Промышленная безопасность
..pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
О.В. Лонский
ПРОМЫШЛЕННАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2015
УДК 658.382.(07) Л76
Рецензенты:
канд. техн. наук, доцент А.Л. Долинов (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);
д-р мед. наук, профессор О.В. Долгих (Федеральный научный центр медико-профилактических
технологий управления рисками здоровью населения, г. Пермь)
Лонский, О.В.
Л76 Промышленная безопасность : практикум / авт.-сост. О.В. Лонский. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. поли-
техн. ун-та, 2015. – 147 с.
ISBN 978-5-398-01382-5
Содержит теоретический материал, справочные данные для выполнения практических работ по промышленной безопасности под руководством преподавателя.
Предназначено для студентов заочной формы обучения по направлению 280100 «Безопасность жизнедеятельности», специальность280101 «Безопасностьжизнедеятельностив техносфере».
УДК 658.382.(07)
ISBN 978-5-398-01382-5 |
© ПНИПУ, 2015 |
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Практическая работа № 1. Определение потенциала |
|
на поверхности цистерны, сопротивления заземляющего |
|
устройства и времени полного разряда цистерны при сливе |
|
из нее горючей жидкости ........................................................................... |
4 |
Практическая работа № 2. Расчеты по безопасности |
|
при эксплуатации систем, работающих под давлением .......................... |
6 |
Практическая работа № 3. Определение необходимости |
|
дополнительной регулировки редуктора на кислородном |
|
баллоне.......................................................................................................... |
8 |
Практическая работа № 4. Расчет потребного числа баллонов |
|
с диоксидом углерода и внутреннего диаметра магистрального |
|
трубопровода установки пожаротушения................................................. |
9 |
Практическая работа № 5. Определение категории |
|
взрывопожарной и пожарной опасности помещения............................. |
11 |
Практическая работа № 6. Расчеты по безопасности ведения |
|
погрузочно-разгрузочных работ краном ................................................ |
18 |
Практическая работа № 7. Оценка ущерба от аварий на опасных |
|
производственных объектах ..................................................................... |
23 |
Практическая работа № 8. Расчет выбросов вредных веществ |
|
в атмосферу при свободном горении нефти и нефтепродуктов ........ |
51 |
Практическая работа № 9. Оценка последствий аварийных |
|
взрывов топливно-воздушных смесей..................................................... |
59 |
Практическое занятие № 10. Оценка химической обстановки |
|
при чрезвычайных ситуациях на химически опасных объектах |
|
экономики .................................................................................................. |
85 |
Практическая работа № 11. Расследование аварий на опасных |
|
производственных объектах ................................................................... |
104 |
Список литературы.................................................................................. |
146 |
3
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА НА ПОВЕРХНОСТИ ЦИСТЕРНЫ, СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА И ВРЕМЕНИ
ПОЛНОГО РАЗРЯДА ЦИСТЕРНЫ ПРИ СЛИВЕ ИЗ НЕЕ ГОРЮЧЕЙ ЖИДКОСТИ
Задание
1. Определить потенциал на поверхности цистерны, сопротивление заземляющего устройства и время полного разряда цистерны при сливе из нее горючей жидкости.
Исходные данные для решения задачи выбрать из табл. 1.1.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
1 . 1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Параметр |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
|
п/п |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0 |
|
|
|
|||||||||||
1 |
Объем, сливаемой |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
|
1,4 |
жидкостиМ·103, л |
|
|||||||||||
2 |
СкоростьсливаV, |
50 |
75 |
100 |
120 |
130 |
150 |
165 |
175 |
190 |
|
205 |
л/мин |
|
|||||||||||
|
Скоростьэлектриза- |
|
|
|
|
|
–8 |
|
|
|
|
|
3 |
цииq, А/минна1 л |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
4 |
Электрическаяем- |
Дляцистерн, применяемыхнапрактикедляслива- –9 |
||||||||||
|
костьцистернС, Ф |
наливанефтеподуктов, можетбытьпринятаСц= 10 |
||||||||||
|
Методические указания к расчету |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
1. Определить полный заряд Q, Кл, передаваемый наэлек- |
|||||||||||
тризованной жидкостью цистерне, по формуле (1.1): |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
Q = q M, |
|
|
|
|
(1.1) |
||||
где q – скорость электризации или заряда, в кулонах на 1 л электризуемогопродукта; М– количествоперекачиваемогопродукта, л.
2. Определить потенциал U, В, на изолированной цистерне при указанной электрической емкости по формуле (1.2):
U = |
Q |
. |
(1.2) |
|
|||
|
C |
|
|
4
3. Определить тепловую энергию искры E, Дж, при найденномпотенциале поформуле(1.3):
E = 0,5 C U2. |
(1.3) |
4. Сравнить полученную энергию искры с энергией, необходимой для воспламенения жидкости, имеющей скорость электризации q = 10–8 А/мин на 1 л продукта и равную 10–3 Дж.
