ДИПЛОМ / Раздел ДП Безопасность и охрана труда, Методические указхапния и примеры расчета / ПРимеры выполнения расчетов по ОТ
.pdfв цехах устраиваются автоматическая сигнализация, которая позволила бы предотвратить аварии, взрывы и загазованность территории; накапливаются средства пожаротушения. Подготовка объектов к восстановлению должна предусматривать планы первоочередных восстановительных работ по нескольким вариантам возможного повреждения, разрушения с использованием сил самих объектов, имеющихся стройматериалов, перераспределения рабочей силы, помещений, оборудования.
Пример 24.1. Определить число погибших людей на химическом предприятии при разрушении емкости с хлором 500т. Численность работающих на предприятии 300 чел.
Решение. Определяем среднюю удельную смертность людей от воздействия хлора по табл. 24.9 – DNсм = 0,5 чел/т.
Рассчитываем по формуле (24.15) количество погибших при разрушении емкости с хлором 500т
Nсм =DNсм -Q0 = 0,5·500 = 250 чел
Вывод. При разрушении емкости с хлором 500 т погибнет 250 чел.
Пример 24.2. Определить санитарные и безвозвратные потери людей в поселке с плотностью населения 200 чел/км2 при взрыве емкости с нефтепродуктами объемом 300т.
Решение. Безвозвратные потери людей определяем по формуле (24.11)
Ибез =3 · Р ·М0,666 = 3 · 0,2 ·3000,666 =27 чел
Санитарные потери людей рассчитываем по формуле (24.10)
Nсан=(3...4)N6ез.в = 4 ·24 = 108 чел
Вывод. При взрыве емкости с нефтепродуктами 300т в поселке могут погибнуть 27 человек и получить травмы 108 чел.
Задачи
1Определить, будет ли устойчив объект к воздействию ударной волны взрыва 50 кПа, если основные здания имеют предел устойчивости 50 кПа, а складские помещения 40 кПа.
2Определить устойчивость склада грубых кормов (сено, солома) к световому импульсу 700 кДж/м2.
3Удельная теплота пожара на складе предприятия равна 50 кДж/м -с. Определить, будет ли устойчиво к пожару деревянное строение склада.
4Определить безвозвратные и санитарные потери при взрыве пыли сахар-
425
ной пудры на сахарном заводе, если численность работников предприятия 500 чел, число зданий на объекге 5, Принять, что все работники находятся в зданиях, ожидаются разрушения средней степени.
5 Оценить устойчивость населенного пункта к воздействию АХОВ при разрушении емкости с аммиаком 100т. Расстояние до поселка 50 км. Скорость ветра 3 м/с.
Глава 25. Количественная оценка опасностей
25.1. Понятие о риске. Расчет риска
Уровнем опасности можно управлять. Для этого введено понятие риска. Риск – это количественная мера опасности или частота реализации опас-
ности, вероятность возникновения одного события при наступлении другого. Риск –это безразмерная величина от 0 до 1.
Риск можно рассчитать как отношение тех или иных неблагоприятных последствий к их возможному числу за определённый период
R=п/N, |
(25.1) |
где R – риск;
п – количество неблагоприятных последствий за год;
N – максимально возможное число неблагоприятных последствий за год. Принято различать риск индивидуальный и общий.
Индивидуальный риск – это ожидаемое значение ущерба человеку за интервал времени Г и отнесённое к группе людей численностью М человек.
Индивидуальный риск характеризует опасность определённого вида для отдельного индивидуума. Его можно рассчитать по формуле
R |
|
|
У |
(25.2) |
|
u |
Т М |
||||
|
|
|
где Т – период времени, лет:
У– ожидаемое значение ущерба;
М– численность групп людей, чел.
Общий риск – это риск для группы людей или, иными словами, коллективный риск.
Общий риск рассчитывается по формуле
Rобщ = У/Т |
(25.3) |
В табл. 25.1 приведены значения риска летальных исходов в год от действия негативных факторов.
Таблица 25.1 – Риск летальных исходов
426
Негативные фак- |
Риск летального |
Негативные факторы |
Риск летального |
торы |
исхода, чел, в год |
|
исхода, чел, в год |
Курение |
3,6·10-3 |
Радиационно-опасные |
2·10-10 |
(пачка в день) |
|
объекты |
|
Рак |
2,8·10-3 |
Риск летального исхо- |
3·10-4 |
|
|
да, чел, в год |
|
Загрязнение ат- |
1,1·10-4 |
Автомобильный |
9·10-6 |
мосферы |
|
транспорт |
|
Алкоголь (малые |
2·10-5 |
Водный транспорт |
9·10-6 |
дозы) |
|
|
|
Фоновая радиа- |
2·10-5 |
Воздушный транспорт |
4·10-7 |
ция |
|
|
|
Пожар |
4·10-5 |
Утопление |
3·10-5 |
Абсолютной безопасности в мире не существует. Сохраняется потенциальная опасность, остаточный риск. В современном мире принята концепция приемлемого (допустимого) риска - стремление к такой малой безопасности, которую приемлет общество в данный период времени. Количественно приемлемый риск гибели в большинстве стран равен 10-6.
