Методика оценки эффективности порошковых огнетушителей при тушении пожаров на объектах нефтегазовой отрасли

📅 2021 год
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Сорокин Игорь Александрович
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Состояние вопроса, обоснование цели и научной задачи исследования
1.1 Виды огнетушителей, применяемых в Российской Федерации
1.2 Анализ разработок перспективных конструкций порошковых огнетушителей
1.3 Анализ методик сертификационных испытаний огнетушителей
1.4 Обоснование цели и научной задачи исследования
Выводы по Главе 1
Глава 2 Обоснование требований и разработка конструкции порошковых огнетушителей
2.1 Теоретические предпосылки экспериментального исследования
2.2 Требования к показателям назначения порошковых огнетушителей
2.2.1 Длина струи огнетушащего порошка
2.2.2 Остаток заряда в порошковом огнетушителе
2.2.3 Давление в корпусе порошкового огнетушителя
2.2.4 Огнетушащая способность порошкового огнетушителя
2.3 Конструкции сосудов для содержания порошка
2.3.1 Конструкции сосудов и систем транспортировки огнетушащего порошкового состава
2.3.2 Влияние параметров системы транспортировки ОПС на величину остатка порошка
2.3.3 Влияние энергии газа-вытеснителя на изменение массы остатка огнетушащего порошка
Выводы по Главе 2
Глава 3 Экспериментальное обоснование и разработка конструкции испытательного стенда для оценки эффективности порошковых огнетушителей
3
3.1 Выбор горючего для МОП стенда испытания огнетушителей
3.1.1 Размещение горючей нагрузки на объектах нефтегазовой отрасли
3.1.2 Обеспечение огнетушителями объектов нефтегазовой отрасли
3.2 Обоснование требований к стенду для испытаний
3.2.1 Форма и характеристики модельного очага пожара
3.2.2 Расход газа в МОП и распределение пламени по корпусу
3.3 Модель стенда для испытания порошковых огнетушителей
3.3.1 Описание авторской модели стенда для испытания порошковых огнетушителей
3.3.2 Подготовка стенда к испытаниям порошковых огнетушителей
3.3.3 Работа стенда для испытания порошковых огнетушителей
3.4 Экономическое обоснование характеристик стенда для испытаний порошковых огнетушителей
Выводы по Главе 3
Глава 4 Экспериментальное исследование эффективности полноразмерных порошковых огнетушителей
4.1 Модель порошкового огнетушителя
4.2 Методика оценки эффективности порошковых огнетушителей при тушении пожаров на объектах нефтегазовой отрасли.
4.3 Результаты экспериментального сравнения эффективности порошковых огнетушителей при тушении нефтепродуктов
4.3.1 Тушение стандартного МОП класса В, имитирующего горение разлившегося нефтепродукта, сертифицированными порошковыми огнетушителями
4.3.2 Тушение стандартного МОП класса В, имитирующего горение разлившегося нефтепродукта, экспериментальными порошковыми огнетушителями
4.3.3 Тушение МОП-ЭГ на разработанной модели стенда для испытания огнетушителей
Выводы по Главе 4
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В

