Статья: Электропроводка в пожароопасных зонах (2020)

Введение. Согласно статистическим данным, на пожары, связанные с электротехническим хозяйством, приходится большая доля всех случаев. В связи с этим актуальным является повышение уровня противопожарной защиты объектов топливно-энергетического комплекса (ТЭК). В статье рассмотрен способ тушения электроустановок с применением пены высокой кратности. В качестве обоснования данных решений разработана методика расчета времени тушения пожаров высокократной пеной. Целью данной работы является определение расчетным путем зависимости времени тушения и удельного расхода пены, подаваемой для тушения пожара. Поставлены задачи исследования: 1) определить основные расчетные величины и перечень исходных данных; 2) рассчитать зависимость времени тушения и удельного расхода на примере комплектной трансформаторной подстанции 2БКТП-1000кВА.

Методика расчета. Строится на уравнении материального баланса пены, поданной для тушения, и пены, разрушенной при контакте с нагретой поверхностью кабельно-проводниковой продукции, составляющей основную пожарную нагрузку в электроустановках.

Результаты исследования. Произведен расчет времени тушения пожара на примере комплектной трансформаторной подстанции 2БКТП-1000кВА. По результатам расчета определены зависимости времени тушения от удельного расхода и интенсивности подачи пены.

Выводы. Определены основные расчетные величины, необходимые для построения модели тушения. Показан оптимальный удельный расход и интенсивность подачи пены. Дана авторская оценка возможности применения высокократной пены для тушения пожаров на электроустановках.

В 1970-х годах возникла проблема обеспечения пожаровзрывобезопасности транспортировки сжиженных углеводородных газов (СУГ). Была поставлена задача создать новое поколение цистерн для перевозки СУГ с улучшенными технико-экономическими параметрами и показателями для обеспечения пожаровзрывобезопасности.

В работе проведен анализ нормативной документации по вопросам пожаровзрывобезопасности цистерн для перевозки СУГ, который показал отсутствие единой политики в области создания вагонов для опасных грузов. По этой причине появился ряд моделей без устройств пожарной безопасности или с недостаточно эффективными защитными устройствами. Таким образом, в предыдущих исследованиях в области вагоностроения вопросы пожарной и взрывобезопасности были недостаточно изучены, и в целом проблема не была решена.

Основные мероприятия по обеспечению пожаровзрывобезопасности цистерн для перевозки СУГ были приняты Российским университетом транспорта (РУТ (МИИТ)). Собрана статистическая информация о пожароопасных отказах и происшествиях с цистернами эксплуатационного парка с их детальным осмотром. Выявлены наиболее уязвимые места котлов и разработаны методы оценки надежности и долговечности.

Определены направления совершенствования конструкции котлов, работающих под давлением.

Были проведены следующие работы:
●● проанализированы статистические данные об авариях при перевозке опасных грузов;
●● разработаны сценарии развития пожароопасных аварийных ситуаций;
●● усовершенствованы нормы расчета и проектирования вагонов;
●● разработаны математические модели расчета котла;
●● рассчитано нестационарное температурное поле котла в очаге пожара с использованием нелинейных
уравнений теплопроводности и метода конечных элементов (МКЭ);
●● определено напряженно-деформированное состояние котла при пожаре.

Выводы. В результате проведенных РУТ (МИИТ) работ были созданы цистерны для СУГ с усовершенствованными средствами защиты котлов от аварийных воздействий. Необходима выработка единой политики в области создания вагонов для опасных грузов и согласование требований нормативной документации.

Отмечена важность проведения мероприятий по обеспечению пожарной безопасности (ПБ) на объектах топливно-энергетического комплекса (ТЭК), в частности, при течении непрерывных технологических процессов нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Благодаря специальному программному обеспечению в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами лица, принимающие решения, способны управлять процессами планирования и выполнения данных мероприятий. В качестве объекта исследования выбрана подсистема предупреждения пожаров и взрывов для управления процессами контроля газоанализирующего оборудования.

Теоретические основы. Процесс обеспечения ПБ на объектах нефтепереработки, составной частью которого является процесс технического обслуживания датчиков газоанализаторов, характеризуется такими случайными подпроцессами, как климатические и погодные изменения на объекте. Данный процесс предлагается разбить на два встречных подпроцесса: разрушительный и созидательный. События, связанные с проведением калибровки, поверки или замены чувствительных элементов в термохимических датчиках (ТХД), составляют суть восстановительного подпроцесса. События разрушительного подпроцесса связаны с появлением регистрируемых дежурной сменой сведений об отклонении в работе ТХД от нормированных значений. Случайность этого подпроцесса предлагается описать марковским процессом. Поведение системы датчиков моделируется в виде двух потоков. ТХД имеют два состояния: готов или не готов.

