Научная статья на тему 'Концепция создания шахтных автоматических систем противопожарной зашиты'

Концепция создания шахтных автоматических систем противопожарной зашиты Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
220
39
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Концепция создания шахтных автоматических систем противопожарной зашиты»

© Ю.Ф. Булгаков, 2003

YAK [622.822.7: 614.844] - 52

Ю.Ф. Булгаков

КОНЦЕПЦИЯ СОЗААНИЯ ШАХТНЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАШИТЫ

В докладе изложены основные принципы новой концепции создания шахтных автоматических систем противопожарной защиты. Обоснованы технические характеристики новейших систем, предназначенных для противопожарной защиты горных выработок и горно-шахтного оборудования. Выполнен анализ конструкций существующих отечественных и зарубежных средств пожаротушения. Показано, что не смотря на довольно широкий арсенал современных шахтных систем пожаротушения, их структуру можно свести к единой несложной блок-схеме, включающей подсистему контроля параметров среды, подсистему пожаротушения, запорнопусковую арматуру, распределительный трубопровод с распылителями, а также вспомогательные контрольно-измерительные устройства. Основным параметром, контролируемым шахтными системами пожаротушения является температура. Контроль осуществляется с помощью тепловых шахтных пожарных извещателей, назначение которых - сигнализация о повышении температуры воздуха в защищаемой горной выработке. Кроме тепловых пожарных извещателей в комплект шахтных автоматических систем могут входить дымовые датчики различной конструкции.

На сегодняшний день подземные пожары остаются одним из наиболее сложных и опасных видов аварий, которые опустошают недра, уничтожают горные выработки и дорогостоящее оборудование, наносят огромный моральный и материальный ущерб угольным предприятиям, а зачастую сопровождаются человеческими жертвами. Ежегодно на шахтах Украины происходит в среднем от 160 до 200 подземных пожаров, 50-70 % которые экзогенного происхождения (рис. 1).

Тушение развитых подземных пожаров - одна из наиболее сложных и актуальных научно-технических проблем угольной промышленности. Есть два пути решения проблемы: первый - широкое использова-

ние научно обоснованных профилактических мероприятий,

исключающих возможность возгорания и последующее развитие пожара, и второй, создание способов и средств тушения развитых пожаров.

Практика показывает, что сегодня, на фоне ослабления централизованного управления,

значительно сократилось финансирование программ, направленных на модернизацию шахт, охрану труда и обеспечение пожарной безопасности. Это обстоятельство существенно осложнило проведение профилактических мероприятий и негативно повлияло на уровень угледобычи в целом. Доля ущерба от подземных пожаров в угольной промышленности Украины достигла 27 % от общего объема и стала доминирующей среди всех видов ущерба от аварий на шахтах (рис. 2).

Сегодня состояние противопожарной защиты подавляющего большинства шахт Украины не адекватно их пожарной опасности. Положение, сложившееся в угольной отрасли, усугубляется низкой культурой производства и дисциплиной труда, резким снижением качества поставляемых в шахту материалов, особенно конвейерных лент, возгорание которых нередко приводит к тяжелым последствиям. Поэтому наряду с проведением профилактических мероприятий необходимо проводить глубокие научные исследования процессов развития подземных пожаров и создавать высокоэффективные технические средства и способы пожаротушения.

Научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы в области предупреждения и тушения экзогенных пожаров направлены на создание высокоэффективного пожарного оборудования с использованием в качестве огнетушащих веществ воды, воздушно-механической пены, инертных газов, огнетушащих порошков, аэрозолей, а также их комбинаций. Вода, в силу своих уникальных физических свойств, остается наиболее распространенным и дешевым средством пожаротушения. Наибольший интерес представляют автоматические установки, способные эффективно защитить горные выработки и технологическое оборудование от подземных пожаров.

В основу концепции создания современных шахтных автоматических систем пожаротушения положен принцип, базирующийся на представлении подземного пожара как управляемой системы с определенными параметрами (температурой, тепловой мощностью, скоростью распространения по горной выработке), предопределяющими выбор способов и сочетания средств пожаротушения, обеспечивающих максимально возможную огнетушащую эффективность для каждого конкретного пожара. При этом автоматическая система осуществляет постоянный мониторинг окружающей среды, контролируя ее параметры и сравнения их с регламентированными величинами с целью выработки управляющего сигнала на включение установок пожаротушения.

