Практикум по экологической безопасности. Техногенная безопасность
 Скачать 1.25 Mb.
|
|
Контрольные вопросы 1. Укажите, каким образом применяются детерминированные критерии. 2. Укажите, каким образом применяются вероятностные критерии. 3. Дайте определение понятия «пробит-функция». 4. Дайте определение понятия «доза негативного воздействия». 5. Укажите основные приоритеты при выборе рекомендаций для снижения риска аварий на ОПО. 6. Укажите основные способы обеспечения защиты при возникновении инцидентов или аварий. 16 Практическое занятие № 3 РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РИСКА НА ТЕРРИТОРИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕКТА Цель занятия – получение практических навыков по оценке величин индивидуального риска работников ОПО при возникновении пожаров и взрывов. Основные теоретические сведения и расчетные формулы Расчет значений индивидуального риска на территории объекта проводится с использованием в качестве промежуточной величины значения соответствующего потенциального пожарного риска (далее – потенциальный риск) [3]. Величина потенциального риска , P a год -1 , в определенной точке a как на территории объекта и в селитебной зоне вблизи объекта определяется по формуле: 1 , J d j j j P a Q a Q (3.1) где J – число сценариев развития пожароопасных ситуаций (пожаров, ветвей логического дерева событий); Q dj (a) – условная вероятность поражения человека в определенной точке территории (a) в результате реализации j-го сценария развития пожароопасных ситуаций, отвечающего опреде- ленному инициирующему аварию событию; Q j – частота реализации в течение года j-го сценария развития пожароопасных ситуаций, год –1 Условные вероятности поражения человека Q dj (a) определяются по критериям поражения людей опасными факторами пожара, взрыва. Индивидуальный риск для работников объекта оценивается частотой поражения определенного работника объекта опасными факторами пожара, взрыва в течение года. Области, на которые разбита территория объекта, нумеруются: i = 1, ..., I. Работники объекта нумеруются: m = 1, ..., M. Номер работника m однозначно определяет наименование должности работника, его категорию и другие особенности его профессиональной деятельности, необходимой для оценки пожарной безопасности. 17 Величина индивидуального риска , m R год –1 , для работника m объекта при его нахождении на территории объекта определяется по формуле: 1 , m im i R q P i (3.2) где P(i) – величина потенциального риска в i-ой области территории объекта, год –1 ; q im – вероятность присутствия работника m в i-ой области территории объекта. Вероятность q im принимается равной доле времени нахождения рассматриваемого человека в определенной i-ой области территории в течение года на основе сведений по организации эксплуатации и технического обслуживания оборудования. Например, если количество рабочих дней в году 250 и продолжительность рабочей смены 8 часов в день, то вероятность присутствия работника на рабочем месте в течение года равна: 250 8 / 365 24 0,228 . m q Рассматриваются два сценария развития аварии: С 1 – взрыв газовоз- душной смеси; частота реализации сценария Q 1 = 2∙10 -4 год -1 ; С 2 – сгорание газовоздушной смеси. Условные вероятности поражения Q d1 для сценария С 1 при воздействии ударной волны на заданных расстояниях приведены в табл. 3.1. Таблица 3.1 Условные вероятности поражения для сценария С 1 Расстояние, м 16 20 24 28 Q d1 100 98 92 85 При сгорании газовоздушной смеси (огненный шар) поражающим фактором является тепловое излучение [4]. Расчет интенсивности теплового излучения q проводится по формуле: τ f q q E F , (3.3) 18 где E f – среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, Вт/м 2 ; F q – угловой коэффициент облученности; τ коэффициент пропускания. E f определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается принимать E f равным 350∙10 3 Вт/м 2 F q рассчитывают по формуле: 1,5 2 2 / 0,5 / 4 / 0,5 / q s s s F H D H D r D , (3.4) где H – высота центра огненного шара, м; s D – эффективный диаметр огненного шара, м; r – расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром огненного шара, м. Эффективный диаметр огненного шара s D рассчитывают по формуле: 0,327 5,33 s D m , (3.5) где m – масса горючего вещества, кг. Допускается принимать H равной / 2 s D Время существования огненного шара t S , с, рассчитывают по формуле: 0,303 0,92 s t m . (3.6) Формула для расчета коэффициента пропускания: 4 2 2 exp 7 10 / 2 s r H D . (3.7) Дозу теплового излучения Q, кДж/м 2 , рассчитывают по формуле: 4/3 s Q q t . (3.8) Формула для расчета значения пробит-функции: Pr 12,8 2,56 ln Q . (3.9) 19 20 Задания для самостоятельной работы 1. Вычислите значения интенсивности и дозы теплового излучения при сгорании газовоздушной смеси. Вычислите значения пробит-функции и определите значения условной вероятности поражения, используя табл. 2.1. Исходные данные: – масса горючего вещества, участвующего в образовании огненного шара m = 200 кг; – расчетные расстояния (расчетные точки) r = 16, 20, 24, 28 м. Для сценария С 2 частота реализации сценария Q 2 = N в ∙10 –5 год –1 , где N в – номер заданного варианта (N в = 1, …, 25). 