ГОСТ 12.1.004-85 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Пожарная безопасность. Общие требования

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (обязательное). МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРА (ВЗРЫВА) В ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОМ ОБЪЕКТЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Обязательное

Настоящий метод устанавливает порядок расчета вероятности возникновения пожара (взрыва) в объекте и изделии.

1. Сущность метода

1.1. Вероятность возникновения пожара (взрыва) в пожаровзрывоопасном объекте определяют на этапах его проектирования, строительства и эксплуатации.

1.2. Для расчета вероятности возникновения пожара (взрыва) на действующих или строящихся объектах необходимо располагать статистическими данными о времени существования различных пожаровзрывоопасных событий. Вероятность возникновения пожара (взрыва) в проектируемых объектах определяют на основе показателей надежности элементов объекта, позволяющих рассчитывать вероятность отказов производственного оборудования, систем контроля и управления, а также других устройств, составляющих объект, которые приводят к реализации различных пожаровзрывоопасных событий.

Под пожаровзрывоопасными понимают события, реализация которых приводит к образованию горячей среды и появлению источника зажигания.

1.3. Численные значения необходимых для расчетов вероятности возникновения пожара (взрыва) показателей надежности различных технологических аппаратов, систем управления, контроля, связи и тому подобных, используемых при проектировании объекта, или исходные данные для их расчета выбирают в соответствии с ГОСТ 2.106-68, ГОСТ 2.118-73, ГОСТ 2.119-73, ГОСТ 2.120-73 и ГОСТ 15.001-73, из нормативно-технической документации, стандартов и паспортов на элементы объекта. Необходимые сведения могут быть получены в результате сбора и обработки статистических данных об отказах анализируемых элементов в условиях эксплуатации.

Сбор необходимых статистических данных производят по единой программе входящей в состав настоящего метода.

1.4. Пожаровзрывоопасность любого объекта определяется пожаровзрывоопасностью его составных частей (технологических аппаратов, установок, помещений). Вероятность возникновения пожара (взрыва) в объекте в течение года вычисляют по формуле

, (1)

где - вероятность возникновения пожара в объекте (под объектом в данном случае понимается здание) в течение года;

- вероятность возникновения пожара в i-м помещении объекта в течение года;

n - количество помещений в объекте.

1.5. Возникновение пожара (взрыва) в любом из помещений объекта (событие ПП) обусловлено возникновением пожара (взрыва) или в одном из технологических аппаратов, находящихся в этом помещении (событие ), или непосредственно в объеме исследуемого помещения (событие ). Вероятность вычисляют по формуле

, (2)

где - вероятность возникновения пожара в j-м технологическом аппарате i-го помещения в течение года;

- вероятность возникновения пожара непосредственно в объеме i-го помещения в течение года;

m - количество технологических аппаратов в i-м помещении.

1.6. Возникновение пожара (взрыва) в любом из технологических аппаратов (событие ) или непосредственно в объеме помещения (событие ) обусловлено совместным образованием горючей среды (событие ГС) в рассматриваемом элементе объекта и появлением в этой среде источника зажигания (событие ИЗ). Вероятность или возникновения пожара в рассматриваемом элементе объекта определяют умножением вероятности образования горючей среды на вероятность появления в ней источника зажигания.

Если события ГС и ИЗ независимы, то

. (3)

Если же события ГС и ИЗ взаимозависимы, то

, (4)

где - условная вероятность образования горючей среды в i-м помещении при условии появления в ней источника зажигания;

- условная вероятность появления источника зажигания в i-м помещении при условии образования горячей среды.

2. Расчет вероятности образования горючей среды

2.1. Образование горючей среды (событие ГС) в рассматриваемом элементе объекта обусловлено совместным появлением в нем достаточного количества горючего вещества или материала (событие ГВ) и окислителя (событие ОК) с учетом параметров состояния (температуры, давления и т.д.). Вероятность для случая независимости событий ГВ и ОК вычисляют по формуле

, (5)

где - вероятность появления достаточного для образования горючей среды количества горючего вещества в i-м элементе объекта в течение года;

- вероятность появления достаточного для образования горючей среды количества окислителя в i-м элементе объекта в течение года.

2.2. Определение количества горючего вещества (газа, пара, пыли), достаточного для образования взрывоопасной смеси в помещении, производят в соответствии с рекомендуемым приложением 5.

2.3. Появление в исследуемом элементе горючего вещества (материала) определяется возможностью появления в нем при пуске, нормальном режиме работы, остановке технологического процесса или при ремонте элемента, хотя бы одного вида горючего вещества (твердого, жидкого, газообразного и т.д.). Вероятность появления в рассматриваемом элементе объекта горючего вещества вычисляют по формуле

, (6)

где - вероятность появления в i-м элементе объекта k-го горючего вещества (газа, пара, пыли и т.д.) в течение года;

m - количество видов горючих веществ, которые могут появиться в i-м элементе объекта.

2.3.1. Появление в рассматриваемом элементе объекта горючего вещества k вида, является следствием реализации любой из причин. Вероятность вычисляют по формуле

, (7)

где - вероятность реализации любой из причин, приведенных ниже;

- вероятность постоянного присутствия в i-м элементе объекта горючего вещества k-го вида;

- вероятность разгерметизации аппаратов или коммуникаций с горючим веществом, расположенных в i-м элементе объекта;

- вероятность образования горючего вещества в результате химической реакции в i-м элементе объекта;

- вероятность снижения концентрации флегматизатора в горючем газе, паре, жидкости или аэровзвеси i-го элемента объекта ниже минимально допустимой;

- вероятность нарушения периодичности очистки i-го элемента объекта от горючих отходов, отложений пыли, пуха и т.д.;

z - количество причин, характерных для i-го элемента объекта;

n - порядковый номер причины.