80л

V

60

40-/

20

У

1996 1997 1998 1999 2000 2001

Рис. 1. Количество экзогенных пожаров на шахтах Минтопэнерго Украины

Основным параметром, контролируемым шахтными системами пожаротушения является температура. Контроль осуществляется с помощью тепловых шахтных пожарных извещателей, назначение которых - сигнализация о повышении температуры воздуха в защищаемой горной выработке. Кроме тепловых пожарных извещателей в комплект шахтных автоматических систем могут входить дымовые датчики различной конструкции.

Одним из важных аспектов создания шахтных автоматических систем пожаротушения является научное обоснование выбора типа и конструкции пожарного извещателя в зависимости от его назначения и условий применения.

Инерционность пожарного извещателя для случая конвективного теплообмена, можно определить по безразмерному параметру в и критериям Био (В) и Фурье (Го)\

б

Оу- {о)

О/ -(0 )

где , tf и 0 - соответственно температура срабатывания извещателя, температура среды при пожаре

в месте расположения датчика и первоначальная

0/'“'

температура до начала пожара С.

Критерий В/ = а . I; где а - коэффициент тепло-

X

обмена в ккал/м2 ч-град; X - коэффициент теплопроводности чувствительного элемента пожарного из-вещателя в ккал/ м- ч- град; Ь - толщина чувстви-

а ■ т

тельного элемента, м; критерий Го = ------"., где П-

I2

коэффициент теплопроводности м2/с; ти - инерционность извещателя в секундах.

В конструкциях современных шахтных систем пожаротушения применяются пожарные извещатели с температурой срабатывания 72 0С.

Не смотря на довольно широкий арсенал современных шахтных систем пожаротушения, их структуру можно свести к единой несложной блок-схеме, включающей подсистему контроля параметров среды, подсистему пожаротушения, запорно-пусковую арматуру, распределительный трубопровод с распы-

млн.грн.

40.

У

Рис. 2. Экономический ущерб от экзогенных пожаров на шахтах Минтопэнерго Украины

П\

V

о\

77\

П\

1996 1997 1998 1999 2000 2001

лителями, а также вспомогательные контрольноизмерительные устройства и приспособления для заправки и технического обслуживания системы. Наиболее универсальными с точки зрения тушения различных классов подземных пожаров являются порошковые системы, способные эффективно ликвидировать пожары классов А, В, С, а также возгорание электрооборудования, находящегося под напряжением до 1140 В. Типичная структурная схема шахтной системы порошкового пожаротушения представлена на рис. 3. В состав системы, как правило, входят: автоматическая установка пожаротушения типа АУПП (или ее модификации) с пусковыми блоками (механического или электрического включения), световые и звуковые сигнализаторы, распределительные трубопроводы (перфорированные или с форсунками-распылителями), станция пожарной сигнализации типа СЦ-1, СЦ-2, СП (или их модификации) с комплектом пожарных тепловых или дымовых извещателей, шлейфами сигнализации и коммутирующими элементами.

Работают системы порошкового пожаротушения следующим образом. При пожаре в защищаемой зоне срабатывает ближайший к источнику возгорания пожарный извещатель, электрический сигнал от которого поступает на станцию пожарной сигнализации, которая включает световой и звуковой сигналы тревоги и начинает выполнять логическую оценку поступившего импульса, определяя его величину и природу происхождения.

При этом станция проверяет целостность шлейфов, соединяющих между собой извещатели, определяет наличие в их цепи тока короткого замыкания, целостность извещателей и «высвечивает» результаты диагностики на контрольной панели.

В случае срабатывания второго извещателя станция вырабатывает управляющий электрический сигнал для запуска установки пожаротушения. Запуск автоматических установок осуществляется с помощью пусковых устройств (блоков), конструкция которых определяется назначением системы.

Логическая обработка сигналов, поступающих от пожарных извещателей, производится станцией СЦ. Принцип действия, конструкция, технические параметры, правила монтажа и другие сведения об СЦ представлены в ТУ.

