CC BY
64
УДК 614.849
ВЫБОР ТЕМПЕРАТУРНОГО КЛАССА ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЕСКРИПТОРОВ И НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
Д.С. Королев
Рассмотрены основные способы по исключению условий образования горючей среды и условий образования в горючей среде (внесения в горючую среду) источников зажигания, в частности применение электрооборудования, соответствующего классу пожароопасной и взрывоопасной зоны, категории и группе взрывоопасной смеси. Предлагаются эффективные пути решения проблемы выбора электрооборудования, соответствующего классу пожароопасной и взрывоопасной зоны, категории и группе взрывоопасной смеси для органических соединений, сведения о которых отсутствуют в справочной литературе за счет метода прогнозирования, основанного на использовании дескрипторов и нейронных сетей. Представлен алгоритм подбора электрооборудования и спрогнозирована температура самовоспламенения веществ альдегидной группы. Предложенный метод подбора температурного класса электрооборудования позволяет более оперативно решать проблему выбора электрооборудования и тем самым снижает финансово-экономические затраты.
ПОЖАРНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Ключевые слова: взрывозащищенное электрооборудование, температурный класс, температура самовоспламенения, дескрипторы, нейронные сети, альдегидная группа.
Введение. В соответствии с №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» каждый объект защиты должен иметь систему обеспечения пожарной безопасности. Целью создания такой системы является предотвращение пожара, обеспечение безопасности людей и защита имущества [1]. Система предотвращения пожаров основывается на исключении условий их возникновения, что достигается исключением условий образования горючей среды и (или) образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания [1]. В [1] изложены способы по исключению условий образования горючей среды и условий образования в горючей среде (внесения в
Королев Денис Сергеевич,
Воронежский институт ГПС МЧС России;
Россия, г. Воронеж, e-mail: otrid@rambler.ru_
© Королев Д.С., 2015
горючую среду) источников зажигания.
Одним из способов является применение электрооборудования, соответствующего классу пожароопасной и (или) взрывоопасной зоны, категории и группе взрывоопасной смеси [1].
Всё электротехническое оборудование, устанавливаемое во взрывоопасной зоне, должно быть выполнено в специальном взрывозащищенном исполнении, т.е. не должно являться источником воспламенения или взрыва [1-3].
На данный момент взрывоопасными производствами являются не только предприятия и объекты химической, горнорудной, нефтегазодобывающей, атомной промышленностей. К взрывоопасным и пожароопасным относятся, например, мукомольные, кондитерские, вино-водочные предприятия, а также деревообрабатывающие и целлюлозно-бумажные комбинаты, цементные и железо-
бетонные заводы и т.д. Кроме того, современное предприятие любой отрасли имеет в своей структуре, как правило, склады горюче--смазочных материалов и лакокрасочных изделий, участки гальванической и высокой температурной обработки, покрасочные цеха или камеры и т.п., что тоже является взрывоопасной зоной.
Чтобы понять, как и с помощью какого оборудования возможно обеспечение требуемой защиты соответствующих взрывоопасных зон, рассмотрим алгоритм подбора электрооборудования (рис.1).
Начало выбора
Ввод исходных данных (взрывоопасные вещества)
"1
анялиз фишко-химических сбойстб веществ
1 [_
Анд лиз нормативных документов и литературы с целью определения уровня взрыЕО зашиты
_,
Анализ нормативных документов и литературы с целью определения вила взрывозащиты
Анализ нормативных документов и литературы с целью определенна группы электрооборудования
1
Анализ нормативных доку определения температурного класс: •ментов и литературы с целью электрооборудования
Сбор данных
1 [
Формирование маркировки электрооборудования
Конец
Рис. 1. Алгоритм подбора
Начальным этапом выбора электрооборудования является анализ физико-химических свойств веществ, используемых в помещении. Затем в соответствии с основными руководящими и нормативными документами определяются основные показатели электротехнического изделия и делается вывод о маркировке. Наиболее важными состав-
электрооборудования [1, 2].
ляющими взрывозащищенного электрооборудования является уровень взрывозащиты, группа и температурный класс. Если уровень взрывозащиты определяется, исходя из общих свойств вещества, а группа - на основании проведенных экспериментов, то температурный класс зависит исключительно от температуры самовоспламенения. В табл.1
приведены примеры существующих температур- ных классов.
Таблица 1.
Температурные классы электрооборудования
Категория взрывоопас-
Знак температурного класса электрооборудования Предельная температура, °С ной смеси, для которой электрооборудование Средняя стоимость электрооборудования, руб. [10]
является
взрывозащищенным
Т1 450 Т1 1749,50
Т2 300 Т1, Т2 1983,43
Т3 200 Т1 - Т3 2165,80
Т4 135 Т1 - Т4 3286,34
Т5 100 Т1 - Т5 4631,50
Т6 85 Т1 - Т6 7189,50
Для определения пожароопасных свойств веществ существуют экспериментальные и расчетные методы [4]. Исследованные экспериментальным путем значения для ряда известных соединений приведены в справочной литературе [5-7].
