ГОСТ Р 12.3.047-98 => Ш.3 оценка индивидуального риска. Ш.4 расчет социального риска. Приложение э. Метод оценки индивидуального риска для...

Ш.3 Оценка индивидуального риска

Ш.3.1 Для проектируемых зданий (сооружений) индивидуальный риск первоначально оценивают по (Ш.2) при Р_э, равной нулю. Если при этом выполняется условие , то безопасность людей в зданиях (сооружениях) обеспечена на требуемом уровне системой предотвращения пожара. Если это условие не выполняется, то расчет индивидуального риска Q_в следует проводить по расчетным зависимостям, приведенным в разделе Ш.2.

Ш.3.2 Допускается индивидуальный риск оценивать по Q_в в одном или нескольких помещениях, наиболее удаленных от выходов в безопасную зону (например верхние этажи многоэтажных зданий).

 

Ш.4 Расчет социального риска

Социальный риск оценивается как вероятность гибели в результате пожара 10 и более человек в течение года. Расчеты проводят следующим образом.

Ш.4.1 Определяют вероятность Q₁₀ гибели 10 и более человек в результате пожара.

Ш.4.1.1 Для производственных помещений Q₁₀ рассчитывают по формуле

(Ш.34)

где М - максимально возможное количество погибших в результате пожара, чел.

(Ш.35)

где N - количество работающих в помещении (здании), чел.

Ш.4.1.2 Для зальных помещений вероятность Q₁₀ гибели 10 и более человек рассчитывают по формуле

(Ш.36)

где (Ш.37)

Ш.4.2 Вероятность гибели от пожара 10 и более человек в течение года R₁₀ рассчитывают по формуле

R₁₀ = Q_п P_пр (1 - Р_э) (1 - Р_пз) Q₁₀. (Ш.38)

Ш.4.3 Для эксплуатируемых зданий (сооружений) расчетное значение социального риска допускается проверять окончательно с использованием аналитических данных по формуле

, (Ш.39)

где N₁₀ - число пожаров, повлекших за собой гибель 10 и более человек в течение периода наблюдения Т, лет:

N_об - число наблюдаемых объектов.

Пример - Оценить индивидуальный и социальный риск для людей, работающих в механообрабатывающем цехе (зальное помещение).

Данные для расчета

В механообрабатывающем цехе размером 104 х 72 х 16,2 м произошел аварийный разлив и загорание масла на площади 420 м².

В цехе работают 80 чел. на четырех механических участках в три смены, Р_пр = 1. Цех имеет два эвакуационных выхода посередине. Ширина центрального прохода между механическими участками равна 4 м, а ширина проходов между оборудованием и стенами равна 2 м, на участках работают по 20 чел. Люди находятся на нулевой отметке. Время установления стационарного режима выгорания масла по экспериментальным данным составляет 900 с. Характеристики горения масла, взятые из литературных источников, следующие: низшая теплота сгорания Q = 41,9 МДж/кг; дымообразующая способность, D = 243 Нп · м²/кг; удельный выход углекислого газа = 0,7 кг/кг; удельное потребление кислорода = 0,282 кг/кг; удельная массовая скорость выгорания y = 0,03 кг/(м² · с).

Расчет

Расчетная схема эвакуации представлена на рисунке Ш.2.

 

 

- место пожара; I, II - эвакуационные выходы;

1, 2 - участки эвакуационного пути.

Рисунок Ш.2 - Расчетная схема эвакуации

 

Эвакуацию осуществляют в направлении первого эвакуационного выхода, так как второй заблокирован очагом пожара.

Плотность людского потока на первом участке эвакуационного пути:

м^-2

Время движения людского потока по первому участку:

мин.

Интенсивность движения людского потока по второму участку:

м/мин.

Время движения людского потока по второму участку, так как q₂ = 1 < q_max = 16,5:

мин.

Расчетное время эвакуации:

t_р = t₁ + t₂ = 0,88 + 0,52 = 1,4 мин.

Геометрические характеристики помещения:

h = 1,7 м; V = 0,8 · 104 · 72 · 16,2 = 94,044 м³.

При горении жидкости с неустановившейся скоростью:

; при п = 1,5.

Определяем t_кр при х = 0,3 и Е = 40 лк, В = 2 136 кг:

; l_пр = 20 м;

по повышенной температуре

c;

по потере видимости:

c;

по пониженному содержанию кислорода:

по выделению углекислого газа

c.

Необходимое время эвакуации людей из помещения:

t_нб = К_б t_кр = 0,8 · 135 = 108 с = 1,8 мин.

Из сравнения t_р с t_нб получается:

t_р = 1,4 < t_нб = 1,8.

