Software & Systems

Необходимость повышения взрывопожарной безопасности предприятий, в том числе и путем внедрения новых моделей, которые могут быть положены в основу разработки систем поддержки принятия решений в сфере применения импульсных противопожарных средств, вызвана рядом причин:

–      повышаются частота аварийных состояний и сложность их последствий как итог износа и старения основных средств [1];

–      системы взрывопожарной безопасности предприятий не рассчитаны на зафиксированный уровень износа большинства объектов [2];

–      существующие средства взрывопожарной безопасности не рассчитаны на одновременную ликвидацию пожара и локализацию выбросов или разливов опасного вещества [3];

–      планы ликвидации аварийных ситуаций в основном просчитаны на типовых авариях, а отклонение аварийной ситуации от типовой нуждается в немедленном просчете с обработкой больших объемов информации, которая поступает из места события, что невозможно решить без современных программно-аппаратных средств;

–      принятие решений на месте аварии влечет за собой необоснованные расходы средств и сил, поражение личного состава и персонала предприятия [4];

–      увеличиваются затраты на локализацию и ликвидацию последствий, восстановление предприятий после аварий.

Для относительно стабильного функционирования в условиях экономического кризиса большинство предприятий, в том числе опасных и потенциально опасных, вынуждены еще продолжительное время работать на оборудовании с уровнем износа 70–85 %. В связи с этим важной задачей стало обеспечение объектов хозяйствования новой, относительно недорогой, легкой в монтаже и обслуживании и одновременно эффективной техникой и технологией взрывопожарной безопасности, которая и была предложена в исследованиях В.В. Севрикова (д.т.н., проф., Луганский технический университет, Севастопольский приборостроительный университет), Л.М. Мешмана (к.т.н., ВНИИПО МЧС России, г. Москва), И.М. Абдурагимова (д.т.н., проф., Академия ГПС МЧС России, г. Москва), В.Д. Захматова (д.т.н., проф., ИТГИП НАН Украины, г. Киев), Д.Г. Ахметова (д.т.н., проф., Институт гидродинамики им. А.М. Лаврентьева РАН, г. Новосибирск).

Средства многоплановой защиты [2–4] значительно повышают эффективность тушения и сокращают время реагирования на событие по ряду существенных параметров.

Однако остается нерешенной проблема, тесно связанная с внедрением новых средств импульсной защиты: скорость развития аварии и принятие решений по существующим моделям относительно мероприятий по ликвидации аварии традиционными противопожарными средствами сильно рассогласованы во времени. Кроме того, имеющиеся немногочисленные модели управления в сфере применения традиционных противопожарных средств не учитывают сложность помещения производственного объекта, где произошла авария, ошибки прицеливания, а также ряд других составляющих, обусловливающих эффективную противопожарную защиту. Отсутствие учета этих и ряда других составляющих связано с инертностью традиционных средств пожаротушения, в связи с чем данные параметры в моделях для традиционных средств несущественны.

Цель статьи – анализ возможного подхода к моделированию в сфере управления импульсной взрывопожарной защитой на производстве.

В данной работе решались задачи определения основных особенностей действия новых импульсных средств взрывопожарной защиты, которые являются существенными для разработки модели импульсной локализации взрыва или пожара на предприятии, а также предложены возможные подходы к моделированию обеспечения безопасности предприятия исходя из заданных условий объекта и характеристик импульсной техники.

Подобный подход к проблеме с использованием импульсных средств рассматривается впервые.

В основу методики определения количества импульсных распылителей при осуществлении как площадной, так и объемной локализации активного облака или пламени предлагается положить утверждение, что удельная интенсивность влияния или удельная кинетическая энергия фронта локализующего потока в любой точке помещения должна быть не ниже допустимой величины.

По результатам экспериментов, проведенных в [2–4], предлагается возможный подход к расчету числа импульсных распылителей на основе заданных условий химического объекта, характеристик импульсной техники и с учетом вероятности эффективной локализации. В работе в качестве базового принимается вариант локализации аварии в пространстве как более сложный. Тем не менее при условиях, когда хотя бы одна из поверхностей, в пределах которой происходит локализация пожара или токсичного облака, твердая, учитывается усиление формирования обратного вихря, созданного импульсным действием.

