Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Бтруда

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
31.03.2023
Размер:
7.55 Mб
Скачать

 

 

Наука и техника

 

 

© ЗАО НТЦ ПБ

 

 

 

 

 

11.Analysis of protection system’s risk in distribution networks with DG/ S.A.M. Javadian, M.-R. Haghifam, M.F. Firoozabad, S.M.T. Bathaee// International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2013. Vol. 44. Iss. 1. P. 688–695.

12.Kovalchuk M.S., Baburin S.V. Modelling and control system of multi motor conveyor// IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. Iss. 2. DOI: 10.1088/1757-899X/327/2/022065

13.Distortion Load Identification Based on the Application of Compensating Devices/ Y. Shklyarskiy, A. Skamyin, I. Vladimirov, F. Gazizov// Energies. 2020. Vol. 13. Iss. 6. DOI: 10.3390/ en13061430

14.A new adaptive voltage protection scheme for distribution network with distributed generations/ J. Ma, W. Ma, X. Wang, Z. Wang// Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering. 2013. Vol. 36. Iss. 4. P. 142–151. DOI: 10.1109/ CJECE.2014.2302858

15.Method for distributed generation anti-islanding protection based on singular value decomposition and linear discrimination analysis/ G. Marchesan, M.R. Muraro, G. Cardoso Jr. et al.// Electric Power Systems Research. 2016. Vol. 130. P. 124– 131. DOI: 10.1016/j.epsr.2015.08.025

16.Adaptive centralized protection scheme for distribution systems with DG using risk analysis for protective devices placement/ S. Javadian, M.-R. Haghifam, S. Bathaee, M.F. Firoozabad// International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2013. Vol. 44. Iss. 1. P. 337–345. DOI: 10.1016/J. IJEPES.2012.07.056

17.Сычев Ю.А., Зимин Р.Ю. Повышение качества электроэнергии в системах электроснабжения минерально-сырь- евого комплекса гибридными фильтрокомпенсирующими устройствами// Записки Горного института. 2021. № 247. С. 132–140. DOI: 10.31897/PMI.2021.1.14

18.Mahmud M.A., Hossain M.J., Pota H.R. Voltage variation on distribution networks with distributed generation: worst case scenario// IEEE Systems Journal. 2014. Vol. 8. Iss. 4. P. 1096– 1103. DOI: 10.1109/JSYST.2013.2265176P

19.Zahedi A. A review on feed-in tariff in Australia, what it is now and what it should be// Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010. Vol. 14. Iss. 9. Р. 3252–3255. DOI: 10.1016/j. rser.2010.07.033

20.Mahmud N., Zahedi A. Review of control strategies for voltage regulation of the smart distribution network with high penetration of renewable distributed generation// Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 64. Iss. C. Р. 582–595. DOI: 10.1016/j.rser.2016.06.030

21.Integration of distributed generation in the power distribution network: the need for smart grid control systems, communication and equipment for a smart city — Use cases/ S. Ruiz-Romero, A. Colmenar-Santos, F. Mur-Perez, A. Lo- pez-Rey// Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 38. Iss. C. Р. 223–234. DOI: 10.1016/j.rser.2014.05.082

22.Gayatri M.T.L., Parimi A.M., Pavan Kumar A.V. A review of reactive power compensation techniques in microgrids// Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 81. Pt. 1. P. 1030–1036. DOI: 10.1016/j.rser.2017.08.006

23.Kabiri R., Holmes D.G., McGrath B.P. The influence of 2014 PV inverter reactive power injection on grid voltage regula-

Безопасность Труда в Промышленности

tion// Proceedings of the 5th IEEE international symposium on power electronics for distributed generation systems (PEDG). 2014. DOI: 10.1109/PEDG.2014.6878640

24.Varma R.K., Khadkikar V., Seethapathy R. Nighttime application of PV solar farm as STATCOM to regulate grid voltage// IEEE Transactions on Energy Conversion. 2009. Vol. 24. Iss. 4. P. 983–985. DOI: 10.1109/TEC.2009.2031814

25.Development of an Algorithm for Regulating the Load Schedule of Educational Institutions Based on the Forecast of Electric Consumption within the Framework of Application of the Demand Response/ Y.L. Zhukovskiy, M.S. Kovalchuk, D.E. Batueva, N.D. Senchilo// Sustainability. 2021. Vol. 13. Iss. 24. DOI: 10.3390/su132413801

26.Sychev Y.A., Aladin M.E., Aleksandrovich S.V. Developing a hybrid filter structure and a control algorithm for hybrid power supply// International Journal of Power Electronics and Drive Systems. 2022. Vol. 13. Iss. 3. P. 1625–1634.

27.Computation of Nonlinear Load Harmonic Currents in the Presence of External Distortions/ A. Skamyin, A. Belsky, V. Dobush, I. Gurevich// Computation. 2022. Vol. 10. Iss. 3. DOI: 10.3390/computation10030041

References

1.Lavrik A., Zhukovskiy Y., Tcvetkov P. Optimizing the Size of Autonomous Hybrid Microgrids with Regard to Load Shifting. Energies. 2021. Vol. 14. Iss. 16. DOI: 10.3390/en14165059

2.Pirog S., Shklyarskiy Y.E., Skamyin A.N. Non-linear Electrical Load Location Identification. Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 237. pp. 317–321. DOI: 10.31897/pmi.2019.3.317

3.Muthukumar K, Jayalalitha S. Optimal placement and sizing of distributed generators and shunt capacitors for power loss minimization in radial distribution networks using hybrid heuristic search optimization technique. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2016. Vol. 78. pp. 299–319. DOI: 10.1016/j.ijepes.2015.11.019

4.Petinrin J.O., Shaaban M. Impact of renewable generation on voltage control in distribution systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 65. Iss. C. pp. 770–783. DOI: 10.1016/j.rser.2016.06.073

5.Esmaili M., Firozjaee E.C., Shayanfar H.A. Optimal placement of distributed generations considering voltage stability and power losses with observing voltage-related constraints. Applied Energy. 2014. Vol. 113. Iss. C. pp. 1252–1260. DOI: 10.1016/j. apenergy.2013.09.004

