Теоретические и экологические основы безопасности жизнедеятельности

Пример расчета избыточного давления ударной волны

Оценить последствия взрыва газовоздушной смеси на складе хранения баллонов с пропаном.

Исходные данные для расчета:

количество пропана Q = 0,27 т;

коэффициент эквивалентности по тротилу k_экв = 3,74;

расстояние до цеха R = 72 м.

прочностные характеристики цеха:

слабые разрушения 10-20 кпа;

средние разрушения 20-30 кпа;

сильные разрушения 30-40 кпа;

полные разрушения > 40 кпа.

Решение

1. Определяем эмпирический коэффициент :

.

2. Определяем избыточное давление ударной волны

3.

кПа.

Р_ф = 23,36 кПа, следовательно, здание цеха получит средние разрушения.

Максимальные значения избыточного давления во фронте ударной волны составляют при взрыве газовоздушной смеси 800 кПа, пылей - 700 кПа, паровоздушной смеси - 100…200 кПа. Если принять во внимание, что в производственных условиях взрывы, как правило, происходят в замкнутом помещении, то полное избыточное давление формируется за счет процессов отражения механической волны от стен и составляет величину в 5 … 6 раз большую избыточного давления, возникшего при взрыве.

Действие ударной волны на человека, здания и сооружения. Насколько велики представленные значения избыточного давления при взрывах, можно оценить по следующим примерам: для разрушения армированного остекления зданий требуется 5…10 кПа, деревянных строений - 10…20 кПа, кирпичных зданий -25…30 кПа, железобетонных конструкций стен цеха - 100…150 кПа.

Прямое воздействие ударной волны на людей и животных возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна мгновенно охватывает и подвергает его сильному сжатию в течение нескольких секунд. Мгновенное повышение давления воспринимается живым организмом как резкий удар. Скоростной напор при этом создает значительное лобовое давление, которое может привести к перемещению тела в пространстве. Косвенные поражения людей и животных могут произойти в результате ударов осколков стекла, шлака, камней, дерева и других предметов, летящих с большой скоростью.

Степень воздействия ударной волны зависит от мощности взрыва, расстояния, метеоусловий, местонахождения (в здании, на открытой местности) и положения человека (лежа, сидя, стоя) и характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.

Избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа и менее для людей и животных, расположенных вне укрытий, считается безопасным.

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20...40 кПа. Они выражаются кратковременными нарушениями функций организма (звоном в ушах, головокружением, головной болью). Возможны вывихи, ушибы.

Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении
40…60 кПа. При этом могут быть вывихи конечностей, контузии головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей.

Тяжелые контузии и травмы возникают при избыточном давлении 60…100 кПа. Они характеризуются выраженной контузией всего организма, переломами костей, кровотечениями из носа, ушей; возможно повреждение внутренних органов и внутреннее кровотечение.

Крайне тяжелые контузии и травмы у людей возникают при избыточном давлении более 100 кПа. Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга с длительной потерей сознания. Разрывы наблюдаются в органах, содержащих большое количество крови (печени, селезенке, почках), наполненных газом (легких, кишечнике), имеющих полости, наполненные жидкостью (головном мозге, мочевом и желчном пузырях). Эти травмы могут привести к смертельному исходу.

Радиус поражения обломками зданий, особенно осколками стекол, разрушающихся при избыточном давлении 2 … 7 кПа, может превысить радиус непосредственного поражения ударной волной.

Воздушная ударная волна также действует на растения. Полное повреж-дение лесного массива наблюдается при избыточном давлении более 50 кПа. Деревья при этом вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются, образуются сплошные завалы. При избыточном давлении 30…50 кПа повреждается около 50 % деревьев, создаются сплошные завалы, а при избыточном давлении 10 …30 кПа - до 30 % деревьев. Молодые деревья более устойчивы, чем старые.

Основные причины взрывов на производстве. Источниками взрывоопасности на производстве могут быть установки, работающие под давлением: паровые и водогрейные котлы, компрессоры, воздухосборники (ресиверы), газовые баллоны, паро- и газопроводы и др.

Взрывы паровых котлов представляют собой мгновенное высвобождение энергии перегретой воды в результате такого нарушения целостности стенок котла, при котором возможно мгновенное снижение внутреннего давления до атмосферного, наружного. Приведенное здесь определение взрыва носит физический характер («физический» взрыв) и является адиабатическим, в отличие от «химического» взрыва, представляющего собой разновидность процесса горения.