На рис. 25.1 показан пример определения приемлемого риска. При увеличении затрат на безопасность технический риск снижается, а социальный - растёт.
Рис. 25.1. Определение приемлемого риска .
Производственный риск – это совершение действий, которые могут привести к несчастным случаям. Риском могут быть ошибочные действия или бездеятельность, создающие обстановку, когда произойдет авария или гибель людей.
Снижения производственного риска можно добиться совершенствованием системы безопасности, подготовкой и обучением персонала, различными организационными мероприятиями, применением технических и индивидуальных мер защиты работающих, а также экономическими методами, например, льготами, компенсациями, страхованием и т.п.
Для производственных условий выделяют следующие категории опасности: условно безопасная категория (R<10-4), относительно безопасная (R от 10-4 до 10-3), опасная (R от 10-3 до 10-2), особо опасная (R>10-2).
Одна из важнейших мер защиты от опасностей – анализ уже случившихся аварий. Методы определения риска представлены схемой на рис. 25.2.
427
Вывод. Риск гибели в производственной сфере для человека составляет
1·10-4.
25.2. Вероятностный расчёт чрезвычайного происшествия
При анализе безопасности необходимо знать, в какой группе элементов наиболее вероятно и возможно возникновение аварийного состояния.
Для этой цели приемлемы вероятностные методы математической статистики.
Технологическое оборудование производственных помещений можно условно разбить на три основные группы:
1.Реакционные аппараты, промежуточные ёмкости, машины;
2.Коммуникации-трубопроводы;
3.Запорная арматура (задвижки, краны, уплотнения).
Газы или пары горючих жидкостей, находящихся в технологическом оборудовании под давлением выше атмосферного, могут попасть в помещение при нарушении целостности оборудования.
При условии, что всё оборудование цеха может стать источником выхода газов, и, следовательно, имеется К. групп по п элементов, справедлива теорема, согласно которой при большом числе независимых элементов с малой интенсивностью отказов суммарный поток отказов будет близок к простейшему по истечении некоторого времени, независимо от законов распределения сроков службы этих элементов [4].
Вслучае простейшего потока событий вероятность Р появления т событий
винтервале времени от t до t + находится по закону Пуассона
P= |
1 |
е r |
(25.4) |
|
|||
|
m! |
|
|
где – среднее число событий в интервале;– параметр потока отказов.
Если т = 0, то Р0 =- Δτ Для экспоненциального закона плотности вероятной длительности службы
одного элемента параметр можно найти из выражения
1/tср, |
(25.5) |
где (tср- средний срок службы элемента.
При средних сроках службы элементов T1 и Т2....ТК параметр потока отказов в целом по цеху находится из выражения
|
n1 |
|
n2 |
...... |
nк |
|
1 |
|
(25.6) |
T1 |
T2 |
Tк |
|
||||||
|
|
|
Т |
|
|||||
По или Т можно определить вероятность R( ) |
безотказной работы в те- |
||||||||
|
|
|
|
429 |
|
|
|
|
|
чение времени ( )
P ( ) eT |
(25.7) |
0 |
|
Таким образом, устанавливается связь между вероятностью безаварийной работы оборудования в течение времени т, степенью заполненности помещения оборудованием и режимом работы со сроками службы.
Вероятность В того, что отказ элемента n-й группы из К групп произойдёт, можно оценить из выражения
Bm= nm· m/(n1 1 n2 2 ... nk k ) |
(25.8) |
Пример 25.3. В цехе находятся следующие виды оборудования:
-ёмкости объемом 50м3 - !0 шт. (срок службы 50 лет);
-ёмкости объёмом 25м3 - 20 шт. (срок службы 100 лет);
-трубопроводы диаметром 250 мм - 100 пог.м. (срок службы 1 пог.м - 200
лет).
Требуется оценить вероятностный выход газа в атмосферу за время между ревизиями, которое равно 6 мес. (т = 0,5 года).