Результаты исследования. Модель готовности газоанализаторов рассчитана как отношение числа потенциально готовых к использованию в соответствии с нормативно-технической документацией ТХД к их общему числу с учетом случайности событий, которые выводят ТХД из состояния готовности. Исследован частный случай, на примере которого проиллюстрирована схема построения марковской модели. Рассчитано возможное число состояний совокупности ТХД для такой ситуации. Динамика перехода между группами состояний в совокупности ТХД подсистемы оповещения о пожаре определяется предлагаемой системой дифференциальных уравнений Колмогорова, которая для частного случая представлена пятью равенствами. Выполненный расчет может быть обобщен на любое количество выносных датчиков.

Выводы. Рассмотрен способ оценки готовности к использованию ТХД газоанализаторов на открытых площадках НПЗ. Метод может быть применен в процессе функционирования автоматизированной системы предотвращения пожаров и взрывов.

Приведенные в статье данные свидетельствуют о том, что проблема дифференциации первичного и вторичного короткого замыкания очень актуальна. Целью статьи является разработка научно-обоснованного метода исследования медного проводника автомобильной электрической сети, имеющего признаки короткого замыкания, для установления причины его повреждения в ходе пожарно-технической экспертизы.

Материалы и методика. Исследования проводились с использованием растрового электронного микроскопа JSM-6390LV с приставкой для энергодисперсионного микроанализа, микротвердомера DuraScan 20, инфракрасного тепловизора Fluke Ti400.

Результаты и обсуждение. Экспериментально доказано, что микротвердость медного проводника, подвергнутого первичному короткому замыканию, отличается от значений микротвердости медных проводников, подвергшихся токовой перегрузке или внешнему высокотемпературному воздействию. Приведены снимки участков измерения микротвердости медного проводника, подвергшегося первичному короткому замыканию. Даны результаты энергодисперсионного анализа и характерные диагностические признаки, позволяющие установить причину повреждения медного проводника при пожаре (первичное или вторичное короткое замыкание). Измерена температура медного проводника при искровом и дуговом протекании короткого замыкания. Экспериментально подтверждена возможность применения расчетного метода определения температуры проводника при коротком замыкании.

Выводы. Предложен метод дифференциации первичного или вторичного короткого замыкания медного проводника автомобильной электрической сети. Показано, что метод измерения микротвердости может быть использован в качестве вспомогательного для метода растровой микроскопии. Приведенные в статье результаты могут быть использованы специалистами при исследовании медных проводников, изымаемых из сгоревших транспортных средств, в целях установления механизма их повреждения и, в конечном счете, причины пожара автомобиля.

Одним из актуальных вопросов в науке и образовании является проведение исследований междисциплинарного уровня. Основной целью развития таких исследований в международной практике признано объединение интеллектуальных ресурсов и научно-производственной инфраструктуры.

Основная (аналитическая) часть. Авторами предлагается методологический подход к исследованию, основанный на разделении междисциплинарных методов на группы по уровню масштаба объекта исследования (материала): микроуровень, надмолекулярный уровень, исследование материала, исследование конструкции. В работе представлены методы, используемые при исследовании на каждом из указанных уровней. На основании проведенного разделения на уровни исследования, а также анализа возможных используемых экспериментальных методов на каждом уровне предлагается оптимизация исследования эксплуатационных свойств строительных материалов и огнезащитных материалов посредством применения диаграм- мы совместимости.

Использование диаграммы совместимости. Методология исследования. В качестве практического примера использования диаграмм совместимости выбрано исследование огнезащитной эффективности группы эфиров кислот фосфора при модифицировании древесины. В работе определен ряд методов, подходящих для предложенной диаграммы совместимости: метод элементного анализа, метод оценки энергии Гиббса, метод оценки удельной поверхности образца, электронная микроскопия, методы оценки пожароопасных характеристик древесины, метод сорбции воды и метод оценки прочности, и метод оценки биозащищенности.

Выводы. Впервые предложен алгоритм обобщения эмпирических данных о механохимических характеристиках материалов с использованием междисциплинарных методов в виде диаграммы совместимости. Данная методология позволяет оптимизировать исследования для любых композитных материалов, сохранив целевые методы исследования и исключив нецелесообразные и сопутствующие экспериментальные исследования со снижением трудозатрат и, как следствие, влияния на окружающую среду.

