Розробка системи пожежної сигналізації для об’єктів зберігання зернопродуктів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків - 1999

Дисертацією рукопис

Робота виконана в Харківському інституті пожежної безпеки МВС України

Науковий керівник: Заслужений винахідник України, доктор технічних наук, професор Абрамов Юрій Олексійович,Харківський інститут пожежної безпеки, проректор з наукової роботи

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Алексієв Олег Павлович, завідувач кафедрою електротехніки та електрообладнання, Харківський державний автомобільно-дорожний технічний університет

кандидат технічних наук Харченко Ігор Олександрович,
заступник начальника Українського науково-дослідного інституту пожежної безпеки МВС України (м. Київ)

Провідна установа: Придніпровська державна технічна академія будівництва та архітектури, кафедра безпеки життєдіяльності (м. Дніпропетровськ).

Захист відбудеться “14” жовтня 1999 року о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.707.01 при Харківському інституті пожежної безпеки МВС України за адресою: 310023, м. Харків, вул. Чернишевського, 94

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського інституту пожежної безпеки МВС України

Автореферат розісланий “12“ жовтня 1999 року.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради Кривцова В. І.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. В теперішній час існує стійка тенденція до зростання кількості крупних пожеж і аварій, що поряд з іншими причинами обумовлено низькою ефективністю систем пожежної автоматики і, зокрема, систем пожежної сигналізації.

Низька ефективність таких систем обумовлюється рядом недоліків, зокрема, у країні практично відсутня єдина технічна політика по розробці й експлуатації таких систем.

Системи пожежної сигналізації, що знаходяться в експлуатації, слабко забезпечені нормативними документами, а наявні документи розроблялись достатньо давно і не враховують тенденції розвитку науково-технічного прогресу. Слід зазначити, що процедура підвищення ефективності таких систем провадиться за рахунок удосконалювання окремих вузлів і деталей. Комплексна розробка системи в цілому, включаючи алгоритми управління, не проводиться.

Крім того, основна маса систем пожежної сигналізації фіксує виникнення пожежі, а не попереджає про виникнення пожежонебезпечної ситуації, що являється особливо актуальним для об'єктів, на яких рання стадія розвитку загоряння має значну тимчасову протяжність. До об'єктів такого типу відносяться об'єкти по зберіганню зернопродуктів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційні дослідження проводилися в рамках Державної програми забезпечення пожежної безпеки, у рамках науково-дослідних робіт “Розробка методів та засобів визначення параметрів теплових полів на об'єктах Агропрому України” (реєстраційний державний № 0197U019313) та “Провести дослідження і розробити методи вияву процесів самонагрівання рослинної сировини в сховищах силосного типу і розробити пропозиції щодо шляхів їх припинення“ (реєстраційний державний № 0199U003333).

Мета і задачі дослідження.

Мета дослідження - обгрунтування можливості побудови системи пожежної сигналізації, орієнтованої на роботу на об'єктах зберігання зернопродуктів з можливістю завчасного визначення пожежонебезпечної ситуації.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

провести аналіз процесів, що протікають у зерновому насипі при збереженні;

розробити математичні моделі процесів самонагрівання, що протікають у насипу зернопродуктів;

провести експериментальні дослідження процесів самонагрівання в насипу рослинної сировини;

розробити спосіб раннього вияву пожежонебезпечної ситуації в зерновому насипу;

розробити алгоритм роботи системи пожежної сигналізації для об'єктів збереження зернопродуктів та обгрунтувати вибір схеми розміщення термодатчиків;

розробити структурну схему пожежної сигналізації для об'єктів збереження зернопродуктів;

розробити рекомендації по ліквідації пожежонебезпечної обстановки на об'єктах збереження зернопродуктів.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що на основі аналізу об'єктів зберігання зернопродуктів, на яких застосовуються системи пожежної сигналізації, структурної схеми побудови, алгоритмів їхньої роботи та аналізу вхідних сигналів, здійснена розробка математичних моделей процесів самонагрівання насипу зернопродуктів для різноманітних типів осередків самонагрівання; проведена експериментальна перевірка теоретичних досліджень; розроблений засіб раннього визначення пожежонебезпечного стану зернового насипу; розроблена структурна схема системи пожежної сигналізації для об'єктів збереження зернопродуктів; розроблений алгоритм роботи системи пожежної сигналізації для об'єктів збереження зернопродуктів; здійснений вибір схеми розміщення датчиків температури в силосі зерносховища; розроблені рекомендації по ліквідації пожежонебезпечної обстановки на об'єктах збереження зернопродуктів.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати є основою для створення інженерних методик по розробці і проектуванню систем пожежної сигналізації для об'єктів збереження зернопродуктів. Одержані результати використовувалися при розробці рекомендацій по зниженню пожежної небезпеки зерно- і комбикормосховищ в УкрНДІПБ МВС України, при проектуванні систем пожежної сигналізації для об'єктів зберігання зернопродуктів, математичні моделі теплових полів зернового насипу, а також засіб раннього визначення пожежонебезпечного стану зернового насипу, алгоритм роботи системи пожежної сигналізації використані в навчальному процесі ХІПБ МВС України при вивченні дисципліни "Пожежна автоматика".