6.Roy N., Pota H.R. Current status and issues of concern for the integration of distributed generation into electricity networks. IEEE Systems Journal. 2014. Vol. 9. Iss. 3. pp. 933–944. DOI: 10.1109/JSYST.2014.2305282

7.Delfanti M., Falabretti D., Merlo M. Dispersed generation impact on distribution network losses. Electric Power Systems Research. 2013. Vol. 97. pp. 10–18. DOI: 10.1016/j. epsr.2012.11.018

8.Firouz Y., Farhadkhani S., Lobry J., Vallee F., Khakpour A., Durieux O. Numerical comparison of the effects of different types of distributed generation units on overcurrent protection systems in MV distribution grids. Renewable Energy. 2014. Vol. 69. pp. 271–283. DOI: 10.1016/j.renene. 2014.03.035

• Occupational Safety in Industry • № 2'2023 www.safety.ru 19

 

Наука и техника

 

 

 

© ЗАО НТЦ ПБ

 

 

 

 

9.Xyngi I., Popov M. An intelligent algorithm for the protection of smart power systems. IEEE Transactions on Smart Grid. 2013. Vol. 4. Iss. 3. pp. 1541–1548. DOI: 10.1109/TSG. 2013.2244621

10.Sharma A., Rajpurohit B.S., Wang L. DG Integration with power quality improvement feature for smart grid. Proceedings of Fifth International Conference on Soft Computing for Problem Solving. 2016. Series AISC. Vol. 437. pp. 901–913. DOI: 10.1007/978-981-10-0451-3_80

11.Javadian S.A.M., Haghifam M.-R., Firoozabad M.F., Bathaee S.M.T. Analysis of protection system’s risk in distribution networks with DG. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2013. Vol. 44. Iss. 1. pp. 688–695.

12.Kovalchuk M.S., Baburin S.V. Modelling and control system of multi motor conveyor. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. Iss. 2. DOI: 10.1088/1757-899X/327/2/022065

13.Shklyarskiy Y., Skamyin A., Vladimirov I., Gazizov F. Distortion Load Identification Based on the Application of Compensating Devices. Energies. 2020. Vol. 13. Iss. 6. DOI: 10.3390/ en13061430

14.Ma J., Ma W., Wang X., Wang Z. A new adaptive voltage protection scheme for distribution network with distributed generations. Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering. 2013. Vol. 36. Iss. 4. pp. 142–151. DOI: 10.1109/ CJECE.2014.2302858

15.Marchesan G., Muraro M.R., Cardoso G.Jr., Mariotto L., Da Silva C.D.L. Method for distributed generation anti-islan- ding protection based on singular value decomposition and linear discrimination analysis. Electric Power Systems Research. 2016. Vol. 130. pp. 124–131. DOI: 10.1016/j.epsr.2015.08.025

16.Javadian S., Haghifam M.-R., Bathaee S., Firoozabad M.F. Adaptive centralized protection scheme for distribution systems with DG using risk analysis for protective devices placement. International Journal of Electrical Power & Energy Systems 2013. Vol. 44. Iss. 1. pp. 337–345. DOI: 10.1016/J. IJEPES.2012.07.056

17.Sychev Yu.A., Zimin R.Yu. Improving the quality of electricity in the power supply systems of the mineral resource complex with hybrid filter-compensating devices. Zapiski Gornogo instituta = Journal of Mining Institute. 2021. № 247. pp. 132–140. (In Russ.). DOI: 10.31897/PMI.2021.1.14

18.Mahmud M.A., Hossain M.J., Pota H.R. Voltage variation on distribution networks with distributed generation: worst case scenario. IEEE Systems Journal. 2014. Vol. 8. Iss. 4. pp. 1096–1103. DOI: 10.1109/JSYST.2013.2265176P

19.Zahedi A. A review on feed-in tariff in Australia, what it is now and what it should be. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010. Vol. 14. Iss. 9. pp. 3252–3255. DOI: 10.1016/j. rser.2010.07.033

20.Mahmud N., Zahedi A. Review of control strategies for voltage regulation of the smart distribution network with high penetration of renewable distributed generation. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 64. Iss. C. pp. 582–595. DOI: 10.1016/j.rser.2016.06.030

21.Ruiz-Romero S., Colmenar-Santos A., Mur-Perez F., Lopez-Rey A. Integration of distributed generation in the power distribution network: the need for smart grid control systems, communication and equipment for a smart city — Use cases. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 38. Iss. C. pp. 223–234. DOI: 10.1016/j.rser.2014.05.082

22.Gayatri M.T.L., Parimi A.M., Pavan Kumar A.V. A review of reactive power compensation techniques in microgrids. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 81. Pt. 1. pp. 1030–1036. DOI: 10.1016/j.rser.2017.08.006

23.Kabiri R., Holmes D.G., McGrath B.P. The influence of 2014 PV inverter reactive power injection on grid voltage regulation. Proceedings of the 5th IEEE international symposium on power electronics for distributed generation systems (PEDG). 2014. DOI: 10.1109/PEDG.2014.6878640

24.Varma R.K., Khadkikar V., Seethapathy R. Nighttime application of PV solar farm as STATCOM to regulate grid voltage. IEEE Transactions on Energy Conversion. 2009. Vol. 24. Iss. 4. pp. 983–985. DOI: 10.1109/TEC.2009.2031814

25.Zhukovskiy Y.L., Kovalchuk M.S., Batueva D.E., Senchilo N.D. Development of an Algorithm for Regulating the Load Schedule of Educational Institutions Based on the Forecast of Electric Consumption within the Framework of Application of the Demand Response. Sustainability. 2021. Vol. 13. Iss. 24. DOI: 10.3390/su132413801

26.Sychev Y.A., Aladin M.E., Aleksandrovich S.V. Developing a hybrid filter structure and a control algorithm for hybrid power supply. International Journal of Power Electronics and Drive Systems. 2022. Vol. 13. Iss. 3. pp. 1625–1634.

