Методика оценки эффективности порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью: применительно к пожароопасным производственным объектам нефтебаз тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.03, кандидат технических наук Сытдыков, Максим Равильевич

• Сытдыков, Максим Равильевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сытдыков, Максим Равильевич

Содержание

Введение

Глава 1 Состояние вопроса, обоснование цели и задач исследования

1.1 Применение порошковых огнетушителей на пожароопасных производственных объектах нефтегазового комплекса

1.2 Современные конструкции порошковых огнетушителей

1.3 Огнетушащие порошки общего назначения

1.4 Технические требования к пористым сосудам для огнетушащих порошков

1.5 Методы оценки эффективности порошковых огнетушителей

1.6 Обоснование цели и постановка задач исследования

Глава 2 Теоретическое обоснование эффективной конструкции порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью

2.1 Оценка технического эффекта истечения порошкового состава в современных конструкциях огнетушителей

2.2 Выбор методов оценки эффекта истечения ОПС

2.3 Теоретическая оценка технического эффекта истечения ОПС

2.4 Обоснование направления совершенствования конструкции

огнетушителей со встроенной пористой емкостью

Глава 3 Методы экспериментального исследования эффективности истечения ОПС

3.1 Определение характеристик ОПС

3.2 Определение дальности струи ОПС

3.3 Оценка влияния типа запорно-регулирующего устройства на эффект

истечения ОПС

Глава 4 Оценка эффективности экспериментального макета огнетушителя

4.1 Предварительный эксперимент по выбору конструктивных характеристик пористой емкости

4.2 Оценка технической эффективности макета огнетушителя со

встроенной пористой емкостью

Заключение

Общие выводы и предложения по повышению эффективности

порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью

Литература

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Приложение И

Приложение К

»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика оценки эффективности порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью: применительно к пожароопасным производственным объектам нефтебаз»

Введение

Вопросы применения первичных средств тушения пожаров на пожароопасных производственных объектах нефтебаз, морских плавучих установок для добычи, хранения и отгрузки нефти и морских судах достаточно актуальны и могут оказать значительное влияние на различные элементы обеспечения их живучести и обитаемости.

Федеральным законом от 22.07.2008 г. № 123-ФЭ (в редакции от 10.07.2012г.), Правилами противопожарного режима в Российской Федерации (2012г.) и Российским Морским Регистром судоходства (2012г.) предусмотрена комплектация порошковыми огнетушителями пожароопасных производственных объектов нефтебаз и аналогичным им расходных складов предприятий (морских, речных, трубопроводных, автомобильных, железнодорожных), обеспечивающих прием, хранение и отгрузку нефтепродуктов [1-2].

Потребность в огнетушителях обеспечивается, в основном, отечественной промышленностью, ежегодно производящей около 2,3 миллиона огнетушителей. Наибольшая доля из них приходится на порошковые огнетушители, поэтому необходимость их совершенствования вполне очевидна.

Опыт эксплуатации и испытаний показывает, что одним из существенных недостатков конструкции порошковых огнетушителей является неполнота выхода огнетушащего порошкового состава (ОПС), что официально закреплено нормативным документом на уровне не более 15% [3]. Имеются подтвержденные факты, когда остаток ОПС в корпусе огнетушителя достигал в среднем около 30 % [4]. К сожалению, это не единичные случаи, поэтому они заслуживают самостоятельного изучения, поскольку подрывают доверие потребителя к первичным средствам пожаротушения, призванным защищать человека и его имущество на начальном этапе возгорания.

Анализ развития конструкции порошковых огнетушителей показал, что длительное время она остается неизменной. Основной недостаток заключен в несовершенстве способа вытеснения ОПС, использующего сифонную трубку, при котором некоторая часть вытесняющего газа из корпуса огнетушителя прорывается сквозь толщу ОПС и уходит в атмосферу, не совершая полезной работы.

В 2011 году в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России разработана принципиально новая модель порошкового огнетушителя без сифонной трубки (Поляков A.C., Кожевин Д.Ф., патент RU № 106543), в котором порошок содержится в пористой емкости, встроенной в корпус огнетушителя. Ранее проведенные испытания патентованной полезной модели показали ее преимущества по сравнению с известными конструкциями, но при этом не были проведены всесторонние исследования по оценке факторов, определяющих эффект вытеснения ОПС из огнетушителя.

