РАЗРАБОТКА ИННОВАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТА

DEVELOPMENT OF AN INNOVATIVE FIRE SAFETY SYSTEM FOR A FACILITY

Pavel Yakunin

student, Institute of Engineering and Environmental Safety, Togliatti State University,

Russia, Togliatti

АННОТАЦИЯ

Актуальность и научная значимость настоящего исследования обуславливается тем, что по мере развития человеческой цивилизации в повседневную жизнь внедряется все больше технологий, что увеличивает частоту и опасность пожаров.

В настоящее время основные меры пожаротушения, применяемые на электрической подстанции, включают систему водяного тушения для тушения пожаров в трансформаторе 220 кВ, систему водяного тушения в зданиях и различные огнетушители для ручного тушения пожаров.

Местоположение пожаров на подстанциях: электрооборудование может стать причиной пожаров из-за старения изоляции, снижения напряжения и механической прочности, а также коротких замыканий, дуг и искр во время работы.

ABSTRACT

The relevance and scientific significance of this study is due to the fact that as human civilization develops, more and more technologies are introduced into daily life, which increases the frequency and danger of fires.

At present, the main fire extinguishing measures used in electrical substation include water extinguishing system for extinguishing fires in 220 kV transformer, water extinguishing system in buildings, and various fire extinguishers for manual fire extinguishing.

Location of fires in substations: Electrical equipment may cause fires due to aging insulation, decreased voltage and mechanical strength, as well as short circuits, arcs and sparks during operation.

Ключевые слова: пожарная безопасность, безопасность электрооборудования, система пожаротушения электрооборудования.

Keywords: fire safety, electrical equipment safety, electrical equipment fire extinguishing system.

В качестве замены порошковых систем рассматриваются системы пожаротушения на основе горячего аэрозоля. Этот продукт обладает такими свойствами, как изоляция, снижение температуры. В пределах заданного температурного диапазона он может быстро создать эффективную огнетушащую среду, достигая немедленного тушения пожара. Как интегральное активное устройство пожаротушения, он может отличаться от порошковых систем минимальными пространственными требованиями, простой установкой и высокой надежностью, устраняя необходимость в специализированных пусковых механизмах. Его можно удобно установить внутри оборудования, что обеспечивает быстрое тушение пожара на начальных этапах и предотвращает дальнейшее распространение пожара.

Место установки устройства пожаротушения горячем аэрозолем изображено на рисунке 1.

Рисунок 1. Место установки устройства пожаротушения горячем аэрозолем

При установке на электрической подстанции она может выполнять следующие функции:

• немедленная тревога: интеллектуальная система пожаротушения подает сигналы обнаружения температуры, дыма и горючего газа, обеспечивая многогранные ранние предупреждения. Интеграция этих трех возможностей обнаружения с функцией пожаротушения гарантирует, что персонал может оперативно получать сигналы тревоги при возникновении пожара, что позволяет быстро принять меры для сдерживания распространения пожара и предотвращения более значительных потерь;
• классификация и суждение: интеллектуальная система пожаротушения имеет два уровня тревоги, а именно тревоги уровня один и уровня два. Используя систему позиционирования пожара, пожарная информация может быть точно определена в определенной зоне пожара на основе местоположений установленных интеллектуальных устройств пожаротушения. Системный анализ облегчает оперативное уведомление соответствующего персонала, позволяя им быстро установить место пожара. Это повышает эффективность реагирования на пожар и помогает определить источник пожара;
• автоматическая проверка: для обеспечения надежной работы интеллектуальной системы пожаротушения она также оснащена функциями автоматической обратной связи при неисправностях и самопроверки, что обеспечивает стабильную работу системы;
• экологически чистый и эффективный: процесс распыления нетоксичен и безвреден, обеспечивает эффективное тушение пожара при низком давлении и отсутствии остатков [1].

Система использует модульное производство, в котором устройства сигнализации, пусковые устройства, датчики и устройства пожаротушения производятся независимо. Каждое устройство может быть объединено с другими для создания универсальной системы пожаротушения, способной работать в полуавтоматическом или полностью автоматическом режиме. Эта система обеспечивает локальную защиту. На каждый кубический метр помещения требуется всего 50 г горячего аэрозольного огнетушащего вещества. Соответствующие принадлежности могут быть выбраны на основе различных сценариев для обеспечения точного обнаружения, что позволяет устройству пожаротушения срабатывать быстро.

При определенных условиях как скорость тепловыделения, так и высота пламени усиливаются с увеличением размеров горючего материала. Среди различных горючих материалов существует степенная корреляция между высотой пламени и скоростью тепловыделения: чем выше скорость тепловыделения, тем энергичнее реакция горения, следовательно, увеличивается высота пламени [2].

Температура пламени, измеренная термопарой в возвышенном положении, достигает своего зенита. Температура пламени линейно уменьшается с увеличением высоты, и этот температурный градиент определяет – характеристики высоты пламени [2].

Устройства пожаротушения горячем аэрозолем наиболее эффективно будет работать при организации локальной системы пожаротушения, например, в распределительных шкафах.

Для тушения пожаров в электротехнических помещениях электроподстанции рассмотрим системы газового пожаротушения.

