Как найти вероятность возникновения пожара

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 производственного
оборудования, систем контроля и
управления, а также других устройств,
составляющих объект, которые приводят
к реализации различных пожаровзрывоопасных
событий.

3.1
Расчет вероятности возникновения пожара
в резервуаре РВС 20000

В
основе решения этой задачи лежит метод
определения вероятности возникновения
пожара на взрывоопасном объекте.

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:
Т_н.п.в=249
К, Т_в.п.в
=
265
К. Количество оборотов резервуара в год
П_об
=
24 год^-1.
Время существования горючей среды в
резервуаре при откачке за один оборот
резервуара t _ОТК
=
10 ч (исключая длительный простой). Радиус
резервуара РВС 20000 R
=
22,81 м. Высота резервуара H_р
=
11,9 м. Число ударов молний п
=
6 км^-2
x год^-1.
На резервуаре имеется молниезащита
типа Б, поэтому b _б
=
0,95.

Число
искроопасных операций при ручном
измерении уровня N_з.у
=
1100 год^-1.
Вероятность штиля (скорость ветра и
x 1 м x с^-1),
Q_ш
(u
x 1) = 0,12. Число включений электрозадвижек
N_э.з
=
40 x год^-1.
Число искроопасных операций при
проведении техобслуживания резервуара
N_Т.О
=
24 год^-1.
Нижний и верхний концентрационные
пределы воспламенения нефтяных паров
С_и.к.п.в
=
0,02 % (по объему), С_и.к.п.в
=
0,1 % (по объему). Производительность,
операции наполнения g
=
0,56 i³
x c^-1.
Рабочая концентрация паров в резервуаре
С
=
0,4 % (по объему). Продолжительность выброса
богатой смеси Т_бог
=
5 ч.

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

.

Из
условия задачи видно, что
>,
поэтому при неподвижном уровне нефти
вероятность образования горючей смеси
внутри резервуара равна нулю Q_В^Н
(ГС)
= 0, а при откачке нефти равна:

==2,74
(1)

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

=
(2)

Вычислим
число попаданий молнии в резервуар то
формуле:

(3)

Тогда
вероятность прямого удара молнии в
резервуар в течение года, равна:

=1-
(4)

Вычислим
вероятность отказа молниезащиты в
течение года при исправности молниеотвода
по формуле:

=(1-)=1-0.95=5
(5)

Таким
образом, вероятность поражения молнией
резервуара равна:

==
5=3,9
(6)

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:

=0
и
=0
(7)

Появление
фрикционных искр в резервуаре возможно
только при проведении искроопасных
ручных операций при измерении уровня
и отборе проб. Поэтому вероятность
Q_р(ТИ₃)
равна:

=Q(ОП)=(1-)
(8)

В
этой формуле Q(ОП)
= 1,5210^-3
— вероятность ошибки оператора,
выполняющего операции измерения уровня.

Таким
образом, вероятность появления в
резервуаре какого-либо теплового
источника равна:

=+=5,4
(9)

Полагая,
что энергия и время существования этих
источников достаточны для воспламенения
горючей среды, т. е Q_р(B)
= l получим Q_р
(ИЗ/ГС)
= 5,410^-3.

Тогда
вероятность возникновения пожара внутри
резервуара равна:

=
Q_р
(ИЗ/ГС)5,410^-3
(10)

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:

=
(11)

Во
время тихой погоды около резервуара
образуется взрывоопасная зона, вероятность
появления которой равна:

=
(12)

Диаметр
этой взрывоопасной зоны равен:

D=2R=
(13)

Определим
число ударов молнии во взрывоопасную
зону:

(14)

Тогда
вероятность прямого удара молнии в
данную зону равна:

(15)

Так
как вероятность отказа молниезащиты
Q_р(t₁)
= 510^-2,
то вероятность поражения молнией
взрывоопасной зоны равна:

(16)

Откуда
Q_в.з(ТИ₁)=

Вероятность
появления около резервуара фрикционных
искр равна:

(17)

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:

=
(18)

Таким
образом, вероятность появления около
резервуара какого-либо теплового
источника составит значение:

(19)

Полагая,
что энергия и время существования этих
источников достаточны для зажигания
горючей среды получим при Q_в=1:

)=8,5
(20)

Тогда
вероятность возникновения взрыва в
окрестностях резервуара в соответствии
равна:

(21)

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

=

(22)

В
результате проведенных расчетов можно
сделать вывод: вероятность возникновения
в зоне резервуара пожара или взрыва
составляет 2,010^-4,
что соответствует одному пожару или
взрыву в год в массиве из 3448 резервуаров,
работающих в условиях, аналогичных
расчетному.

3.2
Прогнозирование пожарной обстановки

На
нефтеперерабатывающем заводе расположен
резервуар РВС 20000 в обваловке, имеющий
квадратную форму со стороной, а = 80 м.
Высота обваловки рассчитана на удержание
всего объема нефти, находящейся в
резервуаре, при аварийном разлитии.
Фактический объем резервуара V_факт
= 19 450м³,
объем нефти при заполнении резервуара
на
80 % , V_неф
= 0,8 · 19 450 = 15 560 м³.

В
результате разрушения резервуара и
разлива нефти возник пожар. Скорость
ветра равна 3 м/с.
Определить
размеры безопасной зоны для персонала.

При
разрушении резервуара нефть полностью
заполнит обваловку, имеющую площадь:

(23)

Диаметр
зеркала разлива:

==90м,
(24)

отсюда
r = 45 м, а плотность паров нефти принимаем
ρ_н
= 9,9 кг/м³;

Безразмерную
скорость ветра при m_выг
= 0,04 кг/(м²
· с):

=1,96
(25)

(26)

Высота
пламени пожара разлития

L=90
(27)

Определим
косинус угла наклона пламени пожара
разлития:

(28)

Отсюда
θ
=
58°.

Угловые
коэффициенты излучения φ для различных
расстояний R от центра пламени по таблице
3.1 соответствуют

при L/r = 43/45 ≈ 1

Таблица
3.1- Угловые коэффициенты излучения

L/r	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5
R, м	45	68	90	110	135	160	180	200	225	250
φ	1,0	0,74	0,48	0,30	0,22	9,18	0,13	0,10	0,08	0,07

   Приняв
=
60 кВт/м²,
найдем плотность потока теплового
излучения
на
разных расстояниях от границ пламени
по таблице 3.2: 

Таблица
3.2-Плотность потока теплового излучения

м	45	68	90	110	135	160	180	200	225	250
, кВт/м2	60,0	43	28	17	12	10	7,1	5,4	4,2	3,6

Из
результатов расчетов следует, что
безопасным для персонала будет расстояние
от обваловки R = 250 м, где плотность
падающего теплового потока
будет
меньше 4,0 кВт/м².

Вероятность
смертельных поражений человека тепловым
излучением Р_пор
на разных расстояниях от границ пламени
приведена в таблице 3.3:

Таблица
3.3-Вероятность
смертельных поражений человека

R, м	45	68	90	110	135	160	180	200	225	250
	14	12,8	11	9,1	7,5	6,3	4,7	3,2	1,5	1,0
Рпор, %	100	100	100	100	99,4	90	38	4	0	0

 Время
термического воздействия:

T=,
(29)

где

τ₀
– характерное время обнаружения пожара
(допускается принимать 5 с);

x
– расстояние от места расположения
человека до зоны, где плотность
потока теплового излучения не превышает
4 кВт/м²,
м;

u
– скорость движения человека (допускается
принимать 5 м/с).

=-9,5+2,5ln()=1,52
(30)

Как
следует из данных расчетов, радиус зоны
безопасности (0 % погибших) равен около
225 м от границ пламени. В приложении Б
зона безопасности заштрихована.

3.3
Прогнозирование инженерной обстановки

Расстояние
от центра взрыва до зданий и сооружений
1,5 км в направлении на юго-восток. Мощность
ядерного взрыва 0,3 Мт. Наиболее вероятные
метеоусловия:

–
направление ветра 68^˚,

–
средняя скорость ветра 50 км/ч,

–
высота – 12 км,

–
характеристика атмосферы – 0,92 (хорошая
прозрачность).

Для
определения границ зон разрушений для
избыточных давлений 50, 30, 20, 10 кПа и вида
взрыва, определяются расстояния, на
которых наблюдаются эти давления,
вызывающие полные, сильные, средние и
слабые разрушения.

Зона
полных разрушений – ΔР_Ф
= 50 кПа.

Избыточное
давление наблюдается на расстоянии 4
км от центра взрыва.

Из
закона подобия ядерного взрыва находим
расстояние, где ΔР_Ф
= 50 кПа и q
= 0,3 Мт.

R₂
=
R<sub>1

,
(31)</sub>

где
R₁
–
расстояние от центра взрыва.

R₂
=
4

=
4

0,67 = 2,68 км

Зона
сильных разрушений – ΔР_Ф
= 30 кПа

Здесь
R₁
=
5,4 км,
R₂
=
5,4


=
5,4
0,67
= 3,6 км

Зона
средних разрушений – ΔР_Ф
= 20 кПа

Здесь
R₁
=
7 км, R₂
=
7


= 4,69 км

Зона
слабых разрушений ΔР_Ф
= 10 кПа

Здесь
R₁
=
11,1 км, R₂
=
11,1

= 7,4 км

Таким
образом определена инженерная обстановка
при взрыве на объекте: зона полных
разрушений охватывает территорию
радиусом 2,7 км, зона сильных разрушений
– 3,6 км, зона средних разрушений – 4,7 км,
слабых разрушений – 7,4 км. При таком
взрыве будет полностью разрушен весь
нефтеперерабатывающий завод, а зоны
сильных, средних и слабых разрушений
приходятся на территории радиусом до
7,4 км. В приложении Б отмечена зона полных
разрушений.

3.4
Ликвидация последствий аварий на
взрывоопасных объектах

Для
ликвидации аварий и выполнения задач
по защите людей от негативного воздействия
поражающих факторов в ОАО «ЛУКОЙЛ-УНП»
созданы противоаварийные бригады и
невоенизированные формирования из
числа персонала. Для ликвидации аварии
могут быть привлечены любые специалисты
штатного состава, транспортные средства,
грузоподъемные машины, технические
средства. В случае особой необходимости
предусмотрено привлечение пожарных
частей ближайших к месту аварии городов
и подразделений городских отделов по
делам ГО и ЧС.

3.5 Устойчивость предприятия в ЧС

На
основании Постановления правительства
Российской Федерации 21 мая 2007 года – №
304 – «О классификации ЧС природного и
техногенного характера» на рисунке 3.1
представлена классификация ЧС.

ЧС
локального характера: нарушены условия
жизнедеятельности людей, зона ЧС не
выходит за территорию объекта, при этом
количество людей погибших или получивших
ущерб здоровью составляет не более 10
человек или материальные потери
составляют не более 100 тысяч рублей

Рисунок
2.1:- Классификация ЧС

ЧС
муниципального характера: зона ЧС не
выходит за пределы территории одного
поселения или внутригородской территории
города, при этом количество пострадавших
составляет не более 50 человек. Материальный
ущерб – не более 5 миллионов рублей.

ЧС
межмуниципального характера: зона
захватывает территорию двух или более
поселений, внутригородских территорий,
при этом количество пострадавших не
более 50 человек, размер материального
ущерба не более 5 миллионов рублей.

ЧС
регионального характера: зона не выходит
за пределы территории одного субъекта
РФ, при этом количество пострадавших
более 50, но менее 500 человек, размер
материального ущерба более 5 миллионов
рублей, но менее 500 миллионов рублей.

ЧС
межрегионального характера: зона ЧС
затрагивает территорию двух или более
субъектов РФ, при этом количество
пострадавших более 50 человек, но не
более 500, материальный ущерб более 5
миллионов рублей, но не более 500 миллионов
рублей.

ЧС
федерального характера: количество
пострадавших свыше 500 человек, материальный
ущерб свыше 500 миллионов рублей.

По
данным статистики можно отметить, что
наиболее распространенный характер
техногенной ЧС в результате аварий на
взрывоопасных объектах – локальный.
Это значит, что последствия аварии
затрагивают только территорию
непосредственно предприятия, тем самым
не оказывая вредного воздействия на
людей, находящихся за пределами данного
объекта.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Один из ключевых параметров, используемых при расчете пожарного риска – частота реализации пожароопасных ситуаций или частота возникновения пожара в здании в течение года.

Собственно говоря, «частотами» они стали в 2006 году, с выходом Руководства по оценке пожарного риска для промышленных предприятий [7]. А после вступления в силу Технического регламента о требованиях пожарной безопасности [1], Правил проведения расчетов по оценке пожарного риска [2] и принятых в их развитие Методик [3, 4] этот термин окончательно вошел в обращение. А до этого, в ГОСТ 12.1.004-91 [5], ГОСТ Р 12.3.047-98 [6] и ряде других документов [8, 9, 10, 11], использовалось понятие «вероятность возникновения пожара».

В этой статье я буду употреблять перечисленные выше термины, не делая между ними особых различий.

Как я уже сказал выше, вероятность возникновения пожара необходима для определения расчетных величин пожарного риска в соответствии с Методиками [3, 4], уровня обеспечения пожарной безопасности людей в соответствии с приложением 2 к ГОСТ 12.1.004-91* [5], индивидуального и социального риска для производственных зданий в соответствии с приложением Ш ГОСТ 12.3.047-98 [6]. Это очевидно.

Также вероятность возникновения пожара может применяться для оценки экономической эффективности систем пожарной безопасности и технико-экономического обоснования противопожарных мероприятий по методикам, изложенным в приложении 4 ГОСТ 12.1.004-91* [5], МДС 21-3.2001 [9] и приложении 1 к МДС 21-1.98 [8]. Это – менее очевидный способ применения искомой переменной и практически не используемый на практике.

Итак, для ряда расчетных обоснований в области пожарной безопасности уже более двадцати лет применяется вероятность возникновения пожара. Только вот данных о ней до сих пор крайне недостаточно. Эти данные разрознены, а часто – противоречивы. В этой заметке я попытался собрать их воедино из различных источников, которые мне удалось найти всех существующих отечественных источников.

С конца начать или с начала?

Пожалуй… начну-ка я, пожалуй, по порядку.

В ГОСТ 12.1.004-91* [5] – наиболее раннем из рассматриваемых документов, приведен метод определения вероятности возникновения пожара (взрыва) в пожароопасном объекте (приложение 3). Также, в одном из примеров, приведенных в приложении 6 к указанному ГОСТу, безо всяких объяснений-рассуждений указана статистическая вероятность возникновения пожара в зданиях гостиниц – 4×10^-4.

Примечание: Приложение 3 ГОСТ 12.1.004-91* может применяться на добровольной основе для соблюдения требований Технического регламента о требованиях пожарной безопасности, в соответствии с Перечнем [12].

Несколько иной подход к определению вероятности возникновения пожара был предложен МГСН 4.04-94 [10], а следом за ним – и МГСН 4.16-98 [11]. В соответствии с эти московскими городскими строительные нормами, вероятность возникновения пожара в гостиницах и многофункциональных зданиях следует принимать в зависимости от наличия на объекте профилактического состава пожарной охраны (ПСПО) или другой постоянно действующей службы пожарной безопасности, а также учитывая расстояние от объекта до ближайшего подразделения пожарной охраны (пожарного депо):

Для гостиниц допускалось также определять вероятность возникновения пожара на основании статистических данных: о количестве пожаров в зданиях гостиниц за год (по данным ВНИИПО) и количестве зданий гостиниц в РФ (по данным Госкомстата).

Вы заметили, что рекомендованные МГСН 4.16-98 [11] значения вероятности возникновения пожара в зданиях гостиниц более чем в 100 раз выше значения, приведенного в приложении 6 к ГОСТ 12.1.004-91* [5]?