27.Skamyin A., Belsky A., Dobush V., Gurevich I. Computation of Nonlinear Load Harmonic Currents in the Presence of External Distortions. Computation. 2022. Vol. 10. Iss. 3. DOI: 10.3390/computation10030041

E-mail: s215010@stud.spmi.ru

Материал поступил в редакцию/ Received 29.11.2022 После рецензирования/ Revised 10.02.2023 Принят к публикации/ Accepted 12.02.2023

20 Безопасность Труда в Промышленности • Occupational Safety in Industry • № 2'2023 www.safety.ru

 

 

Наука и техника

 

 

© ЗАО НТЦ ПБ

 

 

 

 

 

DOI: 10.24000/0409-2961-2023-2-21-27 УДК 614.845.2.001 © Коллектив авторов, 2023

Изучение эффективности и прозрачности огнетушащих аэрозолей

Н.В. Смирнов,

А.В. Казаков,

В.В. Агафонов,

Н.П. Копылов,

канд. техн. наук, вед. науч.

канд. техн. наук,

д-р техн. наук, гл. науч.

д-р техн. наук, проф.,

сотрудник,

начальник отдела

сотрудник

гл. науч. сотрудник

vniipo22@mail.ru

 

 

 

ФГБУ ВНИИПО МЧС России, Балашиха, Россия

Предложена зависимость для вычисления показателя прозрачности среды с аэрозолем от концентрации и среднего диаметра частиц. Показатель прозрачности среды и огнетушащая способность аэрозоля рассмотрены во взаимосвязи. Представлена зависимость минимальной огнетушащей способности аэрозолеобразующих составов от показателя прозрачности полученного аэрозоля в диапазоне от 0 до 100 %. График разделяет две зоны — эффективного и неэффективного пожаротушения. Использование полученных результатов позволит уменьшить объем огневых опытов при разработке новых эффективных для пожаротушения рецептур аэрозолеобразующих составов, оценить дисперсность частиц и упростить изучение прозрачности в средах с аэрозолем.

Ключевые слова: аэрозоль, частицы, концентрация, дисперсность, расчет, прозрачность, огнетушащая способность, модельный очаг пожара, методика, эксперимент.

Для цитирования: Смирнов Н.В., Казаков А.В., Агафонов В.В., Копылов Н.П. Изучение эффективности и прозрачности огнетушащих аэрозолей// Безопасность труда в промышленности. 2023. № 2. С. 21–27. DOI: 10.24000/0409-2961-2023-2-21-27

Study of the Efficiency and Transparency of Fire Extinguishing Aerosols

N.V. Smirnov, Cand. Sci. (Eng.), Lead Researcher, vniipo22@mail.ru, A.V. Kazakov, Cand. Sci. (Eng.), Department Head, V.V. Agafonov, Dr. Sci. (Eng.), Chief Researcher, N.P. Kopilov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Chief Research Associate (FGBU VNIIPO EMERCOM of Russia, Balashikha, Russia)

Abstract. Fire-extinguishing aerosol particles efficiently suppress the flame combustion but worsen evacuation conditions due to a decrease in the atmospheric transparency. After deposition, the particles create a corrosive environment. In addition, solid particles negatively affect the operation of devices moving parts and mechanisms. Removal of aerosol particles from the object is significantly difficult, especially from the closed cavities of devices, computers, etc.

Known studies contain sufficiently detailed information about the fire-extinguishing ability of various formulations of an aerosol-forming composition considering the conditions for their use. Less attention is paid to the transparency study of gas media with micron-sized particles both in our country and abroad.

At the same time, the study of fire extinguishing ability in relation to the transparency of the aerosol is extremely rare. Therefore, a study aimed at finding the mutual dependence of the aerosol-forming composition on the aerosol transparency is an urgent task.

The article proposes a calculated dependence for calculating the transparency index of a medium with an aerosol on the concentration and average diameter of the particles, while noting the convergence of the results of calculation and experiment. All the experimental data on the transparency of fire-extinguishing aerosol correlate with the known data on the dispersion of aerosol particles, which were obtained by the laser diffraction method. In this case, the dispersion assessment was carried out in a fairly simple way without use of the sophisticated equipment.

The medium transparency index and the fire-extinguishing ability of the aerosol are considered in interrelation. A series of experimental data was processed for the number of compounds of the aerosol-forming composition. As a result of data generalization, the dependence of the aerosol-forming compounds minimum extinguishing ability on the aerosol transparency in the range from zero to 100 % was obtained. It is shown that the use of aerosol filtration allows to increase the medium transparency to 50 % or more due to reducing the concentration of particles and increasing their size.

For all the compounds, the mass of the aerosol-forming composition increases, the combustion of which leads to an efficient fire extinguishing and more transparent aerosol.

Безопасность Труда в Промышленности • Occupational Safety in Industry • № 2'2023 www.safety.ru 21

 

Наука и техника

 

 

 

© ЗАО НТЦ ПБ

 

 

 

 

The application of the obtained results allows to reduce the volume of fire experiments in the development of new efficient and safe aero- sol-forming compositions for fire extinguishing, as well as in the study of the transparency of media with aerosol.

Keywords: aerosol, particles, concentration, dispersity, calculation, transparency, fire-extinguishing ability, model fire, technique, experiment. For citation: Smirnov N.V., Kazakov A.V., Agafonov V.V., Kopilov N.P. Study of the Efficiency and Transparency of Fire Extinguishing Aerosols. Bezopasnost Truda v Promyshlennosti = Occupational Safety in Industry. 2023. № 2. pp. 21–27. (In Russ.). DOI: 10.24000/0409- 2961-2023-2-21-27

Введение

Автоматические установки аэрозольного пожаротушения (АУАП) обладают повышенной эффективностью и обеспечивают ликвидацию пламенного горения в помещениях объемным способом. В отличие от других автоматических установок пожаротушения АУАП не содержат в своем составе огнетушащее вещество, так как огнетушащий аэрозоль (ОА) образуется в результате сгорания пиротехнического аэрозолеобразующего состава (АОС) в генераторе ОА.