Особистий внесок здобувача. Конкретна особиста участь здобувача в одержанні наукових результатів, викладених у дисертації і відбитих у наукових працях складається в аналізі засобів контролю температури зернопродуктів у насипу [1, 9, 19], одержанні залежностей, що описують зміну температури в процесі самонагрівання рослинної сировини [12, 17, 20, 21, 25], у проведенні експериментальних досліджень [16], розробці способу раннього визначення пожежонебезпечного стану зернового насипу [13-15, 22-24], формуванні алгоритму роботи й структурної схеми системи пожежної сигналізації [4, 7, 10, 18], у розробці рекомендацій щодо зменшення пожежонебезпечного становища на підприємствах хлібопереробної промисловості [2, 3, 5, 6, 8, 11].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційних досліджень докладені й обговорені на засіданнях кафедри пожежної автоматики ХІПБ МВС України (1996 р., 1997 р., 1998 р.), на III Всеукраїнській науково-практичній конференції "Пожежна безпека - 97" (УкрНДІПБ МВС України, м. Київ 1997 р.), на XIV Всероссийской научно-практической конференции "Пожарная безопасность - история, состояние, перспективы" (ВНДІПО МВС РФ, м. Москва 1997 р.), на 1-ом Международном молодежном форуме "Электроника и молодежь в XXI веке" (ХДТУРЕ, Україна, м. Харків 1997 р.), на 1-й міський науково-практичній конференції "Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова" (ХДПУ, Україна, м. Харків 1997 р.), на IV Всеукраїнській науково-практичній конференції "Пожежна безпека - 99" (ЧІПБ МВС України, м. Черкаси 1999 р.).

Публікації. Основний зміст роботи опубліковано в 17 статтях у збірниках наукових праць, 12 з них - у виданнях, що включені до переліку ВАК України, двох позитивних рішеннях на одержання патенту України на винахід, 6 тезах доповідей науково-технічних та науково-практичних конференцій.

Дисертація складається з вступу, чотирьох глав, висновків, переліку посилань і додатка. Містить 194 сторінки, у тому числі 186 сторінок основного тексту і 8 сторінок додатку, 23 таблиці, 90 рисунків, 158 найменувань переліку посилань.

ОСНОВНИЙ Зміст роботи

У вступі обгрунтовується вибір і актуальність теми дослідження, визначаються мета досліджень, методика досліджень, наукова новизна, практична значимість роботи.

В першому розділі розглядаються пожежна небезпека при зберіганні зернопродуктів, наводиться аналіз причин пожеж і вибухів на підприємствах по зберіганню зернопродуктів, проводиться аналіз процесів, що протікають у зерновому насипу під час зберігання, розглядаються засоби температурного контролю зернопродуктів, здійснюється вибір напрямків розвитку систем пожежної сигналізації та постановка задач дослідження.

Висновки, які роблять різні автори, та аналіз пожеж на об'єктах зберігання зернопродуктів свідчать про те, що процес підготовки зерна до зберігання і сам процес зберігання є пожежонебезпечними. Були виявлені основні причини і місця виникнення пожеж, а також умови, що сприяють розповсюдженню пожеж.

Показано, що явище самонагрівання зернопродуктів може виникнути у кожній зерновій масі при певних умовах, і самонагрівання, яке виникло, само собою не зупиняється і не закінчується, доки температура не досягне максимального значення, яке визначається видом рослинної сировини і її станом.

Аналіз фізико-хімічних властивостей зернових насипів дозволив зробити висновок, що з параметрів, якими супроводжується виникнення пожежі, а саме, оптична густина середовища, газовий склад та температура, найбільш інформативним та пристосованим для практичного використання у масах зернопродуктів є температура.

На підставі проведеного аналізу засобів температурного контролю виділений їх основний недолік - існуючи системи температурного контролю спрацьовують по сигналу датчиків первинної інформації, які реєструють вже факт виникнення загоряння, що не дає можливості попереднього проведення профілактичних заходів для його уникнення.