Недостаточная разработанность методического обеспечения в части конструктивного исполнения порошковых огнетушителей обусловила выбор направления настоящего исследования, которое является составной частью реализуемой в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России концепции по созданию нового поколения огнетушителей со встроенной пористой емкостью для содержания ОПС.

Цель исследования - совершенствование методики оценки эффективности порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью для содержания ОПС.

Научная задача исследования - экспериментально-теоретическое обоснование закономерностей, определяющих эффект истечения ОПС из огнетушителей со встроенной пористой емкостью, включая:

обоснование перечня и структуры комплексных показателей эффективности;

определение влияния гранулометрического состава ОПС на эффект его истечения;

обоснование конструкции порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью, обеспечивающей повышенный выход ОПС.

Объект исследования - конструкции и технические характеристики порошковых огнетушителей.

Предмет исследования - методика расчета и оценки показателей, определяющих эффект истечения ОПС из порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью.

Методы исследования: общенаучные (аналогии, анализа размерностей, подобия, математической обработки результатов исследования) и экспериментальные (определение гранулометрического состава дисперсных сред, методы испытаний огнетушителей).

Научная новизна результатов заключена:

- в теоретическом обосновании структуры комплексных показателей и расчетных зависимостей, обобщенно оценивающих эффект истечения ОПС;

- в методиках оценки дальности полета струи и однородности распыления ОПС;

- в оценке влияния гранулометрического состава ОПС на эффект их истечения;

- в экспериментальном и теоретическом обосновании конструкции физической модели порошкового огнетушителя, обеспечивающей повышенный выход ОПС.

Практическая значимость результатов заключена в повышении уровня безопасности пожароопасных производственных объектов нефтегазового комплекса на основе применения порошковых огнетушителей со встроенной пористой емкостью для содержания ОПС.

Достоверность научных результатов обеспечена:

построением теоретических зависимостей с использованием известных базовых методов аналогии и анализа размерностей, физического и математического моделирования;

использованием современных методик сбора и обработки результатов измерений физических величин, определяющих эффективность истечения огнетушащего состава из порошковых огнетушителей;

использованием при проведении экспериментальных исследований сертифицированных и поверенных технических средств измерений;

качественным и количественным согласием результатов модельного и натурного экспериментов по оценке эффективности истечения огнетушащего состава из порошковых огнетушителей. На защиту выносятся:

перечень и структура комплексных показателей для расчета эффективности истечения ОПС;

способы оценки распределения массы частиц ОПС в нестационарном газовом потоке и определения длины струи;

экспериментальное и теоретическое обоснования конструкции порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью из эластичного упруго-деформируемого материала.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на 5-х научных конференциях и семинарах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из

них 4 - в изданиях по перечню ВАК.

Реализация работы. Результаты диссертационного исследования

использованы в образовательном процессе Санкт-Петербургского

университета ГПС МЧС России.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения,

четырех глав, заключения, перечня использованных источников и девяти

6

приложений. Общий объем работы 115 страниц, в т.ч. 67 рисунков и 18 таблиц.

Структура выполненного исследования приведена на рисунке В.1.

Рисунок В.1 - Структура диссертационного исследования

Заключение диссертации по теме «Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)», Сытдыков, Максим Равильевич

Общие выводы и предложения по повышению эффективности порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью

На основе анализа и обобщения изложенных материалов сделаны следующие выводы и практические предложения в свете решаемой научной задачи:

1. Перечень и структура комплексных показателей для расчета эффективности истечения огнетушащего порошкового состава, сформированные общепризнанными методами аналогии и анализа размерностей, могут быть применены ко всем существующим и проектируемым конструкциям огнетушителей.

2. Способы оценки распределения массы частиц огнетушащего порошкового состава в нестационарном газовом потоке и определения длины струи позволяют получить объективные данные о характере распределения массы осевших частиц огнетушащего порошкового состава на площади пожара и величине длины струи в лабораторных условиях (без проведения огневых испытаний), что существенно снижает опасность процедуры подтверждения соответствия огнетушителей установленным требованиям.