Были исследованы средства пожаротушения на основе гептафторпропана, такие как HFC-227ea, Novec 1230 [3], Аргон, и они показали выдающуюся эффективность при тушении поэаров на электрооборудовании.

Аргон – легкодоступный газ, который присутствует в атмосфере Земли в количествах 0,93 % по объему. Он химически инертен, и неизвестно, что в прошлом он не использовался для тушения пожаров.

Аргон – абсолютно инертный газ. Аргон сам по себе нетоксичен и не будет разлагаться при реальном пожаре. Это не будет способствовать химическим реакциям и, следовательно, не будет способствовать образованию токсичных или коррозионных продуктов распада. Аргон будет оставаться стабильным даже в условиях высоких температур, что делает его пригодным для использования при пожарах. Как и токсичные газы, образующиеся при пожаре, при тушении пожара с помощью инертного газа необходимо учитывать возможное воздействие гипоксии на людей.

Технология выпуска аргона очень похожа на технологию CO₂. В конечном итоге это включает даже расчетные концентрации.

Эффективность была подтверждена тем фактом, что с помощью CO₂, систем были успешно потушены сотни пожаров. Аргон можно легко подавать по трубам значительной длины, что является особенностью конструкции, в которой аргон сильно отличается от Хладонов и большинства других химических реагентов. Таким образом, с помощью направляющих клапанов можно создать многозональную систему пожаротушения для нескольких зон пожаротушения. Здесь можно комбинировать подачу для нескольких зон. Это значительно сокращает общее количество средства.

Типичными областями применения являются объекты, такие как электроподстанции, помещения с распределительными устройствами и ограждения, в которых могут находиться люди.

Эффект непрямого тушения за счет газов, не участвующих в горении, сильно отличается от эффекта Хладонов, которые химически вмешиваются в реакционную цепочку процесса горения. По этой причине аргон не является заменой Хладону в истинном смысле этого слова, а скорее замещающим газом.

В качестве инновационного решения в технологии пожаротушения, особенно в системах, использующих инертные газы, анализ исследований и тщательное рассмотрение альтернатив показали, что аргон особенно рекомендуется для объектов электроснабжения.

Свойства аргона как газа и его физические характеристики, относящиеся к процессу тушения, такие как плотность и молярная масса, аналогичны свойствам CO₂ и больше подходят для систем пожаротушения, чем HFC-227ea и Novec 1230. Свойства осаждения и пенетрации в значительной степени сопоставимы с CO₂. При пожаре объём помещения быстро и равномерно заполняется газообразным огнетушащим веществом. Таким образом обеспечивается эффект полного заполнения помещения.

Концентрация, как правило, будет достаточной для целей тушения, когда уровень кислорода в воздухе в помещении снижается с нормального уровня в 20,9 % по объему до <15 % по объему. Для достижения этой цели примерно 1/3 объема воздуха в помещении должна быть заменена инертным газом, чтобы была установлена концентрация >34 % по объему.

Аргон (чистота >99,99 %) хранится в сжатом газообразном виде в баллонах высокого давления.

Преимуществом подачи огнетушащего вещества в газообразной форме является то, что при его выпуске не происходит испарения, а воздух в зоне затопления охлаждается лишь в относительно незначительной степени в процессе адиабатического расширения. Это означает, что не образуется ни тумана, ни конденсата, которые в сочетании с продуктами горения могут привести к последующему повреждению (особенно в электрических установках). «Холодный шок», который является постоянным риск использования CO₂-систем, который проявляется в образовании сухого льда на чувствительном оборудовании в зоне затопления, можно полностью исключить, поскольку создать твердое состояние с помощью аргона практически невозможно.

Физическое сходство аргона и CO₂ дает то преимущество, что системы пожаротушения, использующие аргон в качестве огнетушащего вещества, могут в значительной степени основываться на рекомендациях по планированию и установке систем пожаротушения CO₂. Необходимо просто внести несколько корректировок в проектирование системы и включить изменения в соответствии с конкретными данными по Аргону в методы расчета.

Дополнительная безопасность обеспечивается тем фактом, что многолетний опыт установки систем пожаротушения CO₂ и надежность системного оборудования были перенесены в систему без увеличения функциональных рисков.

Аргон как огнетушащее вещество сам по себе не создает никаких дополнительных физиологических рисков, напротив, он обеспечивает существенное повышение пожарной безопасности.

Список литературы:

1. Троценко Е. В. Автоматические системы пожаротушения // Научный журнал молодых ученых. 2020. №1 (18). С. 65-69. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/avtomaticheskie-sistemy-pozharotusheniya (дата обращения: 07.01.2024).
2. 32. Ahmad I., Qayyum A., Gupta B. B., Alassafi M. O., AlGhamdi R. A. Ensemble of 2D Residual Neural Networks Integrated with Atrous Spatial Pyramid Pooling Module for Myocardium Segmentation of Left Ventricle Cardiac MRI // Mathematics. 2022. V.10(4). P. 627.
3. 33. Aydin B., Selvi E., Tao J., Starek M. J. Use of Fire-Extinguishing Balls for a Conceptual System of Drone-Assisted Wildfire Fighting // Drones. 2019. V.3(1). P. 17-21.