Затем был ГОСТ Р 12.3.047-98 [6], который рекомендовал рассчитывать вероятность возникновения пожара по методу, приведенному в ГОСТ 12.1.004-91 [5], а также привел статистические данные для некоторых объектов (промышленных помещений).

Примечание: Внимание! Вероятность указана в расчете на 1 м² площади помещения.

В 1998 году вышел МДС 21.1.98 [8], в приложении 3 которого приведены примеры технико-экономического обоснования противопожарных мероприятий. В этих примерах, также безо всяких объяснений и ссылок на источники, приводятся данные о вероятности возникновения пожаров на некоторых объектах:

Примечание: Данные о вероятности возникновения пожара приведены в расчете на 1 м² площади здания.

  МДС 21-3.2001 [9], выпущенный спустя три года, рекомендовал определять вероятность возникновения пожара по статистическим данным или по приложению 3 к ГОСТ 12.1.004-91* [5]. В примерах расчета также приведены данные по некоторым типам объектов:

Примечание: Данные о вероятности возникновения пожара приведены в расчете на 1 м² площади здания.

Откуда взялись эти данные? Можно ли им доверять и использовать их в расчетах? Это абсолютно непонятно. Но совершенно точно можно сказать, что данные о вероятностях пожара, приведенные в МДС 21-3.2001 [9], в среднем на порядок ниже указанных в ГОСТ Р 12.3.047-98 [6].

Еще через пять лет, в Руководстве по оценке пожарного риска для промышленных предприятий [7] продублированы данные, опубликованные ранее в ГОСТ Р 12.3.047-98 [6], а также даны сведения по двум типам объектам, отсутствующим в ГОСТе:

Примечания:

1. Данные о вероятности возникновения пожара приведены в расчете на 1 м² площади здания;
2. «Новые» объекты выделены шрифтом красного цвета.

Что интересно:

— и в ГОСТе [6] и в Руководстве [7] допущены ошибки в размерности вероятности (частоты);

— данные о вероятности возникновения пожаров на складах многономенклатурной продукции приведены и в МДС 21-3.2001 [9] и в Руководстве [7]. Они отличаются в десять раз!

А в 2009 году наступил современный этап, с его расчетами пожарных рисков, расчетными Методиками [3, 4] и новыми данными о «частотах возникновения пожара в зданиях в течение года».

Проще всего дело обстояло со сведениями по частотам возникновения пожаров в производственных и складских зданиях, которые приведены в приложении № 1 к Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах [4]. Они точь-в-точь повторяют данные Руководства по оценке пожарного риска для промышленных предприятий [7] и, за исключением двух типов зданий – данные ГОСТ Р 12.3.047-98 [6]. И я не буду их еще раз дублировать в этой статье.

Ну и, справедливости ради, нужно сказать, что Методика [4] допускает получение информации о частотах реализации пожароопасных ситуаций из данных о функционировании исследуемого объекта или из данных о функционировании других подобных объектов.

С Методикой определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности [3] все было гораздо сложнее и интереснее. Первоначально она допускала несколько способов получения информации о частоте возникновения пожара в здании в течение года:

— по данным, приведенным в приложении № 1 к Методике;

— по данным, публикуемым в научно-техническом журнале «Пожарная безопасность»;

— при отсутствии данных допускалось принимать частоту возникновения пожара равной 4×10^-2 в год для каждого здания.

Причем в приложении № 1 к Методике [3] приводилась информация для «уточненной оценки» частоты возникновения пожара и для ее оценки «в расчете на одно учреждение». При наличии данных о количестве людей в здании предписывалось использовать уточненную оценку, и только при их отсутствии – оценку в расчете на одно учреждение.

Вот они эти статистические данные. Я привожу для истории, в связи с тем, что в них уже внесены изменения:

Вы обратили внимание, что данные для уточненной оценки какие-то странные? Ранее в качестве уточненной оценки приводилась вероятность возникновения пожара на единицу площади объекта. Именно такой подход к определению вероятности возгорания применяется во всем мире. А тут: в расчете на одного ребенка, в расчете на одного учащегося, в расчете на одного отдыхающего, в расчете на одного работающего, в расчете на одно посещение (зрителем, пациентом) и т.д. Я, например, не сразу сообразил, что же следует понимать под «посещением зрителем» и «посещением пациентом». А теперь – знаю это наверняка.

Знаете, почему были такие странные параметры для уточненной оценки?

А я – знаю. И вам обязательно расскажу. Чуть позже.

Теперь предлагаю обратить внимание на отправку нас к научно-техническому журналу «Пожарная безопасность». Действительно, там публиковались и публикуется статистическая информация о пожарах, в т.ч. данные о количестве пожаров, произошедших на различных типах объектов:

— жилой сектор,

— транспортные средства;

— здания общественного назначения;

— производственные здания;

— складские и торговые помещения;

— строящиеся (реконструируемые) объекты;

— прочие здания и сооружения, открытые территории;

— сельскохозяйственные объекты.

Это – не информация о частоте возникновения пожаров в зданиях. И даже – не та информация, которую можно для получения этой «частоты» использовать.

Что такое «жилой сектор»? Это здания двух классов функциональной пожарной опасности. Причем, количество пожаров в частных жилых домах и в многоквартирных домах очень сильно отличается. А к зданиям общественного назначения относятся объекты шестнадцати! классов функциональной пожарной опасности. А как умудрились свалить в одну кучу складские и торговые помещения? Нет, с этой информацией работать дальше нельзя.

Однако информация о частотах возникновения пожаров в общественных зданиях различного назначения и на производственных объектах все-таки была опубликована в журнале «Пожарная безопасность». Один раз – в номере 2 за 2009 год [13]. В этой статье приведены исключительно данные, содержащиеся в Методиках [3, 4]. И ни цифрой больше. Меня поразило, что над этой статьей работало целых шесть! научных сотрудников ФГУ ВНИИПО МЧС России. Кому интересно, могут скачать эту статью из каталога файлов.

Впрочем, эта статья не оказалась совсем бесполезной (я за нее заплатил 220 рублей). В ней указаны источники, из которых получены эти чудо-данные о частотах возникновения пожаров для общественных зданий. Это:

— Российский статистический ежегодник. 2005: стат. сб. / Росстат. М., 2006. 819 с.;

— Федеральный банк данных «Пожары» за 2004 г.

Т.е., на момент публикации статьи, этим данным было уже более четырех лет. Уже тухлятиной попахивают. У нас же в стране количество пожаров ежегодно и неуклонно снижается!

Теперь хочу вернуться к «4×10^-2» – значению частоты возникновения пожара, которое допускается принимать при отсутствии других данных.

Это значение касается, в основном, общественных зданий административного назначения и административно-бытовых зданий. А с недавних пор – еще и автостоянок. Ни для кого не секрет, что связано это с отсутствием у нашего любимого ВНИИПО (и вообще – в природе) необходимых данных о количестве таких объектов.

Тут больше не о чем говорить, просто я хочу сопоставить это значение с другими данными о вероятностях и частотах возникновения пожаров. И сопоставлю.

Прежде всего, необходимо сказать, что 4×10^-2 не выбивается из общего ряда данных о частотах возникновения пожаров на других типов объектах (в расчете на одно учреждение). И незначительно превышает большинство частот по другим типам объектов. За исключением высших учебных заведений и зрелищных учреждений – они, видимо, горят у нас чаще.

Согласно данных МДС 21.1.98 [8] и МДС 21-3.2001 [9], 4×10^-2 – это вероятность возникновения пожара в административном здании или административно-бытовом корпусе производственного предприятия площадью 8 000 м². Или в стоянке легкового транспорта площадью 4 250 м². И тут все поддается разумному объяснению: здания таких размеров считаются крупными, но встречаются; необходимый запас надежности обеспечен.

Т.е., можно говорить, что это значение соответствует здравому смыслу и верифицировано.

Тут бы и закончить мне свое повествование, но в Методику определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности [3] были внесены изменения.  Коснулись они и частот возникновения пожара в зданиях, и порядка их определения:

— во-первых, убрали данные по детским дошкольным учреждениям. Не потому, что они были неверные. А просто потому, что Методика [3] перестала распространяться на такие объекты;

— во-вторых, убрали уточненную оценку – ту, которой следовало руководствоваться в первую очередь (где логика?). Ту, подход которой принципиально отличается от принятого во всем мире (одумались?);

— в-третьих, убрали ссылку на научно-технический журнал «Пожарная безопасность». Ничего там не публиковалось и публиковаться не будет.

Вот, если коротко, и все. Ничего себе коротко!

Хоть кто-нибудь до этого места дочитал?

Ну тогда выскажите свое мнение в комментариях:

— во-первых, мне оно интересно;

— во-вторых, я хочу знать таких настойчивых в лицо. И сколько их – тоже хотелось бы знать.

P.S.: Методика, та, которая [3], не допускает использования других данных, кроме как из приложения № 1 и «4×10^-2». Но это не значит, что их нет.

Они есть!

И я Вам о них расскажу. Уже скоро.

Продолжением этой статьи будет обзор зарубежных данных. А также обзор «альтернативных» источников данных о частотах возникновения пожаров.

Ждите.

Не забудьте поделиться этой статьей с друзьями. Пусть читают, пока Вы пьете пиво и смотрите футбол.

Использованная литература:

1. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. Правила проведения расчетов по оценке пожарного риска. Утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 31 марта 2009 г. № 272.
3. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. Утверждена приказом МЧС России от 30.06.2009 г. № 382.
4. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Утверждена приказом МЧС России от 10.07.2009. № 404.
5. ГОСТ 12.1.004-91 «ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования».
6. ГОСТ Р 12.3.047-98 «ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля».
7. Руководство по оценке пожарного риска для промышленных предприятий. М.: ВНИИПО, 2006 (утверждено ФГУ ВНИИПО МЧС РФ 17.03.2006 г.; согласовано УГПН МЧС РФ (письмо от 03.02.2006 г. № 19/2/318)).
8. МДС 21-1.98 «Предотвращение распространения пожара». Пособие к СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений».
9. МДС 21-3.2001 «Методика и примеры технико-экономического обоснования противопожарных мероприятий». К СНиП 21-01-97*.
10. МГСН 4.04-94 «Многофункциональные здания и комплексы».
11. МГСН 4.16-98 «Гостиницы».
12. Перечень национальных стандартов и сводов правил, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Утвержден приказом Росстандарта от 30 апреля 2009 г. № 1573.
13. Данные о частотах возникновения пожаров и пожароопасных ситуаций в общественных зданиях различного назначения и на производственных объектах / Д. М. Гордиенко, А. В. Карпов и др. // Пожарная безопасность: научно-технический журнал. – 2009, № 2. — с. 42-46.

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

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

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 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 горючей 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, ГОСТ 2.118, ГОСТ 2.119, ГОСТ 2.120, ГОСТ 15.001, 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 проводят 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 Q (ПЗ) вычисляют по формуле

                     (36)

где Q_i (ПП) — 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 ПТА_j,), или непосредственно в объеме исследуемого помещения (событие ПО_i). Вероятность Q_i (ПП) вычисляют по формуле

                             (37)

где Q_j (ПТА) — вероятность возникновения пожара в j-м технологическом аппарате i-го помещения в течение года;

Q_i (ПО) — вероятность возникновения пожара 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 ПТАj) или непосредственно в объеме помещения (событие ПО_i), обусловлено совместным образованием горючей среды (событие ГС) в рассматриваемом элементе объекта и появлением в этой среде источника зажигания (событие ИЗ). Вероятность (Q_i (ПО)) или (Q_j (ПТА)) возникновения пожара в рассматриваемом элементе объекта равна вероятности объединения (суммы) всех возможных попарных пересечений (произведений) случайных событий образования горючих сред и появления источников зажиганий

                                 (38)

где К — количество видов горючих веществ;

N — количество источников зажигания;

ГС_k — событие образования k-й горючей среды;

ИЗ_n — событие появления n-го источника зажигания;

I — специальный символ пересечения (произведения) событий;

U — специальный символ объединения (суммы) событий.

Вероятность (Q_i (ПО)) или (Q_j (ПТА)) вычисляют по аппроксимирующей формуле

                             (39)

где Q_i (ГС_k) — вероятность появления в i-м элементе объекта k-й горючей среды в течение года;

Q_i (ИЗ_n/ГС_k) — условная вероятность появления в i-м элементе объекта n-го источника зажигания, способного воспламенить k-ую горючую среду.

2. Расчет вероятности образования горючей среды

2.1. Образование горючей среды (событие ГС_k 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 образования k-й горючей среды (Q_i (ГС_k)) для случая независимости событий ГВ и ОК вычисляют по формуле

                         (40)

где Q_i (ГВ_i) — вероятность появления достаточного для образования горючей среды количества l-го горючего вещества в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (ОК_m) — вероятность появления достаточного для образования горючей среды количества m-го окислителя в i-м элементе объекта в течение года;

k, l, m— порядковые номера горючей среды, горючего вещества и окислителя.

2.2. Появление в рассматриваемом элементе объекта горючего вещества k вида является следствием реализации любой из a _n причин. Вероятность Q_i (ГВ_k) вычисляют по формуле

                                 (41)

где Q_i (a _n) — вероятность реализации любой из a _n причин, приведенных ниже;

Q_i (a ₁) — вероятность постоянного присутствия в i-м элементе объекта горючего вещества k-го вида;

Q_i (a ₂) — вероятность разгерметизации аппаратов или коммуникаций с горючим веществом, расположенных в i-м элементе объекта;

Q_i (a ₃) — вероятность образования горючего вещества в результате химической реакции в i-м элементе объекта;

Q_i (a ₄) — вероятность снижения концентрации флегматизатора в горючем газе, паре, жидкости или аэровзвеси i-го элемента объекта ниже минимально допустимой;

Q_i (a ₅) — вероятность нарушения периодичности очистки i-го элемента объекта от горючих отходов, отложений пыли, пуха и т. д.;

z — количество a _n причин, характерных дляi -го объекта;

п — порядковый номер причины.

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

                                                 (42)

где Кs — коэффициент безопасности, определение которого изложено в разд. 4;

t _р — анализируемый период времени, мин;

m — количество реализаций a _n-й причины в i-м элементе объекта за

анализируемый период времени;

t _j — время существования a _n-й причины появления k-го вида горючего вещества при j-й реализации в течение анализируемого периода времени, мин.

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

2.4. В проектируемых элементах объекта вероятность (Q_i (a _n)) вычисляют для периода нормальной эксплуатации элемента, как вероятность отказа технических устройств (изделий), обеспечивающих невозможность реализации a _n, причин, по формуле

(43)

где P_i (a _n) — вероятность безотказной работы производственного оборудования (изделия), исключающего возможность реализации a _n причины;

l — интенсивность отказов производственного оборудования (изделия), исключающего возможность реализации a _n причины, ч^-1;

t

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

2.5. Данные о надежности оборудования (изделия) приведены в нормативно-технических документах, стандартах и паспортах. Интенсивность отказов элементов, приборов и аппаратов приведена в разд. 5.

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

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

Вероятность (Q_i (ОK_k)) вычисляют по формуле

                                         (44)

где Q_i (b_n) — вероятность реализации любой из b_n причин, приведенных ниже;

Q_i (b₁) — вероятность того, что концентрация окислителя, подаваемого в смесь i-го элемента объекта, больше допустимой по горючести;

Q_i (b₂) — вероятность подсоса окислителя в i-й элемент с горючим веществом;

Q_i (b₃) — вероятность, постоянного присутствия окислителя в i-м элементе объекта;

Q (b₄) — вероятность вскрытия i-го элемента объекта с горючим веществом без предварительного пропаривания (продувки инертным газом);

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

n — порядковый номер причины.