Для ограничения опасных потенциалов, возникающих на резервуарах и цистернах при сливе и наливе горючих и легковоспламеняющихся жидкостей (светлых нефтепродуктов), требуется заземляющее устройство. Практическая величина сопротивления может быть порядка 1 мОм.
Для снижения потенциала (при превышении рассчитанной энергии, величины заданной энергии искры) до какой-то величины необходимо устройство токопроводящего соединения с сопротивлением R, Ом, величину которого необходимо рассчитать по формуле (1.4):
R = |
U1T |
. |
(1.4) |
|
|||
|
CQ |
|
|
где U1 – величина потенциала, до которого его необходимо снизить, принимается студентом самостоятельно; Т – время слива жидкости из цистерны, определяется по формуле (1.5):
T = |
M |
. |
(1.5) |
|
|||
|
V |
|
|
Сравнить полученную величину сопротивления R, мин,
спринятой в практической деятельности, т.е. 1 мОм.
5.Определить время полного разряда цистерны t, с, по формуле (1.6):
t = 3 C R. |
(1.6) |
5
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2. РАСЧЕТЫ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
СИСТЕМ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Задания
Работа состоит из трех заданий. Исходные данные берутся из табл. 2.1.
Задание 1. Компрессор подает воздух с давлением P2, кПа, при начальном атмосферном давлении сжимаемого воздуха P1 = 98 кПа при температуре T1 = 288 К. В компрессоре применяется компрессорное масло марки 129М0 с температурой вспышки паров не ниже 216 °С. Правила устройства и безопасной эксплуатации воздушных компрессоров и воздуховодов устанавливают разницу между температурой вспышки паров масла и температурой сжатого воздуха, которая должна быть не менее 75 °С. Требуется определить температуру сжатого воздуха и оценить возможность эксплуатации компрессора без охлаждения.
Задание 2. Воздухосборник компрессора (ресивер) имеет объем V, м3, и рассчитан на давление P2, кПа. Требуется определить мощность возможного взрыва этого воздухосборника, время взрыва t = 0,1 с.
Задание 3. Произошел взрыв баллона с ацетиленом. Требуется определить, при каком давлении произошел этот взрыв, если: толщина стенки баллона S = 4 мм, внутренний диаметр баллона Dв = 200 мм, материал стенок баллона – сталь 20. Согласно действующим правилам предельное рабочее давление
в баллоне 2942 кПа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
2 . 1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
|||||||||||
Рабочее давление P2, кПа |
500 |
600 |
400 |
1200 |
1000 |
800 |
600 |
1200 |
1000 |
700 |
|
Объем ресивера V, м3 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
2,2 |
2,5 |
3,5 |
|
6
Методические указания к расчету
Задание 1. Конечную температуру сжатого воздуха T2, К, определить по формуле (2.1):
|
|
P |
(m−1):m |
||
|
|
|
|||
T2 |
= T |
2 |
, |
(2.1) |
|
1 |
|||||
|
|
|
|
||
|
|
P |
|
|
|
где T1 – абсолютная температура воздуха до сжатия, К; T2 – абсолютная температура воздуха после сжатия, К; m – показатель адиабаты газа, для воздуха m = 1,41.
Полученный результат следует сравнить с температурой вспышки паров компрессорного масла и сделать заключение о необходимости охлаждения компрессора.
Задание 2. Мощность N, кВт, развиваемую при взрыве сосуда, находящегося под давлением, определить по формуле (2.2):
N = |
A |
, |
(2.2) |
|
|||
102t |
|
||
где A – работа взрыва при адиабатическом расширении газа, которую следует определить по формуле (2.3):
|
VP |
|
|
P |
(m−1):m |
|
||
A = |
|
|
|
1 |
− |
1 |
, |
(2.3) |
|
|
|||||||
|
|
|
P2 |
|
|
|||
|
m −1 |
|
|
|
|
|||
где P2 – конечное (атмосферное) давление воздуха, Па; m – показатель адиабаты воздуха, m = 1,41.
Задание 3. Давление P, Па, при котором произошел взрыв
баллона, определить по формуле (2.4): |
|
||
P = |
(S − C) 2cр f |
, |
(2.4) |
|
|||
|
Dв |
|
|
где S – толщина стенки баллона, см; C – прибавка на минусовые допуски стали, см; Dв – внутренний диаметр баллона, см;
7
cр – допустимое сопротивление стали на растяжение, выбрать по справочнику, Па; f – коэффициент прочности, для бесшовных труб f = 1.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ РЕГУЛИРОВКИ РЕДУКТОРА НА КИСЛОРОДНОМ БАЛЛОНЕ
Задание
1. Определить необходимость дополнительной регулировки редуктора.