На примере рулонного базальтоволокнистого материала МБОР продемонстрированы возможности исследований конструктивной огнезащиты на стенде лучистого нагрева.

Методика исследований. Воспроизведение требуемого режима высокотемпературного воздействия производится за счет лучистого нагрева пакетом мощных галогенных ламп накаливания. Режим регулируется изменением напряжения, подаваемого на лампы, и контролируется с помощью термопар, фиксирующих температуру нагреваемой поверхности образца огнезащиты. Подобные исследования показали свою эффективность для различных видов огнезащиты и различных конструкций. Особенно они актуальны при обеспечении рациональной огнезащиты конструкций из полимерных композитов, имеющих относительно низкую термостойкость (80…120 °С), поскольку испытания в огневых печах для них практически не проводились.

Результаты и обсуждение. Проведены испытания нескольких вариантов многослойной огнезащиты на основе материала МБОР-20Ф. Представлены зависимости от времени температуры поверхности защищаемого элемента (пластины из полиуретана размерами 200 × 300 × 20 мм), а также на границе между слоями материала МБОР при воспроизведении стандартного температурного режима. Продемонстрировано, насколько возрастает огнезащитная эффективность при наличии между слоями МБОР огнезащитного клеевого состава ПЛАЗАС. Показано, что такая конструктивная огнезащита применима не только для конструкций из металла. Она позволяет обеспечить высокие показатели огнестойкости и перспективна для защиты конструкций и изделий из полимерных композитов. Результаты термопарных измерений при испытаниях по предлагаемой методике могут быть использованы для оценки величин теплофизических характеристик огнезащитных материалов при высоких температурах, которые в большинстве случаев отсутствуют, но не- обходимы для проведения теплотехнических расчетов. Продемонстрировано, что подобные эксперименты могут проводиться и при температурных режимах нагрева, отличающихся от стандартного (например, при воспроизведении режима горения углеводородного горючего).

Выводы. Эксперименты на стенде лучистого нагрева в сочетании с теплотехническими расчетами позволяют ускорить выбор оптимального варианта огнезащиты и определение ее толщины и в то же время дают возможность сократить до разумного минимума количество дорогостоящих испытаний натурных образцов различных конструкций и изделий с огнезащитой в огневых печах.

Проведен анализ огнезащитных и огнетушащих средств, применяемых для предупреждения и тушения пожаров в природном комплексе. Показано, что в настоящее время отсутствуют атмосферостойкие, экологичные и экономичные средства, способные одновременно прекращать горение древесины и торфа.

Цель и задачи. Разработка экономичного и экологичного синтетического средства, обладающего одновременно огнезащитным и огнетушащим действиями по отношению к природным горючим материалам.

Материалы и методы. Объектом исследования являлись синтетические дисперсии аммонийных фосфатов двух- и трехвалентных металлов и огнезащищенные ими древесина и торф. Исследованы физико-химические свойства продуктов синтеза в сопоставлении с их огнезадерживающей эффективностью. Огнезащитные, огнетушащие и физико-химические свойства синтезированных продуктов определяли с использованием регламентированных ГОСТами методов термического и химического анализа, сканирующей электронной микроскопии и собственных оригинальных методик.

Результаты и их обсуждение. С применением полного факторного эксперимента оптимизирована рецептура синтетического средства «Комплексил», эффективного при тушении и огнезащите древесины и торфа. Одновременно установлен общий для природных горючих материалов доминирующий процесс ингибирования горения — поступление летучих азотсодержащих продуктов в газовую фазу. Определены атмосферостойкие (сохранение огнезащитных свойств на лесных горючих материалах при выпадении 79 мм осадков) и лесоводственно-экологические (улучшение условий минерального питания и роста лесных фитоценозов) свойства состава «Комплексил».

Выводы. Разработан синтетический экономичный состав на основе природного минерального сырья, проявляющий огнезащитную и огнетушащую эффективность при защите лесных горючих материалов и торфа. Проведены испытания разработанного средства при тушении реальных природных пожаров, определена его атмосферостойкость и установлена положительная реакция лесных фитоценозов на применение состава комплексного действия. Использование «Комплексила» позволяет снизить временные затраты и расход огнетушащего средства при тушении природных пожаров, что значительно уменьшает материальный ущерб.