Аэрозолеобразующий состав — это смесь ингредиентов, которые по назначению могут быть отнесены к горючему, окислителю, охладителю, связующим материалам и др. Набор ингредиентов и их соотношение в смеси называют рецептурой АОС.

Продукты сгорания АОС представляют собой ОА, который содержит [1]:

частицы щелочных и щелочноземельных солей микронных размеров (1–5 мкм), которые образуются

врезультате конденсации части продуктов сгорания АОС при их охлаждении;

смеси газов, которые содержат инертные газы (N2, СО2), а также небольшое количество других газов и паров воды.

Высокая огнетушащая способность ОА объясняется сочетанным воздействием на пламя твердых частиц аэрозоля и смеси газов. Согласно научным исследованиям в этой области [1–3] твердые частицы ОА оказывают более активное воздействие на пламя по сравнению с газообразными продуктами за счет

восновном химического воздействия на реакции пламенного горения. Но наличие твердых частиц в объеме объекта защиты одновременно является недостатком ОА. Взвешенные частицы уменьшают прозрачность атмосферы, что препятствует оперативной эвакуации людей, которые могут оказаться в таких условиях. После оседания частицы вызывают коррозию конструкционных материалов объекта, особенно

вусловиях влажной атмосферы. Кроме того, твердые частицы негативно влияют на работу подвижных частей приборов и механизмов. Удаление частиц ОА из объекта существенно затруднено, особенно из закрытых полостей приборов, компьютеров и т.п.

Изучение прозрачности аэрозолей

Известные исследования содержат достаточно подробные сведения об огнетушащей способности различных рецептур АОС с учетом условий их применения [1–3].

Изучению прозрачности газовых сред с частицами микронных размеров уделяют внимание как в

России [4, 5], так и за рубежом [6, 7]. Однако такие исследования весьма малочисленны и носят частный характер применительно к решению конкретной задачи. Поэтому исследование, направленное на поиск зависимости огнетушащей способности АОС от прозрачности газовой среды ОА, является актуальной задачей.

В качестве исходных данных используем результаты работ [4, 5], в которых огнетушащая способность

ипрозрачность определены опытным путем для следующих рецептур АОС:

рецептуры № 1 и 2 изготовителя АОС ООО

«НОРД» с показателем «процент твердой фазы» (ПТФ) 11 и 17 % соответственно;

рецептура № 3 от ФГБУ ВНИИПО МЧС России с ПТФ 40 %;

рецептура № 1 (изготовитель ООО «НОРД», ПТФ 11 %) с двумя вариантами фильтров (керамическим

ибазальтовым).

Показатель ПТФ определен для каждой рецептуры весовым методом как масса частиц ОА, отнесенная к массе сгоревшего АОС.

Огнетушащую способность АОС определяют по методике ГОСТ Р 53284—2009 [8]. Метод предусматривает проведение серии огневых опытов по тушению модельных очагов пожара (МОП) в камере. При этом используют несколько образцов АОС, продукты сгорания которых подают в объем камеры. Последовательно увеличивая массу образцов, наблюдают изменение от условий, когда МОП в огневой камере остается непотушенным, к тушению МОП за установленное время. Минимальная масса АОС, отнесенная к объему огневой камеры в предельных условиях тушения МОП, является искомой мини-

мальной огнетушащей способностью Ммин.АОС, г/м3. Этот показатель применяется для обоснования эф-

фективности АУАП при ее проектировании.

Метод определения прозрачности среды заключается в измерении энергии излучаемого света в паре «излучатель — приемник» в воздухе и среде ОА. При этом прозрачность Ψ определяют как отношение интенсивности лучей световой энергии Ix после прохождения атмосферы, содержащей ОА, к интенсивности в воздушной среде I0.

В таблице В.1 стандарта ISO 15779 [7] содержатся расчетные данные расстояния, на котором сохраняется видимость в среде с частицами ОА в зависимости от концентрации частиц, мг/м3, и их среднего диаметра, мкм. Эти данные из [7] приведены в таблице.

Составим расчетную зависимость для определения прозрачности атмосферы, запыленной час-

22 Безопасность Труда в Промышленности • Occupational Safety in Industry • № 2'2023 www.safety.ru

 

 

Наука и техника

 

 

© ЗАО НТЦ ПБ

 

 

 

 

 

Средний

Расстояние, см, на котором сохраняется видимость в среде с частицами ОА в зависимости

размер

 

 

 

от концентрации частиц, мг/м3

 

 

 

частиц, мкм

1,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

70,000

90,000

110,000

130,000

 

10

2856

286

143

95

71

57

41

32

26

22

9

2484

248

124

83

62

50

36

28

23

19

8

2076

208

104

69

52

42

30

23

19

16

7

1776

178

89

59

44

36

25

20

16

14

6

1560

156

78

52

39

31

22

17

14

12

5

1392

139

70

46

35

28

20

16

13

11

4

1236

124

62

41

31

25

18

14

11

10

3

1140

114

57

38

29

23

16

13

10

9

2

816

82

41

27

20

16

12

9

7

6

1

252

25

13

8

6

5

4

3

2

2

0,8

156

16

8

5

4

3

2

2

1

1

0,5

120

12

6

4

3

2

2

1

1

1

0,1

1632

163

82

54

41

33

23

18

15

13

тицами ОА. Расстояние L, на котором сохраняется видимость предметов, можно вычислить с помощью известной формулы [3, 7]:

L ≈ 120/Сч,

(1)

где Сч — массовая концентрация частиц ОА, г/м3. Сделаем допущение, что аэрозоль содержит ча-

стицы, которые имеют форму шара и одинаковый диаметр dср, мкм. Согласно физико-математиче- ской Mie Theory1 [7, 9–12] рассеяние электромагнитного излучения при прохождении среды со сферическими частицами в диапазоне диаметров частиц около 1 мкм и более на расстоянии L пропорционально диаметру частиц dср. Данные [7], приведенные в таблице, получены при аналогичных допущениях. В целях соответствия результатов расчета по формуле (1) и данных таблицы В.1 [7] введем коэффициент k и представим уравнение (1) в следующем виде:

L = 120dср/(Счk).