2.3.2. На действующих и строящихся объектах вероятность реализации в i-м элементе объекта причины, приводящей к появлению k-го горючего вещества, вычисляют на основе статистических данных о времени существования этой причины по формуле

, (8)

где - время существования -й причины появления k-го вида горючего вещества при j-й ее реализации в течение анализируемого периода времени, мин;

m - количество реализаций -й причины в i-м элементе объекта за анализируемый период времени;

- анализируемый период времени, мин;

- коэффициент безопасности, определение которого изложено в разд.4.

Общие требования к программе сбора и обработки статистических данных изложены в разд.4.

2.3.3. В проектируемых элементах объекта вероятность вычисляют для периода нормальной эксплуатации элемента, как вероятность отказа технических устройств (изделий), обеспечивающих невозможность реализации причины по формуле

, (9)

где - вероятность безотказной работы производственного оборудования (изделия), исключающего возможность реализации -й причины;

- интенсивность отказов производственного оборудования (изделия), исключающего возможность реализации -й причины ч;

- общее время работы данного оборудования (изделия) за анализируемый период времени, ч.

2.3.4. Данные о надежности оборудования (изделия) приведены в нормативно-технической документации, стандартах и паспортах. Интенсивность отказов отдельных элементов, приборов и аппаратов приведена в разд.5.

2.3.5. При отсутствии сведений о параметрах надежности анализируемого оборудования (изделия), последние определяют расчетным путем на основе статистических данных об отказах этого оборудования (изделия).

2.4. Появление в исследуемом элементе объекта окислителя (событие ОК) обусловлено возможностью попадания в него при пуске, остановке, работе, ремонте любого из характерных окислителей в количестве, достаточном для образования горючей среды. Вероятность этого события вычисляют по формуле

, (10)

где - вероятность появления в i-м элементе объекта k-го вида окислителя (воздуха, кислорода, озона, хлора и т.д.) в опасном количестве в течение года;

m - количество видов окислителей, которые могут появиться в i-м элементе объекта.

При оценке опасности появления окислителя в объеме помещения вероятность принимают равной единице.

2.4.1. Появление в i-м элементе объекта k вида окислителя является следствием реализации любой из причин.

Вероятность вычисляют по формуле

, (11)

где - вероятность реализации любой из причин, приведенных ниже;

- вероятность того, что концентрация окислителя, подаваемого в смесь i-го элемента объекта, больше допустимой по горючести;

- вероятность подсоса окислителя в i-й элемент с горючим веществом;

- вероятность постоянного присутствия окислителя в i-м элементе объекта;

- вероятность вскрытия i-го элемента объекта с горючим веществом без предварительного пропаривания (продувки инертным газом);

z - количество причин, характерных для i-го элемента объекта;

n - порядковый номер причины.

2.4.2. Вероятность реализации событий, обусловливающих возможность появления окислителя k-го вида в опасном количестве, вычисляют для проектируемых элементов по (9), а для строящихся и действующих элементов по (8).

2.4.3. Вероятность подсоса окислителя в аппарат с горючим веществом вычисляют, как вероятность совместной реализации двух событий: нахождения аппарата под разрежением (событие ) и разгерметизации аппарата (событие ) по формуле

. (12)

2.4.4. Вероятность нахождения i-гo элемента объекта под разрежением, в общем случае вычисляют по (8), принимают равной единице, если элемент во время работы постоянно находится под разрежением, и 0,5, если элемент с равной периодичностью находится под разрежением и давлением.

2.4.5. Вероятность разгерметизации i-го элемента на разных стадиях его разработки и эксплуатации вычисляют по (8) и (9) .

2.5. При расчете вероятности образования в проектируемом элементе объекта горючей среды , нарушения режимного характера не учитывают.

2.6. При необходимости учитывают и иные события, приводящие к образованию горючей среды.

3. Расчет вероятности появления источника зажигания (инициирования взрыва)

3.1. Появление источника зажигания (источника инициирования взрыва) в анализируемом элементе объекта (событие ИЗ) обусловлено появлением в нем теплового источника (событие ТИ) с энергией (температурой) и временем его контакта с горючей средой, достаточными для ее воспламенения (события ЭИ и ВИ соответственно).

Вероятность появления источника зажигания в i-м элементе объекта вычисляют по формуле

, (13)

где - вероятность появления в течение года в i-м элементе объекта теплового источника;

- условная вероятность того, что энергия (температура) появившегося в i-м элементе объекта теплового источника достаточна для зажигания горючей среды, находящейся в этом элементе;

- условная вероятность того, что время существования (контакта с горючей средой) появившегося в i-м элементе объекта теплового источника достаточно для воспламенения горючей среды.

3.2. Появление в анализируемом элементе объекта теплового источника (событие ТИ) есть результат появления в нем хотя бы одного из тепловых источников. Поэтому вероятность вычисляют по формуле

, (14)

где - вероятность появления в i-м элементе объекта в течение года k-го теплового источника;

k - порядковый номер теплового источника;

m - количество тепловых источников, которые могут появиться в i-м элементе объекта.