Проведений аналіз показав, що підвисити ефективність протипожежного захисту об'єктів по зберіганню зернопродуктів можна шляхом створення автоматичної системи пожежної сигналізації, що забезпечує контроль теплових полів у об'ємі, який захищається, і орієнтовану на роботу на об'єктах по зберіганню зернопродуктів. Особливістю цієї системи повинна бути можливість вияву пожежі на стадії самонагрівання рослинної сировини для надання змоги проведення протипожежних заходів. На цій підставі сформульована задача досліджень та показані шляхи і особливості її розв'язання.

В другому розділі здійснюється математичне моделювання процесів самонагрівання, що протикають в насипу зернопродуктів.

Передача тепла від осередку самонагрівання до зовнішнього зернового насипу відбувається теплопровідністю та конвекцією. На початковій стадії самонагрівання (від 0 до 100 оС) частка конвективного теплообміну складає не більше 5 %. Крім того, внаслідок ізотропності властивостей зернової маси, термічні характеристики зернового насипу постійні і є рівними у всіх напрямках, а питома потужність джерела тепловиділення є безперервною функцією координати q = q(x). Враховуючі вказані припущення математична постановка задачі може бути сформульована наступним чином а початкові і граничні умови можна записати у вигляді

(х, 0) = 0

де n = 0, 1, 2; (x, t) = T(x, t) - To; T(x, t) - текуче значення температури, оС; То = Т(х, 0) - початкове значення температури, оС; х - відстань від середньої площини шару зернового насипу, що самонагрівається, м; t - тривалість процесу, діб; - коефіцієнт теплопроводності зернового шару, Вт/(мК); - щільність зернового шару, кг/м3; с - питома теплоємність зернового шару, Дж/(кгК); R - радіус зерносховища, м.

Задача визначення поля температур у зерновому насипу вирішувалась у трьох симетричних областях: плоскопаралельній (n = 0), циліндричній (n = 1) і сферичній (n = 2).

Виходячи з припущення щодо до імовірнісного розподілу часток підвищеної теплової активності в насипу, визначені функції розподілу потужності тепловиділення. Аналіз цих залежностей показав, що: незалежно від величини питомої інтенсивності тепловиділення на периферії осередку самонагрівання (фонове тепловиділення) qф залежності розподілу питомої потужності тепловиділення мають однаковий характер; розміри осередку самонагрівання впливають на характер розподілу функції питомої інтенсивності тепловиділення; із збільшенням розмірів осередку самонагрівання потужність його тепловиділення і співвідношення питомої інтенсивності в центрі і на периферії осередку тепловиділення - qо/qф приймає більш високі значення.

Одержано аналітичним шляхом рішення рівняння (1) при умовах (2) і (3) для:

пластового осередку самонагрівання при q(x) = A, 0 x b, b R, де b - розмір осередку самонагрівання;

циліндричного осередку самонагрівання

де xn - корні рівняння

сферичного осередку самонагрівання

де xm - корні рівняння

і(х) - функція Беселя і-го порядку.

На рис. 1 показано розподіл теплового поля у зерновому насипу для найбільш тяжких умов зберігання - при виникненні пластового осередку самонагрівання. Аналіз законів розподілу температури в зерновому насипі показав, що для пластового осередку самонагрівання час досягнення температурою пожежонебезпечного значення ставить не менше, як 30 діб, для циліндричного - не менше 70 діб, для сферичного - не менше 300 діб. Розміри зернового насипу практично не впливають на величину температури у центрі осередку.

Проведені експериментальні дослідження теплових полів довкола осередку самонагрівання для підтвердження адекватності математичних моделей (9-11). Для проведення цих експериментальних досліджень на базі УкрНДІПБ МВС України була створена експериментальна установка.

Аналіз розподілів температурних полів по координаті в зерновому насипу, які одержані експериментальним та теоретичним шляхом, показав, що для кожної форми осередку спостерігається хороша відповідність розрахункових даних експериментальним. Найбільше відхилення в центрі осередку не перебільшує 12 %, 7 % та 4 % відповідно для пласту, циліндру і сфери. Добре співпадання розрахункових та експериментальних даних підтверджує адекватність запропонованих математичних моделей осередків самонагрівання і вказує на надійність методики розрахунку температурного режиму насипу зернопродуктів, що самонагрівається. Порівняння експериментів по різним осередкам самонагрівання показує, що найбільш небезпечний характер розвитку має пластовий осередок.

В третьому розділі здійснюється розробка способу раннього визначення пожежонебезпечного стану зернового насипу.

