ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ

В 1970-х годах возникла проблема обеспечения пожаровзрывобезопасности транспортировки сжиженных углеводородных газов (СУГ). Была поставлена задача создать новое поколение цистерн для перевозки СУГ с улучшенными технико-экономическими параметрами и показателями для обеспечения пожаровзрывобезопасности.

В работе проведен анализ нормативной документации по вопросам пожаровзрывобезопасности цистерн для перевозки СУГ, который показал отсутствие единой политики в области создания вагонов для опасных грузов. По этой причине появился ряд моделей без устройств пожарной безопасности или с недостаточно эффективными защитными устройствами. Таким образом, в предыдущих исследованиях в области вагоностроения вопросы пожарной и взрывобезопасности были недостаточно изучены, и в целом проблема не была решена.

Основные мероприятия по обеспечению пожаровзрывобезопасности цистерн для перевозки СУГ были приняты Российским университетом транспорта (РУТ (МИИТ)). Собрана статистическая информация о пожароопасных отказах и происшествиях с цистернами эксплуатационного парка с их детальным осмотром. Выявлены наиболее уязвимые места котлов и разработаны методы оценки надежности и долговечности.

Определены направления совершенствования конструкции котлов, работающих под давлением.

Были проведены следующие работы:
●● проанализированы статистические данные об авариях при перевозке опасных грузов;
●● разработаны сценарии развития пожароопасных аварийных ситуаций;
●● усовершенствованы нормы расчета и проектирования вагонов;
●● разработаны математические модели расчета котла;
●● рассчитано нестационарное температурное поле котла в очаге пожара с использованием нелинейных
уравнений теплопроводности и метода конечных элементов (МКЭ);
●● определено напряженно-деформированное состояние котла при пожаре.

Выводы. В результате проведенных РУТ (МИИТ) работ были созданы цистерны для СУГ с усовершенствованными средствами защиты котлов от аварийных воздействий. Необходима выработка единой политики в области создания вагонов для опасных грузов и согласование требований нормативной документации.

Отмечена важность проведения мероприятий по обеспечению пожарной безопасности (ПБ) на объектах топливно-энергетического комплекса (ТЭК), в частности, при течении непрерывных технологических процессов нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Благодаря специальному программному обеспечению в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами лица, принимающие решения, способны управлять процессами планирования и выполнения данных мероприятий. В качестве объекта исследования выбрана подсистема предупреждения пожаров и взрывов для управления процессами контроля газоанализирующего оборудования.

Теоретические основы. Процесс обеспечения ПБ на объектах нефтепереработки, составной частью которого является процесс технического обслуживания датчиков газоанализаторов, характеризуется такими случайными подпроцессами, как климатические и погодные изменения на объекте. Данный процесс предлагается разбить на два встречных подпроцесса: разрушительный и созидательный. События, связанные с проведением калибровки, поверки или замены чувствительных элементов в термохимических датчиках (ТХД), составляют суть восстановительного подпроцесса. События разрушительного подпроцесса связаны с появлением регистрируемых дежурной сменой сведений об отклонении в работе ТХД от нормированных значений. Случайность этого подпроцесса предлагается описать марковским процессом. Поведение системы датчиков моделируется в виде двух потоков. ТХД имеют два состояния: готов или не готов.

Результаты исследования. Модель готовности газоанализаторов рассчитана как отношение числа потенциально готовых к использованию в соответствии с нормативно-технической документацией ТХД к их общему числу с учетом случайности событий, которые выводят ТХД из состояния готовности. Исследован частный случай, на примере которого проиллюстрирована схема построения марковской модели. Рассчитано возможное число состояний совокупности ТХД для такой ситуации. Динамика перехода между группами состояний в совокупности ТХД подсистемы оповещения о пожаре определяется предлагаемой системой дифференциальных уравнений Колмогорова, которая для частного случая представлена пятью равенствами. Выполненный расчет может быть обобщен на любое количество выносных датчиков.

Выводы. Рассмотрен способ оценки готовности к использованию ТХД газоанализаторов на открытых площадках НПЗ. Метод может быть применен в процессе функционирования автоматизированной системы предотвращения пожаров и взрывов.

Одним из актуальных вопросов в науке и образовании является проведение исследований междисциплинарного уровня. Основной целью развития таких исследований в международной практике признано объединение интеллектуальных ресурсов и научно-производственной инфраструктуры.

Основная (аналитическая) часть. Авторами предлагается методологический подход к исследованию, основанный на разделении междисциплинарных методов на группы по уровню масштаба объекта исследования (материала): микроуровень, надмолекулярный уровень, исследование материала, исследование конструкции. В работе представлены методы, используемые при исследовании на каждом из указанных уровней. На основании проведенного разделения на уровни исследования, а также анализа возможных используемых экспериментальных методов на каждом уровне предлагается оптимизация исследования эксплуатационных свойств строительных материалов и огнезащитных материалов посредством применения диаграм- мы совместимости.

Использование диаграммы совместимости. Методология исследования. В качестве практического примера использования диаграмм совместимости выбрано исследование огнезащитной эффективности группы эфиров кислот фосфора при модифицировании древесины. В работе определен ряд методов, подходящих для предложенной диаграммы совместимости: метод элементного анализа, метод оценки энергии Гиббса, метод оценки удельной поверхности образца, электронная микроскопия, методы оценки пожароопасных характеристик древесины, метод сорбции воды и метод оценки прочности, и метод оценки биозащищенности.

Выводы. Впервые предложен алгоритм обобщения эмпирических данных о механохимических характеристиках материалов с использованием междисциплинарных методов в виде диаграммы совместимости. Данная методология позволяет оптимизировать исследования для любых композитных материалов, сохранив целевые методы исследования и исключив нецелесообразные и сопутствующие экспериментальные исследования со снижением трудозатрат и, как следствие, влияния на окружающую среду.