Оценка пожаровзрывоопасного события с помощью структурной схемы

>

1) Зарегистрировано m=1 случай разрушения детали поршневой группы, вследствие чего в течении а=1 мин наблюдалось искрение в цилиндре компрессора.

2) С=2 раза отмечалась разгерметизация  газовых коммуникаций

(нарушение герметичности фланцевых соединений) и газ выходил в объем помещения. Время истечения газа при авариях составило =1;3 мин, толщина щели (во фланцевом соединении) 0,5 мм.

3) N=3 раза в помещении компрессии  газа проводились газосварочные работы по q=1;3;4 часа каждая.

4) Примерно 200 ч/год в помещения  компрессорной хранились разнообразные  горючие вещи, непредусмотренные  техническим регламентом.

5) Наблюдалось  случая заклинивания клапанов компрессора. Время срабатывания автоматики контроля давления  t=6 с.

6) Пожаротехническим обследованием  установлено, что 6 светильников с маркой защиты ВЗГ в разное время года в течение 90, 120, 100, 130, 80 и 70 часов эксплуатировались с нарушением щелевой зашиты. Мощность источника освещения принять 150 Вт.

7) Компрессора находились в рабочем  состоянии в течение года 4000 часов  с равной периодичностью под  давлением и разряжением. Скорость движения воздуха 0,2 м/с. m=10 кг. =20м/с.

 

3. Оценка пожаровзрывоопасного события с помощью  
   структурной схемы

       
4 Характеристика опасного вещества

 

 

5. Расчет вероятности  возникновения пожара и 
   взрыва в отделении компрессии пропана

     Возникновение взрыва в компрессоре произойдет при условии одновременного появления в цилиндре горючего газа, окислителя и источника зажигания.

     По  условиям технологического процесса горючий  газ постоянно находится в цилиндре компрессора, поэтому вероятность его появления в компрессоре равна единице, т.е.: 

Q_к (ГВ) = Q_к (ГВ₁) = Q_к (а₁) = 1 

     Появление окислителя в цилиндре компрессора  возможно при заклинивании всасывающего клапана. При этом в цилиндре создается разрежение, обуславливающее подсос воздуха через сальниковые уплотнения. Для отключения компрессора при заклинивании всасывающего клапана предусмотрена система контроля давления, которая отключает компрессор через 6 с после заклинивания клапана. Вероятность разгерметизации компрессора в этом случае равна:

где - число случаев разрушения детали; =1;

- время срабатывания системы  контроля давления.

.

      Анализируемый компрессор в течение года находился  в рабочем состоянии 4000 ч, что свидетельствует о равной периодичности его нахождения под разрежением и давлением. Вероятность его нахождения под разрежением:

.

     Вероятность подсоса воздуха в компрессоре:

Q_К(ОК) = Q_К (S₁)· Q_К (S₂) = 2,2∙10^-1∙0,19∙10^-6 =4,18·10^-8.

     Вероятность образования горючей среды в  цилиндре компрессора:

Q_К (ГС) = Q_К (ГВ)·Q_К (ОК) =1·4,18·10^-8 =4,18·10^-8.

     Источником  зажигания пропановоздушной смеси в цилиндре компрессора могут быть только искры механического происхождения, возникающие при разрушении узлов и деталей поршневой группы из-за потери прочности материала или при ослаблении болтовых соединений. Вероятность появления в цилиндре компрессора фрикционных искр в результате разрушения деталей поршневой группы:

     

.

     Так как, при разрушении поршневой группы наблюдалось искрение, то необходимо оценить энергию искр вследствие соударения деталей. При этом необходимо знать скорость движения деталей (w=20 м/с) и их массу (m≥10 кг):

     

.

     Известно, что фрикционные искры твердых  сталей при энергиях соударения порядка 1000 Дж поджигают пропановоздушные смеси с минимальной энергией зажигания 0,28 мДж.

     По  справочным данным минимальная энергия зажигания пропановоздушной смеси равна 0,25 мДж. Так как энергия соударения тел значительно превышает 1000 Дж (Е = 2000 Дж), следовательно, энергия и время существования фрикционных искр, возникающих при разрушении деталей поршневой группы, достаточны для зажигания пропановоздушной смеси. Следовательно Q_К (В)=1.

     Вероятность появления в цилиндре компрессора  источника зажигания:

Q_К (ИЗ) = Q_К (ТИ_З)·Q_К (В) =1,9∙10^-6·1 =1,9∙10^-6.

     Таким образом, вероятность взрыва пропановоздушной смеси внутри компрессора:

Q_i (ВТА) = Q_К (ГС)·Q_К (ИЗ) =4,18·10^-8·1,9∙10^-6 =7,94∙10^-14.

     Определяем  режим истечения пропана из трубопровода при разгерметизации фланцевых соединений. При этом считаем, что течение газа во фланцевых соединениях адиабатическое, т.к. за короткое время протекания газовых частиц через сопло (соединения) теплообмен с окружающей средой практически не устанавливается.

     Находим отношение давлений среды на выходе из сопла (Р_атм) и на входе в него (Р_раб):

.

     Найденное значение ε сравниваем с так называемым критическим отношением давлений, которое согласно ГОСТ 12.2.085 - XX определяем по выражению:

     

где К - показатель адиабаты. К=1,14

     Т.к.  адиабатное истечение газа характеризуется  ≥ (0,0033>0,57), то теоретическая скорость движения газа, выходящего из цилиндрического или суживающегося конического сопла, будет равна критической скорости и определяется по выражению:

,

где  R - удельная газовая постоянная пропана, R =189 Дж /(кг·К).

     

 м/с.

     Находим площадь щели F при разгерметизации  фланцевого соединения трубопровода диаметром 100 мм и толщиной щели 0,5 мм:

     

м².

     Расход  пропана (q) через отверстие составит:

• при образовании общего взрывоопасного облака:

.

• при образовании локального взрывоопасного облака:

.

     Время образования общего взрывоопасного облака, занимающего 78,5% от объема цеха при работе аварийной вентиляции:

где  V - объём помещения;

    b - кратность воздухообмена аварийной вентиляции. 

      Время образования локального взрывоопасного облака, занимающего 5% от объема цеха при  работе аварийной вентиляции, составит:

     Учитывая, что из всей массы пропана вышедшего  в объем помещения только 60% участвуют  в образовании локального взрывоопасного облака, время образования этого  облака и время его существования  после устранения утечки этилена:

     

 

где Z – коэффициент участия горючего при сгорание газопаровоздушной смеси, Z=0,604 (Раздел 7).

     Время истечения пропана при имевших  место авариях за анализируемый период времени (год) было равно 2 мин. Тогда общее время существования взрывоопасного облака, занимающего 5% объема помещения и представляющего опасность для целостности строительных конструкций и жизни людей с учетом работы аварийной вентиляции составит:

.

где m - общее количество событий;

τ₀ - среднее время существования пожаровзрывоопасного события.

.

     Откуда, вероятность появления в объеме помещения, достаточного для образования  горючей смеси количества пропана:

.

     Так как в помещении постоянно  имеется окислитель (воздух):

Q_п(ОК)= Q_п(ОК₁)= Q_п(В_з)=1.

     Вероятность образования горючей смеси пропана  с воздухом в объеме помещения:

Q_п(ГС_в)= Q_п(ГВ_в)· Q_п(ОК)=0,38·10^-5·1 =0,38·10^-5.

     Основными источниками зажигания взрывоопасного пропановоздушного облака в помещении могут быть электроприборы (в случае их несоответствия категории и группе взрывоопасной среды), открытый огонь (при проведении огневых работ), искры от удара (при различных ремонтных работах) и разряды атмосферного электричества.

     Вероятность нахождения электросветильников в  неисправном состоянии с учетом результатов пожарно-технического обследования:

где  τ_j - общее время работы неисправных светильников.

     При реализации в течение года более  одного события (m=6) коэффициент безопасности К_б:

     

где t_b - коэффициент значения, которого в зависимости от числа степеней свободы (n-1), при довершительной вероятности b = 0,95, (принимаем по таблице 1);

s_t0 - среднее квадратическое отклонение точечной оценки среднего времени существования события;

 τ_о - среднее время существования пожаровзрывоопасного события.

            Таблица 1

 

       Так как (n-1) = 6-1=5, то t_b = 3,18.

.

.

      

     Так как температура колбы электролампочки  мощностью 150 Вт равна 350°С, а температура самовоспламенения пропана 470°С, следовательно, нагретая колба не может быть источником зажигания пропановоздушной смеси, т.е. Q_п(ЭН) = 0, т.к. температура теплового источника меньше 80 % величины минимальной температуры самовоспламенения вещества (350∙100/470 = 74,5%).