Во Введении обоснована актуальность выбранной темы
диссертационного исследования, определены цели и научная задача
исследования, представлены научные результаты, выносимые на защиту,
приведена информация об их внедрении и апробации.
В Главе 1 «Состояние вопроса, обоснование цели и научной задачи
исследования» представлен анализ сертифицированных в России видов
огнетушителей российских и зарубежных производителей, согласно которым
наибольшеераспространение(более50%)получилипорошковые
огнетушители.
Несмотря на их широкое распространение, выход огнетушащего порошка
присрабатыванииогнетушителя(вподавляющембольшинстве)
осуществляется не полностью. В некоторых случаях масса оставшегося
порошка составляет до 40 % от начального заряда (при допустимой норме – не
более 15%). Большой остаток порошка является следствием несовершенства
конструкции огнетушителей (расположение и вид сифонной трубки, давление в
корпусе, возможность слеживаемости порошка, направление потоков
вытесняющего газа и т.д.).
Перспективным направлением их развития является порошковый
огнетушитель с пористой емкостью для огнетушащего вещества. Эта
запатентованная конструкция принята за основу при разработке модельного
ряда эффективных порошковых огнетушителей, предложенного учеными
Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России. Модельный ряд
ранжирован по количеству теплоты, выделяемой из зоны горения, которую
способно отобрать огнетушащее вещество огнетушителя в единицу времени.
При испытаниях по определению огнетушащей способности одной из
особенностей, которая влияет на конечный результат, является субъективный
подход к проведению испытаний лицами, проводящими их. При существующей
последовательности действий по тушению модельных очагов пожара
невозможно добиться единообразного подхода. А именно единообразие,
последовательность и точность действий лица, проводящего испытания, могут
оказать существенное влияние на объективность оценки огнетушащей
способности огнетушителя.
Таким образом, следует усовершенствовать методику оценки
эффективности огнетушителей с использованием модели стенда для испытаний
огнетушителей. Конструкция такого стенда должна обеспечивать реализацию
единого модельного очага пожара, предназначенного для оценки соответствия
характеристик порошковых огнетушителей, установленным требованиям путем
его тушения.
Этот подход является более предпочтительным в сравнении с
существующим методом, так как полностью отвечает требованиям,
предъявляемым к испытаниям огнетушителей.
В Главе 2 «Обоснование требований и разработка конструкции
порошковых огнетушителей» представлены результаты анализа требований к
показателям назначения, характеризующим способность порошковых
огнетушителей (далее ОП) эффективно выполнять свою основную функцию –
тушение очага пожара. Определено влияние технических характеристик и
конструкций ОП на главный показатель назначения – огнетушащую
способность, выбраны способы и методы его исследования.
Исследованы две конструкции сосудов для содержания порошка в
условиях эксплуатации. Первая представляет собой коаксиально соединенные,
вертикально ориентированные цилиндрические сосуды (труба в трубе или
труба в двух трубах), вторая – блок отдельных, изолированных друг от друга
параллельно соединенных и вертикально ориентированных цилиндрических
сосудов. Коаксиальное расположение принято с учетом создания компактной
конструкции в условиях минимизации занимаемого объема внутри корпуса
порошкового огнетушителя.
Методика испытаний предусматривает оценку взаимосвязи характерных
размеров, вместимость и количество соединенных сосудов, диаметры их
соединительных трубопроводов, количество газа, израсходованного для
достижения эффекта вытеснения. С этой целью, в ходе испытаний изменяли
факторы, влияющие на процесс вытеснения частиц огнетушащего порошка из
емкости для его содержания.
Изменение относительной величины остатка порошка в корпусе
огнетушителя (mост) от диаметра трубки (d1), соединяющей коллектор и
запорно-пусковое устройство (далее ЗПУ), представлено на Рисунках 1, 2.

Рисунок 1 – Изменение величины остатка порошка в огнетушителе
с изолированными друг от друга сосудами

Рисунок 2 – Изменение величины остатка порошка в огнетушителе
с коаксиальными сосудами
и может быть описано аналитическими выражениями:
ост = −36,93 ln( 1 ) + 100,68(1)
для изолированных друг от друга сосудов (при коэффициенте корреляции R = 0,91);
ост = −37,81 ln( 1 ) + 107,56(2)
для коаксиальных сосудов (при коэффициенте корреляции R2 = 0,78).
Влияние энергии выхода газа-вытеснителя на изменение массы остатка
огнетушащего порошка представлено на Рисунках 3, 4.

Рисунок 3 – Изменение остатка порошка от энергии вытесняющего газа
в ОП с изолированными друг от друга сосудами

Рисунок 4 – Изменение остатка порошка от энергии вытесняющего газа
в ОП с коаксиальными сосудами
и имеет следующие аналитические выражения:
ост = −11,11 ln( ) + 42,26(3)
с изолированными друг от друга сосудами (при коэффициенте корреляции R = 0,85);
ост = −39,94 ln( ) + 166,07(4)
с коаксиальными сосудами (при коэффициенте корреляции R = 0,84).

Результаты экспериментов показали, что исходные характеристики ОП
должны иметь следующие значения:
тип емкости для содержания порошка в условиях эксплуатации – в виде
отдельных изолированных друг от друга цилиндрических сосудов;
начальное давление вытесняющего газа – не менее 0,8 МПа;
диаметр трубки, соединяющей коллектор с ЗПУ (d1) – не менее 14 мм.
Все исследованные варианты конструкций ОП данного исполнения
обеспечивают остаток порошка менее допускаемых стандартом 15%. Лучшие
из них обеспечивают уменьшение остатка порошка до 1-2%, остальные
варианты не более 7,5% (при давлении 0,8 МПа).
В результате экспериментов установлено, что вариант ОП с отдельными
изолированными друг от друга сосудами представляется наиболее
перспективным для дальнейшего исследования за счет достижения
минимальных значений остатка огнетушащего вещества, при наименьшем
количестве затраченного газа-вытеснителя.
Сведения о характеристиках сосудов, условиях испытаний и изменении
остатка порошка в сосудах ОП представлены в Таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики и результаты испытаний ОП с параллельно
соединенными изолированными сосудами
Площадь
Диаметр, / площадь трубки,