Аналіз залежностей, що характеризують розподіл температури в зерновому насипу (4-6), показав, що при інших рівних умовах зміна розмірів осередку самонагрівання вбік його збільшення призводить до зближення результатів, що одержані з використанням різних моделей.

Показано, що швидкість зміни температури зернового насипу практично лінійно залежить від питомої потужності тепловиділення і зі збільшенням розмірів зернового насипу майже не залежить від розмірів осередку самонагрівання.

Одержані залежності швидкості температури зернового насипу дозволяють одержувати по вимірюваним і усередненим на множині значень швидкості зміни температури оцінки розмірів осередку самонагрівання і питомих потужностей тепловиділення в ньому. На цій підставі розроблений алгоритм ідентифікації параметрів осередку самонагрівання.

Вирішена задача по спрощенню математичних моделей процесів, що протікають у зерновому насипу при самонагріванні, для їх практичного використання. Задача була вирішена двома способами: апроксимації рядами у кінцевих межах та апроксимації поліноміальними моделями. Показано, що для практичних цілей доцільно використовувати математичну модель теплового поля зернового насипу у вигляді

де ао, аі - параметри, які підлягають визначенню.

Особливістю даної моделі є те, що вона описує теплове поле в центрі осередку самонагрівання (при х = 0), тобто у місці найбільш імовірного виникнення загоряння.

Для описання процесів самонагрівання в зерновому насипу для різних форм осередків тепловиділення обчислені значення коефіцієнтів апроксимуючих поліномів.

Із збільшенням питомої потужності тепловиділення в осередку самонагрівання має місце зростання похибки апроксимації, причому збільшення розмірів зернового насипу веде до зниження цієї похибки. При використанні порядку ступеню полінома більше чотирьох для вирішення інженерних задач методичну похибку, яка обумовлена апроксимацією моделей (7-9) поліноміальними моделями, можна не враховувати, тому що вона не перевищує 210-11 оС для будь-якого виду осередку самонагрівання (при А (40 200)Вт/м3).

На основі побудованих математичних моделей розроблений спосіб раннього вияву пожежонебезпечного стану зернового насипу, котрий полягає у тому, що виконують вимір температури за допомогою всіх термодатчиків, розташованих у цьому насипу, визначають датчик температури, якому відповідає найбільше зі зміряних значень температури, потім за допомогою цього термодатчика вимірюють температуру k-разів, по результатах цих вимірів виконують ідентифікацію параметрів закону зміни температури Т(аі, ), а час досягнення зерновим насипом пн пожежонебезпечного значення температури Тпн визначають з рішення рівняння

Т(аі, ) - Тпн = 0

Параметри аі визначаються з рішення системи k-рівнянь

Ефективність такого способу характеризується виграшем у часі визначення величини часу досягнення зерновим насипом пожежонебезпечного значення температури.

Аналіз залежностей показує, що при малих значеннях питомої потужності тепловиділення А осередку самонагрівання зміна інтервалу часу між двома сусідніми моментами виміру температури від трьох до одинадцяти діб може призводити до зниження ефективності розглядаємого способу приблизно у 3-4,5 раз.

Із збільшенням значення параметру до 120 140 Вт/м3 не спостерігається такого різкого зниження ефективності при змінені інтервалу часу .

Ці залежності дозволяють по апріорній інформації, щодо значення потужності тепловиділення в осередку самонагрівання виконувати вибір величини з умови забезпечення найбільшого значення показника (13).

Дослідження впливу інструментальної похибки, яка пов'язана з визначенням початкового значення температури То, а також із виміром температури Т, показали, що при зміні сукупної похибки Т в діапазоні (-3 +3) оС величина виграшу параметру (13) практично постійна (рис. 3).

На рис. 4 наведені залежності = (Т) для різних значень параметру А, де - відносна похибка визначення величини часу досягнення зерновим насипом пожежонебезпечного стану. З метою зниження випадкової складової похибки визначення пн виконується k1 вимірювань температури, причому k1 k. У цьому випадку випадкова складова похибки вимірювання пн знижується у -разів. При цьому процедура визначення параметрів аі дещо змінюється. При цьому ефект дещо послаблюється, наприклад, якщо k = 5, а k1 = 9, то абсолютне значення випадкової похибки може бути знижено в 2 рази.

Одержані залежності радіусу чутливості термодатчиків, які є визначальним критерієм при розміщенні термодатчиків в зерносховищі від потужності джерела тепловиділення. Аналіз цих залежностей показав, що при А = (50 80) Вт/м3 радіус чутливості різко зменшується, після чого практично не змінюється із зростом А. Для практичних розрахунків схем розміщення термодатчиків в зерносховищах можна використовувати значення радіусу чутливості, які лежать в діапазоні від 1,5 до 2,5 м. Одержаний вираз для оцінки середнього числа термодатчиків з радіусом чутливості r, необхідного для здійснення температурного контролю в силосах відомих типорозмірів

де - безрозмірний поперечний розмір силосу;

- безрозмірна висота силосу; А, В, В1, С, С1 - коефіцієнти.

