Пожарная опасность и риск

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  №10. Для графа изменения состояния функционирования объекта, представленного на рис. 6.2, составить систему дифференциальных уравнений цепи Маркова, решить ее для стационарного процесса и определить наработку на опасный отказ (состояние 2) при заданных значениях интенсивностей l_ij, и допустимой вероятности опасного состояния Р₂ . Каким должно быть время устранения опасного отказа, чтобы коэффициент опасности К_o принимал значения 0,001 и 0,0006.

Рис. 6.2. Граф изменения состояния  функционирования : 1 – безопасное работоспособное  состояние; 2 – опасное работоспособное  состояние; 3 – безопасное неработоспособное  состояние

 

Вариант	l21,ч-1	l23,ч-1	l31,ч-1	l13·10-3,ч-1	Р2·10-4
23	0,5	0,4	0,4	0,1	0,1

 

Составим систему дифференциальных уравнений:

 

 

Т.к. процесс стационарный, то

 

Сложим (1) и (3):

 

Следовательно, .

 

 

 

 

 

 

 

Подставляем в (1):

 

 

 

 

 

 

P₁ (t) = =0,999

 

Из (4):

P₃(t) = =0,26∙10^-3

Проверка:

P₁(t)+P₂(t)+P₃(t)=0,999+0,03∙10^-3+0,26∙10^-3 = 1,099≈1

 

;

 

.

 

Определим время устранения опасного отказа, чтобы коэффициент опасности К_o принимал значения 0,001 и 0,0006.

                                                      

Т_у1 = К₀¹ ∙Т₀ = 0,001∙47619 = 111,1 ч.

Т_у2 = К₀² ∙Т₀ = 0,0006∙47619 = 66,67 ч.

 

 

Задача  №11. При эксплуатации объекта получены значения времени наработки между отказами t_i (см. табл.). Закон распределения времени между отказами нормальный. Определить оценку наработки на отказ Т^*_оп и доверительные границы при доверительной вероятности γ.

 

Вариант	ti, час										γ
	t1	t2	t3	t4	t5	t6	t7	t8	t9	t10
23	49	39	217	25	193	39	68	234	-	-	0,80

 

 

 

n – число отказов; - суммарная наработка на отказ.

 

 

где t_g — параметр Стьюдента, определяемый из таблицы приложения 3 по значениям g и k=n—1 степеней свободы.

- среднее значение случайной  величины;

n – число опытов;

- среднее квадратичное  отклонение;

g - доверительная вероятность.

 

k=n-1=8-1=7;

 

.

 

Из таблицы приложения 3 по значениям g = 0,80 и k=7,   t_g= 1,415.

 

 

_{Доверительные границы:}

  

    .

   

 

Задача  №12. В результате внезапной разгерметизации ёмкости в пространство, загроможденное подводящими трубопроводами, выброшено М кг горючего газа (табл.). Рядом с загазованным объектом на расстоянии L  находится помещение цеха. Концентрация газа в облаке K. Используя [73], определите степень поражения здания цеха и расположенного в нем персонала при взрыве облака топливо-воздушной смеси (ТВС).

 

Вариант	Вещество	М, кг	L, м	К, г/м3	q·10-7, Дж/кг
23	Пропан	150	90	70	4,64

Примечание: q – удельная теплота сгорания горючего газа.

 

Определяем  эффективный энергозапас горючей смеси E:

 

При переводе из %об. в кг/м³ получаем: С_ст =0,08 кг/м³.

При С_г < С_ст: (С_г = К = 0,07 кг/м³)

Дж.

Исходя из классификации веществ, определяем, что пропан относится ко 2-му классу опасности (чувствительные вещества).

Геометрические характеристики окружающего  пространства относятся к виду 1 (загроможденное пространство).

По экспертной таблице 4 РД 03-409-01 определяем диапазон ожидаемого режима взрывного  превращения облака топливно-воздушной  смеси – 1 (первый), что соответствует детонации или горению. Диапазон скоростей распространения пламени: более 500 м/с.

В данной задаче ТВС считается газовой.

Для заданного расстояния R = 90 м рассчитываем безразмерное расстояние R_x:

 

Рассчитываем безразмерное давление  Р_x и безразмерный импульс фазы сжатия I_х:

 

 

 

Из найденных безразмерных величин P_x и I_x вычисляем искомые величины избыточного давления и импульса фазы сжатия в воздушной ударной волне на расстоянии 90 м от места аварии при скорости детонации или горения 550 м/с:

 

 Па;

 Па·с.