(2)

Видимость обычно оценивают с помощью взаимосвязанных показателей: расстояния L, оптической плотности D или прозрачности Ψ. Показатель D — это десятичный логарифм прозрачности Ψ:

D = lgΨ.

(3)

Прозрачность в опытах обычно изучается по ослаблению энергии излучаемого света в паре «излучатель — приемник». При этом частицы аэрозоля находятся в проходящем свете излучателя. Для этого случая, согласно [3], расстояние L и показатель D связаны выражением:

1 Ми теория — теория рассеяния (дифракции) плоской электромагнитной волны на однородной сфере произвольного размера. Подробно разработана Г. Ми (G. Mie) в 1908 г.

L = 2,5/D.

(4)

Отсюда получаем искомую расчетную зависимость Ψ от массовой концентрации частиц Сч и их среднего диаметра dср в следующем виде:

Ψ = 10–2,5ч/(120dср).

(5)

Результаты вычисления расстояния L по формуле

(2) показали сходимость с численными значениями расстояния, которые приведены в таблице В.1 [7], с точностью 3–5 % при значении коэффициента k = 4,3. Расчет по формуле (2) проведен в диапазоне диаметра dср от 1 до 10 мкм и концентрации частиц ОА от 0,1 до 13 г/м3.

При совпадении численных значений расстояния L отмечено отличие в размерности концентрации Сч для данных, которые приведены в таблице В.1 [7], и результатов расчета по формуле (2). Отличие составляет два порядка (т.е. значению 50 мг/м3 по таблице В.1 [7] соответствует 5 г/м3 в расчете по формуле (2). Причина различия в размерности, можно полагать, является следствием опечатки в [7]. Результаты расчета по формуле (2) коррелируют с экспериментальными данными, приведенными ниже.

Изучение прозрачности и огнетушащей способности аэрозолей

В работах [4, 5] приведены результаты опытов при измерении прозрачности ОА и огнетушащей способности АОС в зависимости от показателя ПТФ АОС. К физическим показателям, которые определяют прозрачность среды, относятся концентрация частиц и их дисперсность [7]. Поэтому в дальнейшем взамен показателя ПТФ используем эти физические показатели. При этом концентрацию Сч вычислим как произведение ПТФ на массу АОС в опыте.

Опытные данные [4, 5] о прозрачности ОА в зависимости от концентрации Сч для указанных выше рецептур АОС представлены на рис. 1 (здесь 1–3 — расчетные значения прозрачности среды с частицами

Безопасность Труда в Промышленности • Occupational Safety in Industry • № 2'2023 www.safety.ru 23

 

Наука и техника

 

 

 

© ЗАО НТЦ ПБ

 

 

 

 

диаметром соответственно dср = 2; 3,5; 5 мкм; 4–6 — данные огневого опыта, рецептура соответственно № 1, 2, 3; 7, 8 — данные огневого опыта, рецептура № 1 соответственно с базальтовым и керамическим фильтрами; 9 — нет тушения МОП в опыте). Эти данные для каждой рецептуры разделены на два цветовых участка. Красному цвету соответствуют данные в огневых опытах по ГОСТ Р 53284—2009 [8], где МОП не был потушен. Точка перехода одного цветового участка в другой соответствует огневому опыту, в котором огнетушащая концентрация достигла минимального значения Ммин.АОС. Далее следуют сведения о прозрачности в опытах, где МОП был потушен.

Проведем расчеты по формуле (5) и представим на рис. 1 нелинейные гра-

фические зависимости прозрачности

Рис. 1. Зависимость прозрачности среды от концентрации частиц ОА

среды с ОА от концентрации частиц

Fig. 1. Dependence of the medium transparency on the concentration of

Сч для нескольких значений диаметра

fire-extinguishing aerosol particles

 

 

dср. Выберем графические зависимости

 

 

с диаметром dср, при которых наблю-

 

Для рецептур № 1–3 этот поворот от расчетных

 

дается наилучшая сходимость расчетных и опытных

зависимостей незначителен в области малых кон-

данных.

 

центраций Сч, но усиливается в области больших

Полученные таким методом значения диаметров

концентраций частиц в объеме камеры. Такой по-

dср коррелируют с известными сведениями о дис-

ворот графических зависимостей можно объяснить

персности частиц аэрозоля [1], которые определены

слипанием и укрупнением частиц, что соответствует

методом лазерной дифракции [13] с применением

данным работы [14]. Укрупнение частиц происхо-

приборов типа Malvern Spraytec. В данном случае

дит в условиях прозрачности менее 20 %, при этом

оценка дисперсности проведена достаточно простым

огнетушащая способность аэрозоля превышает ми-

способом без применения сложного оборудования.

нимальное значение.

На рис. 1 опытные данные о прозрачности среды

Противоположную тенденцию поворота графи-

имеют характер, близкий к линейному. При этом

ков в опытах с фильтрами можно объяснить сле-

результаты опытов для рецептур № 1 и 2 обладают

дующим. Фильтры задерживают около половины

наилучшей сходимостью с расчетом при среднем ди-

твердых частиц АОС рецептуры № 1, при этом по-

аметре частицы dср = 3,5 мкм во всем представленном

лучается ОА с ПТФ 5,5 и 6 % соответственно для

диапазоне опытных данных.

 

базальтового и керамического фильтров. В опытах

Опытные данные, которые получены для рецеп-

с фильтрами сгоревшая масса АОС увеличивается

туры № 3 при более высоких концентрациях Сч (от 18

почти в 2 раза, при этом продукты сгорания в боль-

до 40 г/м3), имеют сходимость с расчетом в диапазоне

шом количестве проходят через фильтр, поэтому

диаметров частиц dср от 2,5 до 5 мкм.

