Preview

Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
Том 29, № 5 (2020)
Скачать выпуск PDF

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 

5-12 145
Аннотация

Введение. Рассмотрены российские и международные нормативные документы, отражающие специфические требования к объектам инфраструктуры водородной энергетики, к числу которых следует отнести объекты получения газообразного (GH2) и сжиженного (LH2) водорода, хранилища водорода (газообразного, сжиженного и в виде гидридов металлов), автозаправочные станции с использованием GH2 и LH2 в качестве моторного топлива, энергетические установки с применением водорода, предприятия по обслуживанию автомобилей на водородном моторном топливе.

Российские нормативные правовые и нормативные документы. Выявлено, что в настоящее время в Российской Федерации отсутствуют нормативные правовые документы, регламентирующие достаточные требования к перечисленным выше объектам водородной энергетики, а существующие нормативные документы в указанной области весьма немногочисленны.

Стандарт NFPA 2. Среди международных нормативных документов, в первую очередь, следует отметить стандарт NFPA 2, детально регламентирующий требования пожарной безопасности для объектов инфраструктуры водородной энергетики. Однако далеко не все его положения могут быть использованы в Российской Федерации без соответствующей адаптации.

Выводы. На основе проведенного анализа представляется целесообразной следующая иерархия нормативных правовых и нормативных документов по безопасности объектов водородной энергетики. Во главе этой иерархии должен стоять нормативный правовой акт (федеральный закон или постановление Правительства), который формулирует общие требования к объектам водородной энергетики. Далее должна следовать серия нормативных документов добровольного применения (стандарты и своды правил). Указанные нормативные документы должны содержать требования к технологическому оборудованию, зданиям и сооружениям объектов водородной энергетики. Отдельно следует рассмотреть требования к эксплуатации рассматриваемых объектов. При этом необходимо отметить, что предлагаемые к разработке документы должны учитывать лучшую мировую практику (в частности, рассмотренный в настоящей работе стандарт NFPA 2).

ПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ, ДЕТОНАЦИИ И ВЗРЫВА 

13-39 149
Аннотация

Введение. Резервуары и резервуарные парки широко распространены во многих субъектах Российской Федерации и являются одним из важнейших элементов технологической схемы добычи, подготовки, транспортировки и переработки нефти и нефтепродуктов. Проблема обеспечения пожарной безопасности резервуарных парков, соответствующих, согласно риск-ориентированной модели безопасности, наиболее высоким уровням риска, является актуальной как на российском, так и на мировом уровнях. В связи с развитием в течение последних десятилетий информационных и коммуникационных технологий и их внедрением в процессы функционирования и управления различными объектами появились передовые методы прогнозирования возникновения и развития чрезвычайных ситуаций на объектах, оптимизации управленческих решений при локализации и ликвидации чрезвычайных ситуаций, в том числе и пожаров.

Цели и задачи. В работе авторы представляют разработанную ими модель оперативного прогнозирования теплового потока на основе искусственных нейронных сетей для повышения безопасности персонала пожарной охраны при тушении пожара на наземном вертикальном стальном резервуаре с защитной стенкой. В исследовании особое внимание авторы уделяют выявлению зависимости теплового потока от ветровой нагрузки. Методы. Для достижения указанной цели авторами организована и проведена серия экспериментов, осуществлен сбор экспериментальных данных о тепловом потоке и сформированы обучающие и тестовые выборки. Результаты. Посредством построения искусственных нейронных сетей ANFIS выполнено определение зависимостей теплового потока от факторов внешней среды. Произведено сравнение различных типов функций принадлежности, методов оптимизации и методов генерирования системы и установлено, что для сетей ANFIS, выполняющих прогнозирование теплового потока без учета и с учетом ветровой нагрузки, оптимальным является применение метода субкластеризации и гибридного метода оптимизации, что обеспечивает самые низкие значения ошибки на выборках.

Обсуждение. Результаты анализа показывают, что скорость ветра и расположение резервуара могут привести к повышению температуры воздуха, стенки резервуара и бензина. Поэтому, несмотря на сложность анализа, регистрация всех этих факторов позволяет прогнозировать безопасное для пожаротушения расстояние от горящего резервуара.

Выводы. Научное исследование позволило разработать модель оперативного прогнозирования теплового потока на основе использования элементов искусственного интеллекта (сетей ANFIS). Полученные в ходе работы результаты позволяют повысить эффективность оперативного прогнозирования динамики развития пожаров в резервуарах и резервуарных парках и оптимизацию процессов принятия управленческих решений ответственными лицами.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЛЕКСЫ ПРОГРАММ 

40-50 208
Аннотация

Введение. Анализ выполнения системой пожарной сигнализации своих функций необходим при ответе на вопрос о соответствии системы требованиям пожарной безопасности. Данный вид исследования часто проводится при производстве судебной нормативной пожарно-технической экспертизы. В связи с этим для оценки выполнения системой пожарной сигнализации своих функций необходимо определить условия развития пожара и безопасной эвакуации людей.