3.2.1. Разряд атмосферного электричества в анализируемом элементе объекта возможен или при поражении объекта молнией (событие ), или при вторичном ее воздействии (событие ), или при заносе в него высокого потенциала (событие ). Вероятность разряда атмосферного электричества в i-м элементе объекта вычисляют по формуле

, (15)

где - вероятность реализации любой из причин, приведенных ниже:

- вероятность поражения i-гo элемента объекта молнией в течение года;

- вероятность вторичного воздействия молнии на i-й элемент объекта в течение года;

- вероятность заноса в i-й элемент объекта высокого потенциала в течение года;

n - порядковый номер причины.

3.2.2. Поражение i-го элемента объекта молнией возможно при совместной реализации двух событий - прямого удара молнии (событие ) и отсутствия, неисправности, неправильного конструктивного исполнения или отказа молниеотвода (событие ). Вероятность вычисляют по формуле

, (16)

где - вероятность отсутствия, неисправности, неправильного конструктивного исполнения или отказа молниеотвода, защищающего i-й элемент объекта;

- вероятность прямого удара молнии в i-й элемент объекта в течение года.

3.2.3. Вероятность прямого удара молнии в объект вычисляют по формуле

, (17)

где - количество прямых ударов молнии в объект за год;

- продолжительность периода наблюдения, год.

Для объектов прямоугольной формы

. (18)

Для круглых объектов

, (19)

где S - длина объекта, м;

L - ширина объекта, м;

H - наибольшая высота объекта, м;

R - радиус объекта, м;

- среднее число ударов молнии на 1 км земной поверхности выбирают из табл.1.

Таблица 1

3.2.4. Вероятность принимают равной единице в случае отсутствия молниезащиты на объекте или наличия ошибок при ее проектировании и изготовлении.

Вывод о соответствии основных параметров молниеотвода требованиям, предъявляемым к молниезащите объектов 1, 2 и 3 категории делают на основании результатов проверочного расчета и детального обследования молниеотвода. Основные требования к молниеотводам объектов 1, 2 и 3 категории изложены в СН-305-77. При наличии молниезащиты вероятность вычисляют по формуле

, (20)

где - коэффициент безопасности, определение которого изложено в разд.4.

- анализируемый период времени, мин;

- время существования неисправности молниеотвода при j-й ее реализации в течение года, мин;

- вероятность безотказной работы молниезащиты ( при наличии молниезащиты типа A и при наличии молниезащиты типа Б);

m - количество неисправных состояний молниезащиты.

Для проектируемых объектов вероятность ошибки при проектировании молниезащиты не рассчитывают.

При расчете существующей молниезащиты нарушение периодичности проверки сопротивления заземлителей (один раз в два года) расценивают как нахождение молниезащиты в неисправном состоянии. Время существования этой неисправности определяют как продолжительность периода между запланированным и фактическим сроками проверки.

3.2.5. Вероятность вторичного воздействия молнии на объект вычисляют по формуле

, (21)

где - вероятность отказа защитного заземления в течение года.

3.2.6. Вероятность при отсутствии защитного заземления или перемычек в местах сближения металлических коммуникаций принимают равной единице. Вероятность неисправности существующей системы защиты от вторичных воздействий молнии определяют на основании результатов ее обследования аналогично вероятности по (8).

Для проектируемых объектов вероятность неисправности защитного заземления не рассчитывают, а принимают равной единице или нулю в зависимости от ее наличия в проекте.

3.2.7. Вероятность заноса высокого потенциала в защищаемый объект вычисляют аналогично вероятности по (21).

3.2.8. Вероятность при расчете и вычисляют по формуле (17), причем значения параметров S и L в (18) и (19) необходимо увеличить на 100 м.

3.2.9. Электрическая искра (дуга) может появиться в анализируемом элементе объекта (событие ) при коротком замыкании электропроводки (событие ), при проведении электросварочных работ (событие ), при искрении электрооборудования, не соответствующего по исполнению категории и группе горючей среды, находящейся в этом элементе (событие ), при разрядах статического электричества (событие ). Вероятность вычисляют по формуле

, (22)

где - вероятность реализации любой из причин, приведенных ниже;

- вероятность появления искр короткого замыкания электропроводки в i-м элементе в течение года;

- вероятность проведения электросварочных работ в i-м элементе объекта в течение года;

- вероятность несоответствия электрооборудования i-го элемента объекта категории и группе горючей среды в течение года;

- вероятность возникновения в i-м элементе объекта разрядов статического электричества в течение года;

z - количество причин;

n - порядковый номер причины.

3.2.10. Вероятность появления в i-м элементе объекта искр короткого замыкания вычисляют только для действующих и строящихся элементов объекта по формуле

, (23)

где - вероятность возникновения короткого замыкания электропроводки в i-м элементе объекта в течение года;

- вероятность отсутствия или отказа аппаратов защиты от короткого замыкания в течение года.

3.2.11. Вероятность короткого замыкания электропроводки на действующих и строящихся объектах вычисляют на основании статистических данных по (8).

3.2.12. Вероятность вычисляют для действующих и строящихся элементов объекта аналогично вероятности по (8). Для проектируемых элементов при отсутствии аппарата защиты принимают равной единице, а при их наличии вычисляют аналогично вероятности по (9), как вероятность их отказа.

3.2.13. Вероятность проведения в i-м элементе объекта электросварочных работ вычисляют только для действующих и строящихся элементов объекта на основе статистических данных по (8).