Среднее значение остатка
Начальные
сосудов с коллектором

Диаметрпоровой
Площадь соединения

параметрыМасса
Всего сосудов nc, ед

Sтр., соединяющей
коллектор с ЗПУ,

сосудачасти,
экспериментов

вытесняющегОТВ m, кг
10-3 м / 10-3 м2

dс, 10-3 м

порошка, %
Sпор.части
о газа
№ серии

10-3 м2
10-3 м2
номинальный

внутренний

начальная
V, 10-3 м3
давление
Р, МПа
сосудов

остатка
одного
сосуда

объем
всех

mост
mнач
dс.вн

0,5550,005
0,5550,0051,2
0,5500,010
1,0000,010
1d4036,44 1,04 4,160,6214,0 / 0,154 0,8045,91,0000,010
1,0000,015
10100,0151,4
10050,015
10000,015
0,9800,015
1,0000,080
2d3229,06 0,66 3,961,0814,0 / 0,154 0,8045,01,0000,0707,5
1,0000,075

Учитывая требования, предъявляемые к параметрам систем хранения ОПС,
для оценки эффективности порошковых огнетушителей на основании π-теоремы
сформирован безразмерный комплекс из следующих величин: расход ОПС,
давление в огнетушителе, время выхода ОПС и длина струи ОПС.

э = опс Рх стр вых(5)
Решение этого уравнения при х = – 1, y = – 1, z = – 1 показывает, что
проведение испытаний следует осуществлять с учетом безразмерного
комплекса πэ, отражающего показатели, влияющие на полноту выхода ОПС и
опс
имеющего следующий вид: э =(6)
стр вых опс

кг⁄
с
Размерность сформированного комплекса πэ: []
(кг⁄ 2 )⋅(м)⋅(с)
м⋅с

В Главе 3 «Экспериментальное обоснование и разработка
конструкции испытательного стенда для оценки эффективности
порошковых огнетушителей» рассмотрены варианты нештатных ситуаций на
объектах нефтегазовой отрасли, связанные с выходом нефтепродуктов (пролив,
разгерметизация, повреждения и т.п.), а также обеспечение объектов защиты
первичными средствами пожаротушения на примере автозаправочных станций.
Нормы обеспечения объектов нефтегазовой отрасли на примере АЗС
представлены в Таблице 2.

Таблица 2 – Обеспечение огнетушителями объектов защиты на АЗС
Требуемый ранг
тушения МОПКоличество
Объект защиты
огнетушителем,огнетушителей
не менее
Заправочный количество ТРК от 1 до 43А, 144Вне менее двух
островокколичество ТРК от 5 до 83А, 144Вне менее четырех
Площадка для грузовых автомобилей,не менее двух
6А, 233В
автобусов и т.п.(каждая)
Помещения категории А, Б, В1-В44А, 55В*,144Вне менее двух
Помещения категории Г, Д2А, 55Вне менее двух
Иные помещения2А, 55Вне менее двух
Примечание: * для тушения пожаров класса Е

Наиболее эффективными при тушении разлива нефтепродуктов на
начальной стадии пожара являются порошковые огнетушители. В случае их
применения подразумевается, что при срабатывании, тушение очага возгорания
произойдет за счет полного выхода огнетушащего порошкового состава. После
срабатывания в корпусе огнетушителя остается часть порошка. Однако далеко
не всегда значения его остатка укладываются в нормативные 15 %.
В силу различных причин (слеживаемость, постоянная смена
температурных режимов, не соблюдение сроков и порядка обслуживания и т.д.)
значения огнетушащего порошкового состава превышают установленные
параметры.
Применение огнетушителей в случае возникновения горения при
нештатных ситуациях на объектах нефтегазовой отрасли (пролив
нефтепродуктов при заполнении емкостей, заправке автомобиля, разрыв
рукавов топливораздаточных колонок АЗС и т.п.) подразумевает, что очаг
будет потушен за счет их эффективного срабатывания, т.е. полного выхода
огнетушащегопорошка.Такимобразом,наиболееэффективным
огнетушителем при ликвидации возгорания (в том числе пролива горючих
жидкостей) будет тот, у которого выход огнетушащего порошка будет
максимальным.
Определены требования к стенду, его модели и виду используемого
горючего, исходя из условия обеспечения стационарного распределения
теплового потока от пламени горелки (при постоянстве характеристик сетки,
теплового потока).
В результате экспериментов определен расход горючего газа и визуально
подтверждено равномерное распределение пламени по сетке корпуса
модельного очага пожара, при которых регистрируемые значения температур
максимальны и стабильны.
Характеристики корпуса исследованного модельного очага пожара
(далее МОП) соответствуют требованиям, предъявляемым к МОП ранга 1В и
2В, что позволяет определить требуемый расход горючего газа и для других
типоразмеров МОП (Таблица 3).
Таблица 3 – Расход горючего газа, соответствующий рангам МОП
МОП стенда для испытания порошковых огнетушителейСоответствие рангу МОП
класса В
Мощность тепловыделения
Расход газа qг не менее, л/мин(ГОСТ Р 51017,
Qтв, кВт
ГОСТ Р 51057)
0,911,51В
2,083,52В
2,854,83В
4,677,95В
8,2614,08В
11,2619,113В
18,5531,521В
32,9556,034В
51,5587,655В
66,19112,570В
82,72140,689В
105,89180,0113В
131,95224,3144В
166,94283,8183В
206,12350,4233В
Мощность тепловыделения МОП в зависимости от расхода газа qг,
используемого в качестве горючей нагрузки, имеет следующее аналитическое
выражение:
тв = 1,70 ∙ г − 0,04(7)
(при коэффициенте корреляции R2 = 0,99)

