Диссертация (Экспериментально-теоретический подход к расчету времени блокирования путей эвакуации токсичными продуктами горения при пожаре в производственных зданиях гидроэлектростанций), страница 2

Материалы диссертации реализованы при:– расчете пожарных рисков и разработке плана безопасной эвакуациилюдей при пожаре в главном корпусе филиала ОАО «РусГидро» «Нижегородская ГЭС», расположенного по адресу Нижегородская область,Городецкий район, г. Заволжье;– расчете пожарных рисков, разработке плана безопасной эвакуациилюдей при пожаре и проектировании системы дымоудаления в машинном залена Нововоронежской АЭС, расположенной по адресу Воронежская обл.,г. Нововоронеж, промзона, и на Курской АЭС-2, расположенной по адресуКурская обл., площадка «Макаровка»;– проведении научных исследований по развитию и совершенствованиюиспытаний веществ и материалов на токсичность продуктов горения(п.

86 плана научной работы Академии ГПС МЧС России на 2015 г.);– разработке фондовых лекций, проведении лекционных, лабораторныхи практических занятий со слушателями, курсантами и студентами АкадемииГПС МЧС России по дисциплине «Прогнозирование опасных факторов11пожара» по темам «Основы интегрального метода прогнозирования ОФП»и «Основные положения зонного моделирования пожара».Положения, выносимые на защиту:– усовершенствованная стандартная схема испытаний на токсичностьпродуктов горения, позволяющая в дополнение к измерениям концентрацийтоксичных газов и кислорода измерять скорость газификации горючегоматериала и удельный коэффициент образования токсичных газов;– разработанная установка для определения пожарной опасности веществиматериаловвстроительстве,принаихтермическомосновеоценкиразложении,данныхприменяющихсяхимическогоанализас использованием усовершенствованной методики проведения испытаний;– модифицированная зонная и интегральная модели, в которыхиспользуется экспериментальная зависимость плотности токсичного газаот температуры без решения дифференциального уравнения закона сохранениямассы токсичного газа;– результаты сопоставления экспериментальных и теоретических данныхпозависимостиплотностимонооксидауглеродаотсреднеобъемнойтемпературы, экспериментальные данные по удельной скорости газификации иудельному коэффициенту образования монооксида углерода для древесины(сосна), трансформаторного масла и оболочек кабелей в условно герметичномобъеме;– методика расчета времени блокирования путей эвакуации токсичнымипродуктамигорения,разработаннаянаосновемодифицированныхинтегральной и зонной моделей с учетом масштабного фактора;– результаты численных экспериментов по сравнению концентрацийтоксичных продуктов горения в полномасштабных производственных зданиях ГЭСи маломасштабной экспериментальной установке;– научно-обоснованные рекомендации по расчету времени блокированияпутей эвакуации токсичными продуктами горения при пожаре для людей без12средствиндивидуальнойзащитысучетомобъемно-планировочныхиконструктивных особенностей производственных зданий ГЭС.Степень достоверности полученных результатов обеспечиваетсяиспользованиемприпроведенииэкспериментовповеренныхсредствизмерений, апробированных методов обработки результатов экспериментов,апробированных физико-математических методов анализа, а также численногорешения дифференциальных уравнений в частных производных.

Полученныеэкспериментальные данные имеют достаточно точное для инженерных методоврасчета совпадение с теоретическими данными, приведенными в литературныхисточниках.Личный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторствев изданиях, рекомендованных ВАК, все результаты, составляющие научнуюновизну и выносимые на защиту, получены автором лично.Апробация результатов. Основные результаты были доложены на:– ІІ Международной научно-практической конференции «Пожарнаябезопасность: теория и практика – 2012» (Черкаси, Академия пожарнойбезопасности им. героев Чернобыля, 2012);– XXI Международной научно-технической конференции «Системыбезопасности – 2012» (Москва, Академия ГПС МЧС России, 2012);– Международной научно-практической конференции молодых ученыхи специалистов «Проблемы техносферной безопасности – 2012» (Москва,Академия ГПС МЧС России, 2012);– Международной научно-практической конференции, посвященной80-летию Академии ГПС МЧС России «Исторический опыт, современныепроблемы и перспективы образовательной и научной деятельности в областиобеспечения пожарной безопасности» (Москва, Академия ГПС МЧС России,2013);– VII Международной научно-практической конференции «Полимерныематериалы пониженной горючести – 2013» (Южный федеральный университет,Таганрог, 2013);13– Международной научно-практической конференции молодых ученыхи специалистов «Проблемы техносферной безопасности – 2014» (Москва,Академия ГПС МЧС России, 2014);– Шестой российской национальной конференции по тепломассообмену(Москва, МЭИ, 2014);– Международной научно-практической конференции молодых ученыхи специалистов «Проблемы техносферной безопасности – 2015» (Москва,Академия ГПС МЧС России, 2015);– XXV Международной научно-технической конференции «Системыбезопасности – 2016» (Москва, Академия ГПС МЧС России, 2016);– V Международной научно-практической конференции «Ройтмановскиечтения – 2017» (Москва, Академия ГПС МЧС России, 2017);–VIIIмеждународнойконференции«Полимерныематериалыпониженной горючести» памяти академика Б.А.