3.2.14. Вероятность при непрерывной работе электрооборудования принимают на всех объектах равной единице, если электрооборудование не соответствует категории и группе горючей смеси, или 10 - если соответствует. При периодической работе электрооборудования и его несоответствии категории группе горючей среды вероятность вычисляют аналогично вероятности по (8). Если электрическая искра появляется лишь при включении и выключении электрооборудования, несоответствующего категории и группе горючей среды (при n включениях и выключениях), вероятность вычисляют аналогично вероятности по (17). В случае соответствия электрооборудования горючей среде, вычисленное по (17) значение вероятности умножают на 10.

3.2.15. Вероятность появления в i-м элементе объекта искр статического электричества вычисляют по формуле

, (24)

где - вероятность появления в i-м элементе объекта условий для статической электризации в течение года;

- вероятность наличия неисправности, отсутствия или неэффективности средств защиты от статического электричества в течение года.

3.2.16. Вероятность принимают равной единице, если в i-м элементе объекта применяют и вырабатывают вещества с удельным объемным электрическим сопротивлением, превышающим 10 Ом·м. В остальных случаях принимают равной нулю.

3.2.17. Вероятность принимают равной единице при отсутствии или неэффективности средств защиты от статического электричества. Вероятность неисправности средств защиты в действующих элементах вычисляют на основании статистических данных аналогично вероятности по (8).

Вероятность в проектируемых элементах объекта вычисляют аналогично вероятности по (9) на основании данных о надежности проектируемых средств защиты от статического электричества (например, средств ионизации или увлажнения воздуха и т.п.).

3.2.18. Фрикционные искры (искры удара и трения) появляются в анализируемом элементе объекта (событие ) при применении искроопасного инструмента (событие ), при разрушении движущихся узлов и деталей (событие ), при применении рабочими обуви, подбитой металлическими набойками и гвоздями (событие ), при попадании в движущиеся механизмы посторонних предметов (событие ) и т.д. Вероятность вычисляют по формуле

, (25)

где - вероятность реализации любой из причин, приведенных ниже;

- вероятность применения в i-м элементе объекта искроопасного инструмента в течение года;

- вероятность разрушения движущихся узлов и деталей i-го элемента объекта в течение года;

- вероятность использования рабочими обуви, подбитой металлическими набойками и гвоздями в i-м элементе объекта в течение года;

- вероятность попадания в движущиеся механизмы i-го элемента объекта посторонних предметов в течение года;

n - порядковый номер причины;

z - количество причин.

3.2.19. Вероятность вычисляют только для действующих и строящихся элементов объекта на основании статистических данных аналогично вероятностям и по (8) или (17).

3.2.20. Вероятность для действующих и строящихся элементов объекта вычисляют на основании статистических данных аналогично вероятности по (8).

Для проектируемых элементов объекта вероятности вычисляют аналогично вероятности по (9) на основании параметров надежности его составных частей.

3.2.21. Вероятность вычисляют только для действующих и строящихся элементов объекта аналогично вероятности по (8).

3.2.22. Вероятность вычисляют для действующих и строящихся элементов объекта на основании статистических данных аналогично вероятности по (8), а для проектируемых элементов по (9), как вероятность отказа защитных средств.

3.2.23. Открытое пламя и искры появляются в i-м элементе объекта (событие ) при реализации любой из причин . Вероятность вычисляют по формуле

, (26)

где - вероятность реализации любой из причин, приведенных ниже;

- вероятность сжигания топлива в печах i-го элемента объекта в течение года;

- вероятность проведения огневых работ в i-м элементе объекта в течение года;

- вероятность несоблюдения режима курения в i-м элементе объекта в течение года;

- вероятность отсутствия или неисправности искрогасителей на двигателях внутреннего сгорания, расположенных в i-м элементе объекта в течение года;

z - количество причин;

n - порядковый номер причины.

3.2.24. Вероятность вычисляют для всех элементов объекта по формуле

, (27)

где - время работы печи i-го элемента объекта при j-м ее включении в течение анализируемого периода времени, мин;

m - количество включений печи в течение анализируемого периода времени;

- коэффициент безопасности, определение которого изложено в разд.4;

- анализируемый период времени, мин.

3.2.25. Вероятности , и вычисляют только для действующих и строящихся объектов на основе статистических данных аналогично вероятности по (27).

3.2.26. Нагрев вещества, отдельных узлов и поверхностей технологического оборудования i-го элемента объекта, контактирующих с горючей средой, выше допустимой температуры (событие ) возможен: в результате перегрузки электрических коммуникаций машин и аппаратов (событие ); при отказе системы охлаждения аппаратов (событие ); при повышенных переходных сопротивлениях электрических соединений (событие ); в результате возникновения трения между двумя поверхностями из-за отсутствия смазки (событие ); по условиям технологического процесса (событие ). Вероятность вычисляют по формуле

, (28)

где - вероятность реализации любой из причин, приведенных ниже:

- вероятность нагрева горючего вещества или поверхностей оборудования i-го элемента объекта при возникновении перегрузки электросети, машин и аппаратов в течение года;

- вероятность отказа системы охлаждения аппарата i-го элемента объекта в течение года;

- вероятность нагрева поверхностей и горючих веществ при возникновении повышенных переходных сопротивлений электрических соединений i-го элемента объекта в течение года;

- вероятность нагрева поверхностей при трении из-за отсутствия смазки в i-м элементе объекта в течение года;

- вероятность нагрева горючих веществ в i-м элементе объекта до опасных температур по условиям технологического процесса в течение года.

