Файл: Безопасности.pdf

61
Удары молнии могут быть особо опасны для информационных си- стем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электрон- ных устройств, установленных в объектах разного назначения, требует- ся специальная защита.
Рассматриваемые объекты могут подразделяться на обычные и специальные.
Обычные объекты – жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для тор- говли, промышленного производства, сельского хозяйства.
Специальные объекты:

объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения;

объекты, представляющие опасность для социальной и физиче- ской окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы);

прочие объекты, для которых может предусматриваться специ- альная молниезащита, например строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящие объекты.
Таблица 29 – Примеры классификации объектов
Объект
Тип объекта
Последствия удара молнии
Обычные объекты
Жилой дом
Отказ электроустановок, пожар и повреждение имущества. Обычно небольшое повреждение предметов, расположенных в месте удара мол- нии или задетых ее каналом
Ферма
Первоначально − пожар и занос опасного напря- жения, затем − потеря электропитания с риском гибели животных из-за отказа электронной систе- мы управления вентиляцией, подачи корма и т. д.
Театр, школа, тор- говый центр, спор- тивное сооружение
Отказ электроснабжения (например, освеще- ния), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий
Банк, страховая компания, коммер- ческий офис
Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы по- жарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных
Больница, детский сад, дом для пре- старелых
Отказ электроснабжения (например, освеще- ния), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий.
Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных. Наличие тяжело больных и необходи- мость помощи неподвижным людям

62
Продолжение таблицы 29
Объект
Тип объекта
Последствия удара молнии
Промышленные предприятия
Дополнительные последствия, зависящие от условий производства − от незначительных по- вреждений до больших ущербов из-за потерь продукции
Музеи и археоло- гические памятни- ки
Невосполнимая потеря культурных ценностей
Специальные объекты с ограниченной опасностью
Средства связи, электростанции, пожароопасные производства
Недопустимое нарушение коммунального об- служивания (телекоммуникаций). Косвенная опасность пожара для соседних объектов
Специальные объекты, представля- ющие опас- ность для непосред- ственного окружения
Нефтеперераба- тывающие пред- приятия, заправоч- ные станции, про- изводства петард и фейерверков
Пожары и взрывы внутри объекта и в непо- средственной близости
Специальные объекты, опасные для экологии
Химический завод, атомная электро- станция, биохими- ческие фабрики и лаборатории
Пожар и нарушение работы оборудования с вредными последствиями для окружающей среды
При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от пря- мых ударов молнии (ПУМ). Например, для обычных объектов может быть предложено четыре уровня надежности защиты, указанные в таб- лице 30.
Таблица 30 – Уровни защиты от прямых ударов молний для обычных объектов
Уровень защиты
Надежность защиты от ПУМ
I
0,98
II
0,95
III
0,90
IV
0,80
Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от ПУМ устанавливается в пределах 0,9-0,999 в за- висимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидае- мых последствий от ПУМ.
В зависимости от значимости объекта, наличия и класса взрыво- и пожароопасных зон в производственных зданиях, а также от вероятно-

