Диссертация (1172932), страница 17
Текст из файла (страница 17)
При разработке полигонного экспериментального стенда основное внимание уделялось выполнению следующих ключевых условий:– обеспечение возможности проведения экспериментов в широком диапазонеизменения условий выброса СПГ и параметров окружающей среды;– максимальное приближение условий проведения экспериментов к реальнымаварийным ситуациям;– обеспечение безопасности участников проведения экспериментов.В состав полигонного экспериментального стенда входили следующиеосновные установки, устройства и элементы:– транспортная емкость с СПГ;– установка водяного орошения транспортной емкости с СПГ;– установка пожаротушения транспортной емкости с СПГ;– пульт регулирования расхода газа, снабженный пневматическими и механическими редукторами;– пульт измерения расходов газа;– линии подачи СПГ в ограждение резервуара и внешний очаг горения;– ограждение резервуара, представляющее собой бетонный короб с размерами 3,0×3,0 м и высотой 1,0 м;– противопожарная преграда в виде устройства для рассеивания газовогооблака, выполненная в виде короба с размерами 3,0×3,0 м и высотой 4,0 м;111– цилиндрическая емкость диаметром 1,0 м и высотой 3,0 м, выполняющаяфункции имитатора резервуара с СПГ;– система водообеспечения, состоящая из водопроводной сети с соответствующей запорной арматурой и насосной станцией, фильтров для очистки воды,проложенного в межсеточном пространстве трубопровода с укрепленными форсунками и системой измерения расхода воды;– измерительная и регистрирующая аппаратура, метеостанция.Принципиальная схема стенда представлена на рисунке 4.14.16№1№2№4№5№3Рисунок 4.14 – Принципиальная схема полигонного экспериментального стендадля исследования характеристик противопожарного устройствав условиях горения пролива СПГ:1 – транспортная емкость с СПГ; 2 – установка водяного орошения; 3 – установка пожаротушения;4 – пульт регулирования расхода газа; 5 – пульт измерения расхода газа; 6 – линия подачи СПГв ограждение резервуара; 7 – линия подачи СПГ в очаг горения; 8 – очаг горения пролива СПГ;9 – ограждение резервуара; 10 – противопожарное устройство; 11 – цилиндрическая емкость;12 – система водообеспечения; 13 – видео- и фоторегистрирующая аппаратура;14 – измерительная и регистрирующая аппаратура; 15 – метеостанция;16 – датчики и термопары (№№ 1–5)112Проведение экспериментов осуществлялось по следующей методике.Цилиндрическая емкость (11) диаметром 1,0 м и высотой 3,0 м, выполняющаяфункцию имитатора резервуара с СПГ устанавливалась в вертикальном положении в центре бетонного ограждения (9), представляющего собой в плане квадратсо стороной 3,0 м и высотой 1,0 м.
Четыре модуля противопожарного устройства(10) размером 3,0×4,0 м устанавливались на верхней кромке ограждения и образовывали прямоугольный параллелепипед высотой 4,0 м, внутри которого и находилась защищаемая емкость с СПГ. Внутри конструкции экрана устанавливалисьтермопары и датчики тепловых потоков (16). Вокруг установки размещались датчики тепловых потоков и газовые анализаторы (14).
Транспортная емкость с СПГ(1) через пульт регулирования расхода газа (4) и измерительный пульт (5) подсоединяется через линии подачи СПГ (6) и (7) к ограждению резервуара (9) и внешнему очагу горения (8). Приводятся в готовность установка водяного орошениятранспортной емкости с СПГ (2) и установка пожаротушения транспортной емкости с СПГ (3). Включается измерительная и регистрирующая аппаратура (13)и (14). СПГ подается в ограждение резервуара (9) или внешний очаг горения (8).Включается система водообеспечения (12). Облако СПГ поджигается и осуществляется регистрация измеряемых параметров. В ходе проведения экспериментас помощью метеостанции (15) регистрируются параметры окружающей атмосферы.После окончания опыта, приведения установки в первоначальное состояниеи изменения одного из начальных условий эксперимента (расход СПГ, расходводы, расстояние от противопожарных преград до источников теплового потока,время горения и т.
п.) процедура опыта повторяется вновь.4.4.2 Результаты экспериментов и обработка полученных данныхИспытания противопожарного устройства при горении пролива СПГ проводились в условиях мощных тепловых потоков. При температуре пламени до 1800 Ссреднеповерхностная плотность теплового потока достигала 220 кВт/м2.113При проведении опытов ставилась цель максимально возможного приближения экспериментальных исследований к реальным условиям развития пожара,в частности:– горение пролива СПГ осуществлялось как внутри, так и снаружиконструкции;– для интенсификации горения в зону пролива дополнительно подавалсяСПГ с расходом до 20 л/с;– при проведении экспериментов были задействованы силы и техническиесредства пожарной охраны, а, именно, вода в оросительную систему конструкцииподавалась непосредственно от насосов пожарных автомобилей.Экспериментальныеисследованияхарактеристикпротивопожарногоустройства в условиях горения пролива СПГ с плотностью теплового излученияпламени до 220 кВт/м2 проводились в два этапа:1) исследования характеристик противопожарного устройства в условияхгорения пролива СПГ с внешней стороны конструкции;2) исследования характеристик противопожарного устройства в условияхгорения пролива СПГ внутри конструкции.4.4.2.1 Исследования характеристик противопожарного устройствав условиях горения пролива сжиженного природного газас внешней стороны конструкцииКонструкция противопожарного устройства была выполнена в виде коробас размерами сторон 3,0×4,0 м и устанавливалась на бетонное ограждение, где размещался защищаемый цилиндрический резервуар (рисунки 4.15, 4.16).Проведение экспериментов на представленном стенде осуществлялосьв следующей последовательности.