Також одержані числові значення коефіцієнтів формули (14) для просторово-центрованої (ПЦ) і кубічної (КУБ) решіток.

В ЧЕТВЕРТОМУ РОЗДІЛІ проводиться розробка алгоритму роботи та структурної схеми системи пожежної сигналізації для об'єктів зберігання зернопродуктів та рекомендації по ліквідації пожежонебезпечного становища.

Розроблений алгоритм роботи системи пожежної сигналізації для об'єк-тів по зберіганню зернопродуктів. На рис. 6 представлена схема його апаратної реалізації.

Розроблені рекомендації щодо зниження пожежовибухонебезпеки технологічного процесу на підприємствах по зберіганню зернопродуктів, які передбачають наступні напрямки:

профілактика виникнення пожежовибухонебезпечного становища, що складається із загальних вимог пожежної безпеки, системи пожежного захисту, вибухопопередження та вибухозахисту;

дії при видачі системою пожежної сигналізації сигналу щодо часу досягнення зерновим насипом пожежонебезпечного значення температури, які складаються з комплексу заходів, спрямованих на локалізацію і ліквідацію пожежонебезпечного становища;

дії у випадку вияву аварійної ситуації візуально, тобто при безпосередньому виникненні пожежі, із залученням підрозділів державної пожежної охорони.

ВИСНОВКИ

Аналіз причин пожеж на підприємствах хлібопереробної промисловості показав, що при відсутності випадкових факторів (необережне поводження з вогнем, грозові розряди і т.п.) основною причиною виникнення пожеж являється самозаймання рослинної сировини. Виділено основні причини виникнення осередку самонагрівання в зерновій масі при зберіганні.

Показано, що для визначення пожежонебезпечного стану зернового насипу доцільно в якості контрольованого параметра використовувати температуру цього насипу. Аналіз зміни температури зернового насипу при самонагріванні показав, що зерновий насип досягає температури самозапалювання за час, що складає десятки і більше діб, тобто процес є повільно поточним, що відкриває можливості для визначення пожежонебезпечної ситуації на ранній стадії розвитку пожежі.

Виконаний аналіз систем температурного контролю дозволив виявити їхні основні недоліки, зокрема, показано, що спрацьовування цих систем відбувається при процесі самонагрівання, що розвивається, унаслідок чого відсутній тривалий інтервал часу, протягом якого могли б бути прийняті заходи, спрямовані на попередження розвитку пожежі.

Отримано математичні моделі теплового поля зернового насипу для пластового, циліндричного і сферичного осередків самонагрівання у вигляді законів розподілу температури в зерновому насипу по координаті і в часі, що є аналітичними рішеннями рівняння теплопровідності.

Аналіз розподілу температурних полів у зерновому насипі, отриманих експериментальним шляхом, показав, що теоретичні залежності описують процеси, що протікають у зерновому насипі при зберіганні, із відносною похибкою, що не перевищує 12 %, 7 % і 4 % відповідно для пласта, циліндра і сфери, що свідчить про достатньо високий ступінь адекватності математичних моделей, що описують теплові процеси в зерновому насипі.

З аналізу залежностей швидкості зміни температури зернового насипу від питомої потужності тепловиділення слідує, що швидкість зміни температури практично лінійно залежить від питомої потужності тепловиділення і зі збільшенням розмірів зернового насипу слабко залежить від розмірів осередку самонагрівання. Використання цих залежностей дозволяє вирішувати задачу ідентифікації параметрів осередку самонагрівання.

Показано, що для практичних цілей доцільно використовувати поліноміальні моделі зі ступенем поліному, що дорівнює чотирьом, при цьому величина методичної похибки не перевищує порядку 210-11 оС. Отримано параметри математичних моделей, що описують процеси самонагрівання в зерновому насипі для різноманітних форм осередків самонагрівання.

Розроблено засіб раннього визначення пожежонебезпечного стану зернового насипу, що полягає в тому, що по вимірюваних значеннях температури на ранній стадії збереження обчислюється момент досягнення пожежонебезпечного значення температури в зерновому насипі.

Отримано залежності виграшу в часі при використанні запропонованого засобу від потужності осередку самонагрівання для різноманітних значень інтервалу вимірів температури, що дозволяють по апріорній інформації про значення потужності тепловиділення в осередку самонагрівання робити вибір величини інтервалу часу між вимірами температури з умови забезпечення найбільшого значення виграшу в часі.

