ПРИЛОЖЕНИЕ 3 К ГОСТ 12.1.004-91

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. Сущность метода

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

1.2. Для расчета вероятности возникновения пожара (взрыва) на действующих или строящихся объектах необходимо располагать статистическими данными о времени существования различных пожаровзрывоопасных событий. Вероятность возникновения пожара (взрыва) в проектируемых объектах определяют на основе показателей надежности элементов объекта, позволяющих рассчитывать вероятность 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

12-1-004-91_54.gif                      (36)

где Qi (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 ПТАj,), или непосредственно в объеме исследуемого помещения (событие ПОi). Вероятность Qi (ПП) вычисляют по формуле

12-1-004-91_55.gif                              (37)

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

Qi (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 ПОi), обусловлено совместным образованием горючей среды (событие ГС) в рассматриваемом элементе объекта и появлением в этой среде источника зажигания (событие ИЗ). Вероятность (Qi (ПО)) или (Qj (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

12-1-004-91_56.gif                                  (38)

где К — количество видов горючих веществ;

N — количество источников зажигания;

ГСk — событие образования k-й горючей среды;

ИЗn — событие появления n-го источника зажигания;

I — специальный символ пересечения (произведения) событий;

U — специальный символ объединения (суммы) событий.

Вероятность (Qi (ПО)) или (Qj (ПТА)) вычисляют по аппроксимирующей формуле

12-1-004-91_57.gif                              (39)

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

Qi (ИЗn/ГСk) — 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 ГСk 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 (Qi (ГСk)) для случая независимости событий ГВ и ОК вычисляют по формуле

12-1-004-91_58.gif                          (40)

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

Qi (ОКm) — 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 Qi (ГВk) вычисляют по формуле

12-1-004-91_59.gif                                  (41)

где Qi (a n) — вероятность реализации любой из a n причин, приведенных ниже;

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

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

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

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

Qi (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 (Qi (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

12-1-004-91_60.gif                                                  (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 (Qi (a n)) вычисляют для периода нормальной эксплуатации элемента, как вероятность отказа технических устройств (изделий), обеспечивающих невозможность реализации a n, причин, по формуле

Image176.gif (43)

где Pi (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 bn причин.

Вероятность (Qi (ОKk)) вычисляют по формуле

Image177.gif                                          (44)

где Qi (bn) — вероятность реализации любой из bn причин, приведенных ниже;

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

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

Qi (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 bn причин, характерных для i-го элемента объекта;

n — порядковый номер причины.

2.8. Вероятности (Qi (bn)) 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 (Qi (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

Image178.gif                                              (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 (Qi (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 (Qi (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 ИЗn) обусловлено появлением в нем n-го энергетического (теплового) источника (событие ТИn) с параметрами, достаточными для воспламенения k-й горючей среды (событие Вnk). Вероятность (Qi (ИЗn/ГСk)) появления n-го источника зажигания в i-м элементе объекта вычисляют по формуле

Image179.gif (46)

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

Qi (Bnk) — 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 (Qi (ТИп)) разряда атмосферного электричества в i-м элементе объекта вычисляют по формуле

Image180.gif                          (47)

где Qi (Cn) - вероятность реализации любой из Сn причин, приведенных ниже;

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

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

Qi3) - 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 (Qi (C1)) вычисляют по формуле

Image181.gif                                              (48)

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

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

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

Image182.gif                                                              (49)

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

t

р — продолжительность периода наблюдения, год.

Для объектов прямоугольной формы

Image183.gif                                          (50)

Для круглых объектов

Image184.gif                                                            (51)

где S — длина объекта, м;

L — ширина объекта, м;

H — наибольшая высота объекта, м;

R — радиус объекта, м;

ny — 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 (Qi (ti)) 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 (Qi (t1)) вычисляют по формуле

Image185.gif                                  (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 Qi (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 (Qi (C2)) вторичного воздействия молнии на объект вычисляют по формуле

Image186.gif                              (53)

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

3.1.6. Вероятность (Qi (t3)) при отсутствии защитного заземления или перемычек в местах сближения металлических коммуникаций принимают равной единице. Вероятность (Qi (t3)) неисправности существующей системы защиты от вторичных воздействий молнии определяют на основании результатов ее обследования аналогично вероятности (Qi (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 (Qi3)) заноса высокого потенциала в защищаемый объект вычисляют аналогично вероятности (Qi2)) по (53).