Решение. Параметр потока отказов:
|
1 |
|
n1 |
|
n2 |
|
n3 |
|
10 |
|
20 |
|
100 |
|
9 |
T |
T1 |
T2 |
T3 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
50 |
100 |
200 |
10 |
||||||||
Для времени = 0,5 года вероятность Р0( ) безаварийной работы составит:
P0( ) = e-r/t = e-0,5.9/10 = 0,63
Вероятность того, что выход газа произойдёт из от m-й группы оборудования, можно рассчитать из уравнения:
Bml |
|
|
|
|
n2 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 (1/5) |
0,0357 |
||||||||||||||
n2 1 |
n2 2 |
n3 3 |
|
|
10 |
1 |
|
20 |
1 |
|
100 |
1 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
n2 1 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
5 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Bm2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 (1/5) |
|
0,0713 |
|||||||||||||||
n2 1 |
n2 2 |
|
n3 3 |
|
|
10 |
1 |
20 |
1 |
100 |
1 |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
n2 1 |
|
|
|
|
|
5 |
|
5 |
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Bm3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 (1/5) |
|
0,893 |
||||||||||||||||||
n2 1 n2 2 |
n3 3 |
|
10 |
1 |
20 |
1 |
100 |
1 |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
5 |
2 |
|
|
||||||||||||||||||
Вывод. Так как в последнем варианте Вmз = 0,893, то наиболее вероятным источником образования взрывоопасной смеси следует считать трубопроводы.
430
25.3. Методика расчета средств безопасности
Метод – это путь или способ достижения цели. Наиболее распространенным и методами обеспечения безопасности жизнедеятельности являются адаптация человека к окружающей среде и нормализация зоны действия опасных и вредных факторов, т.е. производственной среды.
Средства – это конкретная реализация методов, конструктивное, организационное, материальное воплощение. Средства обеспечения безопасности подразделяют на средства коллективной и индивидуальной защиты.
Технические средства безопасности подразделяются на средства управления, информационные средства, средства защиты от опасных зон, средства регулирования микроклимата и дополнительные средства.
Средства регулирования микроклимата: кондиционеры, вентиляторы, отопители, пылеотделители, аспираторы и др. поддерживают требуемые параметры воздушной среды и относятся к средствам коллективной защиты.
Дополнительные средства используют при техническом обслуживании и ремонте машин, при ликвидации отклонений от нормального протекания технологического процесса: крючки, чистики, подставки, упоры и др.
Особый интерес представляют средства защиты от опасных зон.
Средства защиты от опасных зон могут встраиваться в оборудование или являться частью строительного решения. Они подразделяются на ограждающие устройства, тормозные устройства, предохранительные устройства и сигнализирующие устройства (рис. 25.3).
Технические средства безопасности
Средства |
|
Информаци- |
|
|
Средства |
|
Средства ре- |
|
|
Дополни- |
|
|
||||||||||||||
управления |
|
онные свелсгва |
|
|
защиты от |
|
гулирования |
|
|
тельные |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
опасных зон |
|
микзоклкма |
|
|
средства |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ограж- |
|
|
Тормоз- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Органи- |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Предохра- |
|
|
|
|
Сигнали- |
Блокиро- |
|
|
||||||||||||||
дающие |
|
|
ные уст- |
|
|
нительные |
|
|
|
|
|
зирующие |
|
|
чители |
|
|
|
вки |
|
|
|||||
устрой- |
|
|
ройства |
|
|
устройства |
|
|
|
|
|
устройства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 25.3. Технические средства безопасности
Конструкция защитных устройств должна быть такой, чтобы при отказе его отдельных элементов действие других не прекращалось.
Средства защиты не должны снижать производительность труда, ухудшать условия наблюдения за технологическим процессом.
Защитные ограждения, приспособления и устройства должны исключать: возможность соприкосновения работника с движущими частями оборудования;
431
выпадение (вылет) деталей, рабочих органов; попадания частичек обрабатываемого материала на человека; возможность травмирования при смене рабочих органов инструментов. Классификация ограждений приведена на рис. 25.4.
Оградительные устройства
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стационар- |
|
|
подвижные |
|
|
|
переносные |
|
ные(несъёмны |
|
|
(съёмные) |
|
|
|
(временные) |
|
е) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кожух вен- |
|
|
закрывают |
|
|
|
используют |
|
тилятора |
|
|
доступ |
|
|
|
при ремонт- |
|
корпус элек- |
|
|
в рабочую |
|
|
|
ных |
|
тродвигателя |
|
|
зону при |
|
|
работах |
|
|
корпус насо- |
|
|
наступлении |
|
|
|
|
|
са и др. |
|
|
опасного |
|
|
|
|
|
|
|
|
момента |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 25.4. Защитные ограждения
Ограждения защищают оператора от механических воздействий движущихся и вращающихся частей, высоких или низких температур, повышенных уровней излучения, агрессивных химических веществ, биологических вредностей. К ним относятся: кожух; крышка; решётка; сетка; капот; перила; барьеры; экраны; жалюзи; козырьки и др. Они могут быть сплошные, несплошные, прозрачные, непрозрачные, стационарные, съёмные, открываемые, раздвижные.
