1)Qв.з (t2) = 5 · 102 · 1,4 · 10-1 = 7 · 10-3.

Откуда Qв.з (ТИ1) = 7 · 10-3.

Вероятность появления около резервуара фрикционных искр равна

Наряду с фрикционными искрами в окрестностях резервуара возможно появление электрических искр замыкания и размыкания контактов электрозадвижек. Учитывая соответствие исполнения электрозадвижек категории и группе взрывоопасной смеси, вероятность появления электрических искр вычислим по формулам (49) и (54) приложения 3

Таким образом, вероятность появления около резервуара какого-либо теплового источника в соответствии с приложением 3 составит значение

Qв.з (ТИ) = Qв.з (ТИ1) + Qв.з (ТИ2) + Qв.з (ТИ3) = 7 · 10-3 + 1 · 10-8 + 1,52 · 10-3 = 8,5 · 10-3.

Полагая, что энергия и время существования этих источников достаточны для зажигания горючей среды, из формулы (49) приложения 3 получим при QB = 1

Qв.з (ИЗ/ГС) = 8,5 · 10-3.

Тогда вероятность возникновения взрыва в окрестностях резервуара в соответствии с формулой (39) приложения 3 равна

Qн (ВР) = Qо.р (ГС) Qв.з (ИЗ/ГС) = 1,4 · 10-4.

Откуда вероятность возникновения в зоне резервуара либо пожара, либо взрыва составит значение

Q (ПВР) = l - [l - Qв (ПP)] [l - Qк (BP)] = Qв (ПР) + Q (BP) = 2,9 · 10-4.

Приложение 6, п. 2.3

2.3. Заключение

Вероятность возникновения в зоне резервуара пожара или взрыва составляет 2,9 · 10-4, что соответствует одному пожару или взрыву в год в массиве из 3448 резервуаров, работающих в условиях, аналогичных расчетному.

Приложение 6, п. 3.1

3.1. Данные для расчета

В здании предполагается устройство вентиляционной системы противодымной защиты (ПДЗ) с вероятностью эффективного срабатывания R1 = 0,95 и системы оповещения людей о пожаре (ОЛП) с вероятностью эффективного срабатывания R2 = 0,95. Продолжительность пребывания отдельного человека в объекте в среднем 18 ч·сут-1 независимо от времени года. Статистическая вероятность возникновения пожара в аналогичных объектах в год равна 4 · 10-4. В качестве расчетной ситуации принимаем случай возникновения пожара на первом этаже. Этаж здания рассматриваем как одно помещение. Ширина поэтажного коридора 1,5 м, расстояние от наиболее удаленного помещения этажа до выхода в лестничную клетку 40 м, через один выход эвакуируются 50 человек, ширина выхода 1,2 м. Нормативную вероятность Qвн принимаем равной 1 · 10-6, вероятность Рдв равной 1 · 10-3.

Приложение 6, п. 3.2

3.2. Расчет

Оценку уровня безопасности определяем для людей, находящихся на 15-м этаже гостиницы (наиболее удаленном от выхода в безопасную зону) при наличии систем ПДЗ и ОЛП. Так как здание оборудовано вентиляционной системой ПДЗ, его лестничные клетки считаем незадымляемыми. Вероятность Qв вычисляем по формуле (33) приложения 2

Qв = 0,0004{1 - (1 - (1 - 0,95)(1 - 0,95))} = 1 · 10-6.

Учитывая, что отдельный человек находится в гостинице 18 ч, то вероятность его присутствия в здании при пожаре принимаем равной отношению = 0,75. С учетом этого окончательное значение будет равно 0,75 · 10-6, что меньше Qвн. Условие формулы (2) приложения 2 выполняется, поэтому безопасность людей в здании на случай возникновения пожара обеспечена. Рассмотрим вариант компоновки противопожарной защиты без системы оповещения. При этом время блокирования эвакуационных путей τбл на этаже пожара принимаем равным 1 мин в соответствии с требованиями строительных норм и правил проектирования зданий и сооружений. Расчетное время эвакуации tр, определенное в соответствии с теми же нормами, равно 0,47 мин. Время начала эвакуации τн.э принимаем равным 2 мин. Вероятность эвакуации Рэ.п для этажа пожара вычисляем по формуле (5) приложения 2

Вероятность Qв вычисляем по формуле (3) приложения 2

Qв = 0,0004{1 - (1 - (1 - 0,265)(1 - 0,001))}(1 - 0,95) = 146 · 10-7.

Поскольку Qв > Qвн, то условие безопасности для людей по формуле (2) приложения 2 на этаже пожара не отвечает требуемому и, следовательно, в рассматриваемом объекте не выполняется при отсутствии системы оповещения.

Приложение 6, п. 4.1

4.1. Данные для расчета

Ацетон находится в аппарате с максимальным объемом заполнения Vап, равным 0,07 м3, и в центре помещения над уровнем пола. Длина L1 напорного и обводящего трубопроводов диаметром d 0,05 м равна соответственно 3 и 10 м. Производительность q насоса 0,01 м3·мин-1. Отключение насоса автоматическое. Объем Vл помещения составляет 10000 м3 (48×24×8,7). Основные строительные конструкции здания железобетонные, и предельно допустимый прирост давления DРдоп для них составляет 25 кПа. Кратность А аварийной вентиляции равна 10 ч-1.

Скорость воздушного потока и в помещении при работе аварийной вентиляции равна 1,0 м·с-1. Температура ацетона равна температуре воздуха и составляет 293 К. Плотность р ацетона 792 кг·м-3.

Приложение 6, п. 4.2

4.2. Расчет

Объем ацетона, м3, вышедшего из трубопроводов, составляет

где τ - время автоматического отключения насоса, равное 2 мин.