При локализации активной зоны затраты огнетушащей смеси, относящиеся к ресурсам (X), и интенсивность ее подачи в каждую точку активной поверхности не должны быть меньше некоторой критической величины (FV), которая регламентируется регламентом объекта (РО) (Y) и обеспечивает локализацию пожара или взрыва. Эффективность действий в этом случае зависит от реализации полномочий персонала (Z).

Предположим, что есть стандартный однолитровый импульсный распылитель (Р), расположенный на высоте (H) в закрытом помещении и за- ряженный огнетушащей смесью, которая выбрасывается по закону проникающего наполнения в заданную плоскость поверхности или в объем облака (рис. 1).

Тогда интенсивность действия фронта локализирующего потока можно описать как f(l)=I(l)×tn, где f(l) – удельная интенсивность влияния фронта локализирующего потока за время t; I(l) – интенсивность влияния фронта локализирующего потока в заданной точке за время tn, l – радиус фронта локализирующего потока.

Для дальнейшего исследования введем понятие элемента активной поверхности, под которым понимается точная площадь, имеющая все свойства активного очага данного класса.

Пусть элемент активной поверхности с достоверностью, близкой к единице, будет локализован при интенсивности влияния f(l)³f0 за время tn. Тогда условием локализации элемента активной поверхности будет вычисление его в пределах xc–l0£x£xc+l0.

При условии x>xc+l0, x

Рассмотрим два импульсных стандартных распылителя, размещенных на заданной высоте. На рисунке 2 видна зона локализации, согласно которой можно сделать вывод, что затраты ОС при залповом распылении увеличиваются: f(x)=f1(x)+ +f2(x), то есть увеличиваются в сравнении со случаем применения одного распылителя за счет взаимного перекрывания потоков соседних распылителей. Кроме того, из рисунка 2 следует, что в случае f1+f2³f0 элемент активной поверхности пожара будет локализован, несмотря на то что он расположен вне зоны l0. Учет взаимодействия соседних зон увеличивает общую зону эффективной локализации фронтов потоков локализации и является важным для расчета необходимого количества распылителей при локализации аварии.

Суммарная зона локализации при залповом распылении из двух одинаковых распылителей при соответствующем их расположении больше арифметической суммы зон локализации этих распылителей. В этих условиях важно выбрать lmax – наивыгоднейший интервал расположения распылителей. При l>lmax и l

Числовое значение зоны локализации может быть получено только исследовательским путем, так как такие зоны индивидуальны для каждого конкретного химического объекта.

Рассмотренный линейный случай перекрытия двух соседних зон локализации может быть распространен более чем на два распылителя, расположенных в одну линию. При применении более двух распылителей существует выгодный интервал между ними, когда суммарная зона локализации имеет максимальное значение. Аналогичный подход может быть использован и в случае локализации объемного облака в трехмерной системе координат.

Представленные в статье модели являются базовыми для исследования других направлений импульсной многоплановой защиты предприятия, например моделирования особенностей расположения и прицеливания, определения количества импульсных средств и огнетушащей смеси в соответствии с особенностями подразделения химического предприятия или отдельного технологического агрегата, с целью обеспечения эффективной локализации и ликвидации аварийной ситуации, недопущения выхода аварии за пределы рабочей зоны предприятия. Данные модели предложены для построения трехуровневой системы импульсной взрывопожарной защиты любого потенциально опасного или опасного объекта, в том числе химического или нефтеперерабатывающего предприятия, атомной электростанции и т.п.

Литература

1.     Маршалл В. Основные опасности химических производств. М.: Мир, 1989. 671 с.

2.     Захматов В.Д. Техника многоплановой защиты. М.: ИПМ АН СССР, 1991. 124 с.

3.     Захматов В.Д., Щербак Н.В. Личное оружие пожарного для тушения пожаров в лесу, небоскребах и зонах катастроф // Пожарная безопасность в строительстве. 2011. № 3. С. 58–65.

4.     Захматов В.Д. Теоретические основы разработки импульсной техники пожаротушения и многоплановой защиты. К.: Ин-т проблем материаловедения АН Украины, 1994. 72 с.

5.     Кряжич О.А. Экономико-математическое моделирование при обосновании модернизации предприятий: поиск синергетического эффекта // Системи підтримки прийняття рішень. Теорія і практика: збірник доповідей наук.-практ. конф. з міжнар. участю. К.: ІПММС НАНУ, 2009. С. 59–62.