На производстве применяются поршневые компрессоры, приводимые в действие двигателем внутреннего сгорания и смонтированные вместе с ресивером на раме-прицепе. Наружный воздух перед поступлением в рабочий цилиндр компрессора проходит через фильтр, где он очищается от пыли; горючая пыль представляет опасность взрыва. Возможно также образование взрывоопасных смесей из продуктов разложения смазочных масел и кислорода воздуха. Разложение смазочных масел происходит под действием высоких температур, развивающихся в компрессорах в процессе сжатия воздуха.

Взрывы баллонов во всех случаях представляют опасность, независимо от того, какой газ в них содержится. Причинами взрывов могут быть удары (падения) как в условиях повышения температур от нагрева солнечными лучами или отопительными приборами, так и при низких температурах и переполнении баллонов сжиженными газами. Взрывы кислородных баллонов происходят при попадании масел и других жировых веществ во внутреннюю область вентиля и баллона, а также при накоплении в них ржавчины (окалины). В связи с этим кислородные баллоны перед их наполнением промывают растворителями (дихлорэтаном, трихлорэтаном). Взрывы баллонов могут происходить и при ошибочном заполнении баллонов другим газом, например кислородного баллона горючим газом. Поэтому введена четкая маркировка баллонов, в силу которой все баллоны окрашивают в цвета, присвоенные каждому газу, а надписи на них делают другим цветом, также определенным для каждого газа. Баллоны для сжатых газов, принимаемые заводами-наполнителями от потребителей, должны иметь остаточное давление не менее 0,05 МПа, а баллоны для растворенного ацетилена - не менее 0,05 и не более 0,1 МПа. Остаточное давление позволяет определить, какой газ находится в баллонах, проверить герметичность баллона и его арматуры и гарантировать непроникновение в баллон другого газа или жидкости. Кроме того, остаточное давление в баллонах для ацетилена препятствует уносу ацетона-растворителя ацетилена (при меньшем давлении унос ацетона увеличивается, а уменьшение количества ацетона в баллоне повышает взрывоопасность ацетилена).

Ударная волна, образующаяся при взрыве газовых баллонов высокого давления, достигает величины 300…800 кПа.

Опасные факторы пожара

Любой пожар сопровождается проявлением опасных факторов пожара. Опасный фактор пожара (ОФП) - фактор пожара, воздействие которого приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также к материальному ущербу.

Опасными факторами пожара (ОФП), воздействующими на людей и материальные ценности, являются:

- пламя и искры;

- повышенная температура окружающей среды;

- токсичные продукты горения и термического разложения;

- снижение видимости в дыму;

- пониженная концентрация кислорода.

К вторичным проявлениям опасных факторов пожара относятся:

- осколки, части разрушившихся аппаратов, агрегатов, установок, конструкций;

- радиоактивные и токсичные вещества и материалы из разрушенных аппаратов и установок;

- электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов;

- опасные факторы взрыва, произошедшего в результате пожара;

- воздействие огнетушащих веществ.

Около 73 % погибших при пожарах погибают от воздействия на них токсичных продуктов горения, около 20 % - от действия высокой температуры, около 5% - от пониженного содержания кислорода. Остальные погибают от травм, полученных в результате обрушения строительных конструкций, разлета осколков при взрыве, из-за обострения и проявления скрытых заболеваний и психических факторов.

При пожарах, как правило, наблюдается сочетанное воздействие сразу нескольких ОФП. Предполагается, что полный поражающий эффект от такого воздействия будет больше, чем от простого суммирования воздействий отдельных составляющих. Такое явление, когда результат взаимодействия не является простой суммой частных действий, а порождает качественно новые результаты, зависящие от всей совокупности взаимодействий, носит название синергизм. Однако пока еще нет достоверных данных, подтверждающих или опровергающих это предположение.

Основополагающим документом, содержащим требования пожарной безопасности является Федеральный закон от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Этот документ регламентирует требования к мероприятиям по пожарной профилактике.