2.8. Вероятности (Q_i (b_n)) реализации событий, обуславливающих возможность появления окислителя k-ro вида в опасном количестве, вычисляют для проектируемых элементов по формуле (43), а для строящихся и действующий элементов по формуле (42).

2.9. Вероятность (Q_i (b₂)) подсоса окислителя в аппарат с горючим веществом вычисляют, как вероятность совместной реализации двух событий: нахождения аппарата под разрежением (событие S₁) и разгерметизации аппарата (событие S₂) по формуле

                                             (45)

2.10. Вероятность (Q (S₁)) нахождения i-го элемента объекта под разрежением в общем случае вычисляют по формуле (42), принимают равное единице, если элемент во время работы находится под разрежением, и 0,5, если элемент с равной периодичностью находится под разрежением и давлением.

2.11. Вероятность (Q_i (S₂)) разгерметизации i-го элемента на разных стадиях его разработки и эксплуатации вычисляют по формуле (42 и 43).

2.12 При расчете вероятности образования в проектируемом элементе объекта горючей среды (Q_i (ГС)), нарушения режимного характера не учитывают.

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

3. Расчет вероятности появления источника зажигания (инициирования взрыва)

3.1. Появление n-го источника зажигания (инициирования взрыва) в анализируемом элементе объекта (событие ИЗ_n) обусловлено появлением в нем n-го энергетического (теплового) источника (событие ТИ_n) с параметрами, достаточными для воспламенения k-й горючей среды (событие В_n^k). Вероятность (Q_i (ИЗ_n/ГС_k)) появления n-го источника зажигания в i-м элементе объекта вычисляют по формуле

(46)

где Q_i (ТИ_п) — вероятность появления в i-м элементе объекта в течение года n-го энергетического (теплового) источника;

Q_i (B_n^k) — условная вероятность того, что воспламеняющая способность появившегося в i-м элементе объекта n-го энергетического (теплового) источника достаточна для зажигания k-й горючей среды, находящейся в этом элементе.

3.1.1. Разряд атмосферного электричества в анализируемом элементе объекта возможен или при поражении объекта молнией (событие C₁), или при вторичном ее воздействии (событие C₂), или при заносе в него высокого потенциала (событие С₃).

Вероятность (Q_i (ТИ_п)) разряда атмосферного электричества в i-м элементе объекта вычисляют по формуле

                         (47)

где Q_i (C_n) – вероятность реализации любой из С_n причин, приведенных ниже;

Q_i (C₁) – вероятность поражения i-го элемента объекта молнией в течение года;

Q_i (C₂) – вероятность вторичного воздействия молнии на i-й элемент объекта в течение года;

Q_i (С₃) – вероятность заноса в i-й элемент объекта высокого потенциала в течение года;

n — порядковый номер причины.

3.1.2. Поражение i-го элемента объекта молнией возможно при совместной реализации двух событий — прямого удара молнии (событие t₂) и отсутствия неисправности, неправильного конструктивного исполнения или отказа молниеотвода (событие t₁). Вероятность (Q_i (C₁)) вычисляют по формуле

                                             (48)

где Q_i (t₁) — вероятность отсутствия, неисправности, неправильного конструктивного исполнения или отказа молниеотвода, защищающего i-й элемент объекта;

Q_i (t₂) — вероятность прямого удара молнии в i-й элемент объекта в течение года.

3.1.3. Вероятность (Q_i (t₂)) прямого удара молнии в объект вычисляют по формуле

                                                             (49)

где N_у.м — число прямых ударов молнии в объект, за год;

t

_р — продолжительность периода наблюдения, год.

Для объектов прямоугольной формы

                                         (50)

Для круглых объектов

                                                           (51)

где S — длина объекта, м;

L — ширина объекта, м;

H — наибольшая высота объекта, м;

R — радиус объекта, м;

n_y — среднее число ударов молнии на 1 км² земной поверхности выбирают из табл. 3.

Таблица 3

Продолжительность грозовой деятельности за год, ч	20-40	40-60	60-80	80-100 и более
Среднее число ударов молнии в год на 1 км2	3	6	9	12

3.1.4. Вероятность (Q_i (t_i)) 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-й категорий делают на основании результатов проверочного расчета и детального обследования молниеотвода. Основные требования к молниеотводам объектов 1, 2 и 3-й категорий приведены в СН-305—77. При наличии молниезащиты вероятность (Q_i (t₁)) вычисляют по формуле

                                 (52)

где Кs — коэффициент безопасности, определение которого изложено в разд. 4;

t

_р – анализируемый период времени, мин;

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

m — количество неисправных состояний молниезащиты;

b

– вероятность безотказной работы молниезащиты (b =0,995 при наличии молниезащиты типа А и b =0,95 при наличии молниезащиты типа Б).

Для проектируемых объектов вероятность ошибки при проектировании молниезащиты не рассчитывают.

При расчете Q_i (t₁) 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.

3.1.5. Вероятность (Q_i (C₂)) вторичного воздействия молнии на объект вычисляют по формуле

                             (53)

где Q_i (t₃) — вероятность отказа защитного заземления в течение года.

3.1.6. Вероятность (Q_i (t₃)) при отсутствии защитного заземления или перемычек в местах сближения металлических коммуникаций принимают равной единице. Вероятность (Q_i (t₃)) неисправности существующей системы защиты от вторичных воздействий молнии определяют на основании результатов ее обследования аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (42).

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

3.1.7. Вероятность (Q_i (С₃)) заноса высокого потенциала в защищаемый объект вычисляют аналогично вероятности (Q_i (С₂)) по (53).

3.1.8. Вероятность Q_i (t₂) при расчете (Q_i (C₂)) и (Q_i (C₃)) вычисляют no формуле (49), причем значения параметров S и L в формулах (50 и 51) необходимо увеличить на 100 м.

3.1.9. Электрическая искра (дуга) может появиться в анализируемом элементе объекта (событие ТИ_n) при коротком замыкании электропроводки (событие е₁,), при проведении электросварочных работ (событие e₂), при искрении электрооборудования, не соответствующего по исполнению категории и группе горючей среды, находящейся в этом элементе (событие e₃), при разрядах статического электричества (событие е₄).

Вероятность (Q_i (ТИ_n)) вычисляют по формуле

(54)

где Q_i (e_n) — вероятность реализации любой из e_n причин, приведенных ниже;

Q_i (e_i) — вероятность появления искр короткого замыкания электропроводки в i-м элементе в течение года;

Q_i (e₂) — вероятность проведения электросварочных работ в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (e₃) — вероятность несоответствия электрооборудования i-го элемента объекта категории и группе горючей среды в течение года;

Q_i (е₄) — вероятность возникновения в i-м элементе объекта разрядов

статического электричества в течение года;

Z — количество e_n причин;

п — порядковый номер причины.

3.1.10 Вероятность (Q_i (е₁)) появления в (i-м элементе объекта искр короткого замыкания вычисляют только для действующих и строящихся элементов объектов по формуле

                                         (55)

где Q_i (n₁) – вероятность возникновения короткого замыкания электропроводки в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (n₂) – вероятность того, что значении электрического тока в i-м элементе объекта лежит в диапазоне пожароопасных значений;

Q_i (Z) – вероятность отсутствия или отказа аппаратов защиты от короткого замыкания в течение года, определяющаяся по п. 3.1.30.

3.1.11. Вероятность (Q_i (n₁)) короткого замыкания электропроводки на действующих и строящихся объектах вычисляют на основании статистических данных по формуле (42).

3.1.12. Вероятность (Q_i (n₂)) нахождения электрического тока в диапазоне пожароопасных значений вычисляют по формуле

                                 (56)

где I_к.з — максимальное установившееся значение тока короткого замыкания в кабеле или проводе;

I₀ — длительно допустимый ток для кабеля или провода;

I₁ — минимальное пожароопасное значение тока, протекающего по кабелю или проводу;

I₂ — максимальное пожароопасное значение тока, протекающего по кабелю, если I₂ больше I_к.з, то принимают I₂=I_к.з.

Значения токов I₁ и I₂ определяют экспериментально. Для кабелей и проводов с поливинилхлоридной изоляцией I₁=2,5, I₀, а значение I₂=21 I₀ и 18 I₀ для кабеля и провода соответственно. В отсутствии данных по I₁ и I₂ вероятность (Q_i (V₂)) принимают равной 1.

3.1.13. Вероятность (Q_i (е₂)) проведения в i-м элементе объекта электросварочных работ вычисляют только для действующих и строящихся элементов объекта на основе статистических данных по формуле (42).

3.1.14. Вероятность (Q_i (e₃)) при непрерывной работе электрооборудования принимают на всех объектах равной единице, еcли электрооборудование не соответствует категории и группе горючей смеси, или 10^-8 — если соответствует. При периодической работе электрооборудования и его несоответствия категории и группе горючей среды вероятность (Q_i (e₃)) вычисляют аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (42). Если электрическая искра появляется лишь при включении и выключении электрооборудования, несоответствующего категории и группе горючей среды (при п включениях и выключениях, то вероятность (Q_i(e₃)) вычисляют аналогично вероятности (Q_i (t₂)) по формуле (49). В случае соответствия электрооборудования горючей среде, вычисленное по формуле (49) значение вероятности (Q_i (е₃)) умножают на 10^-8.

3.1.15. Вероятность (Q_i (е₄)) появления в i-м элементе объекта искр статического электричества вычисляют по формуле

                             (57)

где Q_i (X₁) — вероятность появления в i-м элементе условий для статической электризации в течение года;

Q_i (X₂) — вероятность наличия неисправности, отсутствия или неэффективности средств защиты от статического электричества в течение года.

3.1.16. Вероятность (Q_i (X₁)) принимают равной единице, если в i-м элементе объекта применяют и выбирают вещества с удельным объемным электрическим сопротивлением, превышающим 10⁵ Ом·м. В остальных случаях (Q_i (Х₂)) принимают равной нулю.

3.1.17. Вероятность (Q_i (X₂)) принимают равной единице при отсутствии или неэффективности средств защиты от статического электричества. Вероятность (Q_i (a _n)) неисправности средств защиты в действующих элементах вычисляют на основании статистических данных аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (42).

Вероятность (Q_i (X₂)) в проектируемых элементах объекта вычисляют аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (43) на основании данных о надежности проектируемых средств защиты от статического электричества (например средств ионизации или увлажнения воздуха и т. п.).

3.1.18. Фрикционные искры (искры удара и трения) появляются в анализируемом элементе объекта (событие ТИ_n) при применении искроопасного инструмента (событие f₁), при разрушении движущихся узлов и деталей (событие f₂), при применении рабочими обуви, подбитой металлическими набойками и гвоздями (событие f₃), при попадании в движущиеся механизмы посторонних предметов (событие f₄) и т. д., при ударе крышки металлического люка (событие f₅). Вероятность (Q_i (ТИ_n)) вычисляют по формуле

                                 (58)

где Q_i (f_n) — вероятность реализации любой из f_n причин, приведенных ниже;

Q_i (f₁) — вероятность применения в i-м элементе объекта металлического, шлифовального и другого искроопасного инструмента в течение года;

Q_i (f₂) — вероятность разрушения движущихся узлов и деталей i-го элемента объекта в течение года;

Q_i (f₃) — вероятность использования рабочими обуви, подбитой металлическими набойками и гвоздями в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (f₄) — вероятность попадания в движущиеся механизмы i-го элемента объекта посторонних предметов в течение года;

Q_i (f₅) — вероятность удара крышки металлического люка в i-м элементе объекта в течение года;

n — порядковый номер причины;

Z — количество f_n причин.

3.1.19. Вероятность (Q_i (f₁)) вычисляют только для действующих и строящихся элементов объекта на основании статистических данных аналогичного вероятностям (Q_i (a _n)) и (Q_i (t₂)) по формулам (42 или 49).

3.1.20. Вероятность (Q_i (f₂)) для действующих и строящихся элементов объекта вычисляют на основании статистических данных аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (43).

Для проектируемых элементов объекта вероятность (Q_i (f₂)) вычисляют аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (43) на основании параметров надежности составных частей.

3.1.21. Вероятность (Q_i (f₃)) и (Q_i (f₅)) вычисляют только для действующих и строящихся элементов объекта аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (42).

3.1.22. Вероятность (Q_i (f₄)) вычисляют для действующих и строящихся элементов объекта на основании статистических данных аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (42), а для проектируемых элементов по формуле (43), как вероятность отказа защитных средств.

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

                                     (59)

где Q_i (h_n) — вероятность реализации любой из h_n причин, приведенных ниже;

Q_i (h₁) — вероятность сжигания топлива в печах i-ro элемента объекта в течение года;

Q_i (h₂) — вероятность проведения газосварочных и других огневых работ в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (h₃) — вероятность несоблюдения режима курения в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (h₄) — вероятность отсутствия или неисправности искрогасителей на двигателях внутреннего сгорания, расположенных в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (h₅) — вероятность использования рабочими спичек, зажигалок или горелок в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (h₆) — вероятность выбросов нагретого газа из технического оборудования в i-м элементе объекта в течение года;

Z — количество причин;

п — порядковый номер причины.

3.1.24. Вероятность (Q_i (h₁)) вычисляют для всех элементов объекта по формуле

                                 (60)

где K_d – коэффициент безопасности, определение которого изложено в разд. 4;

t _p — анализируемый период времени, мин;

m — количество включений печи в течение анализируемого периода времени;

t _j — время работы печи i-го элемента объекта при j-м ее включении в течение анализируемого периода времени, мин.

3.1.25. Вероятности (Q_i (h₂)), (Q_i (h₃)), (Q_i (h₄)), (Q_i (h₅)) и (Q_i (h₆)) вычисляют только для действующих и строящихся объектов на основе статистических данных аналогично вероятности по формуле (60).

3.1.26. Нагрев вещества, отдельных узлов и поверхностей технологического оборудования i-го элемента объекта, контактирующих с горючей средой, выше допустимой температуры (событие ТИ_n) возможен при реализации любой из К_n причин. Вероятность вычисляют по формуле

                                     (61)

rдe Q_i (K_n) – вероятность реализации любой из К_n причин, приведенных ниже;

Q_i (K₁) – вероятность нагрева горючего вещества или поверхности оборудования i-го элемента объекта при возникновении перегрузки электросети, машины и аппаратов в течение года:

Q_i (K₂) – вероятность отказа системы охлаждения аппарата i-го элемента объекта в течение года;

Q_i (K₃) – вероятность нагрева поверхностей и горючих веществ при возникновении повышенных переходных сопротивлений электрических соединений i-ro элемента объекта в течение года;

Q_i (K₄) – вероятность использования электронагревательных приборов в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (K₅) – вероятность нагрева поверхностей при трении в подшипниках в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (К₆) – вероятность разогрева от трения транспортных лент и приводных ремней в i-м элементе в течение года;

Q_i (К₇) – вероятность нагрева поверхностей инструмента и материалов при обработке в i-м элементе объема в течение года;

Q_i (K₈) – вероятность нагрева горючих веществ в i-м элементе объекта до опасных температур по условиям технологического процесса в течение года.

3.1.27. Перегрузка электрических коммуникаций, машин и аппаратов (событие K₁) возможна при неисправности или несоответствии аппаратов защиты электрических сетей, а также при реализации любой из причин Y_m.