63
сти поражения молнией применяют (если требуется) одну из трех кате- горий молниезащиты.
Молниезащиту I категории используют для промышленных зданий со взрывоопасными зонами (помещениями) классов B-I и В-II.
Молниезашиту II категории выполняют для производственных объ- ектов с зонами классов B-Ia, B-I6 и В-IIа при условии, что эти зоны зани- мают не менее 30 % всего здания (если оно одноэтажное) или объема верхнего этажа, а также для открытых электроустановок с зонами класса
В-Iг. Молниезащита данной категории этих открытых установок обяза- тельна на всей территории РФ, тогда как для зданий требуется только в районах с грозовой деятельностью не менее 10 ч в год. К объектам, за- щищаемым от молний по категории II, относятся мукомольные и комби- кормовые заводы (цехи), аммиачные холодильники, склады жидкого топлива и смазочных материалов, отдельно стоящие помещения по за- ряду и ремонту аккумуляторов, склады удобрений и пестицидов и т. д.
Молниезащита II категории обеспечивает защиту от прямого удара молнии, от заноса высоких потенциалов через надземные и подземные коммуникации, а также от электростатической и электромагнитной индук- ции (наведения потенциалов в незамкнутых металлических контурах при протекании импульсных токов молнии, создающих опасность возникнове- ния искр в местах сближения этих контуров). Для защиты от электростати- ческой индукции металлические корпуса и конструкции заземляют (зану- ляют), а от электромагнитной индукции применяют металлические пере- мычки между трубопроводами и аналогичными протяженными предмета- ми (оболочками кабелей и др.) в местах их взаимного сближения на рас- стояние 10 см и менее не реже чем через каждые 25...30 м. При устрой- стве молниезащиты II категории воздушные вводы электрических линий, в том числе телефона и радио, заменяют кабельной вставкой длиной не ме- нее 50 м. Металлическую оболочку кабелей на вводе в здание и на по- следней опоре соединяют с отдельными заземляющими устройствами, имеющими сопротивления растеканию импульсного тока молнии
Rи≤10 Ом. Эстакадные трубопроводы заземляют аналогичным образом.
Молниезащиту III категории применяют при грозовой продолжи- тельности 20 ч и более в год для наружных установок класса П-III, зда- ний III, IV степеней огнестойкости (детских садов, яслей, школ и т. д.); больниц, клубов и кинотеатров; вертикальных вытяжных труб котельных или промышленных предприятий, водонапорных и силосных башен при высоте более 15 м от земли. Если продолжительность гроз составляет
40 ч в год и более, то молниезащита данной категории требуется для

64
животноводческих и птицеводческих зданий III...V степеней огнестойко- сти, а также для жилых домов при их высоте более 30 м в случае, если они расположены далее 400 м от общего массива.
Молниезащита III категории устраняет опасные и вредные факто- ры, которые могут возникнуть при прямом ударе молнии, а также предо- храняет от заноса высоких потенциалов в здание через воздушные электрические линии и другие надземные металлические коммуникации, например трубопроводы. С этой целью коммуникации на вводе в здание и на ближайшей опоре присоединяют к заземлителям с сопротивлением растеканию импульсного тока молнии Rи ≤ 20 Ом. Емкости с топливны- ми и смазочными материалами (кроме бензина), дымовые трубы и баш- ни высотой более 15 м защищают по категории III при допустимой вели- чине Rи ≤ 50 Ом.
Для зданий и сооружений, совмещающих в себе помещения, тре- бующие устройства молниезащиты I и II или I и III категорий, рекоменду- ется молниезащиту объекта в целом выполнять в соответствии с требо- ваниями для I категории.
Невзрывоопасные помещения, выполненные из несгораемых ма- териалов (в том числе перегородки, перекрытия, крыши), устройствами молниезащиты не оборудуют. Необходимость молниезащиты зернохра- нилищ, мастерских, гаражей, зерноочистительных агрегатов обосновы- вают с учетом ожидаемого числа ударов молнии в здание. Как правило, сооружение молниезащиты на этих объектах не требуется.
Защита зданий и сооружений от поражающих факторов молний.
1
От прямых ударов.
Для приема электрического разряда молнии и отвода ее тока в землю применяют устройства, называемые молниеотводами (рисунок 8).
1 − опора, 2 − молниеприемник, 3 − токоотвод, 4 − заземлитель
Рисунок 8 – Молниеотвод

65
Наиболее распространены стержневые и тросовые молниеотводы.
В качестве молниеприемников нередко используют металлические кровли зданий, металлическую сетку уложенную на крышу здания и т.п.
Зона защиты молниеотвода зависит от его типа. Защита от прямых уда- ров молнии осуществляется грозозащитными тросами.
2 От проявления электростатической индукции. Защита обес- печивается путем присоединения всего оборудования, находящегося в зданиях и сооружениях, к заземлению.
3 От действия электромагнитной индукции. Осуществляется путем устройства через каждые 25−30 м металлических перемычек между трубопроводами, другими протяженными металлическими объек- тами (кабели, эстакады), расположенными друг от друга на расстоянии
10 см и менее.
4 От заноса высоких электрических потенциалов. Осуществ- ляется путем подсоединения входящих в здание коммуникаций
(например, трубопроводы) к заземлителю.
3.5
Статическое электричество и защита от него
При трении диэлектрических материалов (нефтепродукты, пласт- масса, текстиль, бумага и т. д.) нередко наблюдается явление электри- зации тел – статическое электричество (переливание нефтепродуктов, пересыпание сыпучих материалов, размельчение).
Электризация материалов может привести:
1) к искрообразованию между изолированными от земли материа- лами (объектами), что может вызвать пожар или взрыв (потенциалы мо- гут достигать нескольких десятков киловольт − 45 кВ);
2) к искрообразованию между человеком и заземленным оборудо- ванием (или наоборот), что может стать причиной непроизвольного рез- кого движения в результате которого человек может получить травму
(падение, ушиб и др.).
Защита от статического электричества осуществляется:
1) заземлением оборудования;
2) увеличением поверхностной и объемной электрической прово- димости диэлектриков (введение антистатических присадок, повышение влажности воздуха – при 85 % влажности и выше зарядов статического электричества практически не возникает);
3) нейтрализация электрических зарядов путем ионизации воздуха.