В соответствии с этим документом объекты должны иметь системы пожарной безопасности, направленные на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара, в том числе их вторичных проявлений, на требуемом уровне. При определении требуемого уровня обеспечения пожарной безопасности людей принимается, что вероятность предотвращения воздействия опасных факторов в год в расчете на каждого человека должна быть не менее 0,999999, а допустимый уровень пожарной опасности для людей - не более 10-6 воздействия опасных факторов пожара, превышающих предельно допустимые значения, в год в расчете на каждого человека.

В табл. 18 приведены предельные значения опасных факторов пожара.

Таблица 18

Предельные значения опасных факторов пожара

Опасный фактор	Предельное значение
Температура среды Тепловое излучение Содержание оксида углерода Содержание диоксида углерода Содержание кислорода Показатель ослабления света дымом на единицу длины	70 оС 500 Вт/м2 0,1 % (об.) 6 % (об.) Менее 17 % (об.) 2,4

Контрольные вопросы

1. Какие зоны условно выделяются при моделировании последствий взрыва?

2. Как определить степень разрушения зданий и сооружений под действием ударной волны?

3. Как зависит степень поражения людей от значения избыточного давления во фронте ударной волны?

4. Перечислите основные причины взрывов на производстве.

5. Что такое опасный фактор пожара?

6. Перечислите опасные факторы пожара.

7. Что относится к вторичным проявлениям опасных факторов пожара?

8. Чему равен приемлемый риск воздействия опасных факторов пожара на человека?

9. Задача. Оценить последствия взрыва баллонов с ацетиленом, если количество ацетилена составляет 0,31 т, а расстояние до здания цеха 65 м. Коэффициент эквивалентности по тротилу k_экв = 3,82.

прочностные характеристики цеха:

- слабые разрушения 10-20 кпа;

- средние разрушения 20-30 кпа;

- сильные разрушения 30-50 кпа;

- полные разрушения > 50 кпа.

Обеспечение пожарной безопасности

Пожарная безопасность - состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

Пожарная безопасность объекта обеспечивается системой предотвращения пожара и системой пожарной защиты (рис.44).

Рис.47. Система обеспечения пожарной безопасности объектов
в Российской Федерации

Система предотвращения пожара (пожарная профилактика) - комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на исключение возможности возникновения пожара.

Предотвращение пожара достигается:

– снижением вероятности образования горючей смеси и возможности возникновения в ней источников зажигания;

– поддержанием температуры горючей среды и давления в ней ниже максимально допустимых значений по горючести;

– уменьшением определяющего размера (например, объема) горючей среды ниже максимально допустимого по горючести.

В целях повышения эффективности работы по обеспечению пожарной безопасности разработан ряд классификаций.

Классификация помещений по взрывопожарной и пожарной опасности. Установлены 5 категорий пожаро- и взрывоопасных помещений: А и Б (соответственно повышенная взрывопожароопасность и взрывопожароопасность), В1 - В4 (пожароопасность), Г (умеренная пожароопасность) и Д (пониженная пожароопасность) (табл. 19).

Методика расчета избыточного давления взрыва в помещении для определения категорий помещений А и Б приведена в СП 12.13130.2009.

Определение пожарной категории В1 - В4 осуществляется путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки на любом из участков с ее нормативным значением (табл. 20).

Удельная пожарная нагрузка g [МДж·м2], определяется из соотношения

где - пожарная нагрузка, МДж;

S - площадь размещения пожарной нагрузки, м2.

Пожарная нагрузка, включающая в себя различные сочетания горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов в пределах пожароопасного участка, определяется по формуле

,

де G_i - количество i-го материала пожарной нагрузки, кг; - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж·кг-1.

Таблица 19

Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности.
СП 12.12130-2009 (извлечение)

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
1	2
А Повышенная взрывопожароопасность	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 0С в таком количестве, что они могут образовывать взрывоопасные паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, при котором расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б Взрывопожаро-опасность	Горючие пыли и волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 0С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1 - В4 Пожаро-опасность	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть
Г Умеренная пожароопасность	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются в качестве топлива
Д пониженная пожароопасность	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

Таблица 20

Определение пожарной категории В1 - В4 в зависимости от удельной
пожарной нагрузки

Категория помещения	Удельная пожарная нагрузка на участке, МДж·м
В1	Более 2200
В2	1401-2200
В3	181-1400
В4	1-180

Пример расчета удельной пожарной нагрузки

В помещении размещен аппарат с горючей жидкостью в количестве
G = 45 кг. Теплота сгорания ГЖ = 41,87 МДж/кг. Площадь размещения пожарной нагрузки при аварийном проливе 22,5 м2. Определить категорию и подкатегорию пожарной опасности помещения.