Вероятность (Q_i (K₁)) вычисляют по формуле

                                                 (62)

где Q_i {y_m) — вероятность реализации любой из у_m причин, приведенных ниже;

Q_i (y₁) — вероятность несоответствия сечения электропроводников нагрузке электроприемников в i-м элементе в течение года;

Q_i (y₂) — вероятность подключения дополнительных электроприемников в i-м элементе объекта в электропроводке, не рассчитанной на эту нагрузку;

Q_i (у₃) — вероятность увеличения момента на валу электродвигателя в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (y₄) — вероятность повышения напряжения в сети i-го элемента объекта в течение года;

Q_i (y₅) — вероятность отключения фазы (двухфазный режим работы в установках трехфазного тока) в сети i-го элемента объекта в течение года;

Q_i (y₆) — вероятность уменьшения сопротивления электроприемников в i-м элементе объекта в течение года;

Q_i (z) — вероятность отсутствия неисправности или несоответствия аппаратов защиты электрических систем i-го элемента объекта от перегрузки в течение года.

3.1.28. Вероятности (Q_i (y₁)), (Q_i (у₂)), (Q_i (y₄)), (Q_i (y₅)), (Q_i (y₆)) вычисляют только для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности (Q_i (h₁)) по формуле (60).

3.1.29. Вероятность (Q_i (y₃)) вычисляют для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности (Q_i (h₁)) по формуле (60)), а для проектируемых объектов аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (43), как вероятность заклинивания механизмов, приводимых в действие электродвигателем.

3.1.30. Вероятность (Q_i (z)) вычисляют для действующих элементов объекта аналогично вероятности (Q_i (h₁)) по формуле (60), для проектируемых элементов при отсутствии аппаратов защиты принимают равной единице, а при их наличии вычисляют аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (43).

3.1.31. Вероятности (Q_i (K₂)) вычисляют для проектируемых элементов объекта аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (43), как вероятность отказа устройств, обеспечивающих охлаждение аппарата, а для строящихся и действующих элементов аналогично вероятности (Q_i (h₁)) по формуле (60).

3.1.32. Вероятность (Q_i (К₃)), (Q_i (K₄)) и ( Q_i (К₆)) вычисляют только для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности (Q_i (h₁)) по формуле (60).

3.1.33. Вероятность (Q_i (K₅)) и (Q_i (K₇)) вычисляют для проектируемых элементов объекта аналогично вероятности (Q_i (a _n)) по формуле (43), как вероятность отказа системы смазки механизмов i-ro элемента, а для строящихся и действующих элементов аналогично вероятности (Q_i (h₁)) по формуле (60).

3.1.34. Вероятность (Q_i (K₈)) принимают равной единице, если в соответствии с технологической необходимостью происходит нагрев горючих веществ до опасных температур, или нулю, если такой процесс не происходит.

Вероятность (Q_i (ТИ_n)) появления в горючем веществе или материале очагов экзотермического окисления или разложения, приводящих к самовозгоранию, вычисляют по формуле

                                                 (63)

где Q_i (m_n) — вероятность реализации любой из m_n причин, приведенных ниже;

Q_i (m₁) — вероятность появления и i-м элементе объекта очага теплового самовозгорания в течение года;

Q_i (m₂) — вероятность появления в i-м элементе объема очага химического возгорания в течение года;

Q_i (m₃) — вероятность появления в i-м элементе объекта очага микробиологического самовозгорания в течение года.

3.1.35. Вероятность (Q_i (m₁)) вычисляют для всех элементов объекта по формуле

                                                             (64)

где Q_i (P₁) — вероятность появления в i-м элементе объекта в течение года веществ, склонных к тепловому самовозгоранию;

Q_i (P₂) — вероятность нагрева веществ, склонных к самовозгоранию, выше безопасной температуры.

3.1.36. Вероятность (Q_i (P₁)) вычисляют для всех элементов объекта по формулам (60 или 43).

3.1.37. Вероятность (Q_i (P₂)) 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 (t_б ), °С, вычисляют по формуле

                                 (65)

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

3.1.38. Вероятность (Q_i (m₂)) вычисляют для всех элементов объекта по формуле

                                     (66)

где Q_i (g₁) — вероятность появления в i-м элементе объекта химически активных веществ, реагирующих между собой с выделением большого количества тепла, в течение года;

Q_i (g₂) — вероятность контакта химически активных веществ в течение года.

3.11.39. Вероятности (Q_i (g₁)) и (Q_i (g₂)) вычисляют аналогично вероятности (Q_i (h₁)) по формуле (60), если реализация событий g₁ и g₂ обусловлена технологическими условиями или мероприятиями организационного характера и вычисляют аналогично вероятности Q_i (a _n) по формуле (43), если эти события зависят от надежности оборудования.

3.1.40. Вероятность (Q_i (m₃)) рассчитывают для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности (Q_i (h₁)) по формуле (60).

3.2. Вероятность (Q_i (В^k_n)) того, что воспламеняющаяся способность появившегося в i-м элементе объекта n-го энергетического (теплового) источника достаточна для зажигания к-й горючей среды, находящейся в этом элементе, определяется экспериментально или сравнением параметров энергетического (теплового) источника с соответствующими показателями пожарной опасности горючей среды.

3.2.1. Если данные для определения (Q_i (В^k_n)) отсутствуют или их достаточность вызывает сомнение, то значение вероятности (Q_i (B^k_n)) принимают равным 1.

3.2.2. Вероятность (Q_i (В^k_n)) принимают равной нулю в следующих случаях:

если источник не способен нагреть вещество выше 80% значения температуры самовоспламенения вещества или температуры самовозгорания вещества, имеющего склонность к тепловому самовозгоранию;

если энергия, переданная тепловым источником горючему веществу (паро-, газо-, пылевоздушной смеси) ниже 40% минимальной энергии зажигания;

если за время остывания теплового источника он не способен нагреть горючие вещества выше температуры воспламенения;

если время воздействия теплового источника меньше суммы периода индукции горючей среды и времени нагрева локального объема этой среды от начальной температуры до температуры воспламенения.

3.3. Данные о пожароопасных параметрах источников зажигания приведены в разд. 5.

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

                                     (67)

где t – время работы i-то элемента объекта за анализируемый период времени, ч;

– среднее время работы i-го элемента объекта до появления одного источника зажигания, ч; (E₀ – минимальная энергия зажигания горючей среды i-го элемента объекта, Дж).

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

4. Общие требования к программе сбора и обработки статистических данных

4.l. Программу сбора статистических данных разрабатывают для дейст-вующих, 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 чертеже. 2.

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.

Чертеж. 2

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 период 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 объектов;

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

4.8. При разработке форм сбора и обработки статистической информации используют:

наставление по организации профилактической работы на объектах, охраняемых военизированной и профессиональной пожарной охраны МВД СССР;

устав службы пожарной охраны МВД СССР;

форму, приведенную в табл. 4.

Таблица 4

Наименование анализируемого элемента объекта	Анализируемое событие (причина)	Порядковый номер реализации события (причины)	Дата и время	Время t j существования события причины	Общее время (t ) работы i-го элемента  объекта, мин
Наименование	Обозначение	обнаружения (возникновения) причины	устранения (возникновения) причины
Компрессор первого каскада	Разрушение узлов и деталей поршневой группы	f2	1	01.03.84 10-35	1.3.84 10-40	5	18·104
2	10.4.84 15-17	10.4.84 15-21	4
3	21.5.84 12-54	21.5.84 12-59	5
4	17.12.84 01-12	17.12.84 01-15	3

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

4.9.1. Вычисляют среднее время существования пожаровзрывоопасного события (t₀) (среднее время нахождения в отказе) по формуле

                                     (68)

где t _j — время существования i-го пожаровзрывоопасного события, мин;

m — общее количество событий (изделий);

j — порядковый номер события (изделия).

4.9.2. Точечную оценку дисперсии (D₀) среднего времени существования пожаровзрывоопасного события вычисляют по формуле

                             (69)

4.9.3. Среднее квадратическое отклонение (d _{t 0}) точечной оценки среднего времени существования события — t ₀ вычисляют по формуле

                             (70)

4.9.4. Из табл. 5 выбирают значение коэффициента t_bв зависимости от числа степеней свободы (m-1) при доверительной вероятности b =0,95.

Таблица 5

m-1	1	2	От 3 до 5	От 6 до 10	От 11 до 20	20
tb	12,71	4,30	3,18	2,45	2,20	2,09

4.9.5. Коэффициент безопасности (K_Б ) (коэффициент, учитывающий отклонение значения параметра t ₀, 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.

5. Определение пожароопасных параметров тепловых источников интенсивности отказов элементов

5.1. Пожароопасные параметры тепловых источников

5.1.1. Разряд атмосферного электричества

5.l.l.l. 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.

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 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.

5.1.2. Электрическая искра (дуга)

5.1.2.1. Термическое действие токов короткого замыкания

Температуру проводника (t_пр), °С, нагреваемого током короткого замыкания, вычисляют по формуле

(72)

где t_пр — начальная температура проводника, °С;

I_к.з — ток короткого замыкания, А;

R — сопротивление проводника, Oм;

t

_к.з — время короткого замыкания, с;

С_пр — теплоемкость проводника, Дж·кг^-1·К^-1;

m_пр — масса проводника, кг.

Воспламеняемость кабеля и проводника с изоляцией зависит от значения кратности тока короткого замыкания I_к.з, т. е. от значения отношения I_к.з 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)

Электрические искры (капли металла) образуются при коротком замыкании электропроводки, электросварке и при плавлении электродов электрических ламп накаливания общего назначения. Размер капель металла при этом достигает 3 мм (при потолочной сварке — 4 мм). При коротком замыкании и электросварке частицы вылетают во всех направлениях, и их скорость не превышает 10 и 4 м·с^-1 соответственно. 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 °C. Размер капель при резке металла достигает 15-26 мм, скорость – 1 м·с^-1 температура 1500 °C. Температура дуги при сварке и резке достигает 4000 °С, поэтому дуга является источником зажигания всех горючих веществ.

Зона разлета частиц при коротком замыкании зависит от высоты расположения провода, начальной скорости полета частиц, угла вылета и носит вероятностный характер. При высоте расположения провода 10 м вероятность попадания частиц на расстояние 9 м составляет 0,06; 7 м-0,45 и 5м- 0,92; при высоте расположения 3 м вероятность попадания частиц на расстояние 8 м составляет 0,01, 6 м – 0,29 и 4м— 0,96, а при высоте 1 м вероятность разлета частиц на 6м- 0,06, 5 м – 0,24, 4 м – 0,66 и 3 м – 0,99.

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 (w _к), м·с^-1, вычисляют по формуле

                                     (73)

где g=9,8l м·с^-1 – ускорение свободного падения;

Н — высота падения, м.

Объем капли металла (V_к), м³, вычисляют по формуле

                                 (74)

где d_k — диаметр капли, м.

Массу капли (m_k), кг, вычисляют по формуле

                                                     (75)

где r – плотность металла, кг·м^-1.

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

Время полета капли в расплавленном (жидком) состоянии (t _p), с, рассчитывают по формуле

                                             (76)

где C_p — удельная теплоемкость расплава металла, Дж·к^-1К^-1;

m_k — масса капли, кг;

S_k=0,785 d²_k – площадь поверхности капли, м²;

Т_н, Т_пл – температура капли в начале полета и температура плавления металла соответственно, К;

Т₀ — температура окружающей среды (воздуха), К;

a – коэффициент теплоотдачи, Вт, м^-2 К^-1.

Коэффициент теплоотдачи определяют в следующей последовательности:

а) вычисляют число Рейнольдса по формуле

                                                     (77)

где d_k — диаметр капли м;

n

=l5,1· 10^-6 — коэффициент кинематической вязкости воздуха при температуре 20°С, м^-2·с^-1.

б) вычисляют критерий Нуссельта по формуле

                                             (78)

в) вычисляют коэффициент теплоотдачи по формуле

,                                                  (79)

где l _в=22·10^-6 — коэффициент теплопроводности воздуха, Вт·м^-1·К^-1.

Если t Јt _р, то конечную температуру капли определяют по формуле

                             (80)

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

                                                                     (81)

где С_кр — удельная теплота кристаллизации металла, Дж·кг^-1.

Если t _р<t Ј ( t _p+t _кр), то конечную температуру капли определяют по формуле

                                                                                                 (82)

Если t >(t _р+t _кр), то конечную температуру капли в твердом состоянии определяют по формуле

                                         (83)

где С_к — удельная теплоемкость металла, Дж·кг^-1·K^-1.

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

                                                 (84)

где Т_св — температура самовоспламенения горючего материала, К;

К — коэффициент, равный отношению тепла, отданного горючему веществу, к энергии, запасенной в капле.

Если отсутствует возможность определения коэффициента К, то принимают К=1.

Более 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.

Чертеж 3

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.

5.1.2.4. Искры статического электричества

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

                             (85)

где С — емкость конденсатора, Ф;

U — напряжение, В.

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

Если W_н і0,4 W_м.э.з ( W_м.э.з – минимальная энергия зажигания 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. 4.

Чертеж 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 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.

Количество теплоты, отдаваемое искрой при охлаждении от начальной температуры t_н до температуры самовоспламенения горючей среды t_св вычисляют но формуле (84), а время остывания t – следующим образом.

Отношение температур (Q _п) вычисляют по формуле

                             (86)

где t_в — температура воздуха, °С.

Коэффициент теплоотдачи (a ), Вт·м^-2·К^-1, вычисляют по формуле

                 (87)

где w_и — скорость полета искры, м·с^-1.

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

             (88)

а при ударе о вращающееся тело по формуле

         (89)

где n — частота вращения, с^-1;

R — радиус вращающегося тела, м.

Скорость полета искр, образующихся при работе с ударным инструментом, принимают равной 16 м·с^-1, а с высекаемых при ходьбе в обуви, подбитой металлическими набойками или гвоздями, 12 м·с^-1.

Критерий Био вычисляют по формуле

                                 (90)

где d_и — диаметр искры, м;

l

_и — коэффициент теплопроводности металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества (t_св), Bт·м^-1·K^-1.

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

Чертеж 5

Длительность остывания частицы металла (t ), с, вычисляют по формуле

                 (91)

где F₀ — критерий Фурье;

С_и — теплоемкость металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества, Дж·кг^-1·К^-1;

r

_и — плотность металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества, кг·м^-3.

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 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^-2, а предварительно перемешанных (паяльные лампы, газовые горелки) 60-140 кВт·м^-2 В табл. 6 приведены температурные и временные характеристики некоторых пламен и малокалорийных источников тепла.

Таблица 6

Наименование горящего вещества (изделия) или пожароопасной операции	Температура пламени (тления или нагрева), оС	Время горения (тления), мин
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости	880	–
Древесина и лесопиломатериалы	1000	–
Природные и сжиженные газы	1200	–
Газовая сварка металла	3150	–
Газовая резка металла	1350	–
Тлеющая папироса	320-410	2-2,5
Тлеющая сигарета	420-460	26-30
Горящая спичка	600-640	0,33

Открытое пламя опасно не только при непосредственном контакте с горючей средой, но и при ее облучении. Интенсивность облучения (g_р), Вт·м^-2, вычисляют по формуле

                                                 (92)

где 5,7 — коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт·м^-2·К^-4;

e

_пр — приведенная степень черноты системы

                             (93)

e _ф — степень черноты факела (при горении дерева равна 0,7, нефтепродуктов 0,85);

e _в — степень черноты облучаемого вещества принимают по справочной литературе;

Т_ф — температура факела пламени, К,

Т_св — температура горючего вещества, К;

f

_1ф— коэффициент облученности между излучающей и облучаемой поверхностями.

Критические значения интенсивности облучения в зависимости от времени облучения для некоторых веществ приведены в табл. 7.

