| RUS | UKR | ENG | ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ
Donetsk National Technical University Kyropatkina Dar'ya Aleksandrovna

Куропаткина Дарья Александровна

Факультет: ЭТ

Специальность: ЭПГ

Тема выпускной работы: РАСЧЕТ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ПОМЕЩЕНИЙ ОПАСНЫХ В ОТНОШЕНИИ ВЗРЫВОВ И ПОЖАРОВ
                                           

Руководитель: к.т.н., проф. Ковалев Александр Петрович

Материалы по теме выпускной работы: Реферат | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальное задание

Email: kyropatkina@mail.ru

АВТОРЕФЕРАТ



ENGLISH
          
Расчет взрывобезопасности помещений опасных в отношении взрывов и пожаров

           Актуальность. По оценкам специалистов, ежегодно в мире, например на нефтеперерабатывающих предприятиях имеет место около 1500 пожаров и взрывов, только 4% из них уносит от 150 до 200 человеческих жизней.
         В США за 30 лет число аварий увеличилось в 3 раза, число человеческих жертв – почти в 6 раз, материальный ущерб – в 11 раз. В различных странах около 20-25% пожаров и взрывов возникают из-за плохого качества и недостаточной квалифицированной эксплуатации электротехнического оборудования, используемого в отраслях промышленности, связанных с получением, переработкой, хранением и транспортировкой взрывоопасных веществ.
         Ежегодно в мире 5% аварий (взрывы, пожары) от общего их количества происходят по причине воздействия на взрывоопасную среду электрических источников энергии [1].
         В результате аварий на промышленных предприятиях СССР за период с 1989 по 1991 гг. в среднем ежегодно погибало 70249 человек. После образования СНГ в результате производственных аварий и катастроф на промышленных предприятиях число человеческих жертв увеличилось в 4,7 раза. [2]
         Приведенные данные свидетельствуют о том, что задачи по обеспечению взрывобезопасности на промышленных предприятиях до конца не изучены и не решены. Поэтому задачи связанные с прогнозированием вероятности взрывов на промышленных предприятиях и разработки организационных и технических мероприятий по их предотвращению является актуальная научная задача, решение которой служит интересом экономики страны.
          Цель работы. Получение зависимостей вероятности взрывов в течении времени t от частоты и длительности появления опасного электрического источника энергии, частоты загозирования помещения (цеха) до взрывоопасной концентрации, надежности средств газовой защиты и сроков ее профилактики.
          Идея работы состоит в представлении взрыва во взрывоопасном помещении, как процесс совпадения в пространстве и времени трех независимых событий: появление опасного в отношении взрыва электрического источника; отказ в срабатывании средств газовой защиты; появления взрывоопасной смеси в помещении (цехе).
Для решения поставленной задачи необходимо:
         -разработать математическую модель, которая объясняет процесс формирования взрыва при эксплуатации электротехнического и технологического оборудования цеха;
         -получение расчетных формул для оценки взрывобезопасности помещений, опасных в отношении взрыва и пожара;
         -привести пример расчета взрывобезопасности помещения.
         
Содержание работы

          В первом разделе произведен обзор нормативных документов, которые указывают, на какую долю горючего газа в воздухе должна реагировать газовая защита.
         Во втором разделе сформулирована общая задача по оценке взрывобезопасности помещений в отношении взрыва и пожара. Помещения, в которых эксплуатируются установки с горючими газами или легковоспламеняющимися жидкостями оборудуются системами газовой защиты и аварийной вентиляцией [3]. При появлении в помещении так называемой сигнальной концентрации газовоздушной смеси автоматически (сигнал от газовой защиты) включается аварийная вентиляция. От газовой защиты также подается сигнал на остановку либо потерявшего герметичность оборудования, либо на отключение технологической линии (установки) или даже производства в целом. Например, если в насосной компрессорного отделения ГНС объемная доля горючего газа в воздухе, выраженная в процентах от нижнего концентрационного предела воспламенения НКПВ газа, будет составлять 20% (СНиП 2.04.08-87), то автоматически включается аварийная вентиляция и подается команда на остановку оборудования. Взрыв газовоздушной смеси в таком помещении возможен при совпадении в пространстве и времени следующих случайных событий: появление взрывоопасной газовоздушной смеси в помещении; отказ в срабатывании газовой защиты, что приводит к тому, что не поступает команда на включение аварийной вентиляции и на отключение поврежденного оборудования; появление дугового короткого замыкания в кабеле питающем технологическое оборудование.
         Третий раздел работы посвящен решению поставленной задачи. На основе Марковских случайных процессов с дискретным числом состояний и непрерывным временем разработана математическая модель, которая позволяет прогнозировать уровень взрывобезопасности помещений опасных в отношении взрыва и получить следующую зависимость – вероятность появления взрывов в течении времени t от частоты и длительности появления опасной в отношении взрыва газовоздушной смеси, надежности газовой защиты и срока ее профилактики, а также от частоты и длительности появления дугового короткого замыкания в электрооборудовании которое снабжает электроэнергией технологические установки.