Однако имеющиеся справочные данные можно считать недостаточными, поскольку они охватывают не более 0,1 % от общего количества синтезированных к настоящему времени органических соединений. Ежегодно количество органических соединений увеличивается на 250-300 тыс., а экспериментальное определение свойств веществ сопряжено с существенными техническими трудностями, а также экономическими и временными затратами.
В связи с этим особую актуальность приобретает задача экономически обоснованного выбора взрывозащищенного электрооборудования для по-
мещения. Для ее решения применим метод прогнозирования свойств веществ на основе дескрипторов веществ и нейронных сетей.
Ранее нами в работах [8-11] на основе данных о дескрипторах, отражающих особенности строения молекулы и ее физические характеристики, совместно с нейронными сетями были спрогнозированы температуры вспышки и максимальное давление взрыва на примере альдегидов и кетонов.
Рассмотрим алгоритм прогнозирования температуры самовоспламенения ряда веществ, сведения о которых отсутствуют в справочной литературе [5-6].
Нейронная сеть, изображенная на рис.2, создана с помощью нейросимулятора, была обучена путем использования 13 дескрипторов. Нейросеть состоит из 15 нейронов.
Рис. 2. Смоделированная нейронная сеть Результаты тестирования обученной нейросети приведены в Табл. 2.
Таблица 2.
Прогнозирование температуры самовоспламенения
№ Наименование вещества Прогноз, 0С Прогнозируемый темпера-
п/п турный класс электрооборудования
1 2-Фенилпропаналь 364,24 Т2
2 4-Метилбензальдегид 538,49 Т1
3 2-Метилбензальдегид 547,18 Т1
4 2,5-Диметилбензальдегид 537,02 Т1
5 4-Этилбензальдегид 365,89 Т2
6 2,6-Диметилбензальдегид 585,69 Т1
7 3,5-диметилбензальдегид 498,73 Т1
8 2,3-Диметилбензальдегид 389,42 Т2
9 4-Бутилбензальдегид 438,46 Т1
10 2,4,6 -Триметилбензальдегид 389,56 Т2
11 2,4,5-Триметилбензальдегид 450,23 Т1
Исходя из полученных результатов, нами взрывозащищенного электрооборудования (рис. 3.) с
предложен алгоритм выбора температурного класса использованием дескрипторов и нейронных сетей.
Рис. 3. Алгоритм выбора взрывозащищенного электрооборудования на основе данных о дескрипторах
Предложенный алгоритм выбора взрывоза-щищенного электрооборудования на основе данных о дескрипторах позволяет решить задачи, связанные с выбором температурного класса электрооборудования при помощи экспресс-метода анализа. Метод, основанный на использовании дескрипторов и нейронных сетей, позволяет определять свойства веществ и материалов в режиме реального времени без трудоемких операций пробоотбора и пробоподготовки.
Библиографический список
1. ФЗ-№123, от 22.07.08 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», - М.: ПРОСПЕКТ, 2014.- 112 с.
2. Правила устройства электроустановок. -СПб.: ДЕАН, 2003 . - 928 с.
3. Черкасов В.Н., Петренко А.Н., Ильин А.В. Проектно-эксплуатационная и нормативная практика выбора и применения Ех-оборудования с учётом риска воспламенения горючих газовых и пылевых сред / Черкасов В.Н., Петренко А.Н., Ильин А.В. // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. - 2011. - № 2. - С. 4-10.
Выводы. При отсутствии данных о свойствах веществ, приведенных в Табл. 2, метод нейронных сетей и дескрипторы позволили спрогнозировать температуру самовоспламенения химических соединений и подобрать необходимый температурный класс электрооборудования, при этом уменьшив финансовые затраты.
Полученные данные носят прогностический характер и могут использоваться на стадиях проектирования помещений инновационных производств.
References
1. FZ-№123, ot 22.07.08 g. «Tehnicheskij reglament o trebovanijah pozhamoj bezopasnosti», - M.: PROSPEKT, 2014.- 112 s.
2. Pravila ustrojstva jelektroustanovok. - SPb.: DEAN, 2003 . - 928 s.
3. Cherkasov V.N., Petrenko A.N., Il'in A.V. Proektno-jekspluatacionnaja i normativnaja praktika vybora i primenenija Eh-oborudovanija s uchjotom riska vosplamenenija gorjuchih gazovyh i pylevyh sred / Cherkasov V.N., Petrenko A.N., Il'in A.V. // Pozhary i chrezvychajnye situacii: predotvrashhenie, likvidacija. -2011. - № 2. - S. 4-10.
4. ГОСТ 12.1.044-89*. Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. - Введ. 01.01.91 г. - М.: Стандартинформ, 2006. - 100 с.
5. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожа-ровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: справочник / А.Я. Корольченко, Д.А. Корольченко - В 2-х ч. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Асс. «Пожнаука», 2004. - Ч. I. - 713 с.
6. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожа-ровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник / А.Я. Корольченко, Д.А. Корольченко. - В 2-х ч. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Асс. «Пожнаука», 2004. - Ч. II. - 774 с.
7. Постановление Правительства №390 «О противопожарном режиме», от 25.04.12 г.
8. Алексеев С.Г. Сравнительный анализ методов определения удельных безопасных объемов помещений с легковоспламеняющимися жидкостями / С.Г. Алексеев, А.В. Пищальников, Н.М. Барбин, А.В. Калач, Е.В. Калач, А.Б. Плаксицкий // Научно-теоретический журнал «Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2013. - №1. - С. 39-46.
9. Королев Д.С., Калач А.В., Каргашилов Д.В.
Прогнозирование пожароопасных свойств веществ и материалов с использованием дескрипторов и нейронных сетей / Д.С. Королев, А.В. Калач, Д.В. Каргашилов // Научно-теоретический журнал «Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2014. - №4.
10. Королев Д.С. Прогнозирование пожароопасных свойств веществ и материалов с использованием дескрипторов / Д.С. Королев // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. - 2014. - №1 - С. 7-10.
11. Комплект поставка «Электрооборудование» [Электронный ресурс]. Систем. требования: AdobeAcrobatReader. URL: http://service-complect.ru/ (дата обращения: 23.02.2015)
4. GOST 12.1.044-89*. Sistema standartov bezopasnosti truda. Pozharovzryvoopasnost' veshhestv i materialov. Nomenklatura pokazatelej i metody ih opredelenija. - Vved. 01.01.91 g. - M.: Standartinform, 2006. - 100 s.
5. Korol'chenko A.Ja., Korol'chenko D.A. Pozharovzryvoopasnost' veshhestv i materialov i sredstva ih tushenija: spravochnik / A.Ja. Korol'chenko, D.A. Korol'chenko - V 2-h ch. - 2-e izd., pererab. i dop. - M. : Ass. «Pozhnauka», 2004. - Ch. I. - 713 s.
6. Korol'chenko A.Ja., Korol'chenko D.A. Pozharovzryvoopasnost' veshhestv i materialov i sredstva ih tushenija : spravochnik / A.Ja. Korol'chenko, D.A. Korol'chenko. - V 2-h ch. - 2-e izd., pererab. i dop. - M. : Ass. «Pozhnauka», 2004. - Ch. II. - 774 s.
7. Postanovlenie Pravitel'stva №390 «O protivopozharnom rezhime», ot 25.04.12 g.
8. Alekseev S.G. Sravnitel'nyj analiz metodov opredelenija udel'nyh bezopasnyh obemov pomeshhenij s legkovosplamenjajushhimisja zhidkostjami / S.G. Alekseev, A.V. Pishhal'nikov, N.M. Barbin, A.V. Kalach, E.V. Kalach, A.B. Plaksickij // Nauchno-teoreticheskij zhurnal «Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova. - 2013. - №1.
- S. 39-46.
9. Korolev D.S., Kalach A.V., Kargashilov D.V.
Prognozirovanie pozharoopasnyh svojstv veshhestv i materialov s ispol'zovaniem deskriptorov i nejronnyh setej / D.S. Korolev, A.V. Kalach, D.V. Kargashilov // Nauchno-teoreticheskij zhurnal «Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova. - 2014. - №4.
10. Korolev D.S. Prognozirovanie pozharoopasnyh svojstv veshhestv i materialov s ispol'zovaniem deskriptorov / D.S. Korolev // Vestnik Voronezhskogo instituta GPS MChS Rossii. - 2014. - №1
- S. 7-10.
11. Komplekt postavka «JelektroOborudovanie» [Jelektronnyj resurs]. Sistem. trebovanija: AdobeAcrobatReader. URL: http://service-complect.ru/ (data obrashhenija: 23.02.2015)
TEMPERATURE CLASS EXPLOSION CHOICE IN DESIGN
ELECTRICAL INDUSTRIAL BUILDING WITH THE USE OF DESCRIPTORS AND NEURAL NETWORKS
Korolev D. S., Lecturer,
Voronezh Institute of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia;
Russia, Voronezh, e-mail: otrid@rambler.ru
The main ways to eliminate the conditions of formation of combustible environment and conditions of education in a combustible environment (inclusion in a combustible environment) sources of ignition, in particular the use of electrical equipment, the relevant class of fire and explosion, categories and groups of explosive mixture. Offers an effective solution to the problem of choice of electrical equipment, the relevant class of fire and explosion, categories and groups of explosive mixture of organic compounds, the details of which are absent in the references at the expense of the prediction method based on the use of descriptors and neural networks. An algorithm for selection of electrical and predicted auto-ignition temperature of the aldehyde group of substances. The proposed method of selection of the temperature class of electrical equipment allows more quickly solve the problem of selection of electrical equipment and thereby reduces the financial and economic costs.
Keywords: explosion-proof electrical equipment, temperature class, auto-ignition temperature, descriptors, neural networks, the aldehyde group.