3.2.27. Вероятность вычисляют по формуле

, (29)

где - вероятность реализации любой из причин, приведенных ниже;

- вероятность несоответствия сечения электропроводников нагрузке электроприемников в i-м элементе объекта в течение года;

- вероятность подключения дополнительных электроприемников в i-м элементе объекта к электропроводке, не рассчитанной на эту нагрузку;

- вероятность увеличения момента на валу электродвигателя в i-м элементе объекта в течение года;

- вероятность понижения напряжения в сети i-го элемента объекта в течение года;

- вероятность отсутствия, неисправности или несоответствия аппаратов защиты электрических сетей i-го элемента объекта от перегрузки в течение года.

3.2.28. Вероятность , и вычисляют только для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности по (27).

3.2.29. Вероятность вычисляют для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности по (27), а для проектируемых объектов аналогично вероятности по (9), как вероятность заклинивания механизмов, приводимых в действие электродвигателем.

3.2.30. Вероятность вычисляют для действующих элементов объекта аналогично вероятности по (27), для проектируемых элементов при отсутствии аппаратов защиты принимают равной единице, а при их наличии вычисляют аналогично вероятности по (9).

3.2.31. Вероятности вычисляют для проектируемых элементов объекта аналогично вероятности по (9), как вероятность отказа устройств, обеспечивающих охлаждение аппарата, а для строящихся и действующих элементов аналогично вероятности по (27).

3.2.32. Вероятность вычисляют только для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности по (27).

3.2.33. Вероятность вычисляют для проектируемых элементов объекта аналогично вероятности по (9), как вероятность отказа системы смазки механизмов i-го элемента, а для строящихся и действующих элементов аналогично вероятности по (27).

3.2.34. Вероятность принимают равной единице, если в соответствии с технологической необходимостью происходит нагрев горючих веществ до опасных температур, или нулю, если такой процесс не происходит.

3.2.35. Вероятность появления в горючем веществе или материале очагов экзотермического окисления или разложения, приводящих к самовозгоранию, вычисляют по формуле

, (30)

где - вероятность реализации любой из причин, приведенных ниже:

- вероятность появления в i-м элементе объекта очага теплового самовозгорания в течение года;

- вероятность появления в i-м элементе объекта очага химического самовозгорания в течение года;

- вероятность появления в i-м элементе объекта очагов микробиологического самовозгорания в течение года.

3.2.36. Вероятность вычисляют для всех элементов объекта по формуле

, (31)

где - вероятность появления в i-м элементе объекта в течение года веществ, склонных к тепловому самовозгоранию;

- вероятность нагрева веществ, склонных к самовозгоранию, выше безопасной температуры.

3.2.37. Вероятность вычисляют для всех элементов объекта по (27) или (9).

3.2.38. Вероятность принимают равной единице, если температура среды, в которой находится это вещество, выше или равна безопасной температуре, или нулю, если температура среды ниже ее.

Безопасную температуру среды для веществ, склонных к тепловому самовозгоранию, вычисляют по формуле

, (32)

где - температура самовозгорания вещества, вычисляемая по п.5.1.6, °С.

3.2.39. Вероятность вычисляют для всех элементов объекта по формуле

, (33)

где - вероятность появления в i-м элементе объекта химически активных веществ, реагирующих между собой с выделением большого количества тепла, в течение года;

- вероятность контакта химически активных веществ в течение года.

3.2.40. Вероятности и вычисляют аналогично вероятности по (27), если реализация событий и обусловлена технологическими условиями или мероприятиями организационного характера и вычисляют аналогично вероятности по (9), если эти события зависят от надежности оборудования.

3.2.41. Вероятность рассчитывают только для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности по (27).

3.3. Вероятность того, что энергия (температура) теплового источника достаточна для воспламенения горючей среды, принимают равной единице или нулю, в зависимости от результатов сравнения параметров теплового источника с соответствующими показателями пожарной опасности горючей среды.

3.3.1. Если температура теплового источника выше 80% величины минимальной температуры самовоспламенения вещества, то принимают равной единице, в остальных случаях равна нулю.

Если температура теплового источника (среды) выше 80% величины температуры самовозгорания вещества, имеющего склонность к тепловому самовозгоранию, то принимают равной единице, в остальных случаях равна нулю.

3.3.2. Если реализуется случай воспламенения, называемый зажиганием, то характерной величиной процесса воспламенения является энергия, передаваемая источником зажигания горючему веществу. Если энергия, переданная тепловым источником горючему веществу (паро-, газо-, пылевоздушной смеси) выше 40% значения минимальной энергии зажигания, то принимают равной единице, в остальных случаях равна нулю.

Для твердых и жидких горючих веществ принимают равной единице, если за время остывания теплового источника он способен нагреть горючее вещество выше температуры его воспламенения, в противном случае равна нулю.

3.4. Вероятность того, что время контакта (существования) теплового источника с горючей средой достаточно для ее воспламенения принимают равной единице, если тепловой источник за это время успеет нагреть горючую среду до температуры воспламенения (самовоспламенения, самовозгорания), или нулю в противном случае.

3.4.1. При нагреве горючего вещества до температуры, превышающей 80% от величины температуры самовоспламенения, вероятность принимают равной единице, в остальных случаях равна нулю.