 

Используя полученные значения DP и I, проводим оценку поражающего воздействия:

-вероятность повреждения стен  здания (средние разрушения): _;

-вероятность разрушения здания (сильные разрушения): ;

-вероятность длительной потери  управляемости у людей: _{; (масса человека принималась 80 кг);}

-вероятность разрыва барабанных  перепонок:  _;

-вероятность отброса людей ударной  волной: _.

 

  Согласно таблицы 3 Методики это означает, что вероятность повреждения здания – 10%, вероятность разрушения здания – 1%. Вероятности всех остальных критериев поражения близки к нулю.

 

 

Задача  №13. Для приведенной структурной схемы определите среднюю наработку до опасного отказа Т₀, если поток отказов простейший, а интенсивность отказов для каждого элемента l_i (0,92×10^-4). Постройте график Р_с (t) от 1 до 0.

 

Указание. При решении  задачи учесть, что         ,

где Р_с (t) – вероятность безотказной работы системы.

 

Р_с (t)=[1-(1-P₁)∙(1-P₂)]∙[1-(1-P₃)∙(1-P₄)]=[1-(1-P_i)²]²=[1-1+2∙ P_i - P_i²]² =

= (2∙ P_i - P_i²)² = 4∙P_i² - 4∙P_i³ + P_i⁴  ;

 

P_i (t)= e ^–λt  ;

 

T₀ = = = │││ = = 9963,77 ч.

 

 

 

t	0	10	102	103	104	105
P(t)	1	0,999	0,991	0,91	0,39	0,0001

 

 

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1.  Федеральный закон Российской  Федерации от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ  «Технический регламент о требованиях  пожарной безопасности». Собрание  законодательства Российской Федерации, 2008, № 30 (часть I), ст. 3579.

2.  Rasbash, D., Ramachandran, G., Kandola, B., Watts, J., Law, M. (2004). Evaluation of Fire Safety. — N.Y.: J. Wiley & Sons.

3.  Hasofer, A. M., Beck, V. R., Bennetts, I. D. (2007). Risk Assessment in Building Fire Safety Engineering. — Oxford: Butterworth-Heinemann.

4. Yung, D. (2008). Principles of Fire Risk Assessment in Buildings. — N.Y.: J. Wiley & Sons.

5. Meacham, B. J. (2008). A Risk-Informed Performance-Based Approach to Building Regulation. 7th International Conference on Performance-Based Codes and Fire Safety Design Methods, pp. 1—13.

6.  Молчанов В. П., Болодьян И. А., Дешевых Ю. И. и др. (2001). Концепция объектно-ориентированного нормирования промышленных предприятий по пожарной безопасности. — Пожарная безопасность, № 4, c. 94—106.

7.  Hall, J. R. (2006). Overview of Standards for Fire Risk Assessment. Fire Science and Technology, 25, pp. 55—62.

8.  Hall, J. R., Watts, J. M. (2008). Fire Risk Analysis. In: Fire Protection Handbook, Cote, A. E. (ed.), NFPA, Ch. 8, pp. 3—135 — 3—143.

9.  NFPA 551. (2007). Guide for the Evaluation of Fire Risk Assessments. National Fire Protection Association.

10.  ISO TS 16732. (2005). Fire Safety Engineering — Guidance on Fire Risk Assessment. International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland.

11. PD-7974-7:2003. Application of Fire Safety Engineering Principles to the Design of Buildings — Part 7: Probabilistic Risk Assessment. — British Standards Institution.

12. PAS 79. (2007). Fire risk assessment — Guidance and a Recommended Methodology. — British Standards Institution.

13.  SFPE Engineering Guide to Application of Risk Assessment in Fire Protection Design. (2006). — Bethesda, MD: Society of Fire Protection Engineers.

14. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. (2002). Section 5, Fire Risk Analysis. — Quincy, MA: National Fire Protection Association.

15.  International Fire Engineering Guidelines. (2005). — Australian Building Codes Board.

16. ГОСТ 12.1.004-91*. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

17. ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

18. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. (2009). — М., МЧС России.

19. ГОСТ Р 51901.1-2002 (МЭК 60300-3-9:1995) Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем.

20.  ГОСТ Р 51901.4-2005. Менеджмент риска. Руководство по применению при проектировании.

21.  ГОСТ Р 51901.13-2005 (МЭК 61025:1990) Менеджмент риска. Анализ дерева неисправностей.

22.  Акимов В. А., Лапин В. Л., Попов В. М. и др. (2002). Надежность технических систем и техногенный риск. — М.: «Деловой экспресс».

