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 C ₁), или при вторичном ее воздействии (событие C ₂), 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) ¾ вероятность реализации любой из С_n причин, приведенных ниже;

Q _i (C ₁) — вероятность поражения i -го элемента объекта молнией в течение года;

Q_i (C ₂) — вероятность вторичного воздействия молнии на i -й элемент объекта в течение года;

Q _i (С ₃) — 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 t ₂) и отсутствия неисправности, неправильного конструктивного исполнения или отказа молниеотвода (событие t ₁). Вероятность (Q _i (C ₁)) вычисляют по формуле

(48)

где Q _i (t ₁) — вероятность отсутствия, неисправности, неправильного конструктивного исполнения или отказа молниеотвода, защищающего i -й элемент объекта;

Q _i (t ₂) — 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

3.1.4. Вероятность (Q _i (t ₁)) 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 (t ₁)) вычисляют по формуле

(52)

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

t_р ¾ 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 (t ₁) 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 (C ₂)) вторичного воздействия молнии на объект вычисляют по формуле

(53)

где Q _i (t ₃) — 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 (t ₃)) 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 (С ₃)) заноса высокого потенциала в защищаемый объект вычисляют аналогично вероятности (Q _i (С ₂)) по (53).

3.1.8. Вероятность Q _i (t₂) при расчете (Q _i (C ₂)) и (Q _i (C ₃)) 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 е ₁,), при проведении электросварочных работ (событие e ₂), при искрении электрооборудования, не соответствующего по исполнению категории и группе горючей среды, находящейся в этом элементе (событие e ₃), при разрядах статического электричества (событие е ₄).

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 ₁) — вероятность появления искр короткого замыкания электропроводки в i -м элементе в течение года;

Q _i (e ₂) — вероятность проведения электросварочных работ в i -м элементе объекта в течение года;

Q_i (e ₃) — вероятность несоответствия электрооборудования i -го элемента объекта категории и группе горючей среды в течение года;

Q _i (е ₄) — 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 (е ₁)) появления в i -м элементе объекта искр короткого замыкания вычисляют только для действующих и строящихся элементов объектов по формуле

(55)

где Q _i (v₁) ¾ вероятность возникновения короткого замыкания электропроводки в i -мэлементе объекта в течение года;

Q _i (v₂) — 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 (v₁)) короткого замыкания электропроводки на действующих и строящихся объектах вычисляют на основании статистических данных по формуле (42).

3.1.12. Вероятность (Q _i (v₂)) 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;

I ₀ — длительно допустимый ток для кабеля или провода;

I ₁ — минимальное пожароопасное значение тока, протекающего по кабелю или проводу;

I ₂ — максимальное пожароопасное значение тока, протекающего по кабелю, если I ₂ больше I _к.з, то принимают I ₂= I _к.з.

Значения токов I ₁ и I ₂ определяют экспериментально. Для кабелей и проводов с поливинилхлоридной изоляцией I ₁=2, 5, I ₀, а значение I ₂=21 I ₀ и 18 I ₀ для кабеля и провода соответственно. В отсутствии данных по I ₁ и I ₂ вероятность (Q _i (v₂)) принимают равной 1.

3.1.13. Вероятность (Q _i (е ₂)) 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 (e ₃)) 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 (e ₃)) вычисляют аналогично вероятности (Q _i (a _n)) по формуле (42). Если электрическая искра появляется лишь при включении и выключении электрооборудования, не соответствующего категории и группе горючей среды (при п включениях и выключениях, то вероятность (Q _i(e ₃)) вычисляют аналогично вероятности (Q _i (t ₂)) по формуле (49). В случае соответствия электрооборудования горючей среде, вычисленное по формуле (49) значение вероятности (Q _i (е ₃)) умножают на 10^-8.

3.1.15. Вероятность (Q _i (е ₄)) появления в i -м элементе объекта искр статического электричества вычисляют по формуле

(57)

где Q _i (X ₁) — вероятность появления в i -м элементе условий для статической электризации в течение года;

Q _i (X ₂) — вероятность наличия неисправности, отсутствия или неэффективности средств защиты от статического электричества в течение года.