Решение

Помещение должно быть отнесено к категории В. Для определения подкатегории определяем пожарную нагрузку

Q = G ·= 45 · 41,87 = 1884,15 МДж,

S = 22,5 м2.

Удельная пожарная нагрузка составит

= 83,74 МДж/м2.

В соответствии с табл. 21 это помещение должно быть отнесено к категории В4.

Классификация производственных помещений и наружных электроустановок по взрыво- и пожароопасным зонам. Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) установлено 6 классов взрывоопасных зон: B-I, B-Ia, B-Iб, В-1г, В-II и В-IIа и 4 класса пожароопасных зон: П-I, П-II, П-IIа, П-III (табл. 21).

Электрооборудование в помещениях перечисленных классов должно выбираться с учетом требований Правил устройства электроустановок.

Таблица 21

Классификация взрывоопасных и пожароопасных зон по ПУЭ

Классифи-кация зон	Характеристика зон
1	2
В - I	Зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы (например, при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях, и т. п.)
В - Iа	Зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения), а возможны только в результате аварий или неисправностей
В - Iб	Зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей, и которые отличаются одной из следующих особенностей: 1) горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения (15 % и более) и резким запахом при предельно допустимых концентрациях по ГОСТ 12.1.005-88 (например, машинные залы аммиачных компрессорных и холодильных абсорбционных установок) 2) помещения производств, связанных с обращением газообразного водорода, в которых по условиям технологического процесса исключается образование взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5 % свободного объема помещения, имеют взрывоопасную зону только в верхней части помещения. Взрывоопасная зона принимается от отметки 0,75 общей высоты помещения, считая от уровня пола, но не выше кранового пути, если таковой имеется (например, помещения электролиза воды, зарядные станции тяговых и стартерных аккумуляторных батарей)
В - Iг	Пространства у наружных установок: технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ (за исключением наружных аммиачных компрессорных установок), надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеры), эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой и т. п.
В - II	Зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы (например, при загрузке и разгрузке технологических аппаратов)
В - IIа	Зоны, расположенные в помещениях, в которых опасные состояния, указанные в предыдущем пункте, не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей
П - I	Зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 0С
П - II	Зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие пыли или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м3 к объему воздуха
П - IIа	Зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества
П - III	Расположенные вне помещения зоны, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 0С или твердые горючие вещества

Классы взрывоопасных зон в соответствии с Техническим регламентом «О требованиях пожарной безопасности» приведены в табл.22.

Таблица 22

Классы взрывоопасных зон

Классы зон	Характеристика зон
1	2
Взрывоопасная зона класса 0	Пространство, в котором газопаровоздушная взрывоопасная среда присутствует постоянно или в течение хотя бы одного часа.
Взрывоопасная зона класса 1	Пространство, в котором газопаровоздушная взрывоопасная среда может образоваться при нормальной работе.
Взрыво-опасная зона класса 2	Пространство, в котором газопаровоздушная взрывоопасная среда не может образоваться при нормальной работе, а лишь кратковременно в результате аварийной ситуации.

Окончание табл. 22

1	2
Взрыво-опасная зона класса 20	Зоны, в которых взрывоопасные смеси горючей пыли с воздухом имеют нижний концентрационный предел менее 65 г/м3 и присутствуют постоянно
Взрыво-опасная зона класса 21	Зоны, расположенные в помещениях в которых при нормальном режиме работы оборудования выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна, способные образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации 65 и менее г/м3
Взрыво-опасная зона класса 22	Зоны, расположенные в помещениях в которых при нормальном режиме работы оборудования не образуются взрывоопасные смеси горючих пылей или волокон с воздухом при концентрации 65 и менее г/м3, но возможно образование такой взрывоопасной смеси только в результате аварии или повреждения технологического оборудования

Понятие предела огнестойкости. Степени огнестойкости строительных конструкций

Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции, признаков предельных состояний:

· потери несущей способности (R);

· потери целостности (Е);

· потери теплоизолирующей способности (I).

Имеется 5 степеней огнестойкости зданий и сооружений: I, II, III, IV, V

Пределы огнестойкости строительных конструкций приведены в табл.23.