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 безопасности температуры вычисляют по формулам (76 и 91). При этом диаметр искры принимают 3 мм, а скорость полета искры (w_и), м·с^-1, вычисляют по формуле

                         (94)

где w_в — скорость ветра, м·с^-1;

H — высота трубы, м.

Таблица 7

Материал	Минимальная интенсивность облучения, Вт·м-2, при продолжительности облучения, мин
3	5	15
Древесина (сосна влажностью 12%)	18800	16900	13900
Древесно-стружечная плита плотностью 417 кг·м-3	13900	11900	8300
Торф брикетный	31500	24400	13200
Торф кусковой	16600	14350	9800
Хлопок-волокно	11000	9700	7500
Слоистый пластик	21600	19100	15400
Стеклопластик	19400	18600	17400
Пергамин	22000	19750	17400
Резина	22600	19200	14800
Уголь	–	35000	35000

5.1.5. Нагрев веществ, отдельных узлов и поверхностей технологического оборудования

Температуру нагрева электропровода при возникновении перегрузки (t_ж), °С, вычисляют по формуле

                                     (95)

где t_ср.н — нормативная температура среды для прокладки провода, принимается в соответствии с правилами электрооборудования, утвержденными Госэнергонадзором, °С;

I_ф — фактический ток в проводнике, Д;

t_ж.п — нормативная температура жилы электропровода, °С;

I_доп — допустимый ток в проводнике, А.

Температура газа при сжатии в компрессоре и отсутствии его охлаждения (Т_к), К, вычисляют по формуле

                                                 (96)

где Т_н — температура газа в начале сжатия, К;

Р_к, Р_н — давление газа в конце и начале сжатия, кг·м^-2;

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

Для многоатомных газов показатель адиабаты вычисляют по формуле

                                 (97)

где С_р, С_v — изобарная и изохорная удельные массовые теплоемкости газов, Дж? кг^-1? К^-1.

Температуру нагрева электрических контактов при возникновении повышенных переходных сопротивлений (t_н.к), °С, вычисляют по формуле

                                 (98)

где t_ср — температура среды, ^оС;

t

– время, с;

t

_к — постоянная времени нагрева контактов, с;

Р — электрическая мощность, выделяющаяся в контактных переходах, Вт;

S — площадь поверхности теплообмена, м²;

a

_общ — общий коэффициент теплоотдачи, Вт·м^-2·К^-1.

До максимальной температуры контакты нагреваются за время

                             (99)

Электрическую мощность (Р), выделяющуюся в контактных переходах вычисляют по формуле

                                     (100)

где I — ток в сети, А;

U_i — падение напряжения в i-й контактной паре в электрическом контакте, В;

п — количество контактных пар в контакте.

Значение падения напряжений на контактных парах U_i для деталей из некоторых материалов приведены в табл. 8.

Таблица 8

Наименование материала	Алюминий	Графит	Латунь	Медь	Сталь
Алюминий	0,28
Графит	3,0	3,0
Латунь	0,63	2,4	0,54
Медь	0,85	3,0	0,60	0,65
Сталь	1,4	1,6	2,1	3,0	2,5

Коэффициент теплообмена вычисляют в зависимости от температуры контактов по формулам:

                                 (101)

                                     (102)

Постоянную времени нагрева контактов вычисляют по формуле

                                                                                             (103)

где С — удельная массовая теплоемкость металла контактов, Дж·кг^-1·K^-1;

m — масса контактов кг.

Расчет t_н.к проводят в следующей последовательности. Для заданной температуры t_н.к вычисляют a _общ и С, а затем по формуле (98) вычисляют t_н.к. Если выбранное и вычисленное значения t_н.к отличаются более чем на 5%, то вычисление необходимо повторить.

Температуру подшипника скольжения при отсутствии смазки и принудительного охлаждения (t_п.с), ^оС, вычисляют по формуле

                                     (104)

где t_ср — температура среды, °С;

a

=0,44 fNdn — коэффициент мощности, Вт;

f — коэффициент трения скольжения;

N — сила, действующая на подшипник, кг;

d — диаметр шипа вала, м;

п — частота вращения вала, мин^-1;

S — площадь поверхности теплообмена (поверхность подшипника, омываемая воздухом), м²;

t

– время работы подшипника, с;

                 – постоянная времени нагрева подшипника, с;

m — масса подшипника, кг.

Время нагрева подшипника (t ), с, до заданной температуры вычисляют по формуле

                                                         (105)

Практически при t =5t _п температура подшипника достигает максимального значения, вычисляемого по формуле

                                                                                 (106)

В формулах (106, 107, 108) коэффициент теплообмена a _общ вычисляют по формулам (101 или 102).

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

                                 (107)

а время нагревания вещества до момента самовозгорания из выражения

                             (108)

где t_c — температура окружающей среды, °С;

t

_c — время нагрева, ч;

A_p, A_в, n_p, n_в — эмпирические константы;

S — удельная поверхность тел, м^-1.

                                                     (109)

где F — полная наружная поверхность тела, м²;

V — объем тела, м³;

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

5.2. Интенсивность отказов элементов оборудования, приборов и аппаратов

Зависимость интенсивности повреждений оборудования, приводящих к взрыву, от взрывоопасной концентрации для производства дивинила, метана, этилена и аммиака приведена на черт. 6.

Чертеж 6

Интенсивность отказов различных элементов технологических аппаратов и защитных устройств определяют по табл. 9, 10.

Таблица 9

Интенсивность отказа элементов

Наименование элемента	Интенсивность отказов (l·106).ч-1
Нижний предел	Среднее значение	Верхний предел
Механические элементы
Гильзы	0,02	0,045	0,08
Дифференциалы	0,012	1,00	1,58
Зажимы	0,0003	0,0005	0,0009
Кольца переменного сечения	0,045	0,55	3,31
Коробки коленчатого вала	0,1	0,9	1,8
Коробки передач:
соединительные	0,11	0,2	0,36
секторные	0,051	0,912	1,8
скоростные	0,087	2,175	4,3
Корпуса	0,03	1,1	2,05
Муфты:
сцепления	0,04	0,06	1,1
скольжения	0,07	0,3	0,94
Ограничители	0,165	0,35	0,783
Ограничительные сменные кольца	–	0,36	–
Противовесы:
большие	0,13	0,3375	0,545
малые	0,005	0,0125	0,03
Пружины	0,004	0,1125	0,221
Приводы:
со шкивом	–	0,16	–
дополнительного сервомеханизма	0,86	12,5	36,6
обычных сервомеханизмов	0,86	12,5	36,6
более экономичные	0,6	3,3	18,5
менее	0,17	1,8	9,6
Приводные ремни передач	–	3,6	–
Подшипники:
шариковые	0,02	0,65	2,22
соединительных муфт	0,008	0,21	0,42
роликовые	0,2	0,5	1,0
Шарикоподшипники:
мощные	0,072	1,8	3,53
маломощные	0,035	0,875	1,72
Рессоры маломощные	–	0,112	–
Ролики	0,02	0,075	0,1
Соединения:
механические	0,02	0,02	1,96
вращающиеся	6,89	7,50	9,55
паяные	0,0001	0,004	1,05
Соединительные коробки	0,28	0,4	0,56
Сервомеханизмы	1,1	2,0	3,6
Стержни	0,15	0,35	0,62
Устройство связи:
направленные	0,065	1,52	3,21
поворотные	0,001	0,025	0,049
гибкие	0,027	0,039	1,348
жесткие	0,001	0,025	0,049
Фильтры механические	0,045	0,3	1,8
Шестерни	0,002	0,12	0,98
Штанги плунжера	–	0,68	–
Штифты:
с нарезкой	0,006	0,025	0,1
направляющие	0,65	1,625	2,6
Шарниры универсальные	1,12	2,5	12,0
Шасси	–	0,921	–
Эксцентрики	0,001	0,002	0,004
Пружины	0,09	0,22	0,42
Теплообменники	2,21	15,0	18,6
Гидравлические и пневматические элементы
Диафрагмы	0,1	0,6	0,9
Источники мощности гидравлические	0,28	6,1	19,3
Задвижки клапанов	0,112	5,1	44,8
Задвижки возбуждения	0,112	0,212	2,29
Клапаны:
шариковые	1,11	4,6	7,7
рычажные	1,87	4,6	7,4
нагруженные	0,112	5,7	18,94
сверхскоростные	1,33	3,4	5,33
обходные	0,16	2,2	8,13
стопорные	0,112	2,3	4,7
контрольные	0,24	1,9	2,2
дренажные	–	0,224	–
наполнительные	0,1	0,112	1,12
поплавковые	5,6	8,0	11,2
горючего	1,24	6,4	37,2
давления	0,112	5,6	32,5
первичные	0,165	6,3	14,8
двигателя	–	37,2	–
регулятора	–	0,56	–
разгрузочные:	0,224	5,7	14,1
давления	0,224	3,92	32,5
термические	5,6	8,4	12,3
резервуарные	2,70	6,88	10,8
селекторные	3,7	16,0	19,7
регулировочные	0,67	1,10	2,14
ручные переключающие	0,112	6,5	10,2
скользящие	0,56	1,12	2,28
ползунковые	–	1,12	–
соленоидные:	2,27	11,0	19,7
трехходовые	1,87	4,6	7,41
четырехходовые	1,81	4,6	7,22
импульсные	2,89	6,9	9,76
перепускные	0,26	0,5	2,86
разгрузочные	3,41	5,7	15,31
Сервоклапаны	16,8	30,0	56,0
Манометры	0,135	1,3	15,0
Моторы гидравлические	1,45	1,8	2,25
Нагнетатели	0,342	2,4	3,57
Насосы с машинным приводом	1,12	8,74	31,3
Поршни гидравлические	0,08	0,2	0,85
Приводы постоянной скорости пневматические	0,3	2,8	6,2
Прокладки:
пробковые	0,003	0,04	0,077
пропитанные	0,05	0,137	0,225
из сплава “Монель”	0,0022	0,05	0,908
кольцеобразные	0,01	0,02	0,035
феноловые (пластмассовые)	0,01	0,05	0,07
резиновые	0,011	0,02	0,03
Регуляторы:
давления	0,89	4,25	15,98
гидравлические	–	3,55	–
пневматические	3,55	7,5	15,98
Резервуары гидравлические	0,083	0,15	0,27
Сильфоны	0,09	2,287	6,1
Соединения:
гидравлические	0,012	0,03	2,01
пневматические	0,021	0,04	1,15
Соединительные муфты гидравлические	–	0,56	–
Трубопроводы	0,25	1,1	4,85
Цилиндры	0,005	0,007	0,81
Цилиндры пневматические	0,002	0,004	0,013
Шланги:
высокого давления	0,157	3,93	5,22
гибкие	–	0,067	–
пневматические	–	3,66	–

Таблица 10

Интенсивность отказов защитных устройств

Наименование элемента	Среднее значение интенсивности отказов (l·106), ч-1
Индикаторы взрывов автоматических систем подавления взрывов (АСПВ)	0,25
Блоки управления автоматических систем подавления взрывов (на каждый канал)	0,12
Гидропушки ГП (АСПВ)	0,27
Оросители АС (АСПВ)	0,32
Пламеотсекатели ПО (АСПВ)	0,39
Кабели (АСПВ)	0,047
Предохранительные мембраны	0,0112

Оценка риска возникновения пожара

Содержание

Введение

1. Оценка риска возникновения пожара (взрыва)

2.       Оценка риска образования горючей смеси

.        Оценка риска появления источников зажигания

3.1
Вероятность вторичного действия молнии

.2
Вероятность появления искры короткого замыкания

.3
Вероятность появления искры от электросварки

.4
Вероятность отказа колпака лампы накаливания

3.5 Вероятность появления искры от горящей изоляции
электрокабеля (провода)

4. Расчет параметров источников пожара (взрыва)

4.1
Вторичное воздействие молнии

.2
Термическое действие токов короткого действия

.3
Искры короткого замыкания

.4
Искры электросварки

.5
Электрическая лампа накаливания общего назначения

4.6
Оценка риска возникновения пожара (взрыва)

5. Оценка необходимого времени эвакуации людей

Вывод

Список используемой литературы

Приложения

Введение

Пожар – это горение вне специального очага, наносящий материальный ущерб
и создающий опасность для жизни людей. Нельзя отрицать тот факт, что в
последнее время участились случаи возникновения пожаров, все больше средства
массовой информации предупреждают население о возможности появления пожара. Все
слушают, но никто не задумывается об этом. При этом никто не застрахован от
него, никто не знает где и когда произойдет пожар. Результаты и его итоги порой
превосходят все ожидания: умирают люди, дети, уничтожаются материальные
ценности, наносится ущерб окружающей среде.

Поэтому наша задача – оценить риск пожара (взрыва) в некотором условном
цехе, имеющем единственное взрывопожароопасное помещение, в котором находятся
две технологические установки с горючими материалами, рассмотреть источники
возникновения пожаров и определить вероятности. По полученным результатам
следует сделать вывод и принять меры по предотвращению пожара.

Во второй части работы мы должны оценить время, необходимое для эвакуации
людей из аудитории 351 1 корпуса МарГТУ.

1. Оценка
риска возникновения пожара (взрыва)

Для возникновения пожара (взрыва) необходимо, что бы одновременно
выполнились три условия:

) образование горючего вещества;

) наличие окислителя;

) появление источника зажигания.

Для расчета задаемся некоторым условным объектом, имеющего единственное
взрывопожароопасное помещение, в котором находятся две технологические
установки с горючими материалами:

а) реактор – ёмкость с легковоспламеняющейся жидкостью (изопрен) под
давлением. Жидкость находится в реакторе 60 % фонда рабочего времени цеха,
который равен 4000 часов в год;

б) насос высокого давления, постоянно (4000 ч/г) перекачивающий горючий
газ (пропан).

Пожар (взрыв) может возникнуть в объёме помещения и в технологических
установках. Однако для простоты расчета примем, что пожар (взрыв) возникает
только в объеме помещения. Окислитель в объеме помещения только кислород
воздуха, поэтому R(ок)=1.

К возникновению горючего вещества могут привести следующие события:

а) разгерметизация реактора приводит к проливу ЛВЖ на пол;

б) утечка газа из насоса создает облако газа с взрывоопасной
концентрацией в объёме превышающей 5 % объём помещения.

Для простоты учитываем отказы только ниже перечисленных элементов
насосов:

а) шарикового клапана;

б) манометра;

в) шланга высокого давления.

Аналогично для реактора рассматривается также ограниченный перечень
возможных отказов:

а) дренажного клапана;

б) регулятора давления;

в) манометра.

Окислитель в объёме помещения один – это кислород воздуха, который всегда
в наличии, поэтому R(ОК)=1.

Источником зажигания могут быть следующие события:

а) вторичное действие молнии;

б) искры короткого замыкания;

в) искры электросварки;

г) колба лампы накаливания.

д) горящую изоляцию электрокабеля (провода).

2. Оценка
риска образования горючей смеси

Для начала необходимо оценить совокупный потенциальный риск пожара и
взрыва (раздельно и в совокупности) для некоего условного объекта, имеющего
единственное взрывопожароопасное помещение, в котором находятся две
технологические установки с горючими материалами:

Горючая среда (событие ГС_k) в рассматриваемом элементе объекта образуется при появлении
в нём достаточного количества горючего вещества (событие ГВ) и окислителя
(событие ОК) в концентрациях, превышающих нижний концентрационный предел. Так
как, окислитель (кислород воздуха) всегда имеется в достаточном количестве, то
вероятность возникновения горючей смеси будет равняться вероятности
возникновения горючего вещества.