66
Практическая работа 3.1
Прогнозирование параметров и оценка обстановки
при пожаре на АЗС
Цель работы
– освоить методику расчета последствий при пожаре разлива нефтепродуктов на автозаправочной станции (АЗС) и научиться разрабатывать меры по предотвращению пожара разлива нефтепродук- тов.
Методические указания
Согласно общей методике расчета [17] максимальный аварийный разлив может составить: АЗС – 100 % объема наибольшего резервуара, автоцистерна – 100 % объема.
Перечень выявленных событий для АЗС, характеризуемых своей определенной частотой, имеет следующий вид:

разгерметизация емкости;

разлитие жидкой фазы;

испарение части нефтепродукта, образовавшегося в результате разлития;

формирование облака с концентрацией нефтепродукта;

дрейф облака с взрывоопасной концентрацией нефтепродукта и его последующее воспламенение по восьми направлениям ветра с со- ответствующими скоростями для летних и зимних условий;

взаимодействие поражающих факторов, образующихся в ре- зультате взрывного превращения облака нефтепродукта, с людьми, ос- новными производственными фондами и элементами инфраструктуры;

пожар разлития жидкой фазы нефтепродукта;

действие теплового излучения на персонал объекта и людей, находящихся в непосредственной близости от него и попадающих в зону действия поражающих факторов.
ГОСТ регламентирует допустимый уровень пожарной опасности для людей – не более 10-6 воздействия опасных факторов пожара, по- вышающих предельно допустимые значения, в год в расчете на каждого человека.
Территория АЗС в районе возможных утечек, потерь нефтепродук- тов должна иметь твердое водонепроницаемое покрытие, огражденное по периметру бортиком высотой 200 мм. Территория должна иметь уклон в сторону лотков или колодцев. Покрытие территории должно быть выполнено из материалов, обеспечивающих максимально эффек- тивный сбор проливов нефтепродуктов специальными средствами и

67
защиту почв и подпочвенных грунтовых вод от загрязнения нефтепро- дуктами.
Лотки должны иметь уклон к сборным колодцам (приямкам) через гидравлические или иного типа затворы.
Площадка АЗС должна быть оборудована инженерными устрой- ствами (сооружениями) по перехвату максимально возможной ава- рийной утечки нефтепродуктов в случае разгерметизации топливной ем- кости автоцистерны.
Для сбора аварийной утечки нефтепродуктов АЗС оснащается аварийной емкостью. Объем аварийной емкости должен быть больше объема емкости автоцистерны, стоящей на сливе. Площадка, предна- значенная для размещения автоцистерны при сливе нефтепродуктов в резервуары, должна быть забетонирована, обвалована − обвалование должно быть высотой не менее 150 мм (допускается по периметру площадки иметь лотки, достаточные для улавливания возможных про- ливов) − и обустроена инженерными устройствами, отводящими разли- тые нефтепродукты в аварийную емкость или отстойники очистных со- оружений.
Разлив нефтепродукта при разрушении емкости резервуара.
Образование пожара разлития с последующим вовлечением окружаю- щего оборудования и транспортных средств и, как следствие, выброс в атмосферу вредных газообразных и дисперсных веществ.
Определение теплового потока от горящего разлития на заданном расстоянии. Величина теплового потока на заданном расстоянии от го- рящего разлития вычисляется по формуле (19): g = 0,8∙Q
0
∙e
-0,03х
,
(19) где, Q
0
– тепловой поток на поверхности факела, кВт/м
2
(значения приведены в таблице 31);
Х – расстояние до фронта пламени, м.
Таблица 31 − Значения теплового потока на поверхности факела
Вещество
Тепловой поток кВт/м
2
Ацетон
80
Бензин
130
Дизельное топливо
130
Нефть
80
Мазут
60
Наибольшее расстояние, на котором будет наблюдаться тепловой поток с заданной величиной, определяется по формуле (20):