Жубанова (Алма-Ата,Казахский Национальный университет им. аль-Фараби, 2017);– Международной конференции «Современные проблемы теплофизикии энергетики – 2017» (Москва, МЭИ, 2017).Публикации: по результатам диссертационного исследования авторомопубликовано 22 научные работы, в том числе 4 статьи в изданиях,рекомендованных ВАК для опубликования результатов диссертационныхисследований, 1 статья в международном рецензируемом журнале из перечняScopus, 1 монография и 1 патент.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырехглав, выводов, списка литературы и приложения.

Содержание работы изложенона 156 страницах машинописного текста, включает в себя 37 рисунков,11 таблиц. Список литературы включает 124 наименования.14ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ОПАСНОСТИ ТОКСИЧНЫХ ГАЗОВ ПРИ ПОЖАРЕВ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ ГЭС1.1 Особенности пожарной опасности производственных зданий ГЭСГидроэлектростанция (ГЭС) – комплекс сооружений и оборудования,посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическуюэнергию [36].Системы противопожарной защиты проектируются с учетом положенийстандартаорганизацииНП«ИНВЭЛ»СТО70238424.27.140.011-2010«Гидроэлектростанции.

Условия создания. Нормы и требования» [116],а общие требования к организации работы по обеспечению пожарнойбезопасности на гидроэлектростанциях при эксплуатации содержатся встандартеорганизации«Гидроэлектростанции.НП«ИНВЭЛ»ОрганизацияСТО70238424.27.140.015-2010эксплуатацииитехническогообслуживания. Нормы и требования» [117].ГЭСпредставляетсобойпоследовательнорасположенныегидротехнические сооружения, необходимых для обеспечения напора воды,а также оборудования, предназначенного для преобразования энергии воды.Сооружением ГЭС, имеющим основную пожарную нагрузку, являетсяпроизводственное здание, достаточно развитое по вертикали и горизонтали(признаки атриума) и имеющее следующую пожарную нагрузку: турбинноемасло, этиловый спирт, бензин, ацетилен, водород, древесина, кабели.Для целей технического обслуживания и ремонта в здании ГЭС (илирядом от него) находится монтажная площадка, составляющая потенциальнуюопасность при проведении работ и требующая соблюдения всех требованийпо безопасности.Крометого,необходимоотметить,чтовмашинномзалепроизводственного здания ГЭС располагаются гидравлические агрегаты,оборудование для вспомогательных работ, автоматика и пульты для ручного15управленияинженером-оператором,такжемогутбытьрасположенытрансформаторы.ОборудованиеГЭСпофункциональномуназначениюделятсяна следующие группы [36]:– гидросиловое (турбинные агрегаты, генераторы);– вспомогательное (водоснабжение, масло и пневмохозяйство и др.);– механическое (клапаны, механизмы для подъема грузов в том числетурбин и генераторов при их техническом обслуживании, устройстваудержания мусора и др.);–электротехническое(трансформаторы,коммутаторы,защитнаяавтоматика, автоматика систем управления и связи, кабельное хозяйство и др.);– системы жизнеобеспечения (водоснабжение, отопление, канализация,системы дымоудаления и пожаротушения и др.).В работе [104] рассмотрены особенности производственных зданий ГЭС,значительновлияющихнапожарнуюбезопасностьиявляющихсясущественными для обеспечения пожарной безопасности.