Ударная нагрузка Рогр на ограждение в случае отлёта обрабатываемой детали, инструмента, разрыва абразивного круга определяется по формуле [19]
P |
m 2 |
/2R |
(25.9) |
огр |
окр |
0 |
|
где т – масса детали, инструмента, круга, кг;окр – окружная скорость вращения, м/с; R0 – радиус центра тяжести детали, м.
Ударная (центробежная) сила отлетающей детали определяется из выражения
Pотл=м Д2 /R , |
(25.10) |
где Д – скорость движения детали, м/с;
R – радиус кривизны траектории отрыва детали, м.
По найденному значению Рогр и Ротл определяют толщину стенки ограждения (табл. 25.2).
432
Таблица 25.2 – Зависимость толщины стенки ограждения из листовой стали от ударной нагрузки
Ударная нафузка, кН |
Толщина стенки, |
Ударная нагрузка, |
Толщина стенки, |
|
мм |
кН |
мм |
4,91 |
1 |
73,5 |
10 |
8,33 |
2 |
80,36 |
11 |
14,6 |
3 |
96,04 |
12 |
17,5 |
4 |
102,9 |
13 |
26,67 |
5 |
115,64 |
14 |
31,16 |
6 |
139,16 |
15 |
39,69 |
7 |
159,74 |
16 |
47,04 |
8 |
188,16 |
17 |
61,74 |
9 |
205,8 |
18 |
Посредством блокировки можно предотвратить запуск при включённой передаче, начало движения при открытых дверях, включение рабочих органов при снятом ограждении или нахождение человека в опасной зоне. Они могут быть механические, пневматические, электрические, фотоэлектрические, гидравлические и др.
Блокировки должны отвечать следующим требованиям: исключать возможность выполнения операций при незафиксированном рабочем материале или его неправильном положении; не допускать самопроизвольных перемещений; выполнение следующего цикла до окончания предыдущего; обеспечивать останов, невозможность пуска при снятых ограждениях; обеспечивать удержание заготовки материалов при прекращении подачи электроэнергии, топлива, масла и пр.
Ограничители служат для предотвращения появления в технических системах излишнего количества энергии, в результате которого могут развиваться нестандартные режимы работы или чрезвычайные ситуации. Они могут быть выполнены в виде: клапанов (рычажных, взрывных); мембран; шайб, штифтов, шпилек; муфт; ловителей, концевых выключателей; плавких вставок и др.
Предохранительные клапаны и мембраны должны безотказно автоматически срабатывать при определённом заданном давлении, быть постоянно закрытыми не нарушать нормального хода процесса. Классификация предохранительных устройств приведена на рис. 25.5.
Площадь сечения Sk (см2) предохранительного клапана определяется из выражения
Sk Q/(216P M /T ) |
(25.11) |
где Q – пропускная способность клапана, кг/ч;
P – давление под клапаном, Па (максимальное давление под клапаном должно быть не более 1,1 расчетного);
433
М – молярная масса газа, кг/кмоль (для воздуха М=29 кг/кмоль, для водяного пара М=18 кг/кмоль);
Т – температура среды, 0К
Предохранительные устройства
|
Срезные шпильки, штифты |
|
|
Предохранительные |
|
Мембраны |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
клапаны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пневматические и электронные |
|
|
специальные |
|
Разрывные |
|
|
|
|
|
|
|||
|
регуляторы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Концевые выключатели |
|
|
пружинные |
|
Срезные |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ловители |
|
|
рычажные |
|
Ломающиеся |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Муфты |
|
|
|
|
хлопающие |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пружинно-кулачковые |
|
|
|
|
отрывные |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фрикционные |
|
|
|
|
специальные |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зубчато-фрикционные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 25.5 Классификация предохранительных устройства
Пропускная способность (кг/ч) предохранительных клапанов для паровых котлов определяется по формулам (30).
а) при давлении от 0,07 до 12 МПа - насыщенного пара
QНП |
|
|
= |
0,5· |
а |
· |
F(10P1+1) |
||||
(25.12) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- перегретого пара |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
ПП |
Q |
НП |
|
VНП |
, |
|
|
(25.13) |
||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
V |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
ПП |
|
|
|
||
б) при давлении 12 МПа насыщенного и перегретого пара
434