3.4.2. При оценке опасности теплового самовозгорания вероятность принимают равной единице, если тепловой источник существует в течение времени, необходимого для нагрева горючего вещества до температуры самовозгорания вещества. Если время существования теплового источника меньше времени, необходимого для нагрева горючего вещества до температуры самовозгорания, то принимают равной нулю.

3.4.3. При оценке опасности вынужденного зажигания вероятность принимают равной единице, если время остывания теплового источника от начальной температуры до температуры воспламенения горючей среды превышает сумму периода ее индукции и времени нагрева локального объема этой среды от начальной температуры до температуры воспламенения. В остальных случаях принимают равной нулю.

3.4.4. Данные о пожароопасных параметрах тепловых источников приведены в разд.5.

3.5. При обосновании невозможности расчета вероятности появления источника зажигания в рассматриваемом элементе объекта с учетом конкретных условий его эксплуатации, допускается вычислять этот параметр по формуле

(34)*

где - среднее время работы i-го элемента объекта до появления одного источника зажигания, ч;

- минимальная энергия зажигания горючей среды i-го элемента объекта, Дж;

- время работы i-го элемента объекта за анализируемый период времени, ч.
________________
* Формула и экспликация к ней соответствуют оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

3.6. При необходимости учитывают и иные события, приводящие к появлению источника зажигания.

4. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММЕ СБОРА И ОБРАБОТКИ СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ

4.1. Программу сбора статистических данных разрабатывают для действующих, строящихся и проектируемых объектов на основе анализа пожарной опасности помещений и технологического оборудования.

4.2. Анализ пожарной опасности проводят отдельно по каждому технологическому аппарату, помещению и заканчивают разработкой структурной схемы причинно-следственной связи пожаровзрывоопасных событий, необходимых и достаточных для возникновения пожара (взрыва) в объекте (далее модель возникновения пожара). Общий вид структурной схемы возникновения пожара в здании показан на черт.1. Наименования событий, входящих в состав модели возникновения пожара в здании, приведены по тексту метода.

4.3. Статистические данные о времени существования пожаровзрывоопасных событий на действующих и строящихся объектах и времени безотказной работы различных изделий проектируемых объектов собирают только по событиям конечного уровня, приведенным на модели возникновения пожара, для которых в методе отсутствуют аналитические зависимости.

4.4. На основании модели возникновения пожара по каждому элементу объекта разрабатывают формы сбора статистической информации о причинах, реализация которых может привести к возникновению пожара (взрыва).

4.5. Статистическую информацию, необходимую для расчета параметров надежности различных изделий, используемых в проектном решении, собирает проектная организация на действующих объектах. При этом для наблюдения выбирают изделия, работающие в периоде нормальной эксплуатации и в условиях, идентичных тем, в которых будет эксплуатироваться проектируемое изделие.

4.6. В качестве источников информации о работоспособности технологического оборудования используют:

журналы старшего машиниста;

старшего аппаратчика;

начальника смены;

учета пробега оборудования;

дефектов;

ремонтные карты;

ежемесячные (ежеквартальные) технические отчеты;

отчеты ремонтных служб;

график планово-предупредительных ремонтов;

ежемесячные отчеты об использовании оборудования;

справочные и паспортные данные о надежности различных элементов.

4.7. Источниками информации о нарушении противопожарного режима в помещениях, неисправности средств тушения, связи и сигнализации являются:

книга службы объектовой пожарной части МВД СССР;

журнал дополнительных мероприятий по охране объекта (для объектов, охраняемых пожарной охраной МВД СССР);

журнал наблюдения за противопожарным состоянием объекта (для объектов, охраняемых пожарной охраной МВД СССР);

журнал осмотра складов, лабораторий и других помещений перед их закрытием по окончании работы;

предписания Государственного пожарного надзора МВД СССР;

акты пожарно-технических комиссий о проверке противопожарного состояния объекта;

акты о нарушении правил пожарной безопасности органов Государственного пожарного надзора МВД СССР.

4.8. При разработке форм сбора и обработки статистической информации используют РД 50-204-87.

Черт.1

Наставление по организации профилактической работы на объектах, охраняемых военизированной и профессиональной пожарной охраной МВД СССР;

Устав службы пожарной охраны МВД СССР;

форму, приведенную в табл.2.

Таблица 2

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

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

, (35)

где - время существования i-го пожаровзрывоопасного события, мин;

m - общее количество событий (изделий);

j - порядковый номер события (изделия).

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

. (36)

4.9.3. Среднеквадратическое отклонение точечной оценки среднего времени существования события - вычисляют по формуле

. (37)

4.9.4. Из табл.3 выбирают значение коэффициента в зависимости от числа степеней свободы (m-1) при доверительной вероятности .

Таблица 3

4.9.5. Коэффициент безопасности (коэффициент, учитывающий отклонение величины параметра , вычисленного по (35), от его истинного значения) вычисляют из формулы

. (38)

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

5. Определение пожароопасных параметров тепловых источников и интенсивности отказов элементов

5.1. Пожароопасные параметры тепловых источников

5.1.1. Разряд атмосферного электричества

5.1.1.1. Прямой удар молнии

Опасность прямого удара молнии заключается в контакте горючей среды с каналом молнии, температура в котором достигает 20000°С при времени действия около 100 мкс. От прямого удара воспламеняются все горючие смеси.

5.1.1.2. 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.

5.1.1.3. Занос высокого потенциала

Занос 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 несоблюдении безопасных расстояний между молниеотводом и коммуникациями энергия возможных искровых разрядов достигает значений 100 Дж и более, то есть достаточна для воспламенения практически всех горючих веществ.