   (1)






         Система линейных дифференциальных уравнений решается при следующих начальных условиях:
          Р1(0)=1; Р2(0)=Р3(0)=Р4(0)=Р5(0)=Р6(0)=Р7(0)=Р8(0),которые вытекают из следующих предположений о том, что в начальный момент времени в цехе не наблюдается загазирования до опасной концентрации;средств газовой защиты находятся в работоспособном состоянии (ждущий режим); в системе электроснабжения не наблюдаются повреждения приводящие к появлению дуговых искрообразований
,
где - интенсивность загазирования цеха до опасной концентрации;
          - средний интервал времени между загазированиями цеха;
         d1 – среднее время существования в цехе опасной в отношении взрыва концентрации газовоздушной смеси (время срабатывания газовой защиты, включения аварийной системы вентиляции);
         - средний интервал времени между повреждениями системы газовой защиты;
          - интервал времени между проверками работоспособности газовой защиты;
          - интенсивность восстановления повреждений системы газовой защиты;
          - интенсивность появления дугообразований в электрооборудовании;
          - средний интервал между появлениями электрического источника;
         d3 – средняя длительность существования опасного электрического источника;
         - частота появления опасного в отношении поджигания взрывоопасной среды электрического источника.
         Решение системы линейных уравнений (1) будем искать в виде [4]
P(t)=P(0)exp(At),    (2)

где Р(0)=(1,00..0) – вектор-строка, содержащий начальные условия.
- вектор-строка.
         (3)
         Полученная из системы уравнения (1) функция Р8(t)=F1(t) позволяет выбирать оптимальные с точки зрения взрывобезопасности сроки профилактики средств газовой защиты , при которых обеспечивается нормируемый ГОСТ 12.1.004-91 уровень взрывобезопасности, т. е.
         (4)
По проделанным расчетам взрывоббезопасности приведем зависимость количества пожаров за каждый месяц:

Анимированный рисунок по динамике пожаров

          Рисунок 1 - Пример графика динамики пожаров по месяцам в Донецкой области за 2005 год. (23 кадра, 8 повторений)

Выводы по работе

          1. На основе Марковских случайных процессов модель «среда-защита-источник», отличающаяся от известных тем, что она учитывает среднее время нахождения средств защиты в необнаруженном отказывшем состоянии, длительность существования опасной в отношении взрыва среды, длительность электрического источника, что повышает точность расчетов более чем на порядок.
         2. Используя разработанную математическую модель была получена новая зависимость вероятности взрыва в цехе, опасном в отношении взрыва и пожара, от частоты и длительность загазирования, надежности системы газовой защиты и сроков ее контроля, а также от частоты появления опасного электрического источника и его длительности.
         3. Полученная в работе зависимость Р8(t) позволяет выбирать также сроки профилактик газовой защиты , при которых обеспечивается нормируемый уровень взрывобезопасности.
Литература

          1. Взрывозащищенное электрооборудование. Общие принципы и требования/А. Е. Погорельский, А. Н. Омельченко, Н. А. Черников, Р. Н. Лазебник; Под ред. Е. Н. Вареника. – Донецк: ООО «Юго-Восток, ЛТД», 2007.-225 с.
         2. Белоусенко И. В., Ковалев П. П., Муха В. П. Прогнозиование безопасности предприятий//Безопасность труда в промышленности. – 1995 №10 с. 53-55.
         3.Ковалев А.П., Сердюк Л.И. Метод расчета надежности сложных схем систем электроснабжения // Электричество. – 1985. - №10.
         4.Ковалев А.П. О пожарной безопасности шахтных систем электроснабжения // Промышленная энергетика. – 1991. - №9.
         5.Ковалев А.П. О проблемах оценки безопасности электротехнических объектов // Электричество. – 1991. - №8.
         6.Ковалев А.П., Белоусенко И.В., Муха В.П., Шевченко А.В. О надежности максимальной токовой защиты, применяемой в сетях угольных шахт // Электричество. – 1995. - №2.
         7.Ковалев А.П., Белоусенко И.В., Совпель В.Б., Ярмоленко В.И. О преобразовании эквивалентных по надежности схем «треугольник-звезда» // Электричество.- 1997. - №6.
         8.Ковалев А.П., Спиваковский А.В. О преобразовании «звезда-треугольник» при расчетах надежности сложных по структуре схем // электричество. – 1998. - №10.
         9.Ковалев А.П., Спиваковский А.В. Применение логико-вероятностных методов для оценки надежности структурно-сложных систем // Электричество. – 2000. - №9.
          10.Ковалев А.П., Журавель Е.А., Шевченко О.А. О вероятности поражения человека электрическим током в сетях до 1000 В с изолированной нейтралью при замыкании двух фаз на землю // Электричество. – 2003. - №1.
         11.Ковалев А.П., Чорноус В.П., Чорноус Е.В. Математическое моделирование процессов в сети 660 кВ с изолированной нейтралью при компенсации токов утечки на землю // Электричество. – 2004. - №3.
         12.Ковалев А.П., Белоусенко И.В., Ершов М.С., Якимишина В.В., Шевченко О.А. О расчете надежности систем электроснабжения газовых промыслов.


ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ> Реферат | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальное задание