Таблица 23

Пределы огнестойкости строительных конструкций

Степень огнестой-кости здания	Пределы огнестойкости строительных конструкций, не менее, мин
	Несущие элементы здания	Наружные стены	Перекрытия междуэтажные	Лестничные клетки
				внутренние стены	марши и площадки
I	R 120	RE 30	REI 60	REI 120	R 60
II	R 90	RE 15	REI 45	REI 90	R 60
III	R 45	RE 15	REI 45	REI 60	R 45
IV	R 45	RE 15	REI 15	REI 45	R 15
V	Не нормируется

Контрольные вопросы и задачи

1. Дайте определение понятия «пожарная безопасность».

2. Назовите составляющие системы обеспечения пожарной безопасности в РФ.

3. На чем основаны мероприятия по предупреждению пожара?

4. Назовите категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности и дайте их характеристику.

5. Какой количественный показатель должен быть вычислен при определении категорий А и Б?

6. От какого показателя зависит определение пожарной категории В1 - В4? Как его определяют?

7. В каких целях применяется классификация производственных помещений и наружных электроустановок по взрыво- и пожароопасным зонам?

8. Какие классы взрыво(пожаро)опасных зон могут соответствовать категории помещения А? категории Б? категориям В1 - В4?

9. Сформулируйте понятие предела огнестойкости строительных конструкций. По каким признакам он определяется?

10. Как связаны степени огнестойкости здания с пределом огнестойкости строительных конструкций?

11. Задача. В помещении площадью 45 м2 размещены горючие материалы в количестве 120 кг. Теплота сгорания = 13,8 МДж/кг. Определить категорию и подкатегорию пожарной опасности помещения.

Мероприятия по ограничению последствий пожаров

Предупреждению развития пожаров и уменьшению последствий от них способствуют следующие меры:

1) устройство в зданиях и сооружениях противопожарных преград в виде стен, перегородок, перекрытий, дверей, ворот, люков, тамбур-шлюзов и окон, выполненных из негорючих материалов и предназначенных для ограничения распространения пожара внутри объекта;

2) устройство противопожарных разрывов между производственными зданиями и сооружениями для предупреждения распространения пожара с одного объекта на другой;

3) определение путей безопасной эвакуации людей в случае возникновения пожара;

4) применение огнезащитных составов (покрытий) для защиты конструкций из горючих материалов от возгорания и в целях повышения предела огнестойкости металлических строительных конструкций;

5) устройство молниезащиты зданий, сооружений и оборудования.

Система пожарной защиты - комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара и ограничение материального ущерба от него.

Основой системы пожарной защиты является тушение пожаров, которое сводится к активному воздействию средствами пожаротушения на зону горения в целях нарушения его устойчивости.

Классификация пожаров. Пожары классифицируются по виду горючего материала и подразделяются на следующие классы:

1) пожары твердых горючих веществ и материалов (А);

2) пожары горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ и материалов (В);

3) пожары газов (С);

4) пожары металлов (D);

5) пожары горючих веществ и материалов электроустановок, находящихся под напряжением (Е);

6) пожары ядерных материалов, радиоактивных отходов и радиоактивных веществ (F).

Классификация пожаров по виду горючего материала используется для обозначения области применения средств пожаротушения. В табл. 24 приведены рекомендуемые средства пожаротушения в соответствии с классом пожара.

Таблица 24

Классы пожара и рекомендуемые средства пожаротушения

Класс пожара	Характеристика класса	Рекомендуемые средства пожаротушения
А	Горение твердых веществ	Все виды огнетушащих средств
В	Горение жидких веществ	Пена, мелкораспыленная вода, хладоны, порошки
С	Горение газообразных веществ	Объемное тушение и флегматизация газовыми составами, вода для охлаждения оборудования
Д	Горение металлов и металлсодержащих веществ	Специальные порошки
(Е)	Электроустановки под напряжением	Углекислота, хладоны, специальные порошки

Способы пожаротушения. В соответствии с основными условиями (составляющими), которые определяют возможность возникновения процесса горения, для его прекращения могут быть использованы следующие способы пожаротушения:

1) быстрое охлаждение очага горения;