Розроблено алгоритм вибору схеми розміщення датчиків контролю температури в зерносховищі, в основі якого лежить використання критерію, що забезпечує мінімум термодатчиків за умови, що контролюється увесь обсяг зернового насипу.

Розроблено структурну схему й алгоритм роботи системи пожежної сигналізації, в основі яких лежить засіб раннього визначення пожежонебезпечного стану зернового насипу.

Проведено аналіз причин аварійних ситуацій на підприємствах по зберіганню і переробці зернопродуктів, що дозволив розробити комплекс заходів, спрямованих на зниження пожежовибухонебезпеки даних об'єктів і забезпечення схоронності зернопродуктів під час зберігання.

Обгрунтовано можливість побудови системи пожежної сигналізації, орієнтованої на роботу на об'єктах по зберіганню зернопродуктів, що забезпечує виграш за часом виявлення пожежонебезпечного стану зернового насипу не менше, ніж у 1,5 разу з максимальною похибкою, що не перевищує 2 оС при питомій потужності тепловиділення осередку самонагрівання, яка не перевищує 120 Вт/м3.

Використання сукупності математичних моделей, алгоритмів, структурних схем дозволило розробити рекомендації в УкрНДІПБ МВС України, які спрямовані на забезпечення схоронності зернопродуктів; підвищити ефективність протипожежного захисту елеватора в Харківському обласному дочірньому підприємстві державної акціонерної компанії "Хліб України" і впровадити їх у навчальний процес ХІПБ МВС України.

пожежний сигналізація ліквідація аварія

Основні положення дисертаційної роботи опубліковані в наступних роботах

Абрамов Ю.А., Комяк В.М., Откидач Д.Н. Дистанционный контроль температуры зернопродуктов при хранении // Актуальні проблеми філософії науки і сучасних технологій: Вісник Харківського державного університету № 388. - Харків: ХІПБ МВС України. - 1997. - С. 210-211.

Откидач Д.Н. Характеристика пожарной опасности на объектах АПК // Проблемы совершенствования пожарной безопасности. - Харьков: ХВУ. - 1997. - С. 14-18.

Откидач Д.Н. Пожарная безопасность объектов хранения зерна // Актуальные проблемы обеспечения пожарной безопасности. - Харьков: ХВУ. - С. 34-38.

Откидач Д.Н. Интеллектуальная система пожарной сигнализации для контроля температуры зернопродуктов при хранении // Материалы 1-го Международного молодежного форума “Электроника и молодежь в ХХI веке”. - Харьков: ХТУРЭ. - 1997. - С. 104.

Абрамов Ю.А., Откидач Д.Н. Формализация процесса контроля пожароопасной обстановки при хранении зерна // Проблемы пожарной безопасности. Сб.науч.тр. - Харьков: ХИПБ. - 1997. - С. 3-6.

Откидач Д.Н. Анализ процессов, протекающих при хранении зернопродуктов // Проблемы пожарной безопасности. Сб.науч.тр. - Харьков: ХИПБ. - 1997. - С. 67-74.

Абрамов Ю.А., Откидач Д.Н. Система пожарной сигнализации для объектов хранения зернопродуктов // Пожарная безопасность -- история, состояние, перспективы: Материалы XIV Всероссийской науч.-практ. конф. Ч. 2. - М.: ВНИИПО. - 1997. - С. 116-118.

Абрамов Ю.А., Откидач Д.Н. Зерновая насыпь как объект контроля температуры // Матеріали ІІІ науково-практичної конференції “Пожежна безпека”. - К.: УкрНДІПБ МВС України. - 1997. - С. 120-121.

Откидач Д.Н. Аналіз засобів контролю температури зерна у сховищах // Матеріали ІІІ науково-практичної конференції “Пожежна безпека“. - К.: УкрНДІПБ МВС України. - 1997. - С. 128-129.

Откидач Д.Н. Причины изменения температуры зерна при хранении // Матеріали ІІІ науково-практичної конференції “Пожежна безпека“. - К.: УкрНДІПБ МВС України. - 1997. - С. 200.

Грицына И.Н., Откидач Д.Н. Пути совершенствования образцов пожарной техники // Збірник доповідей Першої міської науково-практичної конференції “Актуальні проблеми сучасної науки у дослідженнях молодих вчених м. Харкова“. - Х.: АТ “Бізнес Інформ”. - 1997. - С. 30-32.

Абрамов Ю.А., Кирочкин А.Ю., Откидач Д.Н. Математическая модель теплового поля зерновой насыпи // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. - Вып. 3. - Харьков: ХИПБ. - 1998. - С. 3-8.

Откидач Д.Н. Выбор схемы размещения термодатчиков в зернохранилищах // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. Вып. 3. - Харьков: ХИПБ. - 1998. - С. 120-122.

Заявка № 97105275 Україна МКВ6 G08B 17/06. Спосіб раннього вияву пожежонебезпечного стану зернового насипу / Абрамов Ю.О., Єлізаров В.В., Карлаш С.П., Откідач Д.М. (Україна). - № 97115430; Заявл. 29.10.97; рішення про видачу патенту від 01.10.1998 р.

Заявка № 97115431 Україна МКВ6 А62С 14/02. Спосіб вияву пожежі в об'єктах, що обладнані системами примусової вентиляції / Абрамов Ю.О., Карлаш С.П., Откідач Д.М. (Україна). - № 97115431; Заявл. 23.10.97; рішення про видачу патенту від 12.10.1998 р.

Альбощий В.М., Муравьев С.Д., Откидач Д.Н. и др. Экспериментальные исследования температурных полей в окрестности очагов самонагревания растительного сырья различной формы // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. - Вып. 4. - Харьков: ХИПБ. - 1998. - С. 9-12.

Абрамов Ю.А., Откидач Д.Н. Особенности построения математической модели, описывающей очаг самонагревания зерновой насыпи в симметричной плоскопараллельной области // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. - Вып. 4. - Харьков: ХИПБ. - 1998. - С. 145-148.

Абрамов Ю.А., Откидач Д.Н. Принцип построения системы раннего обнаружения пожароопасной обстановки на объектах АПК // Сб. науч. тр. - Вып. 8. - Харьков: ХГАДТУ. - 1998. - С. 96-98.

Бодянский Е.В., Откидач Д.Н. Анализ тенденций развития систем пожарной сигнализации // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. - Юб. вып. - Часть 2. - Харьков: ХИПБ. - 1998. - С. 20-24.

Абрамов Ю.А., Кирочкин А.Ю., Откидач Д.Н. К математическим моделям очагов самонагревания в зерновой насыпи при хранении // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. - Юб. вып. - Харьков: ХИПБ. - 1998. - С. 20-24.

Абрамов Ю.А., Кирочкин А.Ю., Откидач Д.Н. Математическая модель теплового поля зерновой насыпи // Пожаровзрывобезопасность. - № 3. - М.: ВНИИПО МВД РФ . - 1999. - С. 25-29.

Абрамов Ю.А., Откидач Д.Н. Радиус чувствительности термодатчика в дистанционных системах термометрирования // Пожежна безпека. Науковий збірник. - Черкаси: ЧІПБ МВС України. - 1999. - С. 32-34.

Абрамов Ю.А., Откидач Д.Н. Размещение термодатчиков при использовании систем дистанционно-автоматического контроля температуры в зернохранилищах // Пожежна безпека. Науковий збірник. - Черкаси: ЧІПБ МВС України. - 1999. - С. 35-37.

Абрамов Ю.А., Иванов Н.И., Откидач Д.Н. Выбор схемы размещения датчиков первичной информации системы пожарной сигнализации // Сб. науч. тр. Вып. 5. - Харьков: ХИПБ. - 1999. - С. 3-6.

Абрамов Ю.А., Кирочкин А.Ю., Откидач Д.Н. Распределение температуры в пластовом органическом веществе // Сб. науч. тр. Вып. 5. - Харьков: ХИПБ. - 1999. - С. 7-10.

АНОТАЦІЇ

Откідач Д.М. Розробка системи пожежної сигналізації для об'єктів зберігання зернопродуктів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.03 - Пожежна безпека. Харківський інститут пожежної безпеки МВС України, Харків, 1999.

Запропоновано спосіб раннього вияву пожежонебезпечного стану зернового насипу, в основі якого лежить метод визначення параметрів на основі попередніх вимірювань. Отримані математичні моделі процесів, які відбуваються в зерновому насипу при виникненні осередку самонагрівання. Одержані математичні вирази для обчислення величин методичних похибок часу досягнення зерновим насипом, що самонагрівається, пожежонебезпечного значення температури. Здійснений вибір схеми розташування температурних датчиків в силосі зерносховища. Розроблений алгоритм роботи системи пожежної сигналізації, яка орієнтована на роботу на об'єктах зберігання рослинної сировини та його апаратна реалізація. Розроблено рекомендації по зниженню пожежовибухонебезпеки технологічного процесу та по ліквідації аварій на об'єктах зберігання зернопродуктів.

Ключові слова: зерновий насип, контроль температури, датчик температури, осередок самонагрівання, математичне моделювання, похибка апроксимації.

Otkidach D.N. Development of a fire alarm system for grain storage installations. - Manuscript.

A dissertation for the scientific degree of candidate of engineering on a specialty 05.26.03 - Fire safety. The Kharkiv Fire Safety Institute of the Ministry of Internal Affairs of Ukraine, Kharkiv, 1999.

A technique for early detecting fire hazardous state of a grain bulk is suggested. The technique is based upon the method of determining parameters according to the previous measurements. Mathematical models of processes in the grain bulk when the self-heating center appears were obtained. Mathematical expressions for calculating magnitudes of methodical errors of the time when the self-heating grain bulk achieves the fire hazardous temperature are obtained. A placement scheme for the temperature detectors in the grain storage silage was developed. An operating algorithm of the fire alarm system for the vegetable raw material storage installations and its instrumental implementation were developed. The recommendations for reducing fire hazard of the technological process and liquidating failures at grain storage installations are developed.

Key words: grain bulk, temperature monitoring, temperature detector, self-heating center, mathematical simulation, approximation error.

Откидач Д.Н. Разработка системы пожарной сигнализации для объектов хранения зернопродуктов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.03 - Пожарная безопасность. Харьковский институт пожарной безопасности МВД Украины, Харьков, 1999.

Диссертация посвящена обоснованию возможности построения системы пожарной сигнализации, ориентированной для работы на объектах хранения зернопродуктов и обеспечивающей раннее обнаружение пожароопасного состояния зерновой насыпи.

Анализ пожарной опасности зернохранилищ, процессов протекающих в зерновой насыпи при хранении показал, что одной из основных причин возникновения пожаров являются процессы самонагревания зерна. Анализ процессов самонагревания позволил выявить наиболее информативный параметр, свидетельствующий о возникновении загорания, - температуру.

Анализ средств контроля температуры зерновой насыпи позволил выявить недостатки таких систем и определить пути их устранения, а именно, построение системы пожарной сигнализации, дающей возможность обнаружения загорания на стадии самонагревания и проведении ряда профилактических мероприятий по его предотвращению.

Разработаны математические модели, описывающие процессы, протекающие в зерновой насыпи, которые представляют собой температуры зерновой насыпи от координаты в динамическом режиме и проведен их анализ.

Для проверки адекватности математических моделей был разработан экспериментальный комплекс для идентификации тепловых полей зерновой насыпи. Проведены экспериментальные исследования, которые показали хорошую сходимость моделей, полученных экспериментальным и теоретическим путем. Математические модели описывают реальные процессы с погрешностью не превышающей 12 %.

Получены математические выражения для определения методической погрешности аппроксимации математических моделей, описывающих тепловые процессы в зерновой насыпи.

Исследования различных подходов к описанию тепловых процессов, протекающих в зерновой насыпи при самонагревании показал, что для практических целей целесообразно использовать полиномиальную модель со степенью полинома больше трех.

В работе разработан новый способ раннего определения пожароопасного состояния зерновой насыпи, отличительной особенностью которого является возможность определения времени достижения зерновой насыпью критического значения температуры. На данный способ получено положительное решение на выдачу патента Украины на изобретение.

В работе решена задача по выбору схемы размещения датчиков температуры в силосе зернохранилища, особенностью которого является выполнение условия контроля полного объема силоса. В работе показано, что радиус чувствительности датчика температуры определяющим образом зависит от мощности источника самонагревания растительного сырья.

Показано, что наиболее приемлемой является объемная схема размещения термодатчиков, так как ее использование дает возможность контроля всей зерновой массы и определения времени достижения зерновой насыпью пожароопасного состояния. Получено математическое выражение для определения количества термодатчиков для различных схем размещения с учетом их радиуса чувствительности.

Разработан алгоритм работы системы пожарной сигнализации для объектов хранения зернопродуктов, реализующий способ раннего определения пожароопасного состояния зерновой насыпи.

Предложена структурная схема системы пожарной сигнализации для объектов хранения зернопродуктов, реализующая разработанный алгоритм.

Разработаны рекомендации по проведению профилактических мероприятий, которые предусматривают три направления: профилактические мероприятия по снижению пожаровзрывоопасности технологического процесса; мероприятия при возникновении процесса самонагревания в насыпи зернопродуктов; мероприятия по ликвидации аварий на предприятиях по хранению зернопродуктов.

Ключевые слова: зерновая насыпь, контроль температуры, датчик температуры, очаг самонагревания, математическое моделирование, погрешность аппроксимации.

Размещено на Allbest.ur