3. Разработанная полезная модель порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью из эластичного упруго-деформируемого материала, позволяющая обеспечить почти 100% опорожнение огнетушащего порошкового состава, является перспективной для развития этого вида индивидуальных средств пожаротушения.

Заключение

Практическая значимость результатов заключена в повышении уровня пожарной безопасности традиционных пожароопасных производственных объектов нефтебаз и аналогичных им расходных складов предприятий (морских, речных, трубопроводных, автомобильных, железнодорожных), обеспечивающих прием, хранение и отгрузку нефтепродуктов на основе применения разработанной методики оценки эффективности порошковых огнетушителей и оригинальной конструкции порошковых огнетушителей со встроенной пористой емкостью из эластичного упруго-деформируемого материала.

Научная новизна результатов диссертационного исследования заключена: в разработке перечня и структуры комплексных показателей и расчетных зависимостей, обобщенно оценивающих эффект истечения ОПС; в разработке способов оценки распределения массы частиц ОПС в нестационарном газовом потоке и определения длины струи; в разработке и результатах испытаний оригинальной конструкции модели порошкового огнетушителя со встроенной пористой емкостью из эластичного упруго-деформируемого материала.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сытдыков, Максим Равильевич, 2013 год

Литература

1. Федеральный закон от 22 июля 2008 года № 123-Ф3. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности.

2. ILL IP 2012. Правила противопожарного режима в Российской Федерации.

3. ГОСТ Р 51057-2001. Техника пожарная. Огнетушители переносные. Общие технические требования. Методы испытаний.

4. Кожевин Д.Ф. Методика комплексной оценки эффективности огнетушителей (применительно к пожароопасным производственным объектам нефтебаз). [Текст]: дис. ... канд. тех. наук: 05.26.03: защищена 26.04.11: утв. 08.07.11 / Кожевин Дмитрий Федорович. - СПб., 2011. - 120 с.

5. Пивоваров В.В. Разработка тактико-технических показателей и оценка эффективности огнетушителей. Автореф. канд. дисс. ВИПТШ МВД СССР. М.: 1988.

6. Правила классификации, постройки и оборудования морских плавучих нефтегазодобывающих комплексов // Российский морской регистр судоходства. НД № 2-020201-011, 2012.

7. Правила по нефтегазовому оборудованию морских плавучих нефтегазодобывающих комплексов, плавучих буровых установок и морских стационарных платформ // Российский морской регистр судоходства. НД № 2-090601-001,2009.

8. Правила классификации и постройки морских судов // Российский морской регистр судоходства. Том 1. НД № 2-020101-064, 2012.

9. ВППБ 01-04-98. Правила пожарной безопасности для предприятий и организаций газовой промышленности.

10. ВППБ 01-03-96. Правила пожарной безопасности для предприятий АК "Транснефтепродукт".

11. ВППБ 01-01-94. Правила пожарной безопасности при

эксплуатации предприятий нефтепродуктообеспечения.

111

12. ВНТП 5-95. Нормы технологического проектирования предприятий по обеспечению нефтепродуктами (нефтебаз).

13. РД 153.-34.0-03.301-00. Правила пожарной безопасности для энергетических предприятий.

14. Национальная справочно-информационная служба в области пожарной безопасности, №2 (48), 2012 г.

15.НПБ 155-02. Техника пожарная. Огнетушители. Порядок постановки огнетушителей на производство и проведения сертификационных испытаний.

16. Сытдыков М.Р., Кожевин Д.Ф., Поляков A.C. Оценка характеристик порошковых огнетушителей, определяющих полноту вытеснения огнетушащего состава // Проблемы управления рисками в техносфере. Том 20, № 4, 2011 г.

17. Патент SU 1245318. Порошковый огнетушитель. http://wwwl.fips.ru/wps/portal/. Дата последнего посещения 24.04.2012.

18. Патент US 2043129. Порошковый огнетушитель. http://www.freepatentsonline.com/y2002/0023967. Дата последнего посещения 24.04.2012.

19. Патент US2002/0023967. Порошковый огнетушитель. http://www.freepatentsonline.com/ у2002/0023967. Дата последнего посещения 24.04.2012.