Появление в рассматриваемом элементе объекта горючего вещества k-го вида
является следствием реализации любой из a_n причин. Вероятность R(ГВ_k) вычисляют по формуле

 (1)

где
R_i (a_n) – вероятность реализации любой из a_n
причин, приведенных ниже;

R_i (a₁) –
вероятность постоянного присутствия в i-м элементе объекта горючего вещества
k-го вида;

R_i (a₂)
– вероятность разгерметизации аппаратов
или коммуникаций с горючим веществом, расположенных в i-м элементе
объекта;

R_i (a₃) –
вероятность образования горючего вещества в результате химической реакции в i-м
элементе объекта;

R_i (a₄) –
вероятность снижения концентрации флегматизатора в горючем газе, паре, жидкости
или аэровзвеси i-го элемента объекта ниже минимально допустимой;

R_i
(a₅) – вероятность нарушения периодичности очистки i-го
элемента объекта от горючих отходов, отложений пыли, пуха и т. д.;

к
– количество a_n
причин, характерных для i -го объекта;

n – порядковый
номер причины.

Так
как пожароопасное помещение в условном объекте и рассматриваем только
вероятность разгерметизации аппаратов, а сама разгермитизация происходит в
результате отказов трех элементов в каждом из аппаратов, то вероятность
образования горючего вещества будет находиться по формуле

 (2)

где
R_j^k(a₂) –
вероятность разгерметизации аппаратов с k-ым горючим
веществом из-за отказа j-го элемента. У каждого аппарата отказывают по три
элемента (n=3).

В
проектируемых элементах объекта вероятность R_j^k(a₂)
вычисляют для периода нормальной эксплуатации элемента, как вероятность отказа
технических устройств (изделий), обеспечивающих невозможность реализации a₂ причин,
по формуле

 (3)

где
Q_j^k(a₂) – вероятность безотказной работы производственного
оборудования (изделия), исключающего возможность реализации a₂ причины j-го
элемента;

l_j –
интенсивность отказов j-го производственного оборудования (изделия),
исключающего возможность реализации a_n причины, ч^-1;

t – общее время работы оборудования (изделия) за
анализируемый период времени, ч.

Примем,
что горючее вещество 1 – изопрен, а горючее вещество 2 – пропан.

Найдем
вероятность разгерметизации реактора с изопреном из-за причин по формуле (3).
Реактор работает 60 % времени от фонда рабочего времени, поэтому в формулу (3)
для реактора подставляем значение t равное 2400 ч/год.
Насос в отличие от реактора работает все время, поэтому t для насоса равно 4000 ч/год.

Интенсивности
отказов элементов следующие [4]:

)
для реактора:

а)
дренажного клапана l₁=2,24*10^-7;

б)
регулятора давления l₂=4,25*10^-6;

в)
манометра l₃=1,3*10^-6.

)
для насоса:

а)
шарикового клапана l₁=4,6*10^-6;

б)
манометра l₂=1,3*10^-6;

в)
шланга высокого давления l₃=3,93*10^-6.

Итак,
вероятности разгерметизации реактора по формуле (3):

а)
из-за дренажного клапана

 =5,375*10^-4;

б)
из-за регулятора давления

 =1*10^-2;

в)
из-за манометра

 =3,115*10^-3.

Теперь
по формуле (2) найдем вероятность образования изопрена в помещении совместно:

=1,4*10^-2
год^-1

Вероятность
образования изопрена в помещении из-за дренажного клапана:

R(ГВ₁)=1-(1-5,375*10^-4)=6*10^-4

Вероятность
образования изопрена в помещении из-за регулятора давления:

R(ГВ₂)=1-(1-0,01)=0,01

Вероятность
образования изопрена в помещении из-за манометра:

R(ГВ₃)=1-(1-3,115*10^-3)=4*10^-2

Теперь
проделаем те же операции для нахождения вероятности утечки пропана в помещение.

Вероятности
разгерметизации насоса:

а)
из-за шарикового клапана

=1,8*10^-2;

б)
из-за манометра

 =
5,187*10^-3;

в)
из-за шланга высокого давления

=1,6*10^-2.

Вероятность
утечки пропана в помещение совместно:

=3,9*10^-2
год^-1

Вероятность утечки пропана в помещении из-за шарикого клапана:

R(ГВ₁)=1-(1-0,018)=1-0,982=1,8*10^-2

Вероятность утечки пропана в помещении из-за манометра:(ГВ₂)=1-(1-5,187*10^-3)=5,187*10^-3

Вероятность утечки пропана в помещении из-за шланга высокого давления: R(ГВ₃)=1-(1-0,016)=1,6*10^-2

3. Оценка
риска появления источников зажигания

Выше было принято, что источником зажигания могут быть следующие события:

а) вторичное действие молнии;

б) искры короткого замыкания;

в) искры электросварки;

г) колба лампы накаливания.

д)горящая изоляция электрокабеля (провода).

3.1
Вероятность вторичного действия молнии

Итак, в пожароопасном помещение источником зажигания может послужить
вторичное действии молнии (прямое попадание не рассматриваем).

Для расчета понадобятся следующие данные:

а) длина помещения S=26
метра;

б) ширина помещения L=16
метров;

в) высота помещения Н=10 метров;

г) среднее число ударов молнии на 1 км² земной поверхности в
год n_y=3;

д) продолжительность периода наблюдения τ_р=1 год;

е) вероятность отказа защитного устройства R(t₃)=5,36*10^-6.

Вероятность вторичного действия молнии может быть вычислена по формуле

, (4)

где R(t₂) – вероятность прямого удара молнии пожароопасное помещение.

В свою очередь, риск прямого удара молнии в объект рассчитываются по
формуле

, (5)

где
N_м – число прямых ударов молнии в объект за год.

Для объектов прямоугольной формы

N_м=(S+6Н)*(L+6H)*n_y*10^-6 (6)

Подставив все значения в формулу (6) получаем

N_м=(26+6*10)(16+6*10)*3*10^-6 =1,9*10^-2.

Подставив полученное значение в формулу (5) получаем, что вероятность
прямого удара молнии в объект равна

=2*10^-2.

Подставив
полученное значение в формулу (4) получаем, что вероятность вторичного действия
молнии равна

R(С₂)=0,02*5,36*10^-6=1,1*10^-7.

 

.2
Вероятность появления искры короткого замыкания

Для того чтобы в помещении появилась искра короткого замыкания
необходимо, чтобы одновременно произошли три события:

а) возникновения короткого замыкания;

б) электрический ток находится в диапазоне пожароопасных значений;

в) отказ защитного устройства.

Полагаем, что петля короткого замыкания “фаза-нуль” состоит из
двух участков: алюминиевого провода сечением 0,000005 м² длиной L₁=500 м и второго, медного провода (двухжилой) сечением
0,000001 м² длиной L₂=2 м. Удельное сопротивление Сu
ρ=1,7*10^-8
Ом*м. Фазное электрическое напряжение U_ф=380 В.

Для расчета также примем следующие вероятности:

а) вероятность возникновения короткого замыкания электропроводки R(v₁)=1,91*10^-6;

б) вероятность отказа аппаратов защиты от короткого замыкания R(z)=0,0007*10^-6.

Вероятность появления в помещении искры короткого замыкания вычисляют по
формуле

R(e₁)=R(v₁) R(v₂) R(z) (7)

где R(v₂) – вероятность того, что величина электрического тока лежит
в диапазоне пожароопасных значений.

Вероятность нахождения электрического тока в диапазоне пожароопасных
значений вычисляют по формуле

 (8)

где
I_к.з. –
максимальное установившееся значение тока короткого замыкания в проводе;

I₀ – максимальный длительно допустимый ток для провода;

I₁ – минимальное пожароопасное значение тока,
протекающего по проводу;

I₂ – максимальное пожароопасное значение тока, протекающего
по проводу (если I₂ больше I_к.з., то принимают I₂= I_к.з).

Для
медного провода двухжильного в литературе [5] находим максимальный длительно
допустимый ток для провода, равное I₀=15 А.

Значение
токов I₁ и I₂ определяют экспериментально. Для провода с
поливинилхлоридной изоляцией величина I₁ равна 2,5 I₀ (I₁=37,5 А),
а значение I₂ для
провода составляет 18I₀ (I₂=270 А).

Величину
тока короткого замыкания можно оценить по формуле

 (9)

где
Z_mp – полное сопротивление обмотки питающего
трансформатора. Приближенно можно принять Z_mp=3,1
Ом [3];

Z_n –
модуль полного (активного и реактивного) сопротивления петли
“фаза-нуль”, которое можно задать выражением Z_n=R_a+X’*L. При этом активное сопротивление R_a складывается из активных сопротивлений участков этой петли:

 (10)

где
 – удельное сопротивление материала j-го
участка цепи, Ом*м;

l_j –
длина j-го участка цепи, м;

s_j –
площадь сечения провода j-го участка цепи, м².

Все
эти значения известны, поэтому, подставляя их в формулу (10), находим активное
сопротивление цепи

=1,7 Ом.

Удельное
реактивное сопротивление петли X’ принимаем равным 0,3 Ом/км или X’=0,3*10^-3
Ом/м.

Теперь
можно найти модуль полного (активного и реактивного) сопротивления петли
“фаза-нуль”

Z_n=1,734+0,3*10^-3*500=1,8
Ом.

Теперь находим по формуле (9) величины тока короткого замыкания

=131,07
А.

Получается,
что I_к.з.< I₂, а по условию было принято, что если I_к.з.< I₂, то
принимается условие что I₂= I_к.з=131,07 А.

Подставив
значения токов в формулу (8) получаем

=0,8.

Следующим
шагом будет нахождение вероятности появления в помещении искры короткого
замыкания по формуле (7)

R(e₁)=1,91*10^-6*0,8*0,0007*10^-6=1,1*10^-14

Так как в помещении имеется два горючих вещества, и они занимают разное
расположение в помещении, то вероятность появления искры короткого замыкания
будет разной для них. Газ находится во всем объеме помещения, поэтому искра
короткого замыкания будет воспламенять газ в том месте, где произошло короткое
замыкание. Поэтому вероятность появления искры короткого замыкания для газа
будет равной R(e₁)_г=0,00107*10^-12. А поскольку ЛВЖ
находится на полу и удалена от места, где происходит короткое замыкание, на 4
метра по условию, а сама электропроводка находится на высоте от пола 1 метр, по
условию, то необходимо учесть вероятность того, что искра короткого замыкания
долетит до лужи ЛВЖ. Вероятность разлета частиц (искры) при различной высоте
расположения провода определяем по соответствующей таблице [5]. В нашем случае
вероятность разлета частиц (искры) с высоты 1 м на расстояние 4 м буде равен R_раз=66 % или R_раз=0,66.

Вероятность того, что искра короткого замыкания достигнет лужи ЛВЖ,
найдем по формуле

R(e₁)_л=R(e₁)* R_раз (11)

Эта вероятность будет равна

R(e₁)_л=0,00107*10^-12*0,66=0,000709*10^-12=7,09*10^-15.

3.3
Вероятность появления искры от электросварки

Искра короткого замыкания появляется в помещении каждый раз, когда в нем производится
электросварка. Поэтому вероятность появления искры от электросварки рассчитать
довольно легко и это есть отношение средней продолжительности электросварочных
работ в цехе на фонд рабочего времени.

R_э/св= (12)

где
Т_э/св – средней продолжительности электросварочных работ в цехе,
которая равна 450 ч/год;

Т_ф.р.вр.
– фонд рабочего времени, который равен 4000 ч/год.

Подставив
эти значения в формулу (12) получаем

R_э/св==1,13*10^-1.

Необходимо
также учесть, что 70 % от средней продолжительности электросварочных работ в
цехе происходит на высоте 1 м и 30 % – на высоте 3 м. Расстояние до края лужи
возможного пролива ЛВЖ составляет 6 м.

В
первом случае вероятность того, что искра от электросварки появится и долетит
до лужи ЛВЖ будет находится по форме

R_э/св70=R_э/св*R_70%*R_{разлета} (13)

где R_70% – вероятность проведения
электросварки на высоте 1 м, которая равна 0,7;

R_{разлета} – вероятность разлета частиц (искры)
с высоты 1 м на расстояние 6 м, которая равна (таблице [4]) 6 % или 0,06.

Подставив эти значения в формулу (13) получаем

R_э/св70=0,113*0,7*0,06=4,7*10^-3.

Для второго случая

R_э/св30=R_э/св*R_30%*R_{разлета} (14)

где R_70% – вероятность проведения
электросварки на высоте 3 м, которая равна 0,3;

R_{разлета} – вероятность разлета частиц (искры)
с высоты 3 м на расстояние 6 м, которая равна (таблице [4]) 29 % или 0,29.

Подставив эти значения в формулу (14) получаем

R_э/св30=0,113*0,3*0,29=9,787*10^-3.

3.4
Вероятность отказа колпака лампы накаливания

Для нахождения вероятности отказа колпака лампы накаливания нам
необходимы следующие данные:

а) интенсивность отказа колпака лампы накаливания l, которое равно 2,8*10^-6;

б) время работы лампы в сутки 8 часов;

в) фонд рабочего времени Т=4000 ч/год;

Количество рабочих дней в году 250 дней, поэтому общее время работы лампы
в помещении t=250*8=2000
ч/год. Вероятность отказа колпака лампы накаливания находим по следующей
формуле

 (15)

Подставив значения в формулу (15) находим_ламп=1-ехр(-2,8*10^-6*2000)=3,8*10^-3.

3.5 Вероятность появления искры от горящей изоляции
электрокабеля (провода)

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

=131,07
А.

Длительно
допустимый ток-15А.

I_к.з / I₀=131,07/15=8,73.

,5<8,73<18,
значит происходит воспламенение поливинилхлоридной изоляции.

4. Расчет
параметров источников пожара (взрыва)

На этом этапе необходимо оценить возможность источников зажигания
инициировать горючие вещества.

В расчете принято четыре источника зажигания:

а) вторичное действие молнии;

б) искры короткого замыкания;

в) искры электросварки;

г) колба лампы накаливания.

д) горящую изоляцию электрокабеля (провода)

4.1
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.

Вторичное действие удара молнии опасно для газа, который заполнил весь
объём помещения.

4.2
Термическое действие токов короткого действия

Ясно, что при коротком замыкании, когда отказывает аппарат защиты,
появившиеся искры способны воспламенить ЛВЖ и взорвать газ (эта возможность
оценивается ниже). Когда срабатывает защита, ток короткого замыкания длится
короткое время и способен только воспламенить поливинилхлоридную проводку.

Температура проводника t_пр ^оС, нагреваемого током
короткого замыкания, вычисляется по формуле

 (17)

где
t_н –
начальная температура проводника, ^оС;

I_к.з. – ток короткого замыкания, А;

R –
сопротивление (активное) проводника, Ом;

t_к.з. – продолжительность короткого замыкания, с;

С_пр
– теплоёмкость материала провода, Дж*кг^-1*К^-1;

m_пр – масса провода, кг.

Чтобы
проводка воспламенилась необходимо, чтобы температура t_пр была больше температуры воспламенения
поливинилхлоридной проводки t_вос.пр.=330
^оС.

Начальную
температуру проводника принимаем равной температуре окружающей среде 20 ^оС.
Выше в главе 1.2.2 были рассчитаны активное сопротивление проводника (Ra=1,734
Ом) и ток короткого замыкания (I_к.з.=131,07
А). Теплоёмкость меди С_пр=400 Дж*кг^-1*К^-1[5].
Масса провода есть произведение плотности на объём, а объём – произведение
длины L на площадь сечения проводника S

m_пр=*S*L (18)

По
справочнику [6] находим значение =8,96*10³
кг/м³. В формулу (18) подставляем значение площади сечения второго
провода, из табл. 11, самого короткого, то есть L=2 м и S=1*10^-6
м. Масса провода равна

m_пр=8,96*10³*10^-6*2=1,792*10^-2

При
продолжительности короткого замыкания t_к.з.=30 мс, по табл.11, проводник нагреется до температуры

 ⁰С

Данной температуры не хватит, чтобы воспламенить поливинилхлоридную
проводку. А если отключит защита, то необходимо будет посчитать вероятность
загорания поливинилхлоридной проводки.