3.1.8. Вероятность Qi (t2) при расчете (Qi (C2)) и (Qi (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 ТИn) 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 (Qi (ТИn)) вычисляют по формуле

Image187.gif (54)

где Qi (en) — вероятность реализации любой из en причин, приведенных ниже;

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

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

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

Qi4) — вероятность возникновения в i-м элементе объекта разрядов

статического электричества в течение года;

Z — количество en причин;

п — порядковый номер причины.

3.1.10 Вероятность (Qi1)) появления в (i-м элементе объекта искр короткого замыкания вычисляют только для действующих и строящихся элементов объектов по формуле

Image188.gif                                          (55)

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

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

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

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

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

Image189.gif                                  (56)

где Iк.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 Iк.з, то принимают I2=Iк.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 (Qi (V2)) принимают равной 1.

3.1.13. Вероятность (Qi2)) 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 (Qi (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 (Qi (e3)) вычисляют аналогично вероятности (Qi (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 (Qi(e3)) вычисляют аналогично вероятности (Qi (t2)) по формуле (49). В случае соответствия электрооборудования горючей среде, вычисленное по формуле (49) значение вероятности (Qi3)) умножают на 10-8.

3.1.15. Вероятность (Qi4)) появления в i-м элементе объекта искр статического электричества вычисляют по формуле

Image190.gif                              (57)

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

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

3.1.16. Вероятность (Qi (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 (Qi2)) принимают равной нулю.

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

Вероятность (Qi (X2)) в проектируемых элементах объекта вычисляют аналогично вероятности (Qi (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 ТИn) 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 (Qi (ТИn)) вычисляют по формуле

Image191.gif                                  (58)

где Qi (fn) — вероятность реализации любой из fn причин, приведенных ниже;

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

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

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

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

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

n — порядковый номер причины;

Z — количество fn причин.

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

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

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

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

3.1.22. Вероятность (Qi (f4)) вычисляют для действующих и строящихся элементов объекта на основании статистических данных аналогично вероятности (Qi (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 ТИn) при реализации любой из причин hn. Вероятность (Qi (ТИп)) вычисляют по формуле

Image192.gif                                      (59)

где Qi (hn) — вероятность реализации любой из hn причин, приведенных ниже;

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

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

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

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

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

Qi (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 (Qi (h1)) вычисляют для всех элементов объекта по формуле

Image193.gif                                  (60)

где Kd - 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 (Qi (h2)), (Qi (h3)), (Qi (h4)), (Qi (h5)) и (Qi (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 ТИn) возможен при реализации любой из Кn причин. Вероятность вычисляют по формуле

Image194.gif                                      (61)

rдe Qi (Kn) - вероятность реализации любой из Кn причин, приведенных ниже;

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

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

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

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

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

Qi6) - вероятность разогрева от трения транспортных лент и приводных ремней в i-м элементе в течение года;

Qi7) - вероятность нагрева поверхностей инструмента и материалов при обработке в i-м элементе объема в течение года;

Qi (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 Ym.

Вероятность (Qi (K1)) вычисляют по формуле

Image195.gif                                                  (62)

где Qi {ym) — вероятность реализации любой из уm причин, приведенных ниже;

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

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

Qi3) — вероятность увеличения момента на валу электродвигателя в i-м элементе объекта в течение года;

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

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

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

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

3.1.28. Вероятности (Qi (y1)), (Qi2)), (Qi (y4)), (Qi (y5)), (Qi (y6)) вычисляют только для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности (Qi (h1)) по формуле (60).

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

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

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

3.1.32. Вероятность (Qi3)), (Qi (K4)) и ( Qi6)) вычисляют только для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности (Qi (h1)) по формуле (60).

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

3.1.34. Вероятность (Qi (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 (Qi (ТИn)) появления в горючем веществе или материале очагов экзотермического окисления или разложения, приводящих к самовозгоранию, вычисляют по формуле

Image196.gif                                                  (63)

где Qi (mn) — вероятность реализации любой из mn причин, приведенных ниже;

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

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

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

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

Image197.gif                                                              (64)

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

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

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

3.1.37. Вероятность (Qi (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 (tб ), °С, вычисляют по формуле

Image198.gif                                  (65)

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

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

Image199.gif                                      (66)

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

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

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

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

3.2. Вероятность (Qikn)) 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 (Qikn)) отсутствуют или их достаточность вызывает сомнение, то значение вероятности (Qi (Bkn)) принимают равным 1.