 

засорение фильтра возрастает. В результате может

Применение фильтров к рецептуре № 1 приводит

увеличиваться доля сравнительно мелких частиц,

к существенному улучшению прозрачности (до 70–

преодолевающих засоренный фильтр. Эти объясне-

78 %) при незначительном изменении концентрации

ния требуют экспериментального подтверждения.

Сч. Сходимость результатов опыта и расчета проис-

Для оценки участия частиц и газа ОА в процессе ту-

ходит в диапазоне dср от 3,5 до 5–6 мкм, т.е. диаметр

шения сравним результаты опытов для АОС рецептуры

dср после прохождения фильтра увеличивается, что

№ 1 с фильтром (ПТФ 5,5–6 %) и без фильтра (ПТФ

можно объяснить слипанием и «спеканием» частиц

11 %). Согласно пояснениям, приведенным выше,

на фильтре при высоких температурах.

 

этот процесс сопровождается увеличением диаметра

Линейные зависимости прозрачности имеют

dср вследствие «спекания» частиц на фильтре при не-

различные тенденции к повороту при увеличении

существенном изменении концентрации Сч. Такое

концентрации Сч. Графики рецептур № 1–3 повора-

положение должно привести к уменьшению участия

чиваются в сторону больших диаметров dср, график

твердых частиц в процессе тушения, так как реакцион-

рецептуры № 1 с фильтрами поворачивается в сторо-

ная поверхность частиц должна уменьшиться. В таком

ну меньших диаметров dср.

 

случае для сохранения минимальной огнетушащей

 

24 Безопасность Труда в Промышленности • Occupational Safety in Industry • № 2'2023 www.safety.ru

 

 

Наука и техника

 

 

© ЗАО НТЦ ПБ

 

 

 

 

 

способности потребуется увеличить участие газов ОА в процессе тушения.

Для проверки этого положения построим графическую зависимость указанных выше массовых концентраций газов от твердой фазы (частиц) ОА для

опытов, где получено значение Ммин.АОС (рис. 2, здесь 1, 2 — данные опытов для

минимальной огнетушащей способности соответственно рецептур № 1, 2 и 3 и рецептуры № 1, базальтовый и керамический фильтры; 3, 4 — графическая зависимость для минимальной огнетушащей способности соответственно рецептур № 1, 2 и 3 и рецептуры № 1, базальтовый и керамический фильтры). В каждом опыте расчетное

разделение массы Ммин.АОС на две составляющие «газ — частицы» осущест-

вим с применением показателя ПТФ. Анализ графической зависимости

(см. рис. 2) показывает, что опыты с

Рис. 2. Зависимость концентрации газообразных продуктов сгорания

фильтром обеспечивают минималь-

АОС от концентрации частиц ОА

ную огнетушащую способность АОС в

Fig. 2. Dependence of the concentration of gaseous combustion products

результате увеличения газовой состав- of aerosol-forming composition on the fire-extinguishing aerosol particles

ляющей ОА приблизительно от 75 до

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

130 г/м3, т.е. на 70 %. При этом массо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вая концентрация частиц изменяется

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

незначительно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используем полученные сведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о всех рассмотренных выше опытах и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

построим зависимость минимальной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

огнетушащей способности Ммин АОС от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прозрачности среды ОА (рис. 3, здесь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 — данные опытов для минимальной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

огнетушащей способности различ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ных рецептур АОС; 2 — графическая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зависимость для минимальной огне-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тушащей способности различных ре-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цептур АОС; 3 — зона эффективного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пожаротушения). На этом графике

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

укажем дополнительно два извест-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ных значения для крайних случаев:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ммин.АОС = 40 г/м3 при Ψ = 0; Ммин.АОС =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 250 г/м3 при Ψ = 100 %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В первом крайнем случае наилуч-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шие показатели огнетушащей способ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Зависимость минимальной огнетушащей способности от

ности соответствуют затратам Ммин.АОС

прозрачности среды с ОА

около 40 г/м3. При этом ОА содержит

большое количество твердых частиц,

Fig. 3. Dependence of the minimum fire-extinguishing ability on the

transparency of the medium with aerosol

поэтому прозрачность среды прибли-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жается к нулю [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Второй крайний случай реализован в изделии,

 

 

 

става образуются огнетушащий газ и частицы аэ-

 

которое в настоящее время изготавливается серий-

 

 

 

розоля, последние после интенсивной фильтрации

но. Такое изделие, получившее название генератор

 

 

 

удаляются практически полностью и не поступают

газового пожаротушения «Тунгус», осуществляет

 

 

 

в объект защиты. Показатель прозрачности в этом

фактически газовое пожаротушение. В результате

 

 

 

случае приближается к 100 %, а затраты (расход) пи-

сгорания пиротехнического твердотопливного со-

 

 

 

ротехнического состава составляют 250 г/м3.

Безопасность Труда в Промышленности • Occupational Safety in Industry • № 2'2023 www.safety.ru 25

 

Наука и техника

 

 

 

© ЗАО НТЦ ПБ

 

 

 

 

Полученная графическая зависимость обобщает опытные данные для минимальной огнетушащей способности различных рецептур АОС в диапазоне прозрачности среды от 0 до 100 %. Поэтому график разделяют две зоны — эффективного и неэффективного пожаротушения.

Из графика следует, что прозрачность среды объекта можно увеличить от 0 до 50 % при сохранении огнетушащей способности с помощью подбора рецептур АОС. Увеличить показатель прозрачности от 50 до 100 % можно с применением фильтров, которые уменьшают количество частиц ОА при одновременном увеличении их диаметра.

Из графиков, приведенных на рис. 1–3, следует, что во всех случаях улучшение прозрачности при сохранении огнетушащей способности происходит при условии увеличения массы АОС. Затраты АОС возрастают наиболее существенно в случае применения фильтров, они соответствуют значению около 30–35 г/м3, чтобы обеспечить повышение прозрачности на каждые 10 %.