Модель стенда (Рисунок 5) разработана с учетом существующих МОП и
известных испытательных стендов.
За счет наличия сменных корпусов МОП, возможности регулирования
подачи топлива и изменения расстояния (перемещения) относительно друг
друга испытываемого огнетушителя и мишени обеспечена вариативность
создаваемых МОП с заданным значением мощности теплового потока.
Регулирующим элементом является блок управления поворотным
кронштейном, соединенный с устройством, регистрирующим показания
термоэлектрических преобразователей, который предназначен для подачи
сигнала на механизм вращения устройства с порошковым огнетушителем и
отвечает за вращение перемещаемого устройства для крепления огнетушителя с
порошковым огнетушителем вокруг очага горения (МОП).
При этом модель стенда для испытаний порошковых огнетушителей
отличается высокой надежностью в связи использованием конструктивных
элементов, ранее апробированных в условиях проведения натурных огневых
испытаний и эксплуатации аналогичных устройств.
Технико-экономическая оценка разработанной модели стенда показала,
что стоимость проведения испытаний может быть снижена в несколько раз (за
счет применения унифицированных элементов конструкции в сравнении с
существующим МОП класса В). При этом затраты на расходные материалы
(в виде горючей нагрузки для МОП) снижаются более чем в тридцать раз.
а) вид сбоку

б) вид сверху
Рисунок 5 – Модель стенда для испытания порошковых огнетушителей:
1 – перемещаемое устройство для крепления огнетушителя, 2 – устройство
запуска огнетушителя, 3 – система крепежей перемещаемого устройства к
поворотному кронштейну, 4 – огнетушитель, 5 – система крепежей
огнетушителя, 6 – корпус мишени, 7 – экран, 8 – устройство, регистрирующее
показания термоэлектрических преобразователей, 9 – блок управления
поворотным кронштейном, 10 – газовый баллон с редуктором,
11 – соединительный газовый трубопровод, 12 – ротаметр,
13 – термоэлектрические преобразователи, 14 – рассекатель пламени и газовых
потоков, 15 – механизм вращения устройства (с огнетушителем), 16 – газовая
горелка, 17 – поворотный кронштейн, 18 – основание-платформа мишени,
19 – емкость для сбора отработанного огнетушащего вещества,
20 – измерительная линейка, 21 – струя огнетушащего вещества
В Главе 4 «Экспериментальное исследование эффективности
полноразмерных порошковых огнетушителей» рассмотрена авторская
запатентованнаямодельпорошковогоогнетушителя. Предлагаемая
конструкция огнетушителя направлена на повышение его эффективности за
счет уменьшения остатка огнетушащего порошкового состава в корпусе после
срабатывания в ходе тушения пожара.
Уменьшение остатка огнетушащего порошкового состава (далее – ОПС)
достигается путем оснащения огнетушителя несколькими параллельно
соединенными сосудами, имеющими раздельные входы вытесняющего газа и
общий для всех выход ОПС, что позволяет более экономно расходовать запас
энергии вытесняющего газа. Модель порошкового огнетушителя реализована в
устройстве, сущность которого пояснена на Рисунке 6.

Рисунок 6 – Схема порошкового огнетушителя с параллельно соединенными
сосудами для ОПС: 1 – сосуды для ОПС; 2 – корпус огнетушителя; 3 – крышка
корпуса огнетушителя; 4 – запорно-пусковое устройство; 5 – заправочный
штуцер с обратным клапаном; 6 – пористый материал, 7 – общий коллектор для
выхода ОПС

Далее описана предлагаемая методика оценки эффективности
порошковых огнетушителей на объектах нефтегазовой отрасли. Схема оценки
представлена на Рисунке 7.
Рисунок 7 – Схема оценки эффективности порошковых огнетушителей при
тушении пожаров на объектах нефтегазовой отрасли

Для проведения экспериментальных исследований разработаны полезные
модели «Стенд для испытания огнетушителей» (RU 168399 U1) и
«Порошковый огнетушитель» (RU 188369 U1). Размеры модели стенда для
испытания огнетушителей получены на основе методов геометрического
подобия. В качестве прототипа физической модели авторского ОП принят
корпус стандартного порошкового огнетушителя.
Представленырезультатыэкспериментальногоисследования
эффективности сертифицированных ОП и экспериментального модельного
ряда порошковых огнетушителей (далее ОП-Э) запатентованной конструкции,
подтвердившие их работоспособность и огнетушащую эффективность при
тушении горящего разлившегося нефтепродукта (Таблица 4).