5.1.2. Электрическая искра (дуга)

5.1.2.1. Термическое действие токов короткого замыкания

Температуру проводника, нагреваемого током короткого замыкания, вычисляют по формуле

, (39)

где - температура проводника, °С;

- начальная температура проводника, °С;

- ток короткого замыкания, А;

R - сопротивление проводника, Ом;

- время короткого замыкания, с;

- теплоемкость проводника, Дж·кг·К;

- масса проводника, кг.

Если температура проводника и время короткого замыкания больше температуры самовоспламенения и времени, необходимого для нагрева горючей среды до температуры, равной 80% от величины температуры самовоспламенения, то данный источник является источником зажигания анализируемой среды.

5.1.2.2. Электрические искры (капли металла)

Электрические искры (капли металла) образуются при коротком замыкании электропроводки, электросварке и при плавлении электродов электрических ламп накаливания общего назначения.

Размер капель металла при коротком замыкании электропроводки и плавлении нити накаливания электроламп достигает 3 мм, а при электросварке 5 мм. Температура дуги при электросварке достигает 4000°С, поэтому дуга является источником зажигания всех горючих веществ. Температура капель металла при электросварке и при плавлении нити накала электроламп зависит от вида металла и равна температуре плавления металла. Температура капель металла при коротком замыкании электропроводки превышает температуру плавления металла и, например, для алюминия достигает 2500°С.

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

Среднюю скорость полета капли металла при свободном падении в м·с вычисляют по формуле

, (40)

где м·с - ускорение свободного падения;

H - высота падения, м.

Объем капли металла в м вычисляют по формуле

, (41)

где - диаметр капли, м.

Массу капли в кг вычисляют по формуле

, (42)

где - плотность металла, кг·м.

Имеющееся в капле в начале полета количество теплоты в Дж вычисляют по формуле

, (43)

где - удельная теплоемкость металла при температуре плавления, Дж·кг·К;

- температура плавления металла, °С.

Количество теплоты, затраченное на кристаллизацию капли металла, в Дж вычисляют по формуле

, (44)

где - удельная теплота кристаллизации металла, Дж·кг.

Число Рейнольдса вычисляют по формуле

, (45)

где v=15,1·10 - коэффициент кинематической вязкости воздуха при температуре 20°С, м·с.

Критерий Нуссельта вычисляют по формуле

. (46)

Коэффициент теплоотдачи капли в Вт·м·К вычисляют по формуле

, (47)

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

Количество теплоты, затраченное на нагрев воздуха (горючего газа) при полете капли , в Дж вычисляют по формуле

, (48)

где - площадь поверхности капли, м;

- время полета капли до соприкосновения с горючим веществом, с;

- температура капли в конце полета, °С, принимаемая равной 800°С.

Тепловой запас капли металла в конце полета в Дж вычисляют по формуле

. (49)

Температуру капли металла в конце полета в °С вычисляют по формуле

, (50)

где - удельная теплоемкость капли металла при температуре

, Дж·кг·К.

Если температура капли отличается от температуры °С (которая используется при расчете ) на 5% и более, расчет , и повторяют, задавшись новым значением .

Количество теплоты W в Дж, отдаваемое каплей металла твердому и жидкому горючему веществу, на которое она попала, вычисляют по формуле

, (51)

где - удельная теплоемкость металла при температуре , Дж·кг·К;

- температура самовоспламенения горючего вещества, °С.

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.2.

Черт.2

5.1.2.4. Искры статического электричества

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

, (52)

где C - емкость конденсатора, Ф;

U - напряжение, В.

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

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

Реальную 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.3.

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 0,5 мм, 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.

Черт.3

Количество теплоты, отдаваемое искрой при охлаждении от начальной температуры до температуры самовоспламенения горючей среды , вычисляют по (51), а время остывания - следующим способом.

Отношение температур вычисляют по формуле

, (53)

где - температура воздуха, °С.

Коэффициент теплоотдачи в Вт·м·К вычисляют по формуле

, (54)

где - скорость полета искры, м·с.

Скорость искры, образующейся при ударе свободно падающего тела, вычисляют по формуле

, (55)

а при ударе о вращающееся тело по формуле

, (56)

где n - частота вращения, c;

R - радиус вращающегося тела, м.

Скорость полета искр, образующихся при работе с ударным инструментом, принимают равной 16 м·с, а высекаемых при ходьбе в обуви, подбитой металлическими набойками или гвоздями, 12 м·с.

Критерий Био вычисляют по формуле

, (57)

где - диаметр искры, м;

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

По значениям относительной избыточной температуры и критерия Bi определяют по графику (черт.4) величину критерия Фурье.

Черт.4

Длительность остывания частицы металла вычисляют по формуле

, (58)

где - время остывания частицы, с;

- 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.

5.1.4. Открытое пламя и искры двигателей (печей)

Пожарная опасность пламени обусловлена температурой факела и временем его воздействия на горючие вещества.

Пожароопасные параметры некоторых пламен и малокалорийных источников тепла приведены в табл.4.

Таблица 4

Открытое пламя опасно не только при непосредственном контакте с горючей средой, но и при ее облучении. Интенсивность облучения в Вт·м вычисляют по формуле

, (59)

где 5,7 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт·м·К;

- приведенная степень черноты системы;

, (60)

- степень черноты факела пламени (при горении дерева равна 0,7, а нефтепродуктов 0,85).