Объем поступившего ацетона, м3, в помещение

Vа = Vтр + Vап = 0,046 + 0,07 = 0,116.

Площадь разлива ацетона принимаем равной 116 м2.

Скорость испарения (Wисп), кг·с-1·м, равна

Масса паров ацетона (Мп), кг, образующихся при аварийном разливе равна

Мп = 1,44 · 10-3 · 116 · 3600 = 601,3.

Следовательно, принимаем, что весь разлившийся ацетон, кг, за время аварийной ситуации, равное 3600 с, испарится в объем помещения, т.е.

тп = 0,116 · 792 = 91,9.

Стехиометрическая концентрация паров ацетона при β = 4 равна

Концентрация насыщенных паров получается равной

Отношение Сн/(1,9 · Сст) > 1, следовательно, принимаем Z = 0,3.

Свободный объем помещения, м3

Vсв = 0,8 · 10000 = 8000.

Время испарения, ч, составит

Коэффициент получается равным

К = 10 · 0,153 + 1 = 2,53.

Максимально возможная масса ацетона, кг

Поскольку тп (91,9 кг) < тmax (249,8 кг), то помещение в целом относится к невзрывопожароопасным. Расстояния Хн.к.п.в, Yн.к.п.в и Zн.к.п.в составляют при уровне значимости Q = 5 · 10-2

где (по объёму).

Приложение 6, п. 4.3

4.3. Заключение

Таким образом, взрывобезопасные расстояния составляют соответственно Rб > 7,85 м и Zб > 3 м.

Взрывоопасная зона с размерами Rб ≤ 7,85 м и Zб ≤ 3 и относится к классу В-1а. Схематически взрывоопасная зона изображена на черт. 9.

Приложение 6, п. 5.1

5.1. Данные для расчета

Масса зерновой пыли, скапливающейся в циклоне, та, составляет 20000 г. Производительность циклона q по пыли составляет 100 г·мин-1. Время τ автоматического отключения циклона ρ не более 2 мин. Свободный объем помещения Vсв равен 10000 м3. Остальные исходные данные: тх = 500 г; β1 = 1; β2 = 0,6; n = 14; Ку = 0,6; Кr = 1; Кв.з = 1; Кп = 1; Q = 16700 кДж·кг-1; Т0 = 300 К; Ср = 1,0 кДж·кг-1; Т0 = 300 К; Ср = 1,0 кДж·кг-1; рв = 1,29 кг·м-3; Рдоп = 25 кПа; Р0 = 101 кПа; Z = 1,0.

— 1 - помещение; 2 - аппарат; 3 - взрывоопасная зона

Черт. 9

Приложение 6, п. 5.2

5.2. Расчет

Масса отложившейся пыли к моменту очередной уборки, г, составит

Расчетная масса пыли, г, участвующей в образовании взрывоопасной смеси, равна

mp = mо.п · Кв.з + (mа + qτ)Кп = 23346.

Максимально возможную массу горючей пыли, кг, вычисляем по формуле

Приложение 6, п. 5.3

5.3. Заключение

Значение mр не превышает mmax, следовательно, помещение не относится к взрывопожароопасным.

Приложение 6, Таблица 13

Приложение 6, п. 6.1

6.1. Данные для расчета приведены в табл. 13.

В результате испытаний получено:

Приложение 6, Таблица 14

Приложение 6, п. 6.2

6.2. Расчет

Расчет возникновения пожара от ПРА ведем по приложению 5, ПРА является составной частью изделия с наличием вокруг него горючего материала (компаунд, клеммная колодка); произведение вероятностей Q (ПP) × Q (HЗ) обозначим через Q(аi); тогда из приложения 5 можно записать

где Qa - нормативная вероятность возникновения пожара при воспламенении аппарата, равная 10-6;

Q (B) - вероятность воспламенения аппарата или выброса из него пламени при температуре поверхности ПРА (в наиболее нагретом месте), равной или превышающей критическую;

Q (ai) - вероятность работы аппарата в i-м (пожароопасном) режиме;

Q (Ti) - вероятность достижения поверхностью аппарата (в наиболее нагретом месте) критической (пожароопасной) температуры, которая равна температуре воспламенения (самовоспламенения) изоляционного материала;

k - число пожароопасных аномальных режимов работы, характерное для конкретного исполнения ПРА.

Для оценки пожарной опасности проводим испытание на десяти образцах ПРА. За температуру в наиболее нагретом месте принимаем среднее арифметическое значение температур в испытаниях

Дополнительно определяем среднее квадратическое отклонение

Вероятность (Q (Ti)) вычисляем по формуле (156) приложения 5

Q (Ti) = 1 - Θi,

где Θi - безразмерный параметр, значение которого выбирается по табличным данным, в зависимости от безразмерного параметра αi в распределении Стьюдента.

Вычисляем (αi) по формуле

где Тк - критическая температура.

Значение (Тк) применительно для ПРА вычисляем по формуле

где Тдj, Твj - температура j-го аппарата (в наиболее нагретом месте), соответственно, при появлении первого дыма и при «выходе» аппарата из строя (прекращении тока в цепи).

Значение Q (B) вычисляем по формуле (155) приложения 5 при n = 10.

Значение критической температуры (Тк) составило 442,1 К, при этом из десяти испытуемых аппаратов у двух был зафиксирован выброс пламени (m = 1 Q (B) = 0,36).

Результаты расчета указаны в табл. 14.

Приложение 6, п. 6.3

6.3. Заключение

Таким образом, расчетная вероятность возникновения пожара от ПРА равна Qп = 1 (0,06 · 0 + 0,1 · 0 + 0,006 · 0,00033) · 0,36 = 7,1 · 10-7, что меньше 1 · 10-6, т.е. ПРА пожаробезопасен.