2) разбавление реагирующих веществ и материалов до значений, при которых не может происходить горение, флегматизация, т. е. снижение концентрации кислорода путем введения в зону горения негорючих газов (например, азота, углекислого газа, водяного пара) или разбавления горючих веществ негорючими (например, этилового спирта водой);

3) интенсивное торможение (ингибирование) скорости химической реакции горения путем подачи специальных замедлителей реакции (ингибиторов) на поверхность горящих веществ и материалов или в воздух, поступающий в зону горения;

4) изоляция реагирующих веществ от зоны горения созданием изолирующего слоя в горючих материалах в результате нанесения на их поверхность огнетушащих веществ, а также путем разборки горючих материалов или удаления их из зоны пожара;

5) механический срыв пламени сильной струей воды или газа.

В качестве огнетушащих веществ используются:

- вода или вода со смачивателями и другими добавками;

- огнетушащая пена (воздушно-механическая и химическая);

- твердая углекислота;

- инертные газы (главным образом СО2 и N2), а также водяной пар;

- огнетушащие порошки;

- галогенизированные углеводороды (хладоны);

- аэрозольные огнетушащие составы.

Самым распространенным средством тушения является вода. Она может подаваться в очаг пожара сплошными и распыленными струями. Компактная струя сбивает пламя, изолирует горящий слой от кислорода тонкой водяной пленкой и охлаждает горящие материалы. Охлаждающее действие воды определяется значительными величинами ее теплоемкости и теплоты парообразования. Разбавляющее действие, приводящее к снижению содержания кислорода в окружающем воздухе, обусловливается тем, что объем пара в 1700 раз превышает объем испарившейся воды.

Водой тушить нельзя:

– электроустановки, находящиеся под напряжением;

– бензин, керосин и другие жидкости с плотностью меньше, чем у воды (эти жидкости всплывают и, растекаясь,
увеличивают площадь горения);

– вещества, которые самовозгораются при взаимодействии с водой (негашеную известь, карбид кальция, щелочные металлы и их карбиды);

– битум и жиры (происходит их выброс и разбрызгивание).

Огнетушащие свойства пены определяют ее кратностью - отношением объема пены к объему ее жидкой фазы, стойкостью, дисперсностью и вязкостью. В зависимости от способа и условий получения огнетушащие пены делят на химические и воздушно-механические. Химическая пена образуется при взаимодействии растворов кислот и щелочей в присутствии пенообразующего вещества и представляет собой концентрированную эмульсию двуокиси углерода в водном растворе минеральных солей, содержащем пенообразующее вещество. Воздушно-механическую пену низкой, средней и высокой кратности получают с помощью специальной пенообразующей аппаратуры и пенообразователей.

При тушении пожаров инертными газообразными разбавителями используют двуокись углерода, азот, дымовые или отработанные газы, пар, а также аргон и другие газы. Огнетушащее действие этих составов заключается в разбавлении воздуха и снижении в нем содержания кислорода до концентрации, при которой прекращается горение. Огнетушащий эффект при разбавлении обусловливается также потерями теплоты на нагревание разбавителей и снижением теплового эффекта реакции.

Огнетушащие порошки: механизм их действия заключается в ингибировании горения, т. е. в торможении скорости химических реакций горения.

Хладоны (галогеноуглеводороды) вызывают торможение реакций горения, т. е. являются ингибиторами. Обладают хорошими диэлектрическими свойствами и пригодны для тушения электрооборудования. Можно использовать при отрицательных температурах, так как они имеют низкую температуру замерзания. Опасность представляет токсическое воздействие хладонов и продуктов их термического разложения на организм человека.

Аэрозольные огнетушащие составы. Огнетушащий состав получается сжиганием твердотопливной композиции, которая может гореть без доступа воздуха. Образуемый в качестве продукта сгорания аэрозоль состоит из газовой фазы (преимущественно СО2) и взвешенных частиц (наподобие огнетушащих порошков, только с еще более мелкими размерами частиц, что повышает огнетушащую способность).

Подача огнетушащих веществ к очагу пожара осуществляется пожарной техникой, т.е. совокупностью технических средств для предотвращения, ограничения распространения, тушения пожара.