Конструкция противопожарного устройстваустанавливалась на бетонное ограждение и фиксировалась с помощью элементовкрепления. Внутри конструкции устанавливались термопары, датчики тепловыхпотоков и газовые анализаторы.114Рисунок 4.15 – Кадр монтажа противопожарного устройстваРисунок 4.16 – Общий вид смонтированного противопожарного устройства115Вокруг установки размещались датчики тепловых потоков и газовые анализаторы.
Источником теплового излучения являлся СПГ, наливаемый в противеньразмером 3,0×2,0×0,3 м, размещенный на расстоянии 0,2 м от передней стенкиограждения.В ходе проведения опытов осуществлялось измерение тепловых потоков,температуры и концентрации СПГ в различных точках внутри и снаружи конструкции. Огневые эксперименты по обеспечению пожаровзрывобезопасностиемкости с СПГ от воздействия внешних источников теплового излученияпроизводились в условиях горения пролива СПГ в непосредственной близостиот ограждения в течение 10 мин.
(рисунок 4.17).Рисунок 4.17 – Фрагмент воспламенения пролива СПГ в непосредственнойблизости от противопожарного устройстваДатчики теплового потока, установленные с внутренней стороны конструкции (рисунок 4.18), показали, что значения тепловых потоков, падающих на панелипротивопожарного устройства, достигали 220 кВт/м2.1160,6 м0,1 м0,1 м№1№2№40,5 м1,8 м3,0 м№5№3(367)Рисунок 4.18 – Схема размещения датчиков теплового потокавнутри конструкцииРезультаты измерений тепловых потоков внутри конструкции на расстоянии0,3 м от панелей устройства при горении пролива СПГ в непосредственнойблизости от него представлены в таблице 4.3 и на рисунке 4.19.Таблица 4.3 – Максимальные значения тепловых потоков внутри конструкцииНомер датчика по схеме размещения(см.
рисунок 4.19)Максимальное зафиксированное значениетеплового потока, кВт/м2№1№2№3№4№54,84,33,82,92,5Из представленных в таблице 4.3 и на рисунке 4.19 данных видно, чтозначения тепловых потоков за противопожарным устройством зафиксированыв диапазоне от 2,5 до 4,8 кВт/м2, при этом интенсивность теплового потока передэкраном составляла 200–220 кВт/м2.117Рисунок 4.19 – Фрагмент результатов измерений тепловых потоковвнутри конструкции на расстоянии 0,3 м от панелей устройстваАнализируя результаты экспериментальных исследований эффективностипротивопожарного устройства можно заключить, что оно обеспечивает высокуюстепень ослабления теплового потока (не менее чем в 45 раз). Таким образомподтверждена высокая эффективность противопожарного устройства в условияхаварийных ситуаций, связанных с проливом и горением СПГ.4.4.2.2 Исследования характеристик противопожарного устройствав условиях горения пролива сжиженного природного газавнутри конструкцииВ данной серии экспериментов СПГ подавался во внутренний объемконструкции (рисунок 4.20).Как видно из рисунка 4.20 сетчатые панели без подачи воды являютсянегерметичными и через 3–5 с испаряющийся газ начинает свободно проникатьчерез нижнюю часть сеточных панелей конструкции и растекаться по поверхности земли.
После подачи воды в систему водоорошения противопожарногоустройства происходит герметизация сетчатых поверхностей образующимисяводяными пленками, что практически исключало проникновение газа и продуктовсгорания сквозь них.11810 с от момента подачи СПГ1 мин. от момента подачи СПГПодача воды на экранПоджиг СПГ внутри конструкции5 мин. от момента поджига СПГПрекращение подачи СПГРисунок 4.20 – Фрагменты экспериментов с проливом СПГво внутреннем объеме конструкцииПри поджиге газа, испаряющегося во внутреннем объеме конструкции,происходила вспышка с последующим переходом горения в верхнюю частьограждения. Датчики замера температуры в характерных сечениях противопожарного устройства показали, что в нижней части конструкции (от 0 до 2,0 мот уровня земли) нагрева не происходило, то есть горение на поверхности проливаСПГ отсутствовало. Наблюдалось горение на высоте более 3,5 м от уровня земли(на расстоянии около 0,5 м от верхнего среза экранов), но и оно прекратилось приувеличении расхода газа, и пламя переместилось на верхний срез конструкции.Анализируя полученные результаты можно сделать вывод о том, что даннаяконструкция наряду с теплозащитными свойствами обладает газоизолирующейспособностью и свойствами предотвращения горения на поверхности проливаза счет исключения доступа окислителя (воздуха) в зону горения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