3.1.16. Вероятность (Q _i (X ₁)) 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 (Х ₁)) принимают равной нулю.

3.1.17. Вероятность (Q _i (X ₂)) принимают равной единице при отсутствии или неэффективности средств защиты от статического электричества. Вероятность (Q _i (X ₂)) неисправности средств защиты в действующих элементах вычисляют на основании статистических данных аналогично вероятности (Q _i (a _n)) по формуле (42).

Вероятность (Q _i (X ₂)) 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 f ₁), при разрушении движущихся узлов и деталей (событие f ₂), при применении рабочими обуви, подбитой металлическими набойками и гвоздями (событие f ₃), при попадании в движущиеся механизмы посторонних предметов (событие f ₄) и т. д., при ударе крышки металлического люка (событие f ₅). 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 (f ₁) — вероятность применения в i -м элементе объекта металлического, шлифовального и другого искроопасного инструмента в течение года;

Q _i (f ₂) — вероятность разрушения движущихся узлов и деталей i -го элемента объекта в течение года;

Q _i (f ₃) — вероятность использования рабочими обуви, подбитой металлическими набойками и гвоздями в i -м элементе объекта в течение года;

Q _i (f ₄) — вероятность попадания в движущиеся механизмы i -го элемента объекта посторонних предметов в течение года;

Q_i (f ₅) — 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 (f ₁)) вычисляют только для действующих и строящихся элементов объекта на основании статистических данных аналогичного вероятностям (Q _i (a _n)) и (Q _i (t ₂)) по формулам (42 или 49).

3.1.20. Вероятность (Q_i (f ₂)) 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 (f ₂)) вычисляют аналогично вероятности (Q _i (a _n)) по формуле (43) на основании параметров надежности составных частей.

3.1.21. Вероятность (Q _i (f ₃)) и (Q _i (f ₅)) вычисляют только для действующих и строящихся элементов объекта аналогично вероятности (Q _i (a _n)) по формуле (42).

3.1.22. Вероятность (Q _i (f ₄)) 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 (h ₁) — вероятность сжигания топлива в печах i -го 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 (h ₃) — вероятность несоблюдения режима курения в i -м элементе объекта в течение года;

Q _i (h ₄) — вероятность отсутствия или неисправности искрогасителей на двигателях внутреннего сгорания, расположенных в i -м элементе объекта в течение года;

Q _i (h ₅) — вероятность использования рабочими спичек, зажигалок или горелок в i -м элементе объекта в течение года;

Q _i (h ₆) — 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 (h ₁)) вычисляют для всех элементов объекта по формуле

(60)

где K _s — 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 (h ₂)), (Q _i (h ₃)), (Q _i (h ₄)), (Q _i (h ₅)) и (Q _i (h ₆)) 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 (K ₁) — вероятность нагрева горючего вещества или поверхности оборудования i -го элемента объекта при возникновении перегрузки электросети, машины и аппаратов в течение года:

Q _i (K ₂) — вероятность отказа системы охлаждения аппарата i -го элемента объекта в течение года;

Q _i (K ₃) — вероятность нагрева поверхностей и горючих веществ при возникновении повышенных переходных сопротивлений электрических соединений i -го элемента объекта в течение года;

Q _i (K ₄) ¾ вероятность использования электронагревательных приборов в i -м элементе объекта в течение года;

Q _i (K ₅) — вероятность нагрева поверхностей при трении в подшипниках в i -м элементе объекта в течение года;

Q _i (К ₆) — вероятность разогрева от трения транспортных лент и приводных ремней в i -м элементе в течение года;

Q _i (К₇) ¾ вероятность нагрева поверхностей инструмента и материалов при обработке в i -м элементе объема в течение года;

Q _i (K ₈) ¾ 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 K ₁) возможна при неисправности или несоответствии аппаратов защиты электрических сетей, а также при реализации любой из причин Y _m.

Вероятность (Q_i (K ₁)) вычисляют по формуле

(62)

где Q _i (y _m) — вероятность реализации любой из у _m причин, приведенных ниже;

Q_i (y ₁) — вероятность несоответствия сечения электропроводников нагрузке электроприемников в i -м элементе в течение года;

Q _i (y ₂) — вероятность подключения дополнительных электроприемников в i -м элементе объекта в электропроводке, не рассчитанной на эту нагрузку;

Q _i (у ₃) — вероятность увеличения момента на валу электродвигателя в i -м элементе объекта в течение года;

Q _i (y ₄) — вероятность повышения напряжения в сети i -го элемента объекта в течение года;

Q _i (y ₅) — вероятность отключения фазы (двухфазный режим работы в установках трехфазного тока) в сети i -го элемента объекта в течение года;

Q _i (y ₆) — 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 (y ₁)), (Q _i (у ₂)), (Q_i (y ₄)), (Q_i (y ₅)), (Q _i (y ₆)) вычисляют только для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности (Q_i (h ₁)) по формуле (60).

3.1.29. Вероятность (Q _i (y ₃)) вычисляют для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности (Q _i (h ₁)) 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 (h ₁)) 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 (K ₂)) 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 (h ₁)) по формуле (60).

3.1.32. Вероятность (Q _i (К ₃)), (Q _i (K ₄)) и (Q _i (К ₆)) вычисляют только для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности (Q _i (h ₁)) по формуле (60).

3.1.33. Вероятность (Q _i (K ₅)) и (Q _i (K ₇)) вычисляют для проектируемых элементов объекта аналогично вероятности (Q _i (a _n)) по формуле (43), как вероятность отказа системы смазки механизмов i -го элемента, а для строящихся и действующих элементов аналогично вероятности (Q _i (h ₁)) по формуле (60).

3.1.34. Вероятность (Q _i (K ₈)) 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 (m ₁) — вероятность появления и i -м элементе объекта очага теплового самовозгорания в течение года;

Q _i (m ₂) — вероятность появления в i -м элементе объема очага химического возгорания в течение года;

Q _i (m ₃) — вероятность появления в i -м элементе объекта очага микробиологического самовозгорания в течение года.

3.1.35. Вероятность (Q _i (m ₁)) вычисляют для всех элементов объекта по формуле

(64)

где Q _i (P ₁) — вероятность появления в i -м элементе объекта в течение года веществ, склонных к тепловому самовозгоранию;

Q _i (P ₂) — вероятность нагрева веществ, склонных к самовозгоранию, выше безопасной температуры.

3.1.36. Вероятность (Q _i (P ₁)) вычисляют для всех элементов объекта по формулам (60 или 43).

3.1.37. Вероятность (Q _i (P ₂)) 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 _s), °С, вычисляют по формуле

(65)

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

3.1.38. Вероятность (Q _i (m ₂)) вычисляют для всех элементов объекта по формуле

(66)

где Q _i (g ₁) — вероятность появления в i -м элементе объекта химически активных веществ, реагирующих между собой с выделением большого количества тепла, в течение года;

Q _i (g ₂) — вероятность контакта химически активных веществ в течение года.

3.11.39. Вероятности (Q _i (g ₁)) и (Q _i (g ₂)) вычисляют аналогично вероятности (Q _i (h ₁)) по формуле (60), если реализация событий g ₁ и g ₂ 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 (m ₃)) рассчитывают для действующих и строящихся объектов аналогично вероятности (Q _i (h ₁)) по формуле (60).

3.2. Вероятность (Q _i ()) 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 ()) отсутствуют или их достаточность вызывает сомнение, то значение вероятности (Q _i ()) принимают равным 1.

3.2.2. Вероятность (Q _i ()) 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 -го элемента объекта за анализируемый период времени, ч;

— среднее время работы i -го элемента объекта до появления одного источника зажигания, ч; (E ₀ — минимальная энергия зажигания горючей среды i -го элемента объекта, Дж).

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