пожарная техника включает следующие виды оборудования:

1) пожарные машины - различные пожарные автомобили, мотопомпы, прицепы, поезда, суда, вертолеты, самолеты;

2) установки пожаротушения - автоматические, ручные, спринклерные, дрен-черные установки, установки водяного, пенного, газового, порошкового пожаротушения и др.;

3) огнетушители - переносные, передвижные, пенные, воздушно-пенные, порошковые и др.;

4) средства пожарной и охранной сигнализации - пожарные извещатели, станции пожарной сигнализации, линии связи;

5) спасательные пожарные устройства - пожарные дымососы, различные лестницы, спасательные рукава и др.;

6) пожарное оборудование - пожарные гидранты, пожарные краны, стволы и т.д.;

7) ручной пожарный инструмент - пожарные багры, ломы, топоры, электрические и бензомоторные пилы и др.;

8) пожарный инвентарь - бочки для воды и пенообразователя, ведра, ящики с песком и др.

Выбор количества и типа первичных средств пожаротушения осуществляется в соответствии с «Правилами пожарной безопасности в Российской Федерации» ППБ 01 - 2003 в зависимости от категории взрывопожарной и пожарной опасности помещения, класса пожара и защищаемой площади.

Пожарная защита объектов также обеспечивается:

- системой противодымной защиты;

- средствами коллективной и индивидуальной защиты людей (в том числе пожарных, участвующих в тушении пожара);

- организацией пожарной охраны (профилактического и оперативного обслу-живания объектов);

- организацией обучения работников и населения правилам пожарной безопас-ности;

- разработкой правил поведения и действия людей при возникновении пожара.

Средства обнаружения пожара. Большое значение в системе пожарной безопасности имеет первоначальное обнаружение возгорания. Наиболее эффективно в этом плане применение автоматических устройств пожарной сигнализации (АУГПС), которые устанавливаются в соответствии с требованиями норм пожарной безопасности НПБ 110-99 и СНиП 2.04.09-84. Пожарная автоматика зданий и сооружений.

Пожарные извещатели преобразуют неэлектрические физические величины (излучение тепловой и световой энергии, движение частиц дыма) в электрические, которые в виде сигнала определенной формы направляются по проводам на приемную станцию.

В зависимости от того, какой из параметров газовоздушной среды вызывает срабатывание пожарного извещателя, они бывают тепловыми, световыми, дымовыми, комбинированными, ультразвуковыми.

Принцип действия тепловых извещателей состоит в изменении электропроводности тел, контактной разности потенциалов, ферромагнитных свойств материалов, изменении линейных размеров твердых тел, физических параметров жидкостей, газов и т.д.

Дымовые извещатели делят на фотоэлектрические и ионизационные. Фотоэлектрические извещатели работают на принципе рассеяния частицами дыма теплового излучения. Ионизационные извещатели используют эффект ослабления ионизации воздушного межэлектродного промежутка дымом.

Ультразвуковые извещатели предназначены для пространственного обнаружения очага загорания и подачи сигнала тревоги.

Контрольные вопросы

1. Какие меры способствуют ограничению последствий пожаров?

2. Перечислите основные способы пожаротушения.

3. Назовите классы пожара в зависимости от вида горючей среды.

4. В каких случаях и почему нельзя использовать воду в целях тушения пожара?

5. Какие виды огнетушащих средств применяются в зависимости от класса пожара?

6. Какие виды оборудования включает пожарная техника для защиты объектов?

7. Как определить необходимое количество и тип первичных средств пожаротушения?

8. Перечислите мероприятия по обеспечению пожарной защиты объектов.

9. Какие применяются средства обнаружения пожара? Принцип их действия.

Молниезащита зданий и сооружений

В условиях ясной погоды происходит непрерывное перемещение положительных ионов к земле и отрицательных от нее, что обусловливает существование тока утечки между ионосферой и поверхностью Земли и образование больших электрических зарядов в грозовых облаках. Потенциал грозовой тучи составляет от 100 миллионов до 1 миллиарда вольт. Ежегодно разряды атмосферного статического электричества (молнии) становятся причиной пожаров и взрывов, приносят значительный материальный ущерб и приводят к человеческим жертвам.

Непосредственное опасное воздействие молнии - это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов - радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения.

эффективным средством защиты от атмосферного статического электричества является молниезащита. Она включает комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, предохранения зданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, загораний и разрушений, возможных при воздействии молний.