Цели и задачи. Целью настоящей работы является численное исследование влияния на работу пожарной сигнализации используемых математических моделей горения, характеристик пожарной нагрузки и расположения очага пожара.

Методика. Для достижения цели исследования использовалось полевое моделирование динамики пожара. При моделировании работы системы пожарной сигнализации проведены расчеты распространения опасных факторов пожара при различных сценариях расположения очага горения.

Результаты и их обсуждение. Проведенные расчеты выполнения условий безопасной эвакуации людей в случае ненормативного расположения пожарных извещателей позволили отработать алгоритм расчета времени начала эвакуации. Показано, что расчетное время обнаружения пожара зависит от используемых моделей горения (средний или сложный уровень), размеров расчетной сетки, характеристик пожарной нагрузки и расположения очага пожара.

Выводы. Показано, что на результаты полевого моделирования развития пожара и времени его обнаружения оказывают влияние используемые модели горения, характеристики пожарной нагрузки и расположение очага пожара относительно пожарных извещателей. При невыполнении системой пожарной сигнализации своих функций и, следовательно, несоблюдении условий безопасной эвакуации необходимо либо уточнение модели горения, либо проведение сравнения результатов моделирования при нормативном и фактическом размещении извещателей.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 

51-59 177
Аннотация

Введение. Пожары электроустановок под напряжением являются наиболее опасными и сложными с точки зрения их ликвидации. При тушении таких пожаров существует большая опасность поражения электрическим током личного состава пожарно-спасательных подразделений. В последнее время электроустановки приобрели новый вектор внедрения — электромобили. Конструкция электромобилей предусматривает использование аккумуляторных батарей большой емкости и наличие электрооборудования под высоким напряжением, что представляет повышенную пожарную опасность. Целью статьи является анализ потенциальных объектов защиты и оценка существующих методов ликвидации пожаров электрооборудования для обоснования основных направлений исследований по созданию безопасных средств пожаротушения электроустановок автотранспортных средств.

Основная (аналитическая) часть. Объекты с электроустановками, тушение которых необходимо производить без отключения электроэнергии, находятся в распоряжении тех пожарных частей, личный состав которых имеет соответствующую подготовку и оборудование. Однако в случае возгорания электромобиля невозможно спрогнозировать, в районе какой пожарной части это произойдет и насколько она будет оснащена соответствующим оборудованием. Рассмотренные конструктивные особенности электромобилей показывают, что потенциальными источниками пожарной опасности, представляющими проблему при ликвидации очагов горения, являются литийсодержащие аккумуляторные батареи и токоведущие элементы цепи. Данные условия обуславливают необходимость рассмотрения проблемы организации пожаротушения автономных электроустановок автотранспортных средств с точки зрения электробезопасности. Предлагается на основе анализа основных способов пожаротушения определить способ тушения, предусматривающий создание средств оперативного пожаротушения, обеспечивающий безопасное проведение пожаротушения электроустановок автотранспортных средств.

Выводы. В качестве основного средства, исключающего возможность утечки тока по струе огнетушащего вещества, для тушения различных видов электроустановок, располагающихся, в том числе, на базе автотранспортных средств, целесообразно использовать импульсную подачу огнетушащего вещества. При решении данной задачи не рассматривались возможные эффекты экзотермических реакций с литийсодержащими элементами. На основании проведенных исследований будет сформирована концепция технических решений для комплектования оперативных пожарных и аварийно-спасательных формирований для тушения пожаров с участием электромобилей.

БЕЗОПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ 

60-70 139
Аннотация

Введение. Огнезащита металлических конструкций является одной из актуальных проблем повышения огнестойкости сооружений, для чего в настоящее время применяются огнезащитные вспучивающиеся материалы, которые имеют ограниченный срок службы.

Цели и задачи. С целью анализа изменений, происходящих в компонентном составе огнезащитных вспучивающихся покрытий на базе полифосфата аммония – меламина – пентаэритрита, проведено комплексное исследование образцов покрытия отечественного производства, искусственно подверженных климатическому старению (3, 6 и 9 лет).

Методы. Методами оптической и сканирующей электронной микроскопии изучены внешний вид, морфология включений и микроструктура поверхности образцов покрытия. Проведено исследование фазового и структурного состояния методами рентгенодифракционного анализа и ИК-спектроскопии, а также измерение коэффициента вспучивания огнезащитного покрытия.

Результаты и их обсуждение. Установлено, что коэффициент вспучивания образцов значительно уменьшается с увеличением времени эксплуатации покрытия и уже при достижении 30 % ресурса приводит к снижению предела огнестойкости защищаемой конструкции. В результате старения образцов происходит постепенное изменение их фазового состава, вызванное уменьшением содержания меламина на 40 %, полифосфата аммония на 15 %, а также перераспределением других компонентов в системе, в результате чего меняются микроструктура покрытия и его защитные свойства.