68 33·ln(1,25·
. (20)
Величина индекса дозы теплового излучения определяем из соот- ношения (21):
. (21)
Процент смертельных исходов в зависимости от индекса дозы теп- лового излучения определяем по рисунку 9.
Рисунок 9 – График зависимости процента смертельных исходов
от индекса дозы теплового излучения I
Радиус зоны безвозвратных потерь при пожаре разлития опреде- ляется по формуле (22) безвозвратных потерь:
, (22) где S
p
– площадь разлития нефтепродукта, м
2
Для приближенной оценки людских потерь рекомендо- вано соотношение (23):
, (23) где W
бп
– величина людских потерь в зоне безвозвратных по- терь, чел;

69
П – плотность населения в окрестности источника воз- действия (пожар, взрыв);
S
бп
– площадь зоны безвозвратных потерь.
Порядок выполнения работы
1 Изучить методические указания.
2 Уточнить вариант у преподавателя и выполнить задание по вари- анту (таблица 32).
3 Необходимо произвести расчет теплового потока от горящего раз- лития, величину индекса дозы теплового излучения, радиус зоны без- возвратных потерь при пожаре, безвозвратные потери среди населения.
Начертить график изменения теплового потока пожара от расстояния до очага пожара. В выводе предложить меры по предотвращению разлива нефтепродукта.
4 Ответить на контрольные вопросы.
Таблица 32 – Исходные данные по варианту
№ вари-
анта п/п
Вещество
Объем ци-
стерны, м
3
Плотность населе-
ния, тыс.чел./км
2
1
Ацетон
10 1,5 2
Бензин
11 2,0 3
Дизельное топливо
12 1,0 4
Нефть
10 1,0 5
Мазут
10 1,5 6
Ацетон
15 1,2 7
Бензин
15 1,1 8
Дизельное топливо
15 0,9 9
Нефть
17 0,9 10
Мазут
18 0,8 11
Ацетон
12 0,8 12
Бензин
12 1,0 13
Дизельное топливо
13 1,1 14
Нефть
14 1,2 15
Мазут
12 1,3 16
Ацетон
14 1,6 17
Бензин
14 0,9 18
Дизельное топливо
14 0,8 19
Нефть
15 1,0 20
Мазут
16 1,2

70
Пример расчета
Рассчитать возможные последствия пожара разлития нефтепро- дуктов на АЗС и безвозвратные потери среди людей, разработать мето- ды предотвращения разлива нефтепродукта (емкость с бензином вме- стимостью 7 м
3
). Плотность населения в районе АЗС составляет 10000 чел./км
2
Максимальный возможный разлив ГСМ может иметь место при разрушении наибольшей емкости хранения вместимостью 7,0 м
3
Площадь разлития (слоем 0,04 м) составляет 175 м
2
Определим тепловой поток от горящего разлития на заданном рас- стоянии по формуле (19). Величину расстояния до фронта пламени вы- бираем с интервалом 10 метров и определяем величину теплового по- тока, данные сводим в таблицу 33.
Таблица 33 – Расстояние до фронта пламени
№ вари-
анта п/п
Величина расстояния от
фронта пламени, м
Величина теплового по-
тока, кВт/м
2
1 10 76,9 2
20 57,2 3
30 41,6 4
40 31,2 5
50 22,8 6
60 17,7 7
70 12,5 8
80 9,36 9
90 7,28 10 100 5,2
Подставляя значения теплового потока в формулу (20), получим значения, которые заносим в таблицу 34.
Таблица 34 − Зависимость величины теплового потока от расстояния
№ вари-
анта п/п
Величина теплового
потока, кВт/м
2
Расстояние, на котором
будет наблюдаться
тепловой поток, м
1 76,9 17,3 2
57,2 26,4 3
41,6 37,3 4
31,2 46,5 5
22,8 57,4 6
17,7 65,3 7
12,5 75,9