Для всех видов зданий, сооружений, а также силовых и информационных кабелей, проводящих трубопроводов, непроводящих трубопроводов с внутренней проводящей средой проектирование и изготовление молниезащиты должно выполняться согласно «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» СО 153-34.21.122-2003.

Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты

Классификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения.

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 торговли, промышленного производства, сельского хозяйства.

Специальные объекты:

- объекты с ограниченной опасностью (средства связи, электростанции, пожароопасные производства);

- объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения (нефтеперерабатывающие предприятия, заправочные станции);

- объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы: химический завод, атомная электростанция, биохимиические фабрики и лаборатории);

- прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов выбираются необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ). Например, для обычных объектов могут быть предложены четыре уровня надежности защиты, указанные в табл.25.

Таблица 25

Уровни защиты от ПУМ для обычных объектов

Уровень защиты	Надежность защиты от ПУМ Рз
I	0,98
II	0,95
III	0,90
IV	0,80

Выбор уровня надежности защиты определяется назначением зданий и сооружений, среднегодовой продолжительностью гроз по данным метеорологических наблюдений в месте размещения объекта.

Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от ПУМ устанавливается в пределах Р_з = 0,9…0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от прямого удара молнии по согласованию с органами государственного контроля.

Кроме механических и термических воздействий ток молнии создает мощные импульсы электромагнитного излучения, которые могут быть причиной повреждения систем, включающих оборудование связи, управления, автоматики, вычислительные и информационные устройства и т.п.

Комплекс средств молниезащиты

Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии - молниеотводы (внешняя молниезащитная система (МЗС)) и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.

Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы - стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов) или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.

Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.

Токи молнии, попадающие в молниеприемники, отводятся в заземлитель через систему токоотводов (спусков) и растекаются в земле.

Внешняя МЗС в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Молниеприемники могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта (например, металлические конструкции крыши: фермы, соединенная между собой стальная арматура и т.п.); в последнем случае они называются естественными молниеприемниками.

Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации следующих элементов: стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток).

Токоотводы в целях снижения вероятности возникновения опасного искрения должны располагаться таким образом, чтобы между точкой поражения и землей ток растекался по нескольким параллельным путям, а длина этих путей была ограничена до минимума. Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям так, чтобы путь до земли был по возможности кратчайшим. Не рекомендуется прокладка токоотводов в виде петель.

В качестве естественных токоотводов могут использоваться конструктивные элементы зданий, если они удовлетворяют требованию электрической непрерывности.

Заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода.

В качестве заземлителей молниезащиты могут также использоваться специально прокладываемые заземляющие электроды: вертикальные, наклонные или радиально расходящиеся, а также заземляющий контур, уложенный на дне котлована, либо заземляющие сетки.

В качестве заземляющих электродов может использоваться соединенная между собой арматура железобетона или иные подземные металлические конструкции.

Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности Р_з. Объект считается защищенным, если совокупность всех его молниеотводов обеспечивает надежность защиты не менее Р_з.

Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались естественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна - в комбинации со специально установленными молниеотводами.

Защитное действие молниеотвода характеризуется зоной защиты, под которой понимается пространство, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, размещенный в его объеме, не превышает заданной величины.

В общем случае выбор молниеотводов должен производиться при помощи соответствующих компьютерных программ, способных вычислять зоны защиты или вероятность прорыва молнии в объект (группу объектов) любой конфигурации при произвольном расположении практически любого числа молниеотводов различных типов.

Зоны защиты для простейших молниеотводов: одиночного стержневого (а), двойного стержневого (б) и тросового (в) показаны на рис. 42. Размеры молниеотводов можно определять, пользуясь эмпирическими формулами, приведенными в «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» СО 153-34.21.122-2003.

Защита от вторичных воздействий молнии. Современные электрические и электронные системы более чувствительны к воздействию молнии, чем устройства предыдущих поколений, поэтому необходимо применять специальные меры по их защите от опасных воздействий молнии.

Пространство, в котором расположены электрические и электронные системы, должно быть разделено на зоны различной степени защиты в зависимости от значений электромагнитных параметров на их границах. В общем случае чем выше номер зоны, тем меньше значения параметров электромагнитных полей, токов напряжений в пространстве зоны.

Зона 0 - зона, где каждый объект подвержен прямому удару молнии, и поэтому через него может протекать полный ток молнии. В этой области электромагнитное поле имеет максимальное значение.

...