К ним можноотнести развитое по вертикали и горизонтали многосветное пространствомашинного зала, объединяющее различные уровни машинного зала в общийобъем, поэтажные галереи, балконы, на которые могут выходить помещенияразличногофункциональногоназначения,наличиеразвитойсистемыпомещений (например, помещения производственного назначения, кабельныегалереи,подагрегатныепространстваипомещениясиловыхтурбин),расположенных ниже уровня пола машинного зала [104].Нарисунках1.1и1.2показанхарактерныйвнешнийвидпроизводственного здания ГЭС на реке Вуокса в городе СветогорскеВыборгского района Ленинградской области и Волжской ГЭС на реке Волга.16Рисунок 1.1 – Характерный вид производственного здания ГЭС (Ленинградская обл.) [124]Рисунок 1.2 – Характерный вид производственного здания ГЭС (р.

Волга) [124]Вид машинного зала производственного здания Волжской ГЭС приведенна рисунке 1.3.17Рисунок 1.3 – Характерный вид машинного зала производственного здания ГЭС [124]Характеристикапопожарнойнагрузкеосновныхпомещенийпроизводственных зданий ГЭС представлена в таблице 1.1 [104].Таблица 1.1 − Характеристика по пожарной нагрузке основных помещенийпроизводственных зданий ГЭС [104]№ОсновныепомещенияХарактеристика помещенияГорючие материалы– горючие жидкости1Машинный залПротяженноепространство, (турбинное масло, этиловыйразвитоевертикалипои спирт, бензин и т.д.);горизонтали:– горючие газы (ацетилен,3объем 8000–100000 м ,водород);высота 15–35 м– твердые горючие(атриумное пространство)материалы упаковка,древесина и т.д.).Протяженное2Кабельные тоннелипространство,развитое по горизонтали:длина 50–250 м– горючая жидкость(турбинное масло);– твердые горючиематериалы (кабели)18Окончание таблицы 1.1Турбинные3агрегатыПодагрегатное4пространство– горючая жидкость–Протяженное(турбинное масло)пространство,развитое по горизонтали:– горючая жидкость(турбинное масло);– твердые горючиедлина 50–250 мматериалы (кабели)Основной пожарной нагрузкой на ГЭС является достаточно большойобъем трансформаторного и турбинного масел, используемых совместнов трансформаторах и выключателях, турбинных масел для регулирования,в подшипниках (смазка и охлаждение).Масляноехозяйство,размещенноевзданииГЭС,представляетсущественную потенциальную опасность, так как расположено под монтажнойплощадкой или может быть размещено отдельно от него.

Масляное хозяйствосостоит из баков чистого и эксплуатационного масел, масло очистительныхустройств (центрифуги, фильтр-прессы и т.п.), системы перекачки масла,маслопроводов и предназначено для хранения и очистки масла, используемогона ГЭС.В случае разгерметизации и нарушении работы систем масляногохозяйства выброс наружу масла (турбинного и трансформаторного) можетдостичь нескольких тонн. Кроме того, в силу объемно-планировочныхи конструктивных особенностей производственных зданий ГЭС масло можетстекать на нижние отметки, на которых расположены кабельные галереии полуэтажи, что служит источником возгорания оболочек кабелей.Следует отметить, что выброс масла, как правило, сопровождаетсяобразованием масловоздушной смеси, что создает дополнительно угрозувзрыва.Для препятствия растекания масла ниже нулевого уровня машинный залоборудуется специальными бортиками.19В случае горения масла выше нулевого уровня появляется угрозаповреждения с последующим обрушением незащищенных металлическихконструкций.Из проведенного анализа аварий на ГЭС были выявлены основныепричины возникновения пожара:– повреждения масляного выключателя;– разрушение бандажного кольца ротора генератора со стороныконтактных колец, с разрушением маслоочистительного цилиндра и частейобмоткистатора,ведущееквнутреннемукороткомузамыканиюв турбогенераторе;– короткое замыкание в трансформаторе, ведущее к разрушению егокорпуса;– повреждение изоляционной части корпуса трансформатора, приводящеек короткому замыканию и возможному выбросу масла;– повреждение трубопровода жидкого топлива и попадание его нагорячую поверхность с образованием взрывоопасной воздушно-маслянойсмеси;– перегрев соединительных муфт, приводящий к воспламенениюоболочек кабелей.Таким образом, наибольший риск возникновения и распространенияпожара возникает при эксплуатации трансформаторов и масляного хозяйства споследующим выбросом масла и его воспламенением.Кроме масел в производственных зданиях ГЭС пожарную нагрузкусоставляюткабельныесети(силовые,слаботочные:контрольные,сигнализации, связи).