Таблица 4 – Эффективность порошковых огнетушителей по величине
безразмерного комплекса эффективности πэ
РезультатВеличины безразмерного комплекса
Условное
тушениявремядлина Значение
обозначениерасходдавление в
стандартновыхода струи комплекса
порошковогоОПС, огнетушителе
го МОПОПС,ОПСπэ
огнетушителяQ, кг/cР, кг/(м·с2)
класса Вτвых, сL, м
Порошковые огнетушители, соответствующие ОП-1 (по массе заряда)
ОП-1(з)-АВСЕпотушен0,1571,6⋅106628,18⋅10-3
ОП-1(з)-АВСЕ МИГ потушен0,1571,6⋅10628,18⋅10-3
ОП-1Эпотушен0,1630,8⋅1066216,67⋅10-3
Порошковые огнетушители, соответствующие ОП-2 (по массе заряда)
ОП-2(з)-АВСЕпотушен0,3031,6⋅1066310,52⋅10-3
ОП-2(з)-АВСЕпотушен0,3071,6⋅1066310,66⋅10-3
ОП-2(з)-АВСЕ МИГ потушен0,3071,6⋅10 6
6310,66⋅10-3
ОП-2Эпотушен0,3170,8⋅1066322,01⋅10-3

Разработанная модель ОП-Э позволяет осуществить тушение горящего
нефтепродукта (МОП класса В соответствующего ранга, предусмотренных
нормативными документами) и варианта, предлагаемого в модели «Стенда для
испытания огнетушителей» в соответствии с методикой оценки эффективности
порошкового огнетушителя, уменьшающей влияние субъективного фактора
оператора-испытателя на результат, и учитывающей безразмерный комплекс πэ.
При проведении огневых испытаний модели ОП-1Э и ОП-2Э с массой
огнетушащего порошка 1 кг и 2 кг соответственно, успешно тушат:
стандартный МОП класса В, имитирующий горение разлившегося
нефтепродукта, рангов 13В и 21В соответственно;
экспериментальный газовый МОП стенда для испытания огнетушителей,
имеющий мощности тепловыделения 19,1 кВт (соответствует стандартному МОП
класса В ранга 13В) и 31,5 кВт (соответствует стандартному МОП класса В ранга
21В).
Значения безразмерного комплекса эффективности πэ у ОП-Э выше, чем у
выпускаемых ОП, и составляют: не менее 16,67⋅10-3 для ОП-1Э и не менее
22,01⋅10-3 для ОП-2Э.
Представлена оценка экономической эффективностииспытанных
огнетушителей по методу Парето (Рисунки 8 и 9).

Рисунок 8 – Сравнение эффективности огнетушителей ОП-1
по рейтинговому показателю

Рисунок 9– Сравнение эффективности огнетушителей ОП-2
по рейтинговому показателю
В Заключении приведены основные результаты работы.
1. Разработанная модель порошкового огнетушителя, учитывает
закономерности, комплексно характеризующие влияние его конструкции на
эффективность тушения, и соответствует требованиям, предъявляемым
нормативными документами, к данному виду (обеспечивает возможность
уменьшения остатка огнетушащего порошкового состава в корпусе
огнетушителя после его срабатывания до 1-2% при давлении 0,8 МПа при
допускаемом значении 15%).
2. Разработанная модель стенда для испытания огнетушителей
обеспечивает выполнение функций, не характерных для известных ранее
стендов и устройств моделирования очагов пожара, в части обеспечения
вариативности реальных тепловых потоков (возможность задавать значения
мощности теплового потока от 1,5 кВт до 350,4 кВт за счет регулируемой
подачи топлива), а также создает условия, снижающие влияние субъективного
фактора на результаты испытаний за счет автоматизации процесса тушения.
3. Предложенное решение по универсализации единого модельного очага
пожара, используемого в модели стенда, позволяет обеспечить изменение его
параметров в соответствии с установленными требованиями, а также снизить
затраты на расходные материалы для создания экспериментального модельного
очага пожара с заданной мощностью тепловыделения более чем в 30 раз,
сократив их номенклатуру.
4.Совокупностьполученныхэкспериментально-теоретических
результатов по разработке методики оценки эффективности порошковых
огнетушителей при тушении пожаров на объектах нефтегазовой отрасли с
использованием модели стенда, свидетельствует о достижении поставленной
цели по повышению достоверности оценки эффективности порошковых
огнетушителей и решению научной задачи.
Направлением дальнейших исследований при использовании полученных
результатов, следует считать разработку полноразмерных моделей стенда для
испытания огнетушителей, запатентованного порошкового огнетушителя, а
также рекомендаций по внесению изменений в нормативные документы в части
касающейся требований к проведению огневых испытаний огнетушителей.