23.  Акимов В. А., Лесных В. В., Радаев Н. Н. (2004). Основы анализа и управления риском в природной и техногенной сферах. — М.: «Деловой экспресс».

24. Пожарные риски. Вып. 1. Основные понятия (2004). Под ред. Н. Н. Брушлинского. — М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России.

25.  Анализ риска и проблемы безопасности. Ч. 1. Основы анализа и регулирования  безопасности (2006). Под ред. К. В.  Фролова. — М.: МГФ «Знание».

26.  Meacham, B. J. (2004). Understanding Risk: Quantification, Perceptions, and Characterization. Journal of Fire Protection Engineering, 14, pp. 199—227.

27.  Hurley, M. J., Bukowski, R. W. (2008). Fire Hazard Analysis Techniques. In: Fire Protection Handbook. Cote, A. E. (ed.). — NFPA, Ch. 7, pp. 3—121 — 3—134.

28.  Микеев, А. К. (1994). Пожар. Социальные, экономические, экологические проблемы. — М.: Пожнаука.

29.  Ковалевич О. М. (2006). Риск в техногенной  сфере. — М.: Изд. дом МЭИ.

30.  Хентли, Э. Дж., Кумамото, Х. (1984). Надежность технических систем и оценка риска. — М.: Машиностроение.

31.  Kumamoto, H. (2007). Satisfying Safety Goals by Probabilistic Risk Assessment. — Berlin, Springer.

32.  Маршалл В. (1989). Основные опасности  химических производств. — М.: Мир.

33. AIChE/CCPS. (1989). Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Assessment. — New York: Amer. Inst. Chem. Engineers.

34.  AIChE/CCPS. (1995). Guidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor Cloud Explosions, Flash Fires, and BLEVEs. — New York: Amer. Inst. Chem. Engineers.

35.  TNO. (1992). Methods for the Calculation of Physical Effects Resulting from Releases of Hazardous Materials (Liquids and Gases) — TNO «Yellow Book». 2nd Ed. — Voorburg, TNO.

36.  РД 03-418-01. (2001). Методические указания  по про-ведению анализа риска опасных производственных объектов. — Госгортехнадзор России.

37.  Брушлинский Н. Н., Есин В. М., Слуев В. И. и др. (2006). Пожарные риски. Вып. 4. Управление пожарными рисками. Под ред. Н. Н. Брушлинского и Ю. Н. Шебеко. — М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России.

38.  Шебеко Ю. Н., Малкин В. Л., Смолин И. М. и др. (1999). Методы оценки поражающих факторов крупных пожаров и взрывов на наружных технологических установках. Пожаровзрывобезопасность, Т. 8, № 4, c. 18—28.

39.  Болодьян И. А., Шебеко Ю. Н., Карпов В. Л. и др. (2006). Руководство по оценке пожарного риска для промышленных предприятий. — M.: ВНИИПО МЧС России.

40.  Акимов В. А., Быков А. А., Востоков  В. Ю. и др. (2007). Методические  рекомендации по определению количества пострадавших при чрезвычайных ситуациях техногенного характера. Проблемы анализа риска. Т. 4, № 4, с. 347—367.

41. Шебеко Ю. Н., Гордиенко Д. М., Малкин В. Л. и др. (1999). Оценка индивидуального и социального риска пожаров и взрывов для многотопливной автозаправочной станции. Пожаровзрывобезопасность. Т. 8, № 6, с. 42—47.

42.  Гордиенко Д. М. (2004). Исследование  индивидуального риска пожаров  и взрывов для традиционной  автозаправочной станции. Пожарная  безопасность, № 1, с. 107—112.

43.  Холщевников В. В., Самошин Д. А. (2009). Эвакуация и поведение людей при пожарах. — М.: Академия ГПС МЧС России.

44. Fraser-Mitchell, J. N. (1994). Object-Oriented Simulation (Crisp II) for Fire Risk Assessment. In: Fire Safety Science — Proceedings of the Fourth International Symposium, IAFSS, pp. 793—804.

45. Clarke, F. B., Bukowski, R. W., Stiefel, S. W., Hall, J. R., Steele, S. A. (1990). FRAMEworks. Fire Risk Assessment Method: Final Report. Nat. Fire Protection Research

Foundation.

46. Hostikka, S., Keski-Rahkonen, O., Korhonen, T. (2003). Probabilistic Fire Simulator. Theory and User’s Manual for Version 1.2. VTT Building and Transport, Espoo. VTT Publications 503.

47. Johansson, H. (2004). Fire Risk Evaluator. Ett datorprogram för värdering av investeringar i brandskydd. Rapport 3130, Lund.