Розробка та використання моделей теплового стану і аналіз вогнестійкості кабельних трас енергетичних об’єктів

Проведено обстеження місць розташування і взаємного зближення кабельних трас каналів систем безпеки в гермозоні реактора ВВЕР-1000 Хмельницької АЕС, що показало наявність ряду небезпечних місць їхнього зближення і (або) паралельного проходження, що при пожежі може призвести до втрати вогнестійкості 2-х або всіх 3-х систем безпеки. Визначене найбільш типове з місць небезпечного зближення: позначка 13,2 м. у коридорі ГА 308. На підставі результатів обстеження був обраний сценарій реальної пожежі в гермозоні реакторного відділення реактора ВВЕР-1000 при загоранні нижньої з паралельно розташованих двох кабельних трас на відстані по вертикалі 0,15 м.

Вогневі випробуваннях кабельних трас у вогневій печі в умовах стандартного температурного режиму пожежі показали, що вогнестійкість траси без вогнезахисного покриття становить 12 хвилин, а температура втрати функціонування 190 °С була використана для аналізу вогнестійкості трас при різних умовах пожежі.

Розроблено нову фізичну, математичну й комп'ютерну моделі теплового стану кабельних трас в умовах стандартного температурного режиму пожежі. За допомогою моделі отримані оптимальні товщини вогнезахисних покриттів з різних матеріалів (зокрема гіпс товщиною 33 мм), що задовольняють вогнестійкості 1,5 години. Результати аналізу, а також запропоновані технічні рішення були використані енергетичною компанією НАЕК “Енергоатом”.

Розроблено нову фізичну й математичну модель вигорання кабельної траси, де джерелом загоряння є коротке замикання в одному з кабелів, розташованих у коробі. Модель дозволила визначити характер зміни температури - біля траси, що горить, він є значно нижчий (від 50 до 750 °С), ніж рівень температур при випробуванні трас у вогневих печах при стандартному температурному режимі.

Розроблено та верифіковано фізичну, математичну і комп'ютерну моделі теплообміну двох кабельних трас, розташованих в об'ємі гермозони реакторного відділення АЕС, при вигоранні однієї з них. Модель дозволила провести аналіз вогнестійкості (верхньої) кабельної траси, що не горить, а також визначити матеріал (зокрема: SP-2А, супертонке базальтове волокно) і товщину вогнезахисних покриттів, що задовольняють вогнестійкості 1,5 години для реальних умов пожежі.

За допомогою розроблених моделей отримані інженерні номограми для визначення товщини вогнезахисних покриттів різних матеріалів залежно від відстані між трасами і заповнення кабелями нижньої траси, що горить. Зокрема, використання покриття SP-2А, що спучується, забезпечує необхідну вогнестійкість, коли відстань між кабельними трасами більше 1-го метра і заповнення кабелями короба до 40%, а також для варіантів, коли відстань між кабельними трасами більше 0,5 метра і заповнення кабелями від загального об'єму короба до 20%. В інших випадках, коли вимога вогнестійкості не виконується, рекомендується використовувати матеріал - супертонке базальтове волокно.

Основні положення дисертації викладено у таких публікаціях

1. Рассамакин А.Б. Применение принципа эквивалентности при моделировании теплового состояния многожильных электрических кабелей // Енергетика: економіка, технології, екологія. 2005. №1. С. 47 52.Автором застосовано принцип еквівалентності для спрощення математичних моделей теплового стану електричних кабелів. Запропоновано математичну модель електричного кабелю, що перебуває в умовах пожежі.

2. Круковский П.Г, Рассамакин А.Б. Огнестойкость кабельных трасс систем безопасности реакторных блоков АЭС. // Промышленная теплотехніка. Т. 27. 2005. №1. С. 56 61. Автором розглянуто питання визначення вогнестійкості кабельної траси з використанням CFD-моделі теплообміну двох кабельних трас, розташованих в об'ємі гермозони, якщо горить одна з кабельних трас.

3. Круковский П.Г, Рассамакин А.Б., Полубинский А.С. Модель выгорания кабельной трассы в металлическом коробе. // Промышленная теплотехніка. Т. 27. 2005. №3. С. 60 71. Автором запропоновано модель вигорання кабельної траси, за допомогою якої розраховані температури та розхід гарячих газів на виході з кабельної траси, що горить, як функції часу, а також поля температур, швидкостей і тисків у металевому коробі кабельної траси.

4. Рассамакин А.Б., Круковский П.Г, Полубинский А.С. Математическое моделирование теплового состояния кабельных трасс, находящихся в гермозоне АЭС, в условиях пожара. // Промышленная теплотехника, Т. 26. 2004. №6. С. 164 169. Автором виконано аналіз теплового стану кабельних трас по результатах CFD-моделювання, а так само наведено рекомендації із забезпечення вогнестійкості кабельних трас.

5. Рассамакін А.Б., Круковський П.Г, Пальті О.М., Полубинский А.С. Розрахунково-експериментальний аналіз і вибір технічних рішень по забезпеченню вогнестійкості кабельних трас у гермозоні реактора АЕС. // Наукові вісті НУТУ “КПІ”. 2004. №4. С. 57 65. Автором застосовано розрахунково-експериментальний підхід для вибору технічних рішень по забезпеченню вогнестійкості кабельних трас в умовах стандартного температурного режиму.

