Оценка риска образования горючей смеси

Оценка риска возникновения пожара (взрыва)

Для возникновения пожара (взрыва) необходимо, что бы одновременно выполнились три условия:

1) образование горючего вещества;

2) наличие окислителя;

3) появление источника зажигания.

Для расчета задаемся некоторым условным объектом, имеющего единственное взрывопожароопасное помещение, в котором находятся две технологические установки с горючими материалами:

а) реактор – ёмкость с легковоспламеняющейся жидкостью (изопрен) под давлением. Жидкость находится в реакторе 60 % фонда рабочего времени цеха, который равен 4000 часов в год;

б) насос высокого давления, постоянно (4000 ч/г) перекачивающий горючий газ (пропан).

Пожар (взрыв) может возникнуть в объёме помещения и в технологических установках. Однако для простоты расчета примем, что пожар (взрыв) возникает только в объеме помещения. Окислитель в объеме помещения только кислород воздуха, поэтому R(ок)=1.

К возникновению горючего вещества могут привести следующие события:

а) разгерметизация реактора приводит к проливу ЛВЖ на пол;

б) утечка газа из насоса создает облако газа с взрывоопасной концентрацией в объёме превышающей 5 % объём помещения.

Для простоты учитываем отказы только ниже перечисленных элементов насосов:

а) шарикового клапана;

б) манометра;

в) шланга высокого давления.

Аналогично для реактора рассматривается также ограниченный перечень возможных отказов:

а) дренажного клапана;

б) регулятора давления;

в) манометра.

Окислитель в объёме помещения один – это кислород воздуха, который всегда в наличии, поэтому R(ОК)=1.

Источником зажигания могут быть следующие события:

а) вторичное действие молнии;

б) искры короткого замыкания;

в) искры электросварки;

г) колба лампы накаливания.

д)горящую изоляцию электрокабеля (провода).

Оценка риска образования горючей смеси

Для начала необходимо оценить совокупный потенциальный риск пожара и взрыва (раздельно и в совокупности) для некоего условного объекта, имеющего единственное взрывопожароопасное помещение, в котором находятся две технологические установки с горючими материалами:

Горючая среда (событие ГС_k) в рассматриваемом элементе объекта образуется при появлении в нём достаточного количества горючего вещества (событие ГВ) и окислителя (событие ОК) в концентрациях, превышающих нижний концентрационный предел. Так как, окислитель (кислород воздуха) всегда имеется в достаточном количестве, то вероятность возникновения горючей смеси будет равняться вероятности возникновения горючего вещества.

Появление в рассматриваемом элементе объекта горючего вещества k -го вида является следствием реализации любой из a_n причин. Вероятность R(ГВ_k) вычисляют по формуле

(1)

где R_i (a_n) — вероятность реализации любой из a_n причин, приведенных ниже;

R_i (a₁) — вероятность постоянного присутствия в i-м элементе объекта горючего вещества k-го вида;

R_i (a₂) — вероятность разгерметизации аппаратов или коммуникаций с горючим веществом, расположенных в i-м элементе объекта;

R_i (a₃) — вероятность образования горючего вещества в результате химической реакции в i-м элементе объекта;

R_i (a₄) — вероятность снижения концентрации флегматизатора в горючем газе, паре, жидкости или аэровзвеси i-го элемента объекта ниже минимально допустимой;

R_i (a₅) — вероятность нарушения периодичности очистки i-го элемента объекта от горючих отходов, отложений пыли, пуха и т. д.;

к — количество a_n причин, характерных для i -го объекта;

n — порядковый номер причины.

Так как пожароопасное помещение в условном объекте и рассматриваем только вероятность разгерметизации аппаратов, а сама разгермитизация происходит в результате отказов трех элементов в каждом из аппаратов, то вероятность образования горючего вещества будет находиться по формуле

(2)

где R_j^k(a₂) - вероятность разгерметизации аппаратов с k-ым горючим веществом из-за отказа j-го элемента. У каждого аппарата отказывают по три элемента (n=3).

В проектируемых элементах объекта вероятность R_j^k(a₂) вычисляют для периода нормальной эксплуатации элемента, как вероятность отказа технических устройств (изделий), обеспечивающих невозможность реализации a₂ причин, по формуле

(3)

где Q_j^k(a₂) — вероятность безотказной работы производственного оборудования (изделия), исключающего возможность реализации a ₂ причины j-го элемента;

l_j — интенсивность отказов j-го производственного оборудования (изделия), исключающего возможность реализации a _n причины, ч^-1;

t — общее время работы оборудования (изделия) за анализируемый период времени, ч.

Примем, что горючее вещество 1 - изопрен, а горючее вещество 2 - пропан.

Найдем вероятность разгерметизации реактора с изопреном из-за причин по формуле (3). Реактор работает 60 % времени от фонда рабочего времени, поэтому в формулу (3) для реактора подставляем значение t равное 2400 ч/год. Насос в отличие от реактора работает все время, поэтому t для насоса равно 4000 ч/год.

Интенсивности отказов элементов следующие [4]:

1) для реактора:

а) дренажного клапана l₁=2,24*10^-7;

б) регулятора давления l₂=4,25*10^-6;

в) манометра l₃=1,3*10^-6.

2) для насоса:

а) шарикового клапана l₁=4,6*10^-6;

б) манометра l₂=1,3*10^-6;

в) шланга высокого давления l₃=3,93*10^-6.

Итак, вероятности разгермитизации реактора по формуле (3):

а) из-за дренажного клапана

=5,375*10^-4;