2. Вычислите значения потенциального риска для двух сценариев аварии на заданных расстояниях. 3. Вычислите значение индивидуального риска для работника, находящегося на рабочей площадке в четырех расчетных точках при следующих условиях: – количество рабочих дней в году 241; – продолжительность рабочей смены 8 часов в день; – доля времени нахождения работника в каждой расчетной точке: 10, 20, 30, 40 %. 4. Сравните полученное значение индивидуального риска с нормативным значением (10 –6 год –1 ) и сделайте выводы. Контрольные вопросы 1. Дайте определение понятий «потенциальный риск» и «индивидуальный риск». 2. Укажите, каким образом определяется вероятность присутствия работника в i-й области территории ОПО. 3. Укажите, каким образом вычисляются значения потенциального риска. 4. Укажите, каким образом вычисляются значения индивидуального риска. 5. Приведите нормативное значение индивидуального риска на территории ОПО. 21 Практическое занятие № 4 РАСЧЕТ ВЕЛИЧИН ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ Цель занятия – получение практических навыков оценки индиви- дуального риска при развитии опасных ситуаций в производственных помещениях. Основные теоретические сведения и расчетные формулы Потенциальный риск в зданиях объекта Величина потенциального риска P i , год –1 , в i-ом помещении здания объекта определяется по формуле: 1 , J i j dij j P Q Q (4.1) где J – число сценариев возникновения пожара в здании; j Q – частота реализации в течение года j-го сценария пожара, год –1 ; dij Q – условная вероятность поражения человека при его нахождении в i-м помещении при реализации j-го сценария пожара. Условная вероятность поражения человека dij Q определяется по формуле: э 1 1 dij ij ij Q P D , (4.2) где э ij P – вероятность эвакуации людей, находящихся в i-м помещении здания, при реализации j-го сценария пожара; ij D – вероятность эффективной работы технических средств по обеспечению безопасности людей в i-м помещении при реализации j-го сценария пожара. Вероятность эвакуации э ij P определяется по формуле: э эп дв 1 1 1 ij ij ij P P P , (4.3) 22 где эпij P – вероятность эвакуации людей, находящихся в i-м помещении здания, по эвакуационным путям при реализации j-го сценария пожара; двij P – вероятность выхода из здания людей, находящихся в i-м помещении, через аварийные или иные выходы. При отсутствии данных вероятность двij P допускается принимать равной 0,03 при наличии аварийных или иных выходов и 0,001 при их отсутствии. Вероятность эвакуации по эвакуационным путям эпij P определяется по формулам: если бл р нэ эп бл р р н.э. τ 0,8τ τ τ , то 0,8τ τ / τ ij ij ij ij ij ij ij ij P ; (4.4) если р нэ бл эп τ τ 0,8τ , то 0,999 ij ij ij ij P ; (4.5) если р бл эп τ 0,8τ , то 0,001 ij ij ij P , (4.6) где бл τ ij – время от начала реализации j-го сценария пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования эвакуационных путей), мин.; р τ ij – расчетное время эвакуации людей из i-го помещения при j-м сценарии пожара, мин.; нэ τ ij – интервал времени от начала реализации j-го сценария пожара до начала эвакуации людей из i-го помещения, мин. Время от начала пожара до начала эвакуации людей нэ τ ij для зданий без систем оповещения определяется по результатам исследования поведения людей при пожарах в зданиях конкретного назначения. Расчетное время эвакуации р τ ij рассчитывается при максимально возможной расчетной численности людей в здании, определяемой на основе решений по организации эксплуатации здания, от наиболее удаленной от эвакуационных выходов точки i-го помещения. Допускается определение расчетного времени эвакуации на основе экспериментальных данных. При определении условной вероятности поражения людей, находящихся в помещении очага пожара, не допускается учитывать наличие в этом помещении автоматического управления пожарной сигнализацией и системы оповещения и управления эвакуацией (за исключением случаев, когда пожар не может быть обнаружен одновременно всеми находящимися 23 в помещении людьми), а также установок пожаротушения, срабатывание которых допускается только после эвакуации находящихся в защищаемом помещении людей (например, при наличии установок газового пожаротушения). Индивидуальный пожарный риск в зданиях объекта Величина индивидуального риска R m , год –1 для работника m при его нахождении в здании объекта, обусловленная опасностью пожаров в здании, определяется по формуле: 1 N m i im i R P q , (4.7) где i P – величина потенциального риска в i-м помещении здания, год –1 ; im q – вероятность присутствия работника m в i-м помещении; N – число помещений в здании, сооружении и строении. Индивидуальный риск работника m объекта определяется как сумма величин индивидуального риска при нахождении работника на территории и в зданиях объекта. Вероятность im q определяется, исходя из доли времени нахождения рассматриваемого человека в определенной области территории и/или в i-м помещении здания в течение года на основе решений по организации эксплуатации и технического обслуживания оборудования и зданий объекта. Для снижения индивидуального пожарного риска необходимо предусмотреть дополнительные противопожарные мероприятия, направленные на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре. Например: – здание оборудовать системой оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре, что позволит снизить время от начала реализации j-го сценария пожара до начала эвакуации людей из i-го помещения; – исключить размещение горючей нагрузки в помещениях вблизи путей эвакуации; – в производственных помещениях не предусматривать размещение людей, не выполняющих должностные обязанности в данном здании; – предусмотреть в здании систему удаления продуктов горения при пожаре. 