Режим истечения этилена из трубопровода при разгерметизации фланцевых соединений вычисляют из выражения
где Ратм — атмосферное давление, Па;
Pраб — рабочее давление в трубопроводах с этиленом, Па;
vкр — критическое отношение.
То есть истечение происходит со звуковой скоростью w, равной
Площадь щели F при разгерметизации фланцевого соединения трубопровода диаметром 150 мм и толщиной щели 0,5 мм равна
Расход этилена — g через такое отверстие будет равен
Тогда время образования локального взрывоопасного облака, занимающего 5% объема цеха при работе вентиляции, будет равно
Учитывая, что из всей массы этилена, вышедшего в объем помещения, только 70% участвуют в образовании локального взрывоопасного облака, время образования этого облака и время его существования после устранения утечки этилена будет равно:
Время истечения этилена при имевших место авариях за анализируемый период времени было равно 4,5, 5 и 5,5 мин. Тогда общее время существования взрывоопасного облака, занимающего 5% объема помещения и представляющего опасность при взрыве для целостности строительных конструкций и жизни людей с учетом работы аварийной вентиляции будет равно
Откуда вероятность появления в объеме помещения, достаточного для образования горючей смеси количества этилена, равна
Учитывая, что в объеме помещения постоянно имеется окислитель, получим
Тогда вероятность образования горючей смеси этилена с воздухом в объеме помещения будет равна
Основными источниками зажигания взрывоопасного этиленовоздушного облака в помещении могут быть электроприборы (в случае их несоответствия категории и группе взрывоопасной среды), открытый огонь (при проведении огневых работ), искры от удара (при различных ремонтных работах) и разряд атмосферного электричества.
Пожарно-техническим обследованием отделения компрессии установлено, что пять электросветильников марки ВЗГ в разное время в течение 120, 100, 80, 126 и 135 ч эксплуатировались с нарушением щелевой защиты.
Вероятность нахождения электросветильников в неисправном состоянии равна
Так как температура колбы электролампочки мощностью 150 Вт равна 350 °С, а температура самовоспламенения этилена 540 °С, следовательно, нагретая колба не может быть источником зажигания этиленовоздушной смеси.
Установлено, что за анализируемый период времени в помещении 6 раз проводились газосварочные работы по 6, 8, 10, 4, 3 и 5 ч каждая. Поэтому вероятность появления в помещении открытого огня будет равна
Так как температура пламени газовой горелки и время ее действия значительно превышают температуру воспламенения и время, необходимое для зажигания этиленовоздушной смеси, получаем, что
Ремонтные работы с применением искроопасного инструмента в помещении за анализируемый период времени не проводились.
Вычисляем вероятность появления в помещении разряда атмосферного электричества.
Помещение расположено в местности с продолжительностью грозовой деятельности 50 с??год-1, поэтому п = 6 км-2??год-1. Отсюда, в соответствии с формулой (5) приложения 3 число ударов молнии в здание равно
Тогда вероятность прямого удара молнии будет равна
Вычисляем вероятность отказа исправной молниезащиты типа Б здания компрессорной по формуле (52) приложения 3
Таким образом, вероятность поражения здания молнией равна
Пожарно-техническим обследованием установлено, что защитное заземление, имеющееся в здании, находится в исправном состоянии, поэтому
Тогда
Учитывая параметры молнии получим
Откуда
Таким образом, вероятность взрыва этиленовоздушной смеси в объеме помещения будет равна:
Рассчитаем вероятность возникновения пожара в помещении компрессорной. Наблюдение за объектом позволило установить, что примерно 255 ч??год-1 в помещении компрессорной, в нарушение правил пожарной безопасности, хранились разнообразные горючие материалы (ветошь, деревянные конструкции, древесные отходы и т.п.), не предусмотренные технологическим регламентом.
Поэтому вероятность появления в помещении горючих веществ равна
Откуда вероятность образования в цехе пожароопасной среды равна
Из зафиксированных тепловых источников, которые могут появиться в цехе, источником зажигания для твердых горючих веществ является только открытый огонь и разряды атмосферного электричества. Поэтому вероятность возникновения в отделении компрессии пожара равна
Таким образом, вероятность того, что в отделении компрессии произойдет взрыв либо в самом компрессоре, либо в объеме цеха составит значение
.
Вероятность того, что в компрессорной возникнет пожар или взрыв, равна:
1.3. Заключение
Вероятность возникновения в компрессорной взрыва равна 2,7??10-7 в год, что соответствует одному взрыву в год в 3703704 аналогичных зданиях, а вероятность возникновения в нем или взрыва, или пожара равна 1,9??10-4 в год, т. е. один пожар или взрыв в год в 5263 аналогичных помещениях.