- степень черноты облучаемого вещества принимают по справочной литературе;

- температура факела пламени, К;

- температура самовоспламенения горючего вещества, К;

- коэффициент облученности между излучающей и облучаемой поверхностями.

Критические значения интенсивности облучения в зависимости от времени облучения для некоторых веществ приведены в табл.5.

Пожарная опасность искр печных труб, котельных, труб паровозов и тепловозов, а также других машин, костров, в значительной степени определяется их размером и температурой. Установлено, что искра диаметром 2 мм пожароопасна, если имеет температуру около 1000°С, диаметром 3 мм - 800°С, диаметром 5 мм - 600°С.

Теплосодержание и время остывания искры до безопасной температуры вычисляют по (43) и (58).

При этом диаметр искры принимают 3 мм, а скорость полета искры в м·с вычисляют по формуле

, (61)

где - скорость ветра, м·с;

H - высота трубы, м.

Таблица 5

5.1.5. Нагрев веществ, отдельных узлов и поверхностей технологического оборудования

Температуру нагрева электропровода при возникновении перегрузки в °С вычисляют по формуле

, (62)

где - нормативная температура среды для прокладки провода, принимается в соответствии с правилами устройства электрооборудования, утвержденными Госэнергонадзором, °С;

- нормативная температура жилы электропровода, °С;

- допустимый ток для проводника, А;

- фактический ток в проводнике, А.

Температуру газа при сжатии в компрессоре и отсутствии его охлаждения в К вычисляют по формуле

, (63)

где - температура газа в начале сжатия, К;

, - давление газа в конце и начале сжатия, кг·м;

k - показатель адиабаты (равен 1,67 и 1,4 соответственно для одно- и двухатомных газов).

Для многоатомных газов показатель адиабаты k вычисляют по формуле

, (64)

где , - изобарная и изохорная удельные массовые теплоемкости газов, Дж·кг·К.

Температуру нагрева контактов электропроводов при возникновении повышенных переходных сопротивлений в °С вычисляют по формуле

, (65)

где - температура среды, °С;

- время, с;

- ток в сети, А;

- переходное сопротивление контактов, Ом;

- общий коэффициент теплоотдачи, Вт·м·К;

- постоянная времени нагрева контактов, с;

S - площадь поверхности теплообмена, м.

До максимальной температуры контакты нагреваются за время

, (66)

где - постоянная времени нагрева контактов, с.

Переходное сопротивление вычисляют по формуле

, (67)

где F - сила сжатия контактов, Н;

- эмпирический коэффициент;

n - показатель степени, зависящий от формы контактов (для одноточечных контактов n=0,5, для многоточечных n=1).

Значения величин и n для чистых неокисленных контактов приведены в табл.6.

Таблица 6

Коэффициент теплообмена вычисляют в зависимости от температуры контактов по формуле

, если ; (68)

, если . (69)

Постоянную времени нагрева контактов вычисляют по формуле

, (70)

где c - удельная массовая теплоемкость металла контактов, Дж·кг·К;

m - масса контактов, кг.

Расчет проводят в следующей последовательности. Для заданной температуры вычисляют и c, а затем по (65) вычисляют . Если выбранное и вычисленное значения отличаются более чем на 5%, вычисление необходимо повторить.

Температуру подшипника скольжения при отсутствии смазки и принудительного охлаждения в °С вычисляют по формуле

, (71)

где - температура среды, °С;

- коэффициент мощности, Вт;

- коэффициент трения скольжения;

N - сила, действующая, на подшипник, кг;

d - диаметр шипа вала, м;

n - частота вращения вала, мин;

S - площадь поверхности теплообмена подшипника (поверхность подшипника, омываемая воздухом), м;

- время работы подшипника, с;

- постоянная времени нагрева подшипника, с;

m - масса подшипника, кг.

Время нагрева подшипника в c до заданной температуры вычисляют по формуле

. (72)

Практически при температура подшипника достигает максимального значения, вычисляемого по формуле

. (73)

В (71, 72, 73) коэффициент теплообмена вычисляют по (68) или (69).

Последовательность расчета температуры подшипника аналогична расчету температуры нагрева контактов.

5.1.6. Нагрев веществ при самовозгорании

Минимальную температуру среды, при которой происходит тепловое самовозгорание, вычисляют из выражения

, (74)

а время нагревания вещества до момента самовозгорания из выражения

, (75)

где - температура окружающей среды, °С;

- время нагрева, ч;

, , , - эмпирические константы;

S - удельная поверхность тел, м.

, (76)

где F - полная наружная поверхность тела, м;

V - объем тела, м;

, b, h - размеры тела вдоль соответствующей координатной оси, м; например, для прямоугольного параллелепипеда; - длина, b - ширина, h - высота; для цилиндра , h - высота; для шара: и т.д.

5.2. Интенсивность отказов элементов оборудования, приборов и аппаратов

Зависимость интенсивности повреждений однотипных элементов оборудования, приводящих к взрыву, от взрывоопасной концентрации для производств дивинила, метана, этилена и аммиака приведена на черт.5.

min и max

средние значения

1 - фланцы; 2 - задвижки; 3 - скрубберы; 4 - осушители; 5 - конденсаторы; 6 - емкости; 7 - трубы

Черт.5

Интенсивность отказов различных элементов технологических аппаратов и защитных устройств определяют по табл.7, 8.

Таблица 7

Интенсивность отказов элементов

Таблица 8

Интенсивность отказов защитных устройств