Вероятность эвакуации по эвакуационным путям:

Р_э.п = 0,999.

Вероятность эвакуации:

Р_э = 1 - (1 - (1 - Р_э.п) (1 - Р_д.в) =1 -(1 - (1 - 0,999) (1 - 0) = 0,999.

Расчетный индивидуальный риск:

Q_в = Q_п P_пp (1 - Р_э) (1 - Р_п.з) = 0,2 · 1 (1 - 0,999) (1 - 0) = 2 · 10^-4;

Q_в = 2 · 10^-4 > = 10^-6.

То есть условие безопасности людей не выполнено, значение индивидуального риска больше допустимого.

Выполним оценку социального риска на рассматриваемом участке по формуле (Ш.36).

Поскольку t_р < t_бл принимаем Q₁₀ = 0, следовательно, вероятность гибели в результате пожара 10 и более человек на рассматриваемом участке равна 0.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Э

(рекомендуемое)

 

МЕТОД ОЦЕНКИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РИСКА ДЛЯ НАРУЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

 

Э.1 Настоящий метод применим для расчета индивидуального риска (далее - риска) на наружных технологических установках при возникновении таких поражающих факторов, как избыточное давление, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, и тепловое излучение.

 

Рисунок Э.1 - Логическая схема развития аварии, связанной с выбросом горючих веществ на наружных установках

Э.2 Оценку риска проводят на основе построения логической схемы, в которой учитывают различные инициирующие события и возможные варианты их развития. Пример построения логической схемы для резервуара хранения сжиженных углеводородных газов под давлением показан на рисунке Э.1.

Символы А₁ - А₁₀ обозначают:

А₁ - мгновенное воспламенение истекающего продукта с последующим факельным горением;

А₂ - факельное горение, тепловое воздействие факела приводит к разрушению близлежащего резервуара и образованию «огненного шара»;

A₃ - мгновенный выброс продукта с образованием «огненного шара»;

A₄ - мгновенного воспламенения не произошло, авария локализована благодаря эффективным мерам по предотвращению пожара либо в связи с рассеянием парового облака;

A₅ - мгновенной вспышки не произошло, меры по предотвращению пожара успеха не имели, возгорание пролива;

A₇- сгорание облака парогазовоздушной смеси;

A₉- сгорание облака с развитием избыточного давления в открытом пространстве;

А₆, А₈, А₁₀ - разрушение близлежащего резервуара под воздействием избыточного давления или тепла при горении пролива или образовании «огненного шара».

Э.3 Рассчитывают вероятности Q(A_i) реализации каждого из рассматриваемых вариантов логической схемы. Для этого используют следующие соотношения:

, (Э.1)

где Q_ав - вероятность аварийного выброса горючего вещества (разгерметизация установки, резервуара, трубопровода);

Q_мг - вероятность мгновенного воспламенения истекающего продукта;

Q_ф - вероятность факельного горения струи истекающего продукта;

Q_о.ш - вероятность разрушения близлежащего резервуара под воздействием «огненного шара»;

.

, (Э.2)

. (Э.3)

где - вероятность разрушения резервуара с образованием «огненного шара».

, (Э.4)

где - вероятность того, что мгновенного воспламенения истекающего продукта не произойдет;

Р_з - вероятность того, что средства предотвращения пожара задачу выполнили, либо произошло рассеяние облака парогазовоздушной смеси.

, (Э.5)

где вероятность невыполнения задачи средствами предотвращения пожара;

Q_в.п - вероятность воспламенения пролива.

, (Э.6)

, (Э.7)

где ;

- вероятность воспламенения облака паровоздушной смеси.

, (Э.8)

, (Э.9)

где - вероятность сгорания облака паровоздушной смеси, с развитием избыточного давления.

. (Э.10)

Э.4 Оценку вероятностных параметров, входящих в формулы (Э.1)-(Э.10), проводят следующим образом.

Э.4.1 Вероятность Q_ав разгерметизации установки (трубопровода, резервуара) и выброса горючего вещества в течение года определяют исходя из статистических данных об авариях по формуле

. (Э.11)

где N_ав - общее число аварийных выбросов горючего продукта на установках данного типа;

N_уст - тело наблюдаемых единиц установок;

Т - период наблюдения, лет.

Э.4.2 Вероятность мгновенного возгорания истекающего продукта Q_мг рассчитывают по формуле

, (Э.12)

где N_мг - число случаев мгновенного воспламенения истекающего продукта при его аварийных выбросах.

Э.4.3 При отсутствии необходимых статистических данных допускается принимать:

Q_мг = 0,05; = 0,95. (Э.13)

Э.4.4 Вероятность возникновения факельного горения Q_ф рассчитывают по формуле

, (Э.14)

где N_ф - число случаев факельного горения истекающего продукта на установках данного типа.