3.2.2. Вероятность (Qikn)) 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

Image202.gif                                      (67)

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

Image203.gif - 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

Image205.gif                                      (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

Image206.gif                              (69)

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

Image207.gif                              (70)

4.9.4. Из табл. 5 выбирают значение коэффициента tbв 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 (KБ ) (коэффициент, учитывающий отклонение значения параметра t 0, вычисленного по формуле (68), от его истинного значения) вычисляют из формулы

Image208.gif                                  (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 (tпр), °С, нагреваемого током короткого замыкания, вычисляют по формуле

Image209.gif (72)

где tпр — начальная температура проводника, °С;

Iк.з — ток короткого замыкания, А;

R — сопротивление проводника, Oм;

t

к.з — время короткого замыкания, с;

Спр — теплоемкость проводника, Дж·кг-1·К-1;

mпр — масса проводника, кг.

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

Image210.gif                                      (73)

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

Н — высота падения, м.

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

Image211.gif                                  (74)

где dk — диаметр капли, м.

Массу капли (mk), кг, вычисляют по формуле

Image212.gif                                                      (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

Image213.gif                                              (76)

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

mk — масса капли, кг;

Sk=0,785 d2k - площадь поверхности капли, м2;

Тн, Тпл - 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

Image214.gif                                                      (77)

где dk — 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

Image215.gif                                              (78)

в) вычисляют коэффициент теплоотдачи по формуле

Image216.gif,                                                  (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

Image217.gif                              (80)

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

Image218.gif                                                                      (81)

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

Если t р<t Ј ( t p+t кр), то конечную температуру капли определяют по формуле

Image219.gif                                                                                                  (82)

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

Image220.gif                                          (83)

где Ск — 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

Image221.gif                                                  (84)

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

Image223.gif                              (85)

где С — емкость конденсатора, Ф;

U — напряжение, В.

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

Если Wн і0,4 Wм.э.з ( Wм.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 tн до температуры самовоспламенения горючей среды tсв вычисляют но формуле (84), а время остывания t - следующим образом.

Отношение температур (Q п) вычисляют по формуле

Image225.gif                              (86)

где tв — температура воздуха, °С.

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

Image226.gif                  (87)

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

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

Image227.gif              (88)

а при ударе о вращающееся тело по формуле

Image228.gif          (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

Image229.gif                                  (90)

где dи — диаметр искры, м;

l

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

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

Чертеж 5

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

Image231.gif                  (91)

где F0 — критерий Фурье;

Си — 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 (gр), Вт·м-2, вычисляют по формуле

Image232.gif                                                  (92)

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

e

пр — приведенная степень черноты системы

Image233.gif                              (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;

Тф — температура факела пламени, К,

Тсв — температура горючего вещества, К;

f

— 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 (wи), м·с-1, вычисляют по формуле

Image234.gif                          (94)

где wв — 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 (tж), °С, вычисляют по формуле

Image235.gif                                      (95)

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

Iф — фактический ток в проводнике, Д;

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

Iдоп — допустимый ток в проводнике, А.

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

Image236.gif                                                  (96)

где Тн — температура газа в начале сжатия, К;

Рк, Рн — 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

Image237.gif                                  (97)

где Ср, Сv — изобарная и изохорная удельные массовые теплоемкости газов, Дж? кг-1? К-1.

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

Image238.gif                                  (98)

где tср — 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

Image239.gif                              (99)

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

Image240.gif                                      (100)

где I — ток в сети, А;

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

п — количество контактных пар в контакте.

Значение падения напряжений на контактных парах Ui 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:

Image241.gif                                  (101)

Image242.gif                                      (102)

Постоянную времени нагрева контактов вычисляют по формуле

Image243.gif                                                                                              (103)

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

m — масса контактов кг.

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

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

Image244.gif                                      (104)

где tср — 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;

Image245.gif                  - постоянная времени нагрева подшипника, с;

m — масса подшипника, кг.

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

Image246.gif                                                          (105)

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

Image247.gif                                                                                  (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

Image248.gif                                  (107)

а время нагревания вещества до момента самовозгорания из выражения

Image249.gif                              (108)

где tc — температура окружающей среды, °С;

t

c — время нагрева, ч;

Ap, Aв, np, nв — эмпирические константы;

S — удельная поверхность тел, м-1.

Image250.gif                                                      (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=Dц, h —высота; для шара: l=b=h=Dш 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

ОТДЕЛ 1.4  ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ
мкр. ВНИИПО, д. 12, г. Балашиха, Московская обл., 143903
Тел. (495) 524-82-21, 521-83-70     тел./факс (495) 529-75-19
E-mail: nsis@pojtest.ru

Материалы сборника могут быть использованы только с разрешения ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ
© ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ, 2009  Все права защищены

Комментарии (0)

    Введите сумму 10 + 8