Актуальность темы исследования. Пожарная безопасность объектов в
обязательном порядке обеспечивают системами противопожарной защиты, которые направлены на защиту людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничение его последствий, реализуемые, в том числе, применением объемно-планировочных решений, автоматических установок пожаротушения, систем коллективной защиты и первичных средств пожаротушения [1].
Обеспечение пожарной безопасности на объектах нефтегазовой отрасли является одной из составных частей безопасности в целом. Объекты переработки нефти и газа (содержащие резервуарные парки, установки очистки, компрессорные станции), товарно-сырьевые базы (ТСБ) и автомобильные заправочные станции (АЗС), осуществляющие транспортировку и хранение нефтепродуктов и газа, также подлежат обязательной противопожарной защите.
Автоматическими установками пожаротушения защищают не каждый объект. В этих случаях защиту различного рода помещений или территорий осуществляют, в основном, огнетушителями [2]. Поэтому, они должны быть надежными и эффективными, так как тушение пожара на начальных стадиях его развития значительно сокращает материальный ущерб и снижает возможность предотвращения серьезных последствий. Нормативными документами [2, 3] не предусмотрен конкретный вид огнетушителей (в зависимости от заряженного огнетушащего вещества, которыми должны оснащаться АЗС), а определено лишь их количество и конструктивное исполнение (переносные или передвижные) в зависимости от количества топливораздаточных колонок и заправляемых транспортных средств.
Наиболее универсальными и самыми распространенными являются порошковые огнетушители, которые в России составляют более 50 % от общего количества сертифицированных видов. Несмотря на широкое распространение, одним из существенных недостатков порошковых огнетушителей является большое количество порошка, остающегося в корпусе после применения. Наиболее частой причиной этого являются конструктивные недостатки системы транспортировки и выпуска огнетушащего вещества.
Более того, при оценке огнетушащей способности огнетушителей допускается принимать за положительный результат тушение двух модельных очагов пожара из трех [4]. Таким образом, изначально существует возможность недостаточно эффективной работы одного из трех огнетушителей. Необходимо признать, что стандартный метод определения огнетушащей способности нуждается в совершенствовании, в том числе, из-за возможного субъективного влияния оператора-испытателя на получаемые результаты. В совокупности, это указывает на актуальность совершенствования не только конструкции, но и метода испытаний порошковых огнетушителей.
Научная актуальность исследования вызвана несовершенством методов расчета и оценки эффективности элементов конструкции порошковых огнетушителей, многообразием модельных очагов различных классов и рангов, влиянием субъективного фактора на результаты испытаний.
Тема исследования приобретает особую актуальность в связи с реализацией «Основ государственной политики Российской Федерации в области пожарной безопасности на период до 2030 года» (утверждены Указом Президента Российской Федерации от 1 января 2018 г. No 2) [5], которыми предусмотрено повышение защищенности населения и объектов путем разработки эффективных технологий и средств тушения пожаров.
Степень разработанности темы. В работах ученых и специалистов в области пожарной безопасности (Абдурагимов И. М., Баратов А.Н., Куприн Г.Н., Пивоваров В.В. и др.) вопросы дальнейшего развития конструкции порошковых огнетушителей, необходимости совершенствования стенда для натурных огневых испытаний и методики оценки их эффективности не нашли специального рассмотрения [6-9]. [6, 7, 8, 9] В Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России с 2006 года ведутся теоретические [10, 11] и прикладные [12, 13] исследования в области разработки [14] и совершенствования [15, 16] конструкций порошковых огнетушителей. Опыт, знания и навыки, полученные при проведении многочисленных натурных испытаний огнетушителей, показали целесообразность продолжения исследований в области:
развития методов оценки характеристик порошковых огнетушителей, в том числе наиболее перспективных (с пористой емкостью для хранения огнетушащего вещества);
разработки методов огневых испытаний порошковых огнетушителей на основе универсального модельного очага пожара, обеспечивающего достоверность и стабильность результатов оценки, большее удобство в работе, снижение влияния субъективизма лиц, проводящих испытания;
совершенствования методики оценки эффективности порошковых огнетушителей в части их огневых испытаний.
Цель исследования  повышение достоверности оценки эффективности порошковых огнетушителей для защиты людей и имущества от пожаров на объектах нефтегазовой отрасли.
Объект исследования – начальная стадия тушения пожаров на объектах нефтегазовой отрасли.
Предмет исследования – оценка эффективности применения первичных средств порошкового пожаротушения на объектах нефтегазовой отрасли.