Э.4.5 Вероятность возникновения «огненного шара» при разрушении близлежащего резервуара под воздействием пожара (избыточного давления) Q_о.ш рассчитывают по формуле

Q_о.ш = 1 - Р_бл Р_п.а Р_оп [1 - ( 1 - Р_ор)(1 - Р_т.п)], (Э.15)

где Р_п.а ^- техническая надежность предохранительной арматуры резервуаров, принимают:

Р_бл - техническая надежность систем блокирования процессов подачи и переработки продукта при аварии, принимается:

Р_т.п - вероятность эффективной защиты поверхности установки с помощью теплоизолирующих покрытий:

Р_ор - вероятность эффективной работы систем орошения установок (резервуаров):

Р_оп - вероятность успеха выполнения задачи оперативными подразделениями пожарной охраны, прибывающими к месту аварии, рассчитывают по формуле

, (Э.16)

где Р_у.п.с - вероятность выполнения задачи установками пожарной сигнализации;

;

Р_пр - вероятность вызова персоналом аварийных подразделений:

t_р -расчетное время воздействия опасных факторов пожара на близлежащий резервуар до его разрушения, мин;

t_пр - время прибытия оперативных подразделений к месту пожара, мин;

- вероятность прибытия оперативных подразделений пожарной охраны за время, меньшее расчетного времени разрушения близлежащего резервуара.

Вероятность Р_з предотвращения пожара благодаря эффективным противопожарным мероприятиям или по погодным условиям рассчитывают по формуле

, (Э.17)

где N_н.в - число аварий, при которых не произошло воспламенения горючих веществ.

Э.4.6 Вероятность Q_в.п воспламенения пролива горючих веществ, образовавшегося в результате аварии с разгерметизацией установки, рассчитывают по формуле

, (Э.18)

где N_в.п - число случаев воспламенения пролива при авариях на установках данного типа.

Э.4.7 Вероятность Q_c.о сгорания облака паровоздушной смеси, образовавшейся в результате выброса и последующего испарения горючих веществ, рассчитывают по формуле

, (Э.19)

где N_c.о - число случаев сгорания облака при авариях на установках данного типа.

Э.4.8 Вероятность Q_с.д сгорания паровоздушной смеси с развитием избыточного давления рассчитывают по формуле

(Э.20)'

где N_с.д - число случаев сгорания паровоздушной смеси с развитием избыточного давления при авариях на установках данного типа.

Э.4.9 Если статистические данные, необходимые для расчета вероятностных параметров, входящих в формулы (Э.1)-(Э.10), отсутствуют, вероятность реализации различных сценариев аварии рассчитывают по формуле

Q (A_i) = Q_ав Q (A_i)_ст, (Э.21)

где Q (A_i)_ст - статистическая вероятность развития аварии по i-й ветви логической схемы. Для СУГ, Q (A_i)_ст определяют по таблице Э.1.

 

Таблица Э.1 - Статистические вероятности различных сценариев развития аварии с выбросом СУГ

 

Сценарий аварии	Вероятность	Сценарий аварии	Вероятность
Факел Огненный шар Горение пролива Сгорание облака	0,0574 0,7039 0,0287 0,1689	Сгорание с развитием избыточного давления Без горения Итого	0,0119 0,0292 1

 

3.5 Для каждого варианта логической схемы проводят расчеты поражающих факторов (интенсивность теплового излучения, длительность его воздействия, избыточное давление и импульс волны давления) с помощью методов, приведенных в приложениях В, Д, Е. Вычисления проводят для заданных расстояний от места инициирования аварии. Количество вещества, принимающего участие в создании поражающих факторов, оценивают в соответствии с расчетным вариантом аварии.

3.6 Условная вероятность поражения человека избыточным давлением, развиваемым при сгорании газопаровоздушных смесей, на расстоянии r от эпицентра рассчитывают следующим образом:

- вычисляются избыточное давление Dp и импульс i по методам, описанным в приложении Е;

- исходя из значений Dp и i, вычисляют значение «пробит» - функции Р_r по формуле

P_r = 5 - 0,26 ln (V), (Э.22)

где (Э.23)

Dp - избыточное давление, Па;

i - импульс волны давления, Па · с;

- с помощью таблицы Э.2 определяют условную вероятность поражения человека.