24 Определение времени блокирования эвакуационных путей Время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара определяется путем выбора из полученных в результате расчетов значений критической продолжительности пожара минимального времени: 2 п.в. О т.г. бл кр кр кр кр min , , , T t t t t . (4.8) Критическая продолжительность пожара по каждому из опасных факторов определяется как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола. Критические значения по каждому из опасных факторов составляют: по повышенной температуре: +70 °C; по тепловому потоку: 1400 Вт/м 2 ; по потере видимости: 20 м; по пониженному содержанию кислорода: 0,226 кг/м 3 ; по каждому из токсичных газообразных продуктов горения (CO 2 0,11 кг/м 3 , CO 1,16∙10 –3 кг/м 3 , HCl 23∙10 –6 кг/м 3 ). Для помещения очага пожара критическую продолжительность пожара t кр , с, по условию достижения каждым из опасных факторов пожара предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне) можно оценить по формулам: по повышенной температуре: 1/ кр 0 0 / ln 1 70 / 273 n T t B A t t Z , (4.9) где B размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения, кг; A размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего вещества и площадь пожара, кг/c n ; t 0 начальная температура воздуха в помещении (20 °C); Z безразмерный параметр, учитывающий неравномерность распределения опасного фактора пожара по высоте помещения; n показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени (n = 3); 25 по потере видимости: 1/ 1 п.в. кр пр / ln 1 ln 1,05 α / , n m t B A V E l B D Z (4.10) где V свободный объем помещения, м 3 ; α коэффициент отражения предметов на путях эвакуации (α = 0,3); E начальное освещение (E = 50 лк); l пр предельная дальность видимости в дыму (l пр = 20 м); D m дымообразующая способность горящего материала, Нп·м 2 /кг; по пониженному содержанию кислорода: 2 2 1/ 1 O кр O / A ln 1 0,044 / / 0, 27 n t B B L V Z , (4.11) где 2 O L удельный расход кислорода, кг/кг. по каждому из газообразных токсичных продуктов горения: 1/ 1 т.г. кр / ln 1 / n t B A V X B L Z , (4.12) где L удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг горючего вещества, кг/кг; X предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг/м 3 Размерный комплекс B вычисляется по формуле: 353 / 1 p B C V Q , (4.13) где Q низшая теплота сгорания материала, МДж/кг; C P удельная изобарная теплоемкость воздуха (0,001005 МДж/кг); φ коэффициент теплопотерь (φ = 0,75); η коэффициент полноты горения. Свободный объем помещения соответствует разности между геометрическим объемом и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. При отсутствии данных допускается свободный объем принимать равным 80 % геометрического объема помещения. Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный опасный фактор пожара может не учитываться. 26 Параметр Z определяется по формуле: / exp 1,4 / Z h H h H при 6 H м, (4.14) где h высота рабочей зоны, м; H высота помещения, м. Высота рабочей зоны определяется по формуле: пл 1,7 0,5δ, h h (4.15) где пл h высота площадки, на которой находятся люди, над полом помещения ( пл 0 h м); δ разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении ( δ = 0 м). Наибольшей опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на более высокой отметке. При определении необходимого времени эвакуации следует ориентироваться на наиболее высоко расположенные в помещении участки возможного пребывания людей. Параметры A и n определяются следующим образом: для случая горения жидкости с установившейся скоростью: , F A F при n = 1; (4.16) для случая горения жидкости с неустановившейся скоростью: ст 0,67 Ψ / τ , F A F при n = 1,5; (4.17) для случая кругового распространения пламени по поверхности горючего вещества или материала: 2 1,05 Ψ , F A v при n = 3; (4.18) для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени: Ψ , F A v b при n = 2, (4.19) где Ψ F удельная массовая скорость выгорания вещества, кг/(м 2 ·с); F площадь пролива жидкости; ст τ время установления стационарного 27 режима горения жидкости, с; v линейная скорость распространения пламени, м/с; b перпендикулярный к направлению движения пламени размер зоны горения, м. Случай факельного горения в помещении может рассматриваться как горение жидкости с установившейся скоростью с параметром A, равным массовому расходу истечения горючего вещества из оборудования, и показателем степени n, равным 1. При отсутствии специальных требований значения и E принимаются равными соответственно 0,3 и 50 лк, а пр l равным 20 м. При расположении людей на различных по высоте площадках критическую продолжительность пожара следует определять для каждой площадки. |