В диссертационном исследовании поставлена и решена актуальная научная задача, заключающаяся в разработке методики оценки эффективности порошковых огнетушителей при тушении пожаров на объектах нефтегазовой отрасли.
Для достижения цели работы предполагалось решить следующие частные задачи: исследовать особенности конструкций порошковых огнетушителей путем выявления параметров, влияющих на их эффективность при тушении пожаров;
разработать модель стенда для огневых испытаний и оценить путем моделирования очага пожара влияние параметров порошковых огнетушителей на эффективность процесса тушения;
разработать методику оценки эффективности порошковых огнетушителей при тушении пожаров на объектах нефтегазовой отрасли позволяющую повысить достоверность и точность результатов.
Научная новизна результатов исследования:
определены закономерности организации движения огнетушащего порошкового состава, отличающиеся от других тем, что перемещение осуществляется несколькими отдельными изолированными параллельными потоками;
предложена модель стенда для испытания огнетушителей, отличающаяся от других применением единого типа модельного очага пожара, имеющего требуемую мощность тепловыделения;
предложена методика оценки эффективности порошковых огнетушителей при тушении пожаров на объектах нефтегазовой отрасли, отличающаяся от других применением оригинального стенда для огневых испытания огнетушителей.
Теоретическая значимость полученных научных результатов диссертации заключается в:
аналитически описанных изменениях величины остатка порошка в корпусе огнетушителя от характеристик его вытесняющего тракта (диаметра трубки, соединяющей коллектор и запорно-пусковое устройство, энергии газа- вытеснителя), позволяющих прогнозировать эффективность огнетушителя;
определении условий равенства моделируемого и реального тепловых потоков пожаротушения при огневых испытаниях огнетушителей; введении комплексного показателя оценки эффективности порошковых огнетушителей на основе аналитических, экспериментальных и численных исследований.
Практическая значимость полученных в диссертации результатов состоит в:
разработке конструкции порошковых огнетушителей, существенно уменьшающей возможности перемещения частиц огнетушащего порошкового состава в других направлениях, что исключает излишние затраты энергии;
разработке конструкции испытательного стенда для оценки соответствия огнетушителей установленным требованиям, обеспечивающего требуемую достоверность и точность измеряемых показателей;
подтверждении повышения эффективности порошковых огнетушителей путем применения методики оценки их эффективности при тушении пожаров на объектах нефтегазовой, позволяющей повысить достоверность и точность результатов.
Методы исследования: экспериментально–теоретическое представление процесса тушения пожара на основе общенаучных (аналогия, системный анализ, анализ размерностей) и специальных методов (испытания огнетушителей, математическая обработка результатов) познания.
Положения, вынесенные на защиту:
закономерности, комплексно характеризующие влияние конструкции порошкового огнетушителя на эффективность тушения пожаров на объектах нефтегазовой отрасли;
характеристики и модель стенда огневых испытаний порошковых огнетушителей, повышающие достоверность и точность измеряемых показателей; методика оценки эффективности порошковых огнетушителей при тушении
пожаров на объектах нефтегазовой отрасли с учетом результатов стендовых огневых испытаний. Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность научных результатов подтверждена существенным объемом экспериментальных исследований, математической обработкой результатов и обеспечена применением известных методов теоретического и экспериментального исследований (с доверительной вероятностью не менее 0,95 и относительной погрешностью не более ± 5%) с использованием средств измерений, прошедших метрологическую поверку, а также всесторонней общественной апробацией научных результатов.
Основные результаты работы внедрены:
в образовательный процесс Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России при изучении дисциплины «Пожарная техника»;
в научно-исследовательскую деятельность испытательной лаборатории «Независимый испытательный центр пожарной безопасности» Санкт- Петербургского университета ГПС МЧС России при проведении огневых испытаний сравнительных и оценочных характеристик огнетушителей;
в практическую деятельность испытательной лаборатории общества с ограниченной ответственностью «НОРМАТЕСТ» при оценке эффективности создаваемых конструкций порошковых огнетушителей, проведении предварительных испытаний и сравнительном анализе с существующими сертифицированными в области пожарной безопасности образцами.
По результатам диссертационного исследования опубликовано 16 научных работ, из них 7 в изданиях, рекомендованных ВАК, 2 патента на полезные модели и 7 в материалах конференций.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать

    Читать «Методика оценки эффективности порошковых огнетушителей при тушении пожаров на объектах нефтегазовой отрасли»

    Публикации автора в научных журналах

    А.С. Поляков,Д.Ф. Кожевин, И.А. Сорокин // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России». – 2– № 2 (2020).– С. 16-0,46/0,31 п. л.
    Д.Ф. Кожевин, И.А. Сорокин, А.С. Поляков // Научно-техническийжурнал «Пожаровзрывобезопасность». – 2– Т. 25, № – С. 68-0,88/0,5 п.л.
    Модель и характеристики стенда огневых испытаний порошковых огнетушителей
    И.А. Сорокин // Научно-аналитический журнал «Проблемы управления рисками в техносфере». – 2– № 3 (59). – С. 126-0,63/0,63 п.л.
    Методика оценки огнетушащей способности огнетушителей по результатам стендовых испытаний
    И.А. Сорокин, А.С. Поляков // Научно-аналитический журнал «Проблемыуправления рисками в техносфере». – 2– № 3 (59). – С. 76-0,63/0,42 п.л.
    Обоснование требований и разработка порошковых огнетушителей перспективной конструкции для тушения пожаров на объектах нефтегазовой отрасли
    И.А. Сорокин, А.С. Поляков //Научно-аналитический журнал «Проблемы управления рисками в техносфере».– 2– № 2 (58). – С. 117-0,87/0,63 п.л.
    Совершенствование конструкции порошкового огнетушителя с пористой емкостью для огнетушащего вещества
    А.С. Поляков, Д.Ф. Кожевин, И.А. Сорокин // Научно-аналитическийжурнал «Сибирский пожарно-спасательный вестник». – 2– № 1 (12).– С. 22-0,94/0,6 п.л.
    О форме, размерах и мощности модельного очага пожара для испытаний огнетушителей
    И.А. Сорокин,Д.Ф. Кожевин, А.С. Поляков // Научный электронный журнал «Техносфернаябезопасность». – 2– № 3 (16). – С. 63-0,63/0,4 п.л.
    Патент на полезную модель RU 168399 U1 «Стенд для испытания огнетушителей»
    И.А. Сорокин, Д.Ф. Кожевин, А.С. Поляков //Официальный бюллетень. Изобретения. Полезные модели.
    Патент на полезную модель RU 188369 U1 «Порошковый огнетушитель»
    А.С. Поляков, А.А. Поляков, Д.Ф. Кожевин,И.А. Сорокин // Официальный бюллетень. Изобретения. Полезные модели.
    Параметризация порошковых переносных огнетушителей по огнетушащей способности
    Д.Ф. Кожевин, И.А. Сорокин,А.С. Поляков // Безопасность критичных инфраструктур и территорий:материалы VI Всероссийской научно-технической конференция и XVI Школымолодых ученых. Екатеринбург: УрО РАН. – 2– С. 139-0,12/0,1 п.л.
    Порошковые огнетушители в системе обеспечения пожарной безопасности при промышленном освоении северных территорий
    И.А. Сорокин, Д.Ф. Кожевин, А.С. Поляков // Сервис безопасности в России:опыт, проблемы, перспективы. Вопросы обеспечения комплекснойбезопасности в Арктическом регионе: материалы VI Международной научно-практическойконференции.Санкт-Петербург:Санкт-Петербургскийуниверситет ГПС МЧС России. – 2– С. 127-0,25/0,2 п.л.
    Надежность огнетушителей, как элемент обеспечения пожарной безопасности
    Д.Ф. Кожевин, И.А. Сорокин // Проблемыобеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму: материалы XВсероссийскойнаучно-практическойконференции.Санкт-Петербург:Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. – 2– С. 424-0,32/0,2 п. л.
    Модельные очаги пожара в огневых испытаниях огнетушителей. Опыт, проблемы, перспективы
    И.А. Сорокин, Д.Ф. Кожевин,А.С. Поляков // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы.Обеспечение безопасности при чрезвычайных ситуациях: материалы VIIМеждународнойнаучно-практическойконференции.Санкт-Петербург:Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. – 2– С. 193-0,25/0,15 п.л.
    Моделирование и тушение очага пожара на стендах для испытаний огнетушителей. Опыт, проблемы, перспективы
    И.А. Сорокин,Д.Ф. Кожевин, А.С. Поляков // Безопасность критичных инфраструктур итерриторий: материалы VII Всероссийской научно-технической конференции иXVII Школы молодых ученых. Екатеринбург: УрО РАН. – 2– С. 173-0,23/0,15 п.л.
    Об устранении субъективизма при проведении огневых испытаний огнетушителей
    Д.Ф. Кожевин, И.А. Сорокин, А.С. Поляков //Подготовка кадров в системе предупреждения и ликвидации последствийчрезвычайных ситуаций: материалы Международной научно-практическойконференции. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧСРоссии. – 2– С. 305-0,34/0,25 п.л.
    Применение порошковых огнетушителей на объектах нефтегазовой отрасли
    И.А. Сорокин, Д.Ф. Кожевин, А.С. Поляков //Актуальные проблемы и тенденции развития техносферной безопасности внефтегазовой отрасли: материалы III Международной научно-практическойконференции. Уфа: УГНТУ. – 2– С. 36-0,23/0,15 п.л.

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету

    Методика оценки пожарной опасности коротких замыканий в воздушных линиях электропередачи напряжением до 1000 В
    📅 2021 год
    🏢 ФГБОУ ВО «Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»
    Предотвращение воздействия лесного пожара на объекты энергетики Вьетнама
    📅 2021 год
    🏢 ФГБОУ ВО «Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»
    Снижение пожарной опасности локальных проливов углеводородных жидкостей на основе применения гранулированного пеностекла
    📅 2021 год
    🏢 ФГБОУ ВО «Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»