Таблица Э.2 - Значения условной вероятности поражения человека в зависимости от Р_r

 

Условная вероятность поражения, %	Рr
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	-	2,67	2,95	3,12	3,25	3,36	3,45	3,52	3,59	3,66
10	3,72	3,77	3,82	3,90	3,92	3,96	4,01	4,05	4,08	4,12
20	4,16	4,19	4,23	4,26	4,29	4,33	4,36	4,39	4,42	4,45
30	4,48	4,50	4,53	4,56	4,59	4,61	4,64	4,67	4,69	4,72
40	4,75	4,77	4,80	4,82	4,85	4,87	4,90	4,92	4,95	4,97
50	5,00	5,03	5,05	5,08	5,10	5,13	5,15	5,18	5,20	5,23
60	5,25	5,28	5,31	5,33	5,36	5,39	5,41	5,44	5,47	5,50
70	5,52	5,55	5,58	5,61	5,64	5,67	5,71	5,74	5,77	5,81
80	5,84	5,88	5,92	5,95	5,99	6,04	6,08	6,13	6,18	6,23
90	6,28	6,34	6,41	6,48	6,55	6,64	6,75	6,88	7,05	7,33
-	0,00	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90
99	7,33	7,37	7,41	7,46	7,51	7,58	7,65	7,75	7,88	8,09

 

Э.7 Условная вероятность поражения человека тепловым излучением определяется следующим образом:

а) рассчитываются Р_r по формуле

Р_r = -14,9 + 2,56 ln (t q^1,33), (Э.24)

где t - эффективное время экспозиции, с;

q - интенсивность теплового излучения, кВт/м².

t определяют:

1) для пожаров проливов ЛВЖ, ГЖ и твердых материалов

t = t_о + x/v, (Э.25)

где t_о - характерное время обнаружения пожара, с (допускается принимать t = 5 с);

х - расстояние от места расположения человека до зоны (интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт/м²), м;

v - скорость движения человека, м/с (допускается принимать v = 5/с);

2) для воздействия «огненного шара» - в соответствии с приложением Д;

6) с помощью таблицы Э.2 определяют условную вероятность поражения человека тепловым излучением.

Э.8 Индивидуальный риск R, год^-1, определяют по формуле

, (Э.26)

где - условная вероятность поражения человека при реализации i-й ветви логической схемы;

Q(A_i) - вероятность реализации в течение года i-й ветви логической схемы, год^-1;

п - число ветвей логической схемы.

Пример - Расчет индивидуального риска при выбросе пропана из шарового резервуара.

Данные для расчета

Резервуар расположен на территории резервуарного парка склада сжиженных газов и имеет объем 600 м³. Температура 20 °С. Плотность сжиженного пропана 530 кг/м³. Степень заполнения резервуара 80 % (по объему). Удельная теплота сгорания пропана 4,6 · 10⁷ Дж/кг. Расстояние от резервуара до человека, для которого определяют индивидуальный риск, составляет 500 м. Анализ статистики аварий показал, что вероятность выброса пропана из резервуара составляет 1 · 10^-3 год^-1.

Расчет

Выполним оценку вероятности развития аварии по таблице Э.1 и формуле (Э.21).

Вероятность сгорания паровоздушной смеси в открытом пространстве с образованием волны избыточного давления (А₉)

Q_с.д = 1 · 10^-3 · 0,0119 = 1,19 · 10^-5 год^-1.

Вероятность образования «огненного шара» (А₃):

Q_о.ш = 1 · 10^-3 · 0,7039 = 7,039 · 10^-4 год^-1.

Вероятность воспламенения пролива (А₅):

Q_в.п = 1 · 10^-3 · 0,0287 = 2,87 · 10^-5 год^-1.

Вероятности развития аварии в остальных случаях принимают равными 0.

Определяем значения поражающих факторов с помощью методов, приведенных в приложениях В, Д, Е.

Согласно расчетам, выполненным в контрольных примерах приложений Д, Е, избыточное давление Dр и импульс i волны давления, интенсивность теплового излучения от «огненного шара» q_о.ш и время его существования t_s на расстоянии 500 м составляют

Dр = 16,2 кПа, i = 1000 Па · с; q_о.ш = 12,9 кВт/м², t_s = 40 с.

В соответствии с приложением В значение интенсивности теплового излучения от пожара пролива пропана на расстоянии 500 м составляет

q_п = 0,7 кВт/м².

Для приведенных значений поражающих факторов по формулам (Э.22) и (Э.24) определяем значения «пробит» - функции Р_r, которые соответственно составляют

Для указанных значений «пробит» - функции по таблице Э.2 условная вероятность поражения человека поражающими факторами равна:

По формуле (Э.26) определяем индивидуальный риск:

R = 4,3 · 10^-1 · 1,19 · 10^-5 + 4,0 · 10^-2 · 7,039 · 10^-4 = 3,3 · 10^-5 год^-1.