4.3 Искры
короткого замыкания

При коротком замыкании возникают искры, которые имеют начальную
температуру 2100 ^оС и способны воспламенить ЛВЖ и взорвать газ.

Начальная температура медной капли 2100 ^оС [4]. Высота, на
которой происходит короткое замыкание, 1 м, а расстояние до лужи ЛВЖ 4 м.
Диаметр капли d_к=2,7 мм или d_к=2,7*10^-3
[4].

Количество теплоты, которое капля металла способна отдать горючей среде
при остывании до температуры её воспламенения, рассчитывается следующим
образом: среднюю скорость полёта капли металла при свободном падении w_ср, м/с, вычисляют по формуле

, (19)

где
g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с²;

Н
– высота падения, 1 м.

Получаем,
что средняя скорость полёта капли при свободном падении

=2,215
м/с.

Продолжительность
падения капли t может быть рассчитана по формуле

 с. (20)

Затем
вычисляют объём капли V_к по
формуле

 м².
(21)

Масса
капли m_к, кг:

, (22)

где
 – плотность металла в расплавленном состоянии, кг*м^-3.

Плотность
меди в расплавленном состоянии (по данным преподавателя) равна 8,6*10³
кг/м³, а масса капли по формуле (22)

m_к=8,6*10³*10,3138*10^-9=8,867*10^-5

Время
полёта капли металла в расплавленном (жидком) состоянии t_р, с.:

, (23)

где
С_р – удельная теплоёмкость расплава материала капли, для меди С_р=513
Дж*кг^-1*К^-1;

S_к – площадь поверхности капли, м², S_к=0,785d_к²=5,722*10^-6;

Т_н,
Т_пл – температура капли в начале полёта и температура плавления
металла, соответственно, Т_н=2373 К, Т_пл=1083 К [6];

Т_о
– температура окружающего воздуха, Т_о=293 К;

 –
коэффициент теплоотдачи, Вт*м^-2*К^-1.

Коэффициент теплоотдачи рассчитывается следующей последовательности:

1) сначала вычисляют число Рейнольдса

, (24)

где
v=1,51*10^-5 1/(м²*с) [4] –
коэффициент кинематической вязкости воздуха при температуре 293 К,

=3,9*10²

)
затем – критерий Нуссельта

=12,338.
(25)

)
далее – коэффициент теплоотдачи

, (26)

где
=2,2*10^-2 Вт*м^-1*К^-1
[4] – коэффициент теплопроводности воздуха,

=1*10 ²
Вт*м^-2*К^-1.

Рассчитав
коэффициент теплоотдачи найдем время полёта капли металла в расплавленном
(жидком) состоянии по формуле (23)

=3,615 с.

Так
как t<t_р, то конечную температуру капли определяют по формуле

=2373 К.
(27)

Температура
самовоспламенения пропана 466 ^оС, а температура капли (искры) к
моменту подлета её к луже ЛВЖ 2373 К или 2100 ^оС. При данной
температуре изопрен возгорится и будет устойчиво гореть, а пропан взорвется ещё
при возникновении искры короткого замыкания. Температура вспышки изопрена -48⁰С.

4.4 Искры
электросварки

При сварке происходит разлет частиц железа.

Необходимо учесть, что сварка ведется на разных высотах (1 и 3 метра),
поэтому сначала рассчитаем общие значения для капли железа.

Для капли железа, диаметром d_к=1,9*10^-3
м, находим по формуле (21)

 м³.

Если
плотность железа в расплавленном состоянии =6,5*10^*3
кг/м³, то масса капли железа по формуле (22) равна

=2,3*10^-5
кг.

Площадь
поверхности капли железа S_к=2,83*10^-6
м². Исходя их того, что площадь капли находится по формуле Πd²/4.

Удельная
теплоёмкость расплава железа С_р=600 Дж*кг^-1*К^-1.

Температура
капли в начале полета Т_н=3273 К.

Температура
плавления железа Т_пл=1811 К.

Температура
окружающего воздуха Т_о=293 К.

Теперь необходимо рассчитать по отдельности для разных высот:

а) сварка происходит на высоте 1 м.

Средняя скорость полёта капли железа при свободном падении по формуле
(19)

 =2,2
м/с.

Продолжительность
падения капли железа t по формуле (20) равна

с.

Число
Рейнольдса для железа по формуле (24) будет равно

=2,8*10²
(м²∙с)^-1

Критерий
Нуссельта по формуле (25)

=1*10¹.

Коэффициент
теплоотдачи по формуле (26)

=1,2*10²
Вт*м^-2*К^-1.

Рассчитав коэффициент теплоотдачи найдем время полёта капли металла в
расплавленном (жидком) состоянии по формуле (23)

=2,8*10¹
с.

Так
как t<t_р, то конечную температуру капли определяют по формуле
(27)

=3,2*10³
К.

б) сварка происходит на высоте 3 м.

Средняя скорость полёта капли железа при свободном падении по формуле
(19)

=3,8 м/с.

Продолжительность
падения капли железа t по формуле (20)

 с.

Число
Рейнольдса для железа по формуле (24) будет равно

=4,8*10²
(м²∙с)^-1

Критерий
Нуссельта по формуле (25)

=13,62.

Коэффициент
теплоотдачи по формуле (26)

=1,6*10²
Вт*м^-2*К^-1.

Рассчитав коэффициент теплоотдачи найдем время полёта капли металла в
расплавленном (жидком) состоянии по формуле (23)

=2,1*10¹
с.

Так
как t<t_р, то конечную температуру капли определяют по формуле
(27)

=3,2*10³
К.

Из
двух рассмотренных случаев возникновения искры от электросварки, самая низкая
температура искры наблюдается во втором случае при H =3м и равна
3183 К или 2910 ^оС. Температура самовоспламенения пропана 466 ^оС,
поэтому от искры электросварки произойдет возгорание изопрена и взрыв пропана.
Температура вспышки изопрена -48⁰С

4.5
Электрическая лампа накаливания общего назначения

Пожарная опасность светильников обусловлена возможностью контакта горючей
среды с колбой электрической лампы накаливания, нагретой выше температуры
самовоспламенения этой среды. Таким образом, колба электрической лампы
накаливания может только взорвать газ, а на пролитую ЛВЖ ни каким образом не
воздействует и не может воспламенить. Чтобы пропан взорвался, необходимо, чтобы
температура нагрева колбы лампы была выше температуры самовоспламенения пропана
(t_{самовосп.}=466 ^оС [2]).

Температура нагрева колбы электрической лампочки зависит от мощности
лампы, её размеров, расположения в пространстве и продолжительности непрерывного
горения. Зависимость максимальной температуры на колбе горизонтального
расположенной лампы от её мощности и продолжительности работы приведена на рис.
2 [4].

Для ежедневной продолжительности работы лампы (8 часов) и мощности 75 Вт
находим по рис. 2 [4] температуру нагрева колбы лампы, которая равна t_лампы=230 ^оС.

Таким образом, колба электрической лампы накаливания не является
источником зажигания ни одного горючего вещества.

4.6 Оценка
риска возникновения пожара (взрыва)

Взрывопожароопасность любого объекта определяется взрывопожаро-
опасностью его составных частей (технологических аппаратов, установок,
помещений).

Риск возникновения пожара (взрыва) на объекте R_П вычисляют по формуле

, (28)

где
R_i – вероятность возникновения пожара в i-м
помещении объекта;

n – количество
помещений в объекте.

В
расчете рассматривается одно единственное помещение, поэтому n=1 и
риск возникновения пожара (взрыва) на объекте R_П будет вычисляются по формуле

, (29)

где
R – вероятность возникновения пожара в помещении
объекта.

Пожар
(взрыв) в помещении объекта может возникнуть вследствие пожара (взрыва) либо в
одном из технологических аппаратов, находящихся в помещении, либо
непосредственно в объёме исследуемого помещения.

Следовательно,
риск R может быть вычислен по формуле

, (30)

где
 – вероятность возникновения пожара в j-ом
технологическом аппарате i-го помещения;

 –
вероятность возникновения пожара в объёме i-го помещения;

m –
количество технологических аппаратов i-ом помещении.

Для упрощения расчета принимаем, что пожар или взрыв происходит только в
объёме помещения (в технологических аппаратов – нет). Поэтому вероятность
возникновения пожара в помещении объекта R будет вычисляться по формуле

, (31)

В свою очередь, пожар (взрыв) в помещении возможен только при
одновременном наличии двух событий:

а) образование горючей среды (событие ГС);

б) появление в этой среде источника зажигания (событие ИЗ).

Риск
 равен вероятности объединения (суммы) всех возможных
пожарных пересечений (произведений) случайных событий образования горючих сред
и появления источников зажиганий

, (32)

где
К – количество видов горючих веществ;

N – количество
источников зажигания разного типа;

ГС_k
– событие образования k-й горючей среды;

ИЗ_n
– событие появления n-го источника зажигания.

 –
специальный символ пересечения (произведения) событий;

 –
специальный символ объединения (суммы) событий.

Риск
 может быть оценен по приближенной формуле

, (33)

где
R(ГС_k) – вероятность появления в помещении k-й
горючей среды;

R(ИЗ_n/ГС_k)
– условная вероятность появления в помещении n-го источника
зажигания, способного воспламенить k-ю горючую среду.

В
расчете два горючих вещества с вероятностями образования:

б)
вещество 2 – пропан, R(ГВ₂)=3,9*10^-2.

Источники
зажигания изопрена:

1.   Изопрен могут воспламенить искры короткого замыкания. Но необходимо
учесть, что искры не только должны появится, но и ещё должны долететь до лужи
ЛВЖ. Поэтому вероятность появления искр короткого замыкания в помещении и
разлета их до лужи ЛВЖ на полу R(e₁)_л равна 1,07*10^-15;

2.       Искры электросварки, возникающие при сварке на высоте 1 м и
расстоянии от лужи ЛВЖ 4м. Вероятность появления искр электросварки в помещении
и разлета их до лужи ЛВЖ на полу R_э/св70 равна 4,7*10^-3;

.        Искры электросварки, возникающие при сварке на высоте 3 м и
расстоянии от лужи ЛВЖ 4 м. Вероятность появления искр электросварки в
помещении и разлета их до лужи ЛВЖ на полу R_э/св30 равна 9,7*10^-3;

Искры электросварки рассматриваются как два отдельных случая. Это связано
с тем, что вероятность разлета частиц с разных высот и на разное расстояние
разное. А для газа источник зажигания (искры электросварки) рассматривается без
деления, так как газ распространился по всему объёму помещения, то если искра
возникает, неважно в каком месте помещения, все равно она приведет к взрыву
газа.

В таблицу 1 сведем результаты различных рисков. В данную таблицу войдут
естественно риски образования горючих веществ и те риски появления источников
зажигания, которые способны воспламенить горючие вещества.

Таблица 1 – Результаты расчетов параметров риска

Наименование параметра	Обозначение	Величина
Риск пролива изопрена	R(ГВ1)	1,4*10-2
Риск утечки пропана	R(ГВ2)	3,9*10-2
Риск вторичного действия удара молнии	R(С2)	0,1*10-6
Риск появления искр короткого замыкания	R(e1)г	1,1*10-15
Риск поджигания искрами короткого замыкания с высоты 1 м на расстоянии 4 м лужи ЛВЖ	R(e1)л	7,1*10-15
Риск взрыва пропана искрами электросварки	Rэ/св	1,1*10-1
Риск поджигания искрами электросварки с высоты 1 м на расстоянии 6 м лужи ЛВЖ	Rэ/св70	4,7*10-3
Риск поджигания искрами электросварки с высоты 3 м на расстоянии 6 м лужи ЛВЖ	Rэ/св30	9,8*10-3

Итак, совокупный риск (риск пожара) рассчитывается по формуле (33). Ниже
приводится эта формула с последними обозначениями рисков

R_П=1-[(1-R(ГВ₁)* R(e₁)_л)(1-R(ГВ₁)* R_э/св70)(1-R(ГВ₁)* R_э/св30)]*

*[(1-R(ГВ₂) ∙ R(C₂))*((1-R(ГВ₂)*
R(e₁)_г)(1-R(ГВ₂)* R_э/св)] (34)

Теперь подставив в формулу (34) рассчитаем риск пожар и взрыва в
некотором условном цехе

R_П=1-[(1-0,014*7,09*10^-15)(1-0,014*4,725*10^-3)*(1-0,014*9,787*10^-3)]*[(1-0,039*1,07*10^-15)*(1-0,039*0,1*10^-6)*(1-0,039*0,113)]=2,4*10^-3

5. Оценка необходимого времени эвакуации людей

Расчетное время эвакуации людей из помещений и зданий устанавливается по
расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через
эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей.

При расчете весь путь движения людского потока подразделяется на участки
(проход, коридор, дверной проем, лестничный марш, тамбур) длиной l_i и шириной d_i. Начальными участками являются
проходы между рабочими местами, оборудованием, рядами кресел и т. п.

При определении расчетного времени длина и ширина каждого участка пути
эвакуации принимаются по проекту. Длина пути по лестничным маршам, а также по
пандусам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается
равной нулю. Проем, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур
следует считать самостоятельным участком горизонтального пути, имеющим конечную
длину l_i.

Расчетное время эвакуации людей (t_р) следует определять как
сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути t_i по формуле

 (1)

где
t₁ – время движения людского потока на первом (начальном) участке,
мин;

t₂, t₃,…, t_i – время движения людского потока на каждом из следующих
после первого участка пути, мин;

Время
движения людского потока по первому участку пути (t₁), мин, вычисляют по формуле

 (2)

где
l₁ – длина первого участка пути, м;₁, –
значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом
участке, определяется по таблице 2 в зависимости от плотности D,
м/мин.

Таблица 2 – плотность потока для различных участоков пути

Плотность потока D,	Горизонтальный путь	Дверной проем	Лестница вниз	Лестница вверх
м2/м2	Скорость v, м/мин	Интенсивность q, м/мин	интенсивность q, м/мин	Скорость v, м/мин	Интенсивность q, м/мин	Скорость v, м/мин	Интенсивность q, м/мин
0,01	100,	1	1	100	1	60	0,6
0,05	100	5	5	100	5	60	3
0,1	80	8	8,7	95	9,5	53	5,3
0,2	60	12	13,4	68	13,6	40	8
0,3	47	14,1	16,5	52	16,6	32	9,6
0,4	40	16	18,4	40	16	26	10,4
0,5	33	16,5	19,6	31	15,6	22	11
0,7	23	16,l	18,5	18	12,6	15	10,5
0,8	19	15,2	17,3	13	10,4	13	10,4
0,9 и более	15	13,5	8,5	8	7,2	11	9,9

Примечание. Табличное значение интенсивности движения в дверном проеме
при плотности потока 0,9 и более, равное 8,5 м/мин, установлено для дверного
проема шириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньшей ширины d интенсивность движения следует
определять по формуле

. (3)

Плотность
людского потока (D₁) на
первом участке пути, м²/м², вычисляют по формуле

 (4)

где
N₁ – число людей на первом участке, чел.;

f – средняя
площадь горизонтальной проекции человека, принимаемая равной, м²,
[4]

взрослого
в домашней одежде 0,1

взрослого
в зимней одежде 0,125

подростка
0,07

d₁, – ширина первого участка пути, м.