Рис. 3. Общий вид автоматической системы пожаротушения типа САП

20

0

Питание станции СЦ обеспечивает блок питания, на вход которого подается напряжение 220 В, 50 Гц. При аварийном отключении напряжения, станция автоматически переходит на собственное резервное питание 24 В постоянного тока.

Техническая характеристика системы Объем, защищаемый одной автоматической установкой с массой заряда 80 кг огнетушащего порошка типа П-2АП или аналогичного класса, м3; не менее 250 Инерционность автоматической установки - время от срабатывания пускового блока до начала выхода газопорошковой смеси из распылителей или отверстий перфорации, с 10.. .12

Температура срабатывания датчиков, 0С 72

Диапазон температур эксплуатации станций типа СЦ1 и ее модификаций С -10...+50

Диапазон температур эксплуатации сосудов автоматических установок типа АУПП, 0С -35...+55

Напряжение питания станции и пусковых блоков, В

220

Давление сжатого воздуха в баллонах установок, МПа

15

Масса жидкой двуокиси углерода в баллонах установок при 20 0С, кг 2.8. 3.0

Пусковое давление рабочего газа в емкостях установок, МПа 0,7...0,9

Масса, заряженной автоматической установки, кг 145 Полный срок службы, лет, не менее 6

Количество контролируемых шлейфов, шт. 10

СЦ-1 20

СЦ-2

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------

Система способна «распознавать» на ранней стадии и тушить подземные пожары классов А, В, С и возгорания электрооборудования, находящегося под напряжением до 1140 В. Разработана методика расчета основных параметров шахтных автоматических установок, входящих в состав систем пожаротушения. Кроме того, разработана методика определения огнетушащей эффективности автоматических систем пожаротушения, включающая определение производительности огнетушащих модулей, массы огнетушащего заряда, величины рабочего давления в рабочих емкостях, а также расчет конструктивных параметров установок и характеристик распределительных трубопроводов. Проведены натурные огневые испытания систем типа САП-1, которые подтвердили их надежность и высокую огнетушащую эффективность.

Выводы.

Таким образом, разработанные на основе принципа теплового мониторинга системы пожаротушения типа САП являются надежным средством противопожарной защиты горных выработок и горношахтного оборудования и могут быть рекомендованы к широкому применению. Наиболее эффективно и целесообразно их применение для противопожарной защиты шахтных электроподстанций и электровозных гаражей, башенных копров и административнобытовых комбинатов шахт. В настоящее время на угольных шахтах Украины и угольных разрезах России в эксплуатации находятся более 50 автоматических систем типа САП и их модификаций.

Булгаков Ю.Ф. — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой "Охрана труда и аэрология”, ДонНТУ, г. Донецк, Украина.

г ДИССЕРТАЦИИ \

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ

ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы специальность Ученая степень

московским государственный открытый университет

ТУХТО Андрей Андреевич Предотвращение газодинамических явлений при разработке калийных пластовых месторождений (на примере РУП По «Беларуська-лий») 25.00.22 к.т.н.

сТАРОВОЙТОВ Вячеслав савельевич определение рациональных параметров и режимов разрушения сложноструктурных калийных солей шнековыми исполнительными органами очистных комбайнов (на примере По «Беларусь-калий») 05.05.06 к.т.н.

всероссиискии научно-исследовательскии институт ческих и геохимических систем (внии геологических, геофизи- геосистем)

финкельштейн Михаил Янкелевич Технология обработки и анализа данных на базе геоинформационной системы INTEGRO для решения задач прогноза твердых полезных ископаемых 25.00.35 д.т.н.

«НЕДЕЛЯ Г0PНЯКЛ-2ЦЦ3» ŒMMrn'P № 4

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

БУЛГАКОВ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB5_03 C:\Program Files\Microsoft Office\Шаблоны\Normal.dot Ю

Булгаков Ю.Ф.

17.04.2003 11:42:00 5

08.11.2008 0:20:00

Таня

14 мин.

08.11.2008 0:54:00 4

1 862 (прибл.)

10 617 (прибл.)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.