Ветошкин А.Г., Марунин В.И. - Надежность и безопасность технических систем (1094345), страница 24
Текст из файла (страница 24)
или вероятностью пожара непосредственнов объеме i-го помещения Qп.о.i.:n ⎡m⎤Qп = 1 - ∏ ⎢(1 − Q П .О.i ) ⋅ ∏ 1 − Q А. П . j ⎥ ,i =1 ⎣j =1⎦где n – число помещений в объекте; m – число технологических аппаратов в помещении.Вероятности Qп.о.i. Qа.п.i обусловлены вероятностью совместного образования вобъеме помещения или в аппарате горючей смеси Qг.с.i, Qг.с.j и появлением источниказажигания Qи.з.i, Qи.з.j:Qп.о.i = Qг.с.i ⋅ Qи.з.i;(114)Qа.п.j = Q г.с.j ⋅ Qи.з.j.Образование горючей смеси в элементе объекта обусловлено вероятностью совместного появления в нем достаточного количества горючего вещества Qг.i, Qг.j иокислителя, Qок.i, Qок.j с учетом параметров состояния (температуры, давления):Qг.с.i = Qг.i ⋅ Qок.i;Q г.с.j = Qг.j ⋅ Qок..j..Для производственных помещений можно принять Qок.i = 1.Вероятность появления горючего вещества определяется вероятностью реализации одной из N причин нарушения технологического процесса Qн.т.п.
(разгерметизация,химическая реакция и т.п.):NQг.j = 1 -∏ (1 − Q Н .Т .П . )k =1Для эксплуатируемых объектов вероятность Qн.т.п. определяют на основе статистических данных.Для проектируемых объектов:Qн.т.п. = 1 - е-λ⋅τ,где λ – интенсивность отказов оборудования, 1/час; τ – общее время работы оборудования за анализируемый период, час.Вероятность появления источника зажигания на объекте:Qи.з.
= Qт.и. ⋅ Qи.э. ⋅ Qи.в.,где Qт.и. – вероятность появления теплового источника; Qи.э – вероятность того, чтоэнергия источника достаточна для зажигания горючей смеси; Qи.в – вероятность того,что время контакта источника со средой достаточно для ее воспламенения.Пример 10.1.. Рассчитать вероятность возникновения пожара от емкостногопускорегулирующего аппарата (ПРА) для люминесцентных ламп на W = 40 Вт и U =220 В.Данные для расчета приведены в табл.10.3.Таблица 10.3.Результаты испытаний емкостного ПРАТемпература оболочки в наиболее нагретом месте при работев аномальных режимах, КНапримерДлительный пуско- Режим с короткозамк- Длительный пусковойвой режимнутым конденсатором режим с короткозамкнутым конденсаторомТ3753804306,805,167,38σРасчет.115ПРА является составной частью изделия с наличием вокруг него горючего материала (компаунд, клеммная колодка); произведение вероятностей Q (ПР)×Q (НЗ) обозначим через Q (ai); тогда можно записать⎤⎡kQa = Q(B )⎢∑ Q(a i ) ⋅ Q(Ti )⎥.⎣ i =1⎦где Qa – нормативная вероятность возникновения пожара при воспламенении аппарата,равна 10–6; Q(B) – вероятность воспламенения аппарата или выброса из него пламенипри температуре поверхности ПРА (в наиболее нагретом месте), равной или превышающей критическую; Q(ai) – вероятность работы аппарата в i–м (пожароопасном)режиме; Qi(Ti) – вероятность достижения поверхностью аппарата (в наиболее нагретомместе) критической (пожароопасной) температуры, которая равна температуре воспламенения (самовоспламенения) изоляционного материала; k – число пожароопасныханомальных режимов работы, характерное для конкретного исполнения ПРА.Для оценки пожарной опасности проводим испытание на десяти образцах ПРА.За температуру в наиболее нагретом месте принимаем среднее арифметическое значение температур в испытаниях10∑T jTcр =j =110.Дополнительно определяет среднее квадратическое отклонение∑ (T j − Tср )210σ=j =1y.Вероятность Q(Ti)) вычисляем по формулеQ(Ti ) = 1 − Θ i ,где Θi – безразмерный параметр, значение которого выбирается по табличным данным,в зависимости от безразмерного параметра αi в распределении Стьюдента.Вычисляем αi по формулеαi =10 (Tk − Tср )σ,где Тк – критическая температура.Значение Тк применительно для ПРА вычисляем по формуле∑ (Tдj + Tвj )10Tk =j =120116,где Тдj, Твj – температура j–го аппарата (в наиболее нагретом месте), соответственнопри появлении первого дыма и при «выходе» аппарата из строя (прекращении тока вцепи).Значение Q(В) вычисляем в соответствии с [3] при n = 10.Значение критической температуры Тк составило 442,1 К, при этом из десятииспытуемых аппаратов у двух был зафиксирован выброс пламени (m = 1, Q(B) = 0,36).Результаты расчета указаны в табл.10.4.Таблица 10.4Результаты расчетаПараметрДлительный пусковой режим (i=1)Q (ai)σmQ (Ti)0,0630,910Режим с короткозамкнутым конденсатором (i=2)0,137,810Длительный пусковой режим с короткозамкнутымконденсатором (i=3)0,0064,9670,999670,00033Заключение.Таким образом, расчетная вероятность возникновения пожара от ПРА равна Qп =1(0,06⋅0+0,1⋅0+0,006⋅0,00033)⋅0,36 = 7,1⋅10–7, что меньше 1⋅10–6, т.е.
ПРА пожаробезопасен.10.5. Оценка безопасности промышленного изделияна основе теории рискаПромышленная трубопроводная арматура – один из основных элементов, от надежной работы которых в значительной степени зависит безопасная эксплуатацияопасных производственных систем (химические, нефтехимические, нефтеперерабатывающие производства, магистральный транспорт, теплоэнергетика и др.).
В настоящеевремя в нормативно–технической документации (НТД) на проектирование, изготовление и эксплуатацию арматуры показатели безопасности (риска) отсутствуют. Не разработаны и методы оценки безопасности, учитывающие специфику арматуры, что не позволяет эффективно оценивать ее промышленную безопасность.Безопасность арматуры – это состояние защищенности жизни, здоровья, имущества, отдельного человека, группы людей, общества и окружающей среды при нормальной эксплуатации арматуры, а также при критических ее отказах на опасных производственных объектах и последствиях таких отказов. Под критическим отказом арматуры понимается отказ, создающий угрозу для жизни и здоровья людей, а также дляокружающей среды или приводящий к тяжелым экономическим потерям.Безопасность – это комплексное свойство, зависящее как от свойств изделия, таки от внешних по отношению к нему обстоятельств возникновения опасности.
Количественной мерой безопасности естественно считать вероятность того, что интересующеенас событие не произойдет. Эту вероятность обозначим S. Очевидно, что отказ можетпроизойти:117- при штатных условиях эксплуатации;- вследствие возникновения чрезвычайных обстоятельств (выхода из строя других элементов системы, пожара, затопления, землетрясения и т.п.);- из–за неправильной эксплуатации изделия, использования его не по прямомуназначению.Кроме того, и нормально функционирующая арматура иногда служит источником опасности, например, движущиеся части арматуры могут травмировать обслуживающий персонал и т.п.
Поэтому предлагается ввести следующие показатели безопасности (ПБ) арматуры:а – номинальная Sn – безопасность при нормальном функционировании арматуры, ее правильном применении по прямому назначению;b – функциональная Sf – безопасность при отказе в процессе нормальной эксплуатации арматуры;с – аварийная Sc – безопасность при возникновении чрезвычайных обстоятельств(выход из строя других элементов системы, пожар, затопление, землетрясение и т.п.);d – дисфункциональная Sd – безопасность при неправильном использовании арматуры (ошибки обслуживающего персонала) или использовании ее не по прямому назначению.С другой стороны, безопасность арматуры существенно зависит от того, какиеспециальные меры и (или) средства защиты предусматриваются при ее применении.В зависимости от наличия или отсутствия специальных средств (мер) защитылюдей, окружающей среды от возможных опасностей, связанных с эксплуатацией арматуры, следует различать:- собственную безопасность p – может возникнуть по факторам а, b, c, d безучета специальных средств (мер) защиты (обозначим такую безопасность путем добавления индекса «p» к соответствующему обозначению по п.п.
а, b, c, d, например, Snp –номинальная безопасность без учета специальных средств (мер) защиты);- комплексную безопасность k – может возникнуть по факторам а, b, c, d сучетом предусмотренных (имеющихся) специальных средств (мер) защиты (обозначимтакую безопасность путем добавления индекса «k» к соответствующему обозначениюпо п.п. а, b, c, d, например, Snk – номинальная безопасность с учетом специальныхсредств (мер) защиты).Первые четыре понятия а, b, c, d характеризуют безопасность в зависимости отисточника возникновения опасности, связанной с эксплуатацией изделия.
Разделениепоказателей безопасности на собственные и комплексные связано с применением илинеприменением на объекте, где установлена арматура, специальных средств (мер), защищающих людей и окружающую среду от возможных опасностей.Комбинируя факторами a, b, c, d, с факторами p и k, получаем систему из восьмипоказателей безопасности.В зависимости от того, рассматривается ли безопасность для группы людей, общества и окружающей среды или для отдельного человека (в пересчете на одного человека), следует различать:- интегральную безопасность – определяется общим ущербом, который можетвозникнуть по факторам a, b, c, d, p, k;118- индивидуальную (приведенную) безопасность – устанавливается ущербом, который может возникнуть по факторам a, d, c, p, k и который может быть причинен отдельному человеку или в пересчете на одного человека.Условимся обозначить соответствующий показатель дополнительным индексомi.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