20. Патент 106543 Российская Федерация, МПК А 62 С 13/00. Порошковый огнетушитель [Текст]/ Поляков A.C., Кожевин Д.Ф.; заявитель и правообладатель Поляков A.C., Кожевин Д.Ф. - №2010145418/12; заявл. 28.10.2010; опубл. 20.07.2011, Бюл. №20. - 5 е.: ил.

21. Кожевин Д.Ф., Сытдыков М.Р., Поляков A.C. Полезная модель порошкового огнетушителя с пористым сосудом для огнетушащего состава //Пожаровзрывобезопасность. № 1, 2012 г.

22. НПБ 170-98. Порошки огнетушащие общего назначения. Общие

технические требования. Методы испытаний.

112

23. Поляков A.C., Димитров H.A. Комплексный показатель фильтрующих свойств фильтров для очистки нефтепродуктов // Научно-технический реферативный сборник: Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. № 3, 1982 г.

24. Рыбаков К.В., Дмитриев Ю.И., Поляков A.C. Авиационные фильтры для топлив, масел, гидравлических жидкостей и воздуха. М.: Машиностроение, 1982.

25. СП 9.13130.2009. Пожарная техника. Огнетушители. Требования к эксплуатации.

26. Поликовский В.И., Перельман Р.Г. Воронкообразование в жидкости с открытой поверхностью. M-JI. Госэнергоиздат. 1959г. 191с.

27. Математико-статистические методы экспертных оценок.-2-е изд., перераб. и доп.-М.:Статистика, 1980.-263с., ил.

28. Тактаров Н.Г. Теория вероятностей и математическая статистика: Краткий курс с примерами и решениями.- М.: КомКнига, 2010.- 240с.

29. Ивченко Г.И., Медведев Ю.И. Введение в математическую статистику: Учебник. М.: Издательство ЛКИ, 2010.— 600 с.

30. Абчук В.А. и др. Справочник по исследованию операций. М.: Воениздат, 1979.

31. Нечеткие множества и теория возможностей: Последние достижения. Под редакцией P.P. Ягера. - М.: Радио и связь, 1986.

32. Штовба С.Д. Введение в теорию нечетких множеств и нечеткую логику. II Всероссийская конференция пользователей MATLAB, 25-26 мая 2004 года.

33. Саати Т. Принятия решений. Метод анализа иерархий. М.: Радио и связь, 1989.

34. Абдурагимов И.М. Всегда ли автоматика эффективнее оперативных служб пожарной охраны/ И. М. Абдурагимов // Пожаровзрывобезопасность, 2012, JVb 2.-С.53-59

35. Седов JI.И. Методы подобия и размерности в механике. - М.: Наука, 1967.

36. Математическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. И. М. Виноградов. 1977—1985.

37. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето - оптимальные решения многокритериальных задач. М., Наука, 1982.

38. Бриджмен П. Анализ размерностей.- Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». 2001.

39. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗОВ. М.: Наука, 1968.

40. П.А. Коузов «Основы дисперсного анализа промышленных пылей и измельчаемых материалов». JL, Химия, 1971, с. 169-180.

41.Х. Грин, В. Лейн «Аэрозоли, пыли, дымы и туманы», Л., Химия, 1972, с. 220-233.

42. ГОСТ Р 51017-2009. Техника пожарная. Огнетушители передвижные. Общие технические требования. Методы испытаний.

43. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука». М., 1971 год., 576 стр. с ил.

44. Орлов А.И. Прикладная статистика. Учебник.— М.: Экзамен, 2006.—671 с.

45. РМГ 29-99.ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.

46. Пособие по применению НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» при рассмотрении проектно-сметной документации / Шебеко Ю.Н., Смолин И.М., Молчадский И.С. и др. - М.: ВНИИПО, 1998. - 119 с.

47. ГОСТ Р 50.2.038-2004. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей и неопределённости результата измерений.

48. Назаров Н. Г. Метрология. Основные понятия и математические

модели.— М.: Высшая школа, 2002.— 348 с.

114

49. Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. Издательство "Энергоатомиздат", Ленинград, 1991.

50. Артоболевский И. И., Теория механизмов и машин, 2 изд., М.— Л., 1952.