На кислородном баллоне установлен редуктор прямого действия, отрегулированный на давление 0,5 МПа. За время работы давление в баллоне снижается с 15 до 2,5 МПа. Требуется определить необходимость дополнительной регулировки редуктора, если давление кислорода, подаваемого в горелку, будет менее 0,4 МПа. Следует учесть, что значение давления кислорода, подаваемого в горелку, менее 0,4 МПа недопустимо из-за возможности обратного удара. Исходные данные следует взять
из табл. 3.1 (усилие пружин следует считать постоянным). |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
3 . 1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Площадьсеченияклапана |
0,40 |
0,60 |
0,50 |
0, 43 |
0,47 |
0, 54 |
0,57 |
0,62 |
0,65 |
0,68 |
|
редуктораf1, см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочаяплощадьмембра- |
24 |
30 |
34 |
37 |
45 |
47 |
48 |
28 |
25 |
35 |
|
ныf2, см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Усилие, создаваемоена- |
950 |
1056 |
1000 |
910 |
1200 |
980 |
1150 |
956 |
1100 |
1005 |
|
жимнойпружиной, Q1, Н |
|||||||||||
Усилие, создаваемоевоз- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вратной(запорной) пру- |
100 |
94 |
102 |
110 |
98 |
105 |
115 |
97 |
108 |
102 |
|
жинойQ, Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
Методические указания к расчету
1. Рабочее давление газа P2, МПа, в магистрали определить из уравнения равновесия давлений для редуктора прямого действия (3.1):
P1 f1 + Q1 = P2 f2 + Q1. |
(3.1) |
Принять P1 = 2,5 МПа, т.е. наименьшее давление в баллоне.
2.Есливрезультатерасчета будетполучено, чтоP2 < 0,4 МПа, то возможен обратный удар. Для предупреждения обратного удара необходима дополнительная регулировка редуктора.
3.Остаточное давление P1, на которое следует провести дополнительную регулировку редуктора, определить из того же уравнения равновесия (3.1) при P2 = 0,4 МПа.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4.
РАСЧЕТ ПОТРЕБНОГО ЧИСЛА БАЛЛОНОВ С ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА И ВНУТРЕННЕГО ДИАМЕТРА МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА УСТАНОВКИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Задания
1.Рассчитать в соответствии с методикой, приведенной
вСНиП 2.04.09–84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений», потребное число баллонов с диоксидом углерода (CO2).
2.Рассчитать внутренний диаметр магистрального трубопровода установки пожаротушения (используя данные табл. 4.1).
Исходные данные:
– горючий материал – керосин;
– размеры защищаемого помещения – a·b·h (ширина × длина × высота помещения), м;
– суммарная площадь постоянно открытых проемов А2, м2;
– длина магистрального трубопровода по проекту l1, м.
9
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
4 .1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
|||||||||||
Ширинапомещенияа, м |
20 |
18 |
15 |
12 |
15 |
15 |
18 |
10 |
10 |
15 |
|
Длинапомещенияb, м |
30 |
18 |
20 |
30 |
15 |
25 |
20 |
25 |
30 |
20 |
|
Высота помещенияh, м |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
|
Площадьоткрытыхпро- |
29 |
28 |
26 |
28 |
24 |
29 |
26 |
24 |
26 |
30 |
|
емовA2, м2 |
|||||||||||
Длинатрубопровода |
50 |
80 |
65 |
90 |
45 |
75 |
60 |
45 |
70 |
85 |
|
попроекту l1, м |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Методические указания к расчету
1. Определить объем защищаемого помещения V, м3, по
формуле (4.1): |
|
V = (a·b·h). |
(4.1) |
2. Определить основной запас диоксида углерода m, кг, по |
|
формуле (4.2): |
|
m = 1,1·k2(k3(A1 + 30A2) + 0,7·V), |
(4.2) |
где k2 – коэффициент, учитывающий вид горючего вещества, материала, определяется по табл. 1 СНиП 2.04.09–84, для керосина k2 = 1,0; k3 – коэффициент, учитывающий утечку диоксида углерода через неплотности в ограждающих конструкциях, k3 = 0,2 кг/м2; A1 – суммарная площадь ограждающих конструкций защищаемого помещения, м2. Определяется поформуле(4.3):
A1 = 2h(a + b) + (ab); |
(4.3) |
A2 – площадь открытых проемов, м2, определяется по рисунку 1 СНиП 2.04.09–84 в зависимости от объема защищаемого помещения.
Для условий задачи значения A2 приведены в таблице исходных данных (см. табл. 4.1).
3. Определить расчетное число баллонов Nб, шт., для установки, исходя из условия, что вес диоксида углерода в баллоне емкостью 40 л составляет 25 кг, т.е.
10