Рассчитать вероятность возникновения пожара в резервуаре РВС-20000 НПС «торголи»

2. Рассчитать вероятность возникновения пожара в резервуаре РВС-20000 НПС «торголи»

2.1. Данные для расчета

В качестве пожароопасного объекта взят резервуар с нефтью объемом 20000 м³. Расчет ведется для нормальной эксплуатации технически исправного резервуара.

Средняя рабочая температура нефти Т =311 К. Нижний и верхний температурные пределы воспламенения нефти равны: Т_п.п.в = 249 К, Т_в.п.в = 265 К. Количество оборотов резервуара в год П_об = 24 год^-1. Время существования горючей среды в резервуаре при откачке за один оборот резервуара τ_отк = 10 ч (исключая длительный простой). Радиус резервуара РВС = 20000 R = 22,81 м. Высота резервуара Н_р = 11,9 м. Число ударов молний n = 6 км^-2·год^-1.На резервуаре имеется молниезащита типа Б, поэтому β_б = 0,95.

Число искроопасных операций при ручном измерении уровня N_з.у =1100 год^-1. Вероятность штиля (скорость ветра и £ м·с^-l), Q_ш(и £ 1)= 0,12. Число включений электрозадвижек N_э.з = 40 год^-1. Число искроопасных операций при проведении техобслуживания резервуара N_т.о = 24 год^-1. Нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения нефтяных паров С_н.к.п.в = 0,02 %(по объему), С_в.к.п.в = 0,1 % (по объему). Производительность операции наполнения g = 0,56 м³·с^-1. Рабочая концентрация паров в резервуаре С = 0,4 % (по объему). Продолжительность выброса богатой смеси τ_бог = 5 ч.

2.2. Расчет

Так как на нефтепроводах средняя рабочая температура жидкости (нефти)  выше среднемесячной температуры воздуха, то за расчетную температуру поверхностного слоя нефти принимаем .

Из условия задачи видно, что  > Т_в.к.п.в, поэтому при неподвижном уровне нефти вероятность образования горючей смеси внутри резервуара равна нулю Q_в^н (ГС) = 0, а при откачке нефти равна

Таким образом, вероятность образования горючей среды внутри резервуара в течение года будет равна

Вычислим число попаданий молнии в резервуар по формуле (51) приложения 3

N_y.м = (2R + 6H_р)² · П_у · 10^-6 = (2 · 22,81 + 6 · 11,9)² · 6 · 10^-6 = 8,2 · 10^-2.

Тогда вероятность прямого удара молнии в резервуар в течение года, вычисленная по формуле (49) приложения 3, равна

Вычислим вероятность отказа молниезащиты в течение года при исправности молниеотвода по формуле (52) приложения 3.

Q_p (t₁) = (1 - β_б) = 1 - 0,95 = 5 · 10^-2.

Таким образом, вероятность поражения молнией резервуара, в соответствии с формулой (48) приложения 3, равна

Q_p (С₁) = Q_p (t₁) Q_p (t₂) = 5 · 10^-2 · 7,9 · 10^-2 = 3,9 · 10^-3.

Обследованием установлено, что имеющееся на резервуаре защитное заземление находится в исправном состоянии, поэтому вероятность вторичного воздействия молнии на резервуар и заноса в него высокого потенциала равна нулю Q_p (С₂) = 0 и Q_p (С₃) = 0.

Появление фрикционных искр в резервуаре возможно только при проведении искроопасных ручных операций при измерении уровня и отборе проб. Поэтому вероятность Q_p (ТИ₃)в соответствии с формулами (49) и (55) приложения 3 равна

В этой формуле Q (ОП) = 1,52·10^-3 - вероятность ошибки оператора, выполняющего операции измерения уровня.

Таким образом, вероятность появления в резервуаре какого-либо теплового источника в соответствии с приложением 3 равна

Q_р (ТИ) = Q_р (ТИ₁) + Q_р (ТИ₃) = 5,4 · 10^-3.

Полагая, что энергия и время существования этих источников достаточны для воспламенения горючей среды, т.е. Q_p (B) = 1, из приложения 3 получим Q_p(ИЗ/ГС) = 5,4 · 10^-3.

Тогда вероятность возникновения пожара внутри резервуара в соответствии с формулой (38) приложения 3 равна

Q_в (ПР)= Q_p(ИЗ/ГС) Q_р (ГС) = 5,4 · 10^-3 · 2,74 · 10^-2 = 1,5 · 10^-4.

Из условия задачи следует, что рабочая концентрация паров в резервуаре выше верхнего концентрационного предела воспламенения, т.е. в резервуаре при неподвижном слое нефти находится негорючая среда. При наполнении резервуара нефтью в его окрестности образуется горючая среда, вероятность выброса которой можно вычислить по формуле (42) приложения 3

Во время тихой погоды (скорость ветра меньше 1 м·с^-1) около резервуара образуется взрывоопасная зона, вероятность появления которой равна

Q_о.р (ГC) = Q_о.р (БГС) Q_ш (u < 1) = 1,37 · 10^-2 · 0,12 = 1,6 · 10^-3.

Диаметр этой взрывоопасной зоны равен

Определим число ударов молнии во взрывоопасную зону

Тогда вероятность прямого удара молнии в данную зону равна

Так как вероятность отказа молниезащиты Q_p (t₁) =5 · 10^-2, то вероятность поражения молнией взрывоопасной зоны равна

Q_в.з (C₁) = Q_p (t₁)Q_в.з (t₂) = 5 · 10² · 1,4 · 10^-1 = 7 · 10^-3.

Откуда Q_в.з (ТИ₁) = 7 · 10^-3.

Вероятность появления около резервуара фрикционных искр равна

Наряду с фрикционными искрами в окрестностях резервуара возможно появление электрических искр замыкания и размыкания контактов электрозадвижек. Учитывая соответствие исполнения электрозадвижек категории и группе взрывоопасной смеси, вероятность появления электрических искр вычислим по формулам (49) и (54) приложения 3

Таким образом, вероятность появления около резервуара какого-либо теплового источника в соответствии с приложением 3 составит значение

Q_в.з (ТИ) = Q_в.з (ТИ₁) + Q_в.з (ТИ₂) + Q_в.з (ТИ₃) = 7 · 10^-3 + 1 · 10^-8 + 1,52 · 10^-3 = 8,5 · 10^-3.

Полагая, что энергия и время существования этих источников достаточны для зажигания горючей среды, из формулы (49) приложения 3 получим при Q_B = 1

Q_в.з (ИЗ/ГС) = 8,5 · 10^-3.

Тогда вероятность возникновения взрыва в окрестностях резервуара в соответствии с формулой (39) приложения 3 равна

Q_н (ВР) = Q_о.р (ГС) Q_в.з (ИЗ/ГС) = 1,4 · 10^-4.

Откуда вероятность возникновения в зоне резервуара либо пожара, либо взрыва составит значение

Q (ПВР) = l - [l - Q_в (ПP)] [l - Q_к (BP)] = Q_в (ПР) + Q (BP) = 2,9 · 10^-4.

2.3. Заключение

Вероятность возникновения в зоне резервуара пожара или взрыва составляет 2,9 · 10^-4, что соответствует одному пожару или взрыву в год в массиве из 3448 резервуаров, работающих в условиях, аналогичных расчетному.

Источник: ГОСТ 12.1.004-91: Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования оригинал документа