2. Рассчитать вероятность возникновения пожара в резервуаре РВС-20000 НПС “торголи”
2.1. Данные для расчета
В качестве пожароопасного объекта взят резервуар с нефтью объемом 20000 м3. Расчет ведется для нормальной эксплуатации технически исправного резервуара.
Средняя рабочая температура нефти Т=311 К. Нижний и верхний температурные пределы воспламенения нефти равны: Тн.п.в=249 К, Тв.п.в=265 К. Количество оборотов резервуара в год Поб=24 год-1. Время существования горючей среды в резервуаре при откачке за один оборот резервуара ??отк=10 ч (исключая длительный простой). Радиус резервуара РВС=2000 R=22,81 м. Высота резервуара Hр=11,9 м. Число ударов молний п = 6 км-2??год-1. На резервуаре имеется молниезащита типа Б, поэтому ??б=0,95.
Число искроопасных операций при ручном измерении уровня Nз.у = 1100 год-1. Вероятность штиля (скорость ветра и??1 м??с-1), Qш (u??1) = 0,12. Число включений электрозадвижек Nэ.з=40??год-1. Число искроопасных операций при проведении техобслуживания резервуара NТ.О=24 год-1. Нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения нефтяных паров Си.к.п.в=0,02% (по объему), Си.к.п.в=0,1% (по объему). Производительность, операции наполнения g=0,56 м3??c-1. Рабочая концентрация паров в резервуаре С=0,4% (по объему). Продолжительность выброса богатой смеси ??бог=5 ч.
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 >в.к.п.в, поэтому при неподвижном уровне нефти вероятность образования горючей cмеси внутри резервуара равна нулю (ГС)=0, а при откачке нефти равна
.
Таким образом вероятность образования горючей среды внутри резервуара в течение года будет равна
.
Вычислим число попадании молнии в резервуар то формуле (5.1) приложения 3
.
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.
Таким образом, вероятность поражения молнией резервуара, в соответствии с формулой (48) приложения 3, равна
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
Появление фрикционных искр в резервуаре возможно только при проведении искроопасных ручных операций при измерении уровня и отборе проб. Поэтому вероятность Qр(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
Полагая, что энергия и время существования этих источников достаточны для воспламенения горючей среды, т. е. Qр(B) = l из приложения 3 получим Qр (ИЗ/ГС) = 5,4??10-3.
Тогда вероятность возникновения пожара внутри резервуара в соответствии с формулой (38) приложения 3, равна
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
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 Qр(t1) = 5??10-2, то вероятность поражения молнией взрывоопасной зоны равна
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 пополнения 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
Полагая, что энергия и время существования этих источников достаточны для зажигания горючей среды, из формулы (49) приложения 3 получим при Qв=1
Тогда вероятность возникновения взрыва в окрестностях резервуара в соответствии с формулой (39) приложения 3 равна
Откуда вероятность возникновения в зоне резервуара либо пожара, либо взрыва составит значение
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.
3. Определить вероятность воздействия ОФП на людей при пожаре в проектируемой 15-этажной гостинице при различных вариантах системы противопожарной защиты.
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 1,21 м. Нормативную вероятность принимаем равной 1??10-6, вероятность Рдв, равной 1??10-3.
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
.
Учитывая, что отдельный человек находится в гостинице 18 ч, то вероятность его присутствия в здании при пожаре принимаем равной отношению . С учетом этого окончательно значение будет равно 0,75??10-6, что меньше . 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 ??бл 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 ??н.э, принимаем равным 2 мин. Вероятность эвакуации Pэ.п для этажа пожара вычисляем по формуле (5) приложения 2.
.
Вероятность Qв вычисляем по формуле (3) приложения 2.
Поскольку Qв>, 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.
4. Определить категорию и класс взрывоопасной зоны помещения, в котором размещается технологический процесс с использованием ацетона.
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 10м. Производительность q насоса 0,01 м3??мин-1. Отключение насоса автоматическое. Объем Vл помещения составляет 10000 м3 (48х24х8,7). Основные строительные конструкции здания железобетонные, и предельно допустимый прирост давления 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 ?? ацетона 792 кг??м-3.
4.2. Расчет
Объем ацетона м3, вышедшего из трубопроводов, составляет
где ?? — время автоматического отключения насоса, равное 2 мин.
Объем поступившего ацетона, м3, в помещение