6. Рассамакин А.Б., Круковский П.Г Расчетный анализ теплового состояния и огнестойкости близко расположенных кабельных трасс реакторных отделений АЭС в условиях выгорания одной из них. // Енергетика: економіка, технології, екологія. 2006. №2. С. 20 27. Автором проведено аналіз вогнестійкості верхньої кабельної траси в умовах вигорання нижче розташованої кабельної траси за допомогою побудованої CFD-моделі. На основі результатів чисельних досліджень були отримані номограми, що дозволяють визначати межу вогнестійкості кабельної траси, що не горить залежно від відстані та пожежного навантаження в нижній кабельній трасі, що горить.

7. Рассамакин А.Б., Круковский П.Г., Полубинский А.С. Модель выгорания кабельной трассы в металлическом коробе// Тезисы докладов IV Международной конференции "Проблемы промышленной теплотехники". - К., 2005. - С. 297. Автором запропоновано модель вигорання кабельної траси, за допомогою якої розраховані температури та витрати гарячих газів на виході з кабельної траси, що горить як функції часу.

8. Рассамакин А.Б., Круковский П.Г., Полубинский А.С. Расчетный анализ теплового состояния и огнестойкости кабельных трасс энергетических объектов // Тезисы докладов V Международной конференции "Проблемы промышленной теплотехники". - К., 2007. - С. 105. Автором проведено верифікація математичної моделі процесу вигорання однієї кабельної траси і її тепловий вплив на сусідню кабельну трасу з визначенням вогнестійкості кабельної траси, що не горить. Отримано номограми, що дозволяють визначати межу вогнестійкості кабельної траси, що не горить.

Анотації

Рассамакін А.Б. "Розробка та використання моделей теплового стану і аналіз вогнестійкості кабельних трас енергетичних об'єктів". Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 - Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. Інститут технічної теплофізики НАН України, Київ, 2007.

Розроблено моделі теплового стану, аналізу вогнестійкості й вигорання кабельних трас при різних умовах пожежі (стандартний і реальний режими пожежі) у гермозоні реакторних відділень АЕС. Проведено експериментальні дослідження теплового стану кабельних трас в умовах стандартного температурного режиму. Проведено верифікацію чисельних моделей теплового стану кабельної траси в умовах стандартного температурного режиму і моделі теплообміну двох кабельних трас при вигоранні однієї з них як по експериментальним, так і за літературними даними. Отримано поля температур, тиску, швидкостей і коефіцієнтів тепловіддачі на теплообмінних поверхнях, кабельної траси, проведено їхній аналіз. Отримано значення межі вогнестійкості для типових кабельних трас, що використовуються у гермозонах атомних станцій України, при застосуванні різних вогнезахисних покриттів і составів. Отримано інженерні номограми для визначення товщини вогнезахисного покриття з різних матеріалів. Запропоновано технічні рішення й дані рекомендації із захисту кабельних трас як для умов стандартного, так і для умов реальної пожежі.

Рассамакин А.Б. "РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ И АНАЛИЗ ОГНЕСТОЙКОСТИ КАБЕЛЬНЫХ ТРАСС ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ". Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06. Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. Институт технической теплофизики НАН Украины, Киев, 2007.

Разработаны модели теплового состояния, анализа огнестойкости и выгорания кабельных трасс при различных условиях пожара (стандартный и реальный режимы пожара) в гермозоне реакторных отделений АЭС. Проведены экспериментальные исследования теплового состояния кабельных трасс в условиях стандартного температурного режима. Проведена верификация численных моделей теплового состояния кабельной трассы в условиях стандартного температурного режима и модели теплообмена двух кабельных трасс при выгорании одной из них как по экспериментальным, так и по литературным данным. Получены поля температур, давлений, скоростей и коэффициентов теплоотдачи на теплообменных поверхностях кабельной трассы, проведен их анализ. Получены значения предела огнестойкости для типичных кабельных трасс, используемых в гермозонах атомных станций Украины, при использовании различных огнезащитных покрытий и составов. Получены инженерные номограммы для определения толщины огнезащитных покрытий различных материалов в зависимости от расстояния между трассами и заполнения кабелями нижней выгорающей трассы. Предложены технические решения и даны рекомендации по защите кабельных трасс как для условий стандартного, так и для условий реального пожара.

Rassamakin A.B. " DEVELOPMENT AND APPLICATION OF MODELS OF THE THERMAL CONDITION AND THE ANALYSIS OF FIRE RESISTANCE OF CABLE TrayS OF POWER OBJECTS "- Manuscript.

The thesis for competition of academic degree of the candidate of technical science according to 05.14.06. - Engineering thermophysics and industrial heat and power engineering. Institute of Engineering Thermophysics, Kyiv, 2007.

Models of the thermal condition, the analysis of fire resistance and burning out of cable lines are developed under various conditions of a fire (standard and real modes of fire) in reactor separation of nuclear power plant. Experimental researches of the thermal condition of cable trays in conditions of the standard temperature mode are lead. Verification of numerical models of the thermal condition of the cable tray in conditions of the standard temperature mode and model of heat exchange of two cable trays is lead at burning out of one of them both on experimental and literary data. Fields of temperatures, pressures, speeds and heat transfer coefficient on surfaces of cable tray have been received, their analysis is lead. Values of a limit of fire resistance for the typical cable trays used in reactor separation of nuclear stations of Ukraine are received, at use of various fireproof coverings. Engineering nomograms for definition of thickness of fireproof coverings of various materials depending on distance between trays and fillings with cables of the burning out tray are received. Technical decisions and recommendations on protection of cable trays both for conditions standard and for conditions of a real fire are offered.

Размещено на Allbest.ru