Выводы. В процессе эксплуатации огнезащитного покрытия под действием внешних факторов происходят изменения, влияющие на способность покрытия сохранять заявленные производителем показатели огнезащитной эффективности. Обнаруженные в результате данного исследования закономерности можно применять для изучения образцов, изъятых с объектов защиты, с целью выявления отклонений от исходного состояния покрытия и прогнозирования его действительного срока службы.

71-81 149
Аннотация

Введение. Огнезащитные терморасширяющиеся (вспучивающиеся) составы активно используются в качестве средств пассивной огнезащиты. В условиях пожара эти покрытия вспениваются, превращаясь в пенококс, который переходит в пенозолу. Данные продукты обладают различными огнезащитными свойствами. Основой этих превращений является процесс пенообразования, кинетика которого определяет огнезащитные характеристики используемых составов. В работе рассмотрена кинетика процесса пенообразования при пиролизе четырех различных вспенивающихся составов, для трех из которых в качестве терморасширяющегося агента использована классическая триада: полифосфат аммония – пентаэритрит – меламин, а для четвертого — интеркалированный графит.

Методы исследования. Термический анализ широко используется для идентификации и исследования различных материалов, веществ и средств огнезащиты. Однако кинетических исследований с использованием термоаналитических методов авторами в литературе не обнаружено. В данной работе использованы методы неизотермической кинетики для выявления механизма пенообразования. С этой целью проведены четыре серии термогравиметрических испытаний при различных скоростях нагревания для каждого исследованного состава. Полученные экспериментальные результаты позволили решить обратную и прямую кинетические задачи и найти механизмы процессов.

Результаты и обсуждения. Методами неизотермической кинетики показано, что низкотемпературные этапы термолиза для всех образцов можно считать брутто-одностадийными процессами. Решение прямой кинетической задачи установило, что для всех исследованных составов лимитирующая стадия пенообразования описывается уравнением Аврами – Ерофеева, при этом значения кинетических параметров существенно различаются между собой. Следовательно, пенообразование протекает по одному и тому же механизму для образцов разного состава. Механизм пенообразования для образца с интеркалированным графитом зависит от условий нагревания.

Выводы. Установлено, что исследованные составы при высоких температурах переходят в вязкотекучее состояние. При этом лимитирующей стадией процесса пенообразования является зародышеобразование первичных пузырьков в объеме жидкой фазы. Этот процесс определяет кинетику вспенивания, свойства пенококса и его теплофизические характеристики.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 

СРЕДСТВА И СПОСОБЫ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ 

89-99 116
Аннотация

Введение. В настоящее время в области порошкового пожаротушения существует ряд проблем, требующих углубленного изучения физики и технологии процесса тушения пожаров данными средами. Одним из путей поиска решения данных проблем является проведение анализа (теоретического, экспериментального) эффективности часто реализуемых на практике режимов тушения пожаров струйными системами порошкового пожаротушения, когда время взаимодействия огнетушащего порошка с горящим материалом близко к характерному времени протекания основных механизмов тушения — теплового и гетерогенного ингибирования активных центров пламени.

Цель и задачи. Целью работы являлась оценка эффективности основных механизмов тушения пожара (теплового и гетерогенного ингибирования активных центров пламени) в условиях нестационарности процессов теплообмена и гетерогенного ингибирования частицами порошка активных частиц продуктов горения. Методы. Достижение поставленной цели осуществлялось методом теоретического моделирования механизмов теплового тушения пожара и гетерогенного ингибирования активных центров пламени частицами огнетушащего порошка.

Результаты. Установлено, что тушение пламени огнетушащим порошком общего назначения в нестационарных условиях происходит тем эффективнее, чем меньше эффективный размер частиц порошка, чем больше время пребывания их в зоне горения и чем меньше характерная длительность как передачи тепла частицам порошка, так и реакции гетерогенного ингибирования активных центров пламени. Сопоставление выполненных оценок характерного времени протекания реакций теплообмена и ингибирования широко распространенных в настоящее время огнетушащих порошков показало большую инерционность теплового механизма тушения пожаров, что значительно снижает его вклад в результат тушения пожара при малых временах пребывания частиц порошка в зоне горения.

Выводы. Полученные результаты позволяют оптимизировать условия и режимы подачи огнетушащего порошка в зону горения с целью достижения максимального эффекта тушения, а также вести целенаправленный поиск новых огнетушащих порошковых сред с требуемыми теплофизическими характеристиками.

ВОПРОС - ОТВЕТ 

100-104 100
Аннотация
Рассмотрена возможность применения оценки риска при молниезащите для целей обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений. Показаны примеры ограниченной гибкости применения существующих нормативных требований к молниезащите объектов. Отмечена необходимость внедрения современных методов оценки риска при проектировании систем молниезащиты. Выполнены анализ и описание методики определения отдельных компонентов риска гибели людей при непосредственном ударе молнии в объект и/или возникновении пожара (взрыва). Приведены основные достоинства и недостатки существующей методики оценки риска и пути ее совершенствования.


ISSN 0869-7493 (Print)
ISSN 2587-6201 (Online)