Скорость
v₁ движения
людского потока на участках пути, следующих после первого, принимается по
таблице 2 в зависимости от значения интенсивности движения людского потока по
каждому из этих участков пути, которое вычисляют для всех участков пути, в том
числе и для дверных проемов, по формуле

 (5)

где
d_i,
d_i-1 – ширина рассматриваемого i-гo и
предшествующего ему участка пути, м;

q_i, q_i-1 – значения интенсивности движения людского потока по
рассматриваемому i-му и предшествующему участкам пути, м/мин, значение
интенсивности движения людского потока на первом участке пути (q = q_i-1),
определяемое по таблице 2 [4] по значению D₁ установленному по формуле (38).

Если
значение q_i, определяемое по формуле (39), меньше или равно
значению q_max, то время движения по участку пути (t_i) в минуту

; (6)

при
этом значения q_max следует принимать равными, м/мин [4]:

для
горизонтальных путей 16,5

для
дверных проемов 19,6

для
лестницы вниз 16

для
лестницы вверх 11

Если
q_i>q_max, значение скорости по таблице 2 следует принимать по
строке “D=0,9 и более”.

При
слиянии в начале участка i двух и более людских потоков (Рисунок 1) интенсивность
движения (q_i,), м/мин, вычисляют по формуле

, (7)

где
q_i-1– интенсивность движения людских потоков, сливающихся в
начале участка i, м/мин.

d_i-1 – ширина участков пути слияния, м;

d_i
– ширина
рассматриваемого участка пути, м.

Рисунок
1 – Слияние людских потоков

В
данном варианте возгорание происходит в аудитории 351 I-го учебного
корпуса Марийского государственного технического университета. В аудитории 351
возгорается мебель.

В
аудитории находится 4 ряда парт по 9 в каждом. За данной партой могут
расположиться по 3 студента. За кафедрой перед доской может сидеть 6 студентов,
вдоль стен за рядами 12 студентов. Таким образом, максимальное заполнение
людьми аудитории – 127 человек, включая преподавателя. Аудитория является
лестничного типа.

На
рисунке 2 показана схема эвакуации людей при пожаре. Люди выбегают из аудитории
и поворачивают налево и бегут по коридору к лестнице, которая ведет к запасному
выходу. Запасной выход №4 непосредственно прилегает к лестнице. Вся эвакуация
будет проходить по следующим участкам

1.   участки в аудитории;

2.       лестничный пролет перед дверью в аудитории

.        дверной проем в аудитории

.        коридор

.        дверной проем

.        пространство перед лестницей

.        лестничный пролет(2 лестницы и промежуток горизонтального пути
между ними)

Начальными участками эвакуации являются проходы между партами и между
стеной и партами. Так как в аудитории 2 двери, то будем предполагать, что
студенты будут выбегать 5 в одну дверь и 4 в другую с 1 ряда, тогда получим
следующие участки:

) 12 прохода от дальней стены до 1 ряда. Ширина этого участка d_1.1=1,28 м; длина l₁=4.3 м., количество человек N=10 человек, бегут вверх по лестнице.

Предположим, что студенты будут выбегать по 2 из-за парты в проход,
прилегающей к парте слева(если сидеть и смотреть на доску, т.е. дальний к
выходу) а 3 будет выбегать к походу, прилегающий к парте справа.

) 12 прохода между первым рядом парт и вторым от стены, где расположены
окна. Ширина участка d_1.2=0,76 м; I=4.3м., N=15 человек, бегут вверх по лестнице.

) 12 прохода между вторым и третьим рядом парт. Ширина участка d_1.3=0,76 м; I=4.3м., N=15
человек, бегут вверх по лестнице.

) 12 прохода между третьим и четвертым рядом парт. Параметры те же,
бегут вверх по лестнице.

) проход между четвертым рядом парт и ближней к выходу стеной. Студенты
выбегают к двери, расположенной со сторон доски. Бегут вниз по лестнице. Ширина
участка d_1.5=1м, I=8,6м., N=9

) 12 прохода между стеной (дальней) и 1рядом. Бегут вниз по лестнице, d_1.6=1,28 м; I=4,3м., N=8

)12 прохода между 1 и 2 рядом, d_1.7=0,76 м; I=4,3м., N=18. Бегут вниз по лестнице.

) 12 прохода между 2 и 3 рядом, d_1.8=0,76 м; I=4,3м., N=18. Бегут вниз по лестнице.

) 12 прохода между 3 и 4 рядом, d_1.90,76 м; I=4,3м., N=12. Бегут вниз по лестнице.

Чтобы выбрать начальный участок, необходимо рассчитать время движения по
всем пяти участкам и выбрать тот начальный участок, на котором будет
максимальное время прохода.

Студенты в аудитории находятся в легкой одежде без зимней одежды, поэтому
средняя площадь горизонтальной проекции человека f равна 0,1 м².

Теперь по формуле рассчитаем плотность людского потока на пяти участках.

Участок 1.1

 м²/м²;

Участок
1.2

 м²/м²;

Участок
1.3

 м²/м²;

Участок
1.4

 м²/м²;

Участок
1.5

 м²/м².

Участок
1.6

 м²/м².

Участок
1.7

 м²/м².

Участок
1.8

 м²/м²

Участок
1.9

 м²/м²

Участок
10

 м²/м²

Участок
11

 м²/м²

Из
таблицы №2 находим значение скорости людского потока для соответствующих
участков и найдем время эвакуации.

Участок
1.1

v_1.1=60 м/мин, q₁=0.6,  мин.

Участок
1.2

v_1.2=22 м/мин, q₂=11,  мин.

Участок
1.3

v_1.3=22 м/мин, q₃=11,  мин.

Участок
1.4

v_1.4=22 м/мин, q₄=11,  мин

Участок
1.5

v_1.5=95 м/мин, q₅=9,5,  мин.

Участок
1.6

v_1.6=68 м/мин, q₆=13,6,  мин

Участок 1.7

v_1.7=40 м/мин, q₇=16,  мин

Участок 1.8

v_1.8=40 м/мин, q₈=16,  мин

Участок 1.9

v_1.9=40 м/мин, q₉=16,  мин

Участок 10

v₁₀=100 м/мин, q₁₀=5,  мин

Участок 11

v₁₁=100 м/мин, q₁₁=5,  мин

Поскольку
время движения людского потока на втором, третьем и четвертом участках
совпадают и они больше, чем на других участках, то принимаем, что третий
участок является начальным участком, и дальше рассчитываем время эвакуации для
этого людского потока. Получаем, что

N₁=N_1.3=15
человек;

l₁=l_1.3=4,3 м;

d₁=d_1.3=0,76 м;

D₁=D_1.3=0.458 м²/м²;

v₁=v_1.3=22 м/мин;

t₁=t_1.3=0.195 мин.

q₁=q₃=11 м/мин

Следующий участок движения людского потока это пространство между партами
и задней стеной. Шириной этого участка является расстояние от парт до стены,
равно d₂=1,45 м. l₂=8,54 м.
Интенсивность движения потока на первом участке: 11 м/мин.

Интенсивность движения людского потока q₂ на втором участке вычисляем по формуле (5):

 м/мин.

По
таблице 2 находим по интенсивности движения людского потока скорость движения
людского потока на горизонтальном участке

v₂=100 м/мин.

Время
движения на втором участке находим по формуле (2)

 мин.

Следующим
участком является проход по лестнице вниз: d₃ =1,45, L=2м.,

 м/мин.

По
таблице 2 находим по интенсивности движения людского потока скорость движения
людского потока на горизонтальном участке

v₃=100 м/мин,  мин

Следующим
участком движения людского потока является дверной проём, ведущий из аудитории
в коридор. Ширина дверного проёма d₃=1,43м.

Так
как в таблице 2 указаны значения интенсивности и плотности потока только для
дверного проема шириной 1,6 м. и более, а у нас ширина 1.43, то воспользуемся
формулой при дверном проеме меньшей шириной.

q₄=2,5+3,75*=2.5+3.75*1.43=7.86

Скорость
движения потока в дверном проёме равна 15 м/мин, а плотность потока 0,9 м²/м².
При эвакуации в дверном проёме возникает затор и необходимо рассчитать то
время, когда через дверь пройдет последний человек из этого потока. Если ширина
двери 1,43 метра, плотность потока 0,9 м²/м², то это
означает, что на каждом квадратном метре движется по 9 человек. Тогда на ширине
1.43м. может поместиться 4человека. через дверь проходит поток 15человек, тогда
за спинами первых 4 будут стоять еще 3 и длина потока составит L₅=4*0,33=1,33м.

 мин.

Пятый
участок движения – коридор – имеет размеры:

d₅=2,51 м;

l₅=16,43 м.

Так
как на этом участке происходит смешивание людей, которые выбежали из аудитории
351, то необходимо по формуле рассчитать плотность потока. Количество людей
выбежавших из аудитории N₄=127
человек. Плотность потока движения людей на пятом участке

 м²/м².

По
таблице №2 находим V=47, q₅=14,1.

По
формуле находим время движения на пятом участке

 мин.

Шестой
участок – дверной проём. В начале этого участка происходит слияние трех потоков
движения людей, но его не учитываем.

d₆=2,51 м;

 м²/м²

По
таблице 2 v₅=15
м/мин, а плотность потока 0,9 м²/м². При эвакуации в
дверном проёме возникает затор и необходимо рассчитать то время, когда через
дверь пройдет последний человек из этого потока. Если ширина двери 2,51 метра,
плотность потока 0,9 м²/м², а скорость движения потока в
дверном проёме 15 м/мин, то можно рассчитать время прохождения дверного проёма
127 человек. Если плотность потока 0,9 м²/м², то это
обозначает, что на каждом квадратном метре движется по 9 человек, и на ширине
2,51м может поместиться 7 человека. Таким образом, длина этого потока l₆, проходящего через дверь, будет равна 6,27 м. По
формуле находить время движения потока через дверной проём

 мин.

Следующий участок движения потока это пространство перед лестницей, длина
которого l₇=1,5 м, а ширина d₇=2,7
м

, V₇=60 ммин

 мин.

Восьмой участок это лестница, марш которой l₇=3,35 м, а ширина d₈=1,25
м. Интенсивность движения равна по формуле (39)

 м/мин.

Так
как интенсивность движения больше максимальной интенсивности движения потока по
лестнице вниз, то скорость движения принимаем по таблице 2 по строке “D=0,9
и более”, которая равна v₇=8 м/мин.
По формуле вычисляем время движения потока на восьмом участке

 мин.

Следующий участок движения потока это пространство между лестницами,
длина которого l₉=2,7 м, а ширина d₉=1,5 м. Интенсивность движения вычисляем по формуле
(39)

 м/мин.

Так
как интенсивность движения больше максимальной интенсивности движения потока по
горизонтальному пути, то скорость движения принимаем по таблице 2 по строке
“D=0,9 и более”, которая равна v₈=15 м/мин. По формуле вычисляем время движения потока
на восьмом участке

 мин.

Следующий десятый участок пути это такая же лестница как на седьмом
участке, поэтому время движения на девятом участке равно времени движения на
седьмом участке: t₁₀=t₈=0,42 мин.т.е. лестница на 2 этаже.

Пространство между лестницами на 1 этаже такое же, что на 2 этаже

t₁₁=t₉=0.18 мин.

Всего лестниц 5, пространств 3, тогда 12, 14, 16 – участки, такие же как
на 10- лестница вниз t₁₂=t₁₄=t₁₆=0.42

и 15 участки- пространство перед лестницей t₁₃=t₁₅=0.18

Теперь, когда рассчитаны время движения на каждом участке пути, можно
вычислить по формуле расчетное время эвакуации людей (t_р)

t_р=0.195+0.08+0.02+0.16+0.34+0.418+0.025+0.42+0.18+0.42+0.18+0.42+0.18+0.42+0.18=
3.638 мин.

Вывод: Расчетное время эвакуации людей из аудитории 351 I-го учебного корпуса МарГТУ 3,638
минуты. Время эвакуации достаточно мало, что с одной стороны свидетельствует о
том, что при возникновении пожара люди успеют убежать из аудитории благодаря 2
дверям до сильного распространения пламени, но с другой стороны не известно как
поведет себя человек в такой экстремальной ситуации, поэтому нужно проводить инструктажи,
вешать план эвакуации и т. д.

Вывод

В ГОСТе 12.1.004-91 ССБТ Пожарная безопасность. Общие требования введена
предельно допустимая вероятность поражения человека опасными факторами пожара,
установленная на уровне 10^-6 в год. Рассчитанный совокупный риск
поражения человека опасными факторами пожара равен 0,0245, что превышает
установленный риск в 24500 раз, что является недопустимым.

Для уменьшения возможности образования горючего вещества и возникновения
пожара (взрыва) большое внимание необходимо уделять вопросам пожарной
профилактики, также необходимо проводить мероприятия по периодической
диагностике нарушений и аварийных ситуаций взрывопожароопасного оборудования,
установить технические средства обеспечения надежности и безопасности технических
систем (средства предупреждения отказов, средства контроля и средства защиты).
Все эти мероприятия сведут к минимуму вероятность возникновения пожара
(взрыва).

Список использованной литературы

1. Акимов В.А., Лапин В.Л., Попов В.М., Пучков В.А., Томаков
В.И., Фалеев М.И. Надежность технических систем и техногенный риск. – М.: ЗАО
ФИД “Деловой экспресс”, 2002 – 368 с.

. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий
справочник по химии. – Киев: “Наукова думка”, 1987. – 830 с.

. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.

. Оценка риска пожара (взрыва) на объектах различного
назначения: Методические указания к выполнению курсового и дипломного
проектирования для студентов специальности 330100 “Безопасность
жизнедеятельности в техносфере” /Сост. Е.Ю. Колесников, Т.М. Колесникова.
– Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006 – 48 с.

. Правила устройства электроустановок 6-ое изд. – СПб: ООО
Деан, 1999. – 928 с.

. Физические величины: Справочник/[А.П. Бабычев, Н.А.
Бабушкина, А.М. Братковский и др.]; Под ред. Григорьева, Е.З. Мейлихова. – М.:
Энергоатомиздат, 1991. – 1231 с.

Приложение А

Рисунок 2 – дендрограмма дерева
отказов для взрыва

Приложение В

Рисунок 3 -дерево отказов для пожара

Приложение С

Рисунок 4 –  План эвакуации

Вероятность возникновения пожара

Вероятность возникновения пожара – оценка возможности появления необходимых и достаточных условий возникновения пожара, характеризуемых совместной реализацией событий, приводящих к образованию горючей среды и появлению источника зажигания. При аналитическом подходе расчёт вероятности возникновения пожара производят на основе оценки вероятности одновременного появления в исследуемом пространстве горючих веществ и материалов, окислителя и источника зажигания. При этом учитывают особенности технологического процесса, характеристики пожарной нагрузки в помещениях, условия возникновения аварийных ситуаций. При статистическом подходе вероятность возникновения пожара рассчитывается на основе данных о пожарах по отраслям промышленности. На практике также применяют другие методы оценки вероятности возникновения пожара на объекте (например, для учёта влияния эффективности элементов противопожарной защиты используется метод анализа деревьев событий).

Лит.: ГОСТ 12.1.033-81*. ССБТ. Пожарная безопасность. Термины и определения; Брушлинский Н.Н. Моделирование оперативной деятельности пожарной службы. М., 1981; МГСН 4.04-94 Многофункциональные здания и комплексы.

А |
Б |
В |
Г |
Д |
Е |
Ж |
З |
И |
К |
Л |
М |
Н |
О |
П |
Р |
С |
Т |
У |
Ф |
Х |
Ц |
Ч |
Ш |
Щ |
Э |
Ю |
Я |