Страница 7: ГОСТ 12.1.004-91. СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА. ГОСТ 12.1.004-91 (42319)

4.9. На основании собранных данных вычисляют коэффициент безопасности в следующей последовательности.

4.9.1. Вычисляют среднее время существования пожаровзрывоопасного события ( ) (среднее время нахождения в отказе) по формуле

, (68)

где - время существования -го пожаровзрывоопасного события, мин;

- общее количество событий (изделий);

- порядковый номер события (изделия).

4.9.2. Точечную оценку дисперсии () среднего времени существования пожаровзрывоопасного события вычисляют по формуле

. (69)

4.9.3. Среднее квадратическое отклонение () точечной оценки среднего времени существования события - вычисляют по формуле

. (70)

4.9.4. Из табл.5 выбирают значение коэффициента в зависимости от числа степеней свободы () при доверительной вероятности = 0,95.

#G1

#G0 Таблица 5

4.9.5. Коэффициент безопасности () (коэффициент, учитывающий отклонение значения параметра , вычисленного по формуле (68), от его истинного значения) вычисляют из формулы

. (71)

4.9.6. При реализации в течение года только одного события коэффициент безопасности принимают равным единице.

#G1

#G05. Определение пожароопасных параметров тепловых источников интенсивности отказов элементов

#G1

#G05.1. Пожароопасные параметры тепловых источников

#G1

#G05.1.1. Разряд атмосферного электричества

#G1

#G05.1.1.1. Прямой удар молнии

Опасность прямого удара молнии заключается в контакте горючей среды с каналом молнии, температура в котором достигает 30000 °С при силе тока 200000 А и времени действия около 100 мкс. От прямого удара молнии воспламеняются все горючие среды.

#G1

#G05.1.1.2. Вторичное воздействие молнии

Опасность вторичного воздействия молнии заключается в искровых разрядах, возникающих в результате индукционного и электромагнитного воздействия атмосферного электричества на производственное оборудование, трубопроводы и строительные конструкции. Энергия искрового разряда превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения горючих веществ с минимальной энергией зажигания до 0,25 Дж.

#G1

#G05.1.1.3. Занос высокого потенциала

#G1

#G0Занос высокого потенциала в здание происходит по металлическим коммуникациям не только при их прямом поражении молнией, но и при расположении коммуникаций в непосредственной близости от молниеотвода. При соблюдении безопасных расстояний между молниеотводами и коммуникациями энергия возможных искровых разрядов достигает значений 100 Дж и более, то есть достаточна для воспламенения всех горючих веществ.

#G1

#G05.1.2. Электрическая искра (дуга)

#G1

#G05.1.2.1. Термическое действие токов короткого замыкания

#G1

#G0Температуру проводника (), °С, нагреваемого током короткого замыкания, вычисляют по формуле

, (72)

где - начальная температура проводника, °С;

- ток короткого замыкания, А;

- сопротивление проводника, Ом;

- время короткого замыкания, с;

- теплоемкость проводника, Дж · кг· К;

- масса проводника, кг.

Воспламеняемость кабеля и проводника с изоляцией зависит от значения кратности тока короткого замыкания , т.е. от значения отношения к длительно допустимому току кабеля или провода. Если эта кратность больше 2,5, но меньше 18 для кабеля и 21 для провода, то происходит воспламенение поливинилхлоридной изоляции.

5.1.2.2. Электрические искры (капли металла)

#G1

#G0Электрические искры (капли металла) образуются при коротком замыкании электропроводки, электросварке и при плавлении электродов электрических ламп накаливания общего назначения. Размер капель металла при этом достигает (при потолочной сварке - ). При коротком замыкании и электросварке частицы вылетают во всех направлениях, и их скорость не превышает 10 и 4 м·ссоответственно. Температура капель зависит от вида металла и равна температуре плавления. Температура капель алюминия при коротком замыкании достигает 2500 °С, температура сварочных частиц и никелевых частиц ламп накаливания достигает 2100 °С. Размер капель при резке металла достигает 15-, скорость - 1 м·с, температура 1500 °С. Температура дуги при сварке и резке достигает 4000 °С, поэтому дуга является источником зажигания всех горючих веществ.

#G1

#G0Зона разлета частиц при коротком замыкании зависит от высоты расположения провода, начальной скорости полета частиц, угла вылета и носит вероятностный характер. При высоте расположения провода вероятность попадания частиц на расстояние составляет 0,06, - 0,45 и - 0,92, при высоте расположения вероятность попадания частиц на расстояние составляет 0,01, - 0,29 и - 0,96, а при высоте вероятность разлета частиц на - 0,06, - 0,24, - 0,66 и - 0,99.

#G1

#G0Количество теплоты, которое капля металла способна отдать горючей среде при остывании до температуры ее самовоспламенения, рассчитывают следующим способом.

#G1

#G0Среднюю скорость полета капли металла при свободном падении (), м·с, вычисляют по формуле

, (73)

где = 9,81 м·с* - ускорение свободного падения;

- высота падения, м.

__________________

* Вероятно ошибка оригинала. Следует читать . - Примечание "КОДЕКС".

Объем капли металла (), м, вычисляют по формуле

, (74)

где - диаметр капли, м.

Массу капли (), кг, вычисляют по формуле

, (75)

где - плотность металла, кг · м.

В зависимости от продолжительности полета капли возможны три ее состояния: жидкое, кристаллизации, твердое.

#G1

#G0Время полета капли в расплавленном (жидком) состоянии ( ), с, рассчитывают по формуле

, (76)

где - удельная теплоемкость расплава металла, Дж · кг· К;

- масса капли, кг;

- площадь поверхности капли, м;

- температура капли в начале полета и температура плавления металла соответственно, К;

- температура окружающей среды (воздуха), К;

- коэффициент теплоотдачи, Вт·м·К.

Коэффициент теплоотдачи определяют в следующей последовательности:

а) вычисляют число Рейнольдса по формуле

, (77)

где - диаметр капли, м;

- коэффициент кинематической вязкости воздуха при температуре 20 °С, м· с;

б) вычисляют критерий Нуссельта по формуле

; (78)

в) вычисляют коэффициент теплоотдачи по формуле

, (79)

где - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт · м· К.

Если , то конечную температуру капли определяют по формуле

. (80)

Время полета капли, в течение которого происходит ее кристаллизация, определяют по формуле

, (81)

где - удельная теплота кристаллизации металла, Дж · кг.

Если , то конечную температуру капли определяют по формуле

. (82)

Если , то конечную температуру капли в твердом состоянии определяют по формуле

, (83)

где - удельная теплоемкость металла, Дж · кг· К.

#G1

#G0Количество тепла (), Дж, отдаваемое каплей металла твердому или жидкому горючему материалу, на который она попала, вычисляют по формуле

, (84)

где - температура самовоспламенения горючего материала, К;

#G1

#G0 - коэффициент, равный отношению тепла, отданного горючему веществу, к энергии, запасенной в капле.

Если отсутствует возможность определения коэффициента , то принимают =1.

#G1

#G0Более строгое определение конечной температуры капли может быть проведено при учете зависимости коэффициента теплоотдачи от температуры.

5.1.2.3. Электрические лампы накаливания общего назначения

Пожарная опасность светильников обусловлена возможностью контакта горючей среды с колбой электрической лампы накаливания, нагретой выше температуры самовоспламенения горючей среды. Температура нагрева колбы электрической лампочки зависит от мощности лампы, ее размеров и расположения в пространстве. Зависимость максимальной температуры на колбе горизонтально расположенной лампы от ее мощности и времени приведена на черт.3.

Черт.3

5.1.2.4. Искры статического электричества

Энергию искры ( ), Дж, способной возникнуть под действием напряжения между пластиной и каким-либо заземленным предметом, вычисляют по запасенной конденсатором энергии из формулы

, (85)

где - емкость конденсатора, Ф;

- напряжение, В.

Разность потенциалов между заряженным телом и землей измеряют электрометрами в реальных условиях производства.

#G1

#G0Если ( - минимальная энергия зажигания среды), то искру статического электричества рассматривают как источник зажигания.

#G1

#G0Реальную опасность представляет "контактная" электризация людей, работающих с движущимися диэлектрическими материалами. При соприкосновении человека с заземленным предметом возникают искры с энергией от 2,5 до 7,5 мДж. Зависимость энергии электрического разряда с тела человека и от потенциала зарядов статического электричества показана на черт.4.

Черт.4

5.1.3. Механические (фрикционные) искры (искры от удара и трения)

Размеры искр удара и трения, которые представляют собой раскаленную до свечения частичку металла или камня, обычно не превышают , а их температура находится в пределах температуры плавления металла. Температура искр, образующихся при соударении металлов, способных вступать в химическое взаимодействие друг с другом с выделением значительного количества тепла, может превышать температуру плавления и поэтому ее определяют экспериментально или расчетом.

Количество теплоты, отдаваемое искрой при охлаждении от начальной температуры до температуры самовоспламенения горючей среды , вычисляют по формуле (84), а время остывания - следующим образом.

#G1

#G0Отношение температур () вычисляют по формуле

, (86)

где - температура воздуха, °С.

Коэффициент теплоотдачи (), Вт · м· К, вычисляют по формуле

, (87)

где - скорость полета искры, м · с.

#G1

#G0Скорость искры (), образующейся при ударе свободно падающего тела, вычисляют по формуле

, (88)

а при ударе о вращающееся тело по формуле

, (89)

где - частота вращения, с;

- радиус вращающегося тела, м.

Скорость полета искр, образующихся при работе с ударным инструментом, принимают равной · с, а с высекаемых при ходьбе в обуви, подбитой металлическими набойками или гвоздями, · с.

Критерий Био вычисляют по формуле

, (90)

где - диаметр искры, м;

- коэффициент теплопроводности металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества ( ), Вт · м · К.

По значениям относительной избыточной температуры и критерия определяют по графику (черт.5) критерий Фурье.

#G1

#G0Черт.5

#G1

#G0Длительность остывания частицы металла ( ), с, вычисляют по формуле

, (91)

где - критерий Фурье;

- теплоемкость металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества,

Дж · кг· К;

- плотность металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества, кг · м.

При наличии экспериментальных данных о поджигающей способности фрикционных искр вывод об их опасности для анализируемой горючей среды допускается делать без проведения расчетов.

#G1

#G05.1.4. Открытое пламя и искры двигателей (печей)

Пожарная опасность пламени обусловлена интенсивностью теплового воздействия (плотностью теплового потока), площадью воздействия, ориентацией (взаимным расположением), периодичностью и временем его воздействия на горючие вещества. Плотность теплового потока диффузионных пламен (спички, свечи, газовой горелки) составляет 18-40 кВт · м, а предварительно перемешанных (паяльные лампы, газовые горелки) 60-140 кВт · м. В табл.6 приведены температурные и временные характеристики некоторых пламен и малокалорийных источников тепла.

#G1

#G0

Таблица 6

#G1