Анализ результатов показывает, что наиболее целесообразно получать ОА с низким показателем прозрачности для применения на объектах, где отсутствуют люди и коррозионное воздействие частиц ОА не может причинить большой ущерб собственности объекта. В остальных случаях желательно получать эффективные ОА, которые содержат небольшое количество коррозионно-активных частиц и создают более безопасную прозрачную среду в объекте защиты.

Применение графических зависимостей, приведенных на рис. 1–3, позволяет уменьшить объем огневых опытов при выборе новых рецептур АОС. Использование таких рецептур приведет к применению эффективных и более безопасных ОА для персонала и собственности. При выборе рецептур могут быть использованы методы измерения прозрачности. Преимущества таких методов заключаются в том, что они не требуют проведения многочисленных и трудоемких огневых опытов с тушением МОП в камерах достаточно большого объема. Кроме того, огневые опыты обычно не отвечают требованиям экологической безопасности.

Выводы

1.Предложена расчетно-экспериментальная модель определения среднего диаметра частиц аэрозоля, которая также позволяет вычислить показатель прозрачности среды в зависимости от концентрации частиц огнетушащего аэрозоля и массы аэрозолеобразующего состава.

2.В результате обобщения опытных данных получена зависимость прозрачности среды огнетушащего аэрозоля в диапазоне от 0 до 100 % от минимальной огнетушащей способности аэрозолеобразующего состава.

3.Показано, что прозрачность среды до 50 % может быть получена без фильтрации огнетушащего

аэрозоля. Дальнейшее повышение прозрачности целесообразно осуществлять с применением фильтров.

4.Затраты аэрозолеобразующего состава на получение среды с эффективным и более прозрачным огнетушащим аэрозолем возрастают по мере увеличения прозрачности.

5.Полученные результаты о прозрачности среды позволяют провести оценку огнетушащей способности аэрозолеобразующего состава и уменьшить объем огневых опытов при разработке новых аэрозолеобразующих составов.

Список литературы

1.Агафонов В.В., Копылов Н.П. Установки аэрозольного пожаротушения. Основные характеристики: учеб.-метод. пособие. М.: ВНИИПО, 2001. 91 с.

2.Корольченко Д.А., Шароварников А.Ф. Особенности тушения пламени высокодисперсными газоаэрозольными системами// Пожаровзрывобезопасность. 2014. Т. 23. № 10.

С.67–72.

3.Бобков С.А., Бабурин А.В., Комраков П.В. Физико-хи- мические основы развития и тушения пожаров: учеб. пособие. М.: Академия ГПС МЧС России, 2014. 210 с.

4.Агафонов В.В., Гришакина В.А., Копылов С.Н. Улучшение видимости в аэрозольной среде// Пожарная безопасность. 2010. № 1. С. 97–101.

5.Агафонов В.В., Голубчиков А.В., Животков А.В. Повышение безопасности твердотопливных генераторов огнетушащего аэрозоля// Пожарная безопасность. 2013. № 3.

С.47–51.

6.Directional visible light scattering by silicon nanoparticles/ Y.H. Fu, A.I. Kuznetsov, A.E. Miroshnichenko et al.// Nature Communications. 2013. Vol. 4. DOI: 10.1038/ncomms2538

7.ISO 15779:2011. Condensed aerosol fire extinguishing systems — Requirements and test methods for components and system design, installation and maintenance — General requirements. URL: https://www.iso.org/standard/52016.html (дата обращения: 10.01.2023).

8.ГОСТ Р 53284—2009. Техника пожарная. Генераторы огнетушащего аэрозоля. Общие технические требования. Методы испытаний. URL: https://docs.cntd.ru/ document/1200071930 (дата обращения: 10.01.2023).

9.Friedlander S.K., Marlow W.H. Smoke, Dust, and Haze: Fundamentals of Aerosol Behavior// Physics Today. 1977. Vol. 30. Iss. 9. DOI: 10.1063/1.3037714

10.Rawle A.F. Basic Principles of Particle Size Analysis// Surface Coatings International Part A: Coatings Journal. 2003. Vol. 86. Iss. 2. P. 58–65.

11.Hahn D.W. Light Scattering Theory. URL: https:// pdfslide.net/documents/hahn-light-scattering-theory. html?page=1 (дата обращения: 10.01.2023).

12.Mishchenko M.I., Travis L.D., Lacis A.F. Scattering, Absorption, and Emission of Light by Small Particles. URL: https:// www.giss.nasa.gov/staff/mmishchenko/publications/book_2.pdf (дата обращения: 10.01.2023).

13.ISO 13320:2009. Particle size analysis — Laser diffraction methods. URL: https://www.iso.org/standard/44929.html (дата обращения: 10.01.2023).

26 Безопасность Труда в Промышленности • Occupational Safety in Industry • № 2'2023 www.safety.ru

 

 

Наука и техника

 

 

© ЗАО НТЦ ПБ

 

 

 

 

 

14. Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей. М.: Наука, 1981. 176 с.

References

1.Agafonov V.V., Kopylov N.P. Aerosol fire-extinguishing installations. Main characteristics: study guide. Мoscow: VNIIPO, 2001. 91 p. (In Russ.).

2.Korolchenko D.A., Sharovarnikov A.F. Features of fire extinguishing by finely dispersed gas-aerosol systems. Pozharovzryvobezopasnost = Fire and Explosion Safety. 2014. Vol. 23.

10. pp. 67–72. (In Russ.).

3.Bobkov S.A., Baburin A.V., Komrakov P.V. Physical and chemical bases for the development and extinguishing of fires: textbook. Мoscow: Akademiya GPS MChS Rossii, 2014. 210 p. (In Russ.).

4.Agafonov V.V., Grishakina V.A., Kopylov S.N. Improved visibility in an aerosol environment. Pozharnaya bezopasnost = Fire Safety. 2010. № 1. pp. 97–101. (In Russ.).

5.Agafonov V.V., Golubchikov A.V., Zhivotkov A.V. Improving the safety of solid fuel generators of the fireextinguishing aerosol. Pozharnaya bezopasnost = Fire Safety. 2013. № 3. pp. 47–51. (In Russ.).

6.Fu Y.H., Kuznetsov A.I., Miroshnichenko A.E., Yu Y.F., Luk’yanchuk B. Directional visible light scattering by silicon nanoparticles. Nature Communications. 2013. Vol. 4. DOI: 10.1038/ncomms2538

7.ISO 15779:2011. Condensed aerosol fire extinguishing systems — Requirements and test methods for components and system design, installation and maintenance — General require-

ments. Available at: https://www.iso.org/standard/52016.html (accessed: January 10, 2023).

8.GOST R 53284—2009. Fire engineering. Generators of extinguishing aerosol. General technical requirements. Test methods. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200071930 (accessed: January 10, 2023). (In Russ.).

9.Friedlander S.K., Marlow W.H. Smoke, Dust, and Haze: Fundamentals of Aerosol Behavior// Physics Today. 1977. Vol. 30. Iss. 9. DOI: 10.1063/1.3037714

10.Rawle A.F. Basic Principles of Particle Size Analysis. Surface Coatings International Part A: Coatings Journal. 2003. Vol. 86. Iss. 2. pp. 58–65.

11.Hahn D.W. Light Scattering Theory. Available at: https:// pdfslide.net/documents/hahn-light-scattering-theory.html ?page=1 (accessed: January 10, 2023).

12.Mishchenko M.I., Travis L.D., Lacis A.F. Scattering, Absorption, and Emission of Light by Small Particles. Available at: https://www.giss.nasa.gov/staff/mmishchenko/publications/ book_2.pdf (accessed: January 10, 2023).

13.ISO 13320:2009. Particle size analysis — Laser diffraction methods. Available at: https://www.iso.org/standard/44929.html (accessed: January 10, 2023).

14.Mednikov E.P. Turbulent transport and deposition of aerosols. Moscow: Nauka, 1981. 176 p. (In Russ.).

E-mail: vniipo22@mail.ru

Материал поступил в редакцию/ Received 24.01.2023 После рецензирования/ Revised 06.02.2023 Принят к публикации/ Accepted 06.02.2023

По страницам научно-технических журналовфевраль 2023 г.

Технологии техносферной

 

сырой нефти из резервуара в кольцевой зоне вокруг

 

плавающей крыши образуется зона взрывоопасной

безопасности

 

 

метановоздушной смеси с концентрацией метана,

(научный интернет-журнал)

 

 

достигающей нижнего концентрационного предела

 

 

распространения пламени.

Рубцов В.В., Ле Вьет Хай, Чан Ван Хан. Экспери-

 

Прус М.Ю. Стохастическое моделирование каскад-

ментальная оценка формирования взрывоопасной среды

ных сценариев возникновения и развития чрезвычайных

над плавающей крышей резервуара для хранения нефти

ситуаций. — 2022. — № 1 (95). — С. 170–195.

в процессе откачки при пожаре соседнего резервуара. —

 

Построена общая стохастическая модель, опи-

2022. — № 1 (95). — С. 8–21.

сывающая динамику возникновения и развития

Представлены результаты исследований по рас-

инициируемых локальными инцидентами аварий и

пределению концентраций взрывопожароопасных

катастроф техногенного и природного происхождения

паров легких фракций нефти (метана) в газовом про-

по каскадному сценарию с ветвящейся структурой

странстве над плавающей крышей не горящего ре-

(с представлением набора возможных элементарных

зервуара 65 тыс. м3 при откачке нефти. Определены

состояний в виде стратифицированного графа). Обо-

наиболее вероятные места формирования взрывопо-

снована целесообразность локального моделирова-

жароопасных концентраций. Для снижения пожарной

ния отдельных этапов на основе описания переходов

нагрузки, риска распространения огня, возможного

между состояниями смежных уровней. Приведены

ущерба и гибели людей, причиняемых пожаром в

локальные системы дифференциальных уравнений,

крупнотоннажных резервуарах вертикальных сталь-

соответствующие некоторым наиболее вероятным

ных с плавающей крышей (РВСПК) нефтехранилищ,

сценариям развития событий при возникновении

предложено производить откачку нефти из соседнего

инцидентов. Получены нестационарные решения

с горящим РВСПК в сочетании с контролем концент-

дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена

раций в зоне аэродинамической тени внутри газового

с заданием интенсивностей переходов трехпараметри-

пространства РВСПК. Показано, что при откачке

ческими распределениями Вейбулла.

 

 

 

 

Безопасность Труда в Промышленности • Occupational Safety in Industry • № 2'2023 www.safety.ru 27

 

Проблемы, суждения

 

 

 

© ЗАО НТЦ ПБ

 

 

 

 

DOI: 10.24000/0409-2961-2023-2-28-32 УДК 622.8:331.105.6

© О.И. Черских, В.С. Минаков, А.М. Макаров, 2023

Повышение качества трудовых процессов — средство планомерного снижения рисков травмирования персонала угольного разреза

О.И. Черских, канд. техн. наук, директор, cherskikhoi@eastmining.ru (ООО «Солнцевский угольный разрез», Шахтерск, Россия), В.С. Минаков, директор по охране труда и промышленной безопасности (ООО «Восточная горнорудная компания», Москва, Россия), А.М. Макаров, д-р техн. наук, проф., исполнительный директор (ООО «НИИОГР», Челябинск, Россия)

Описаны и проанализированы результаты опробования методики оценки и повышения качества трудовых процессов на угольном разрезе как инструмента снижения рисков травмирования персонала. В процессе работы применялись методы анализа, экспертной оценки, сравнения, наблюдения, синтеза, а также метод аналитико-моделирующих семинаров. Объектом исследования cтало ООО «Солнцевский угольный разрез» ООО «Восточная горнорудная компания», на котором формируется система управления рисками негативных событий. Установлено, что рассматриваемый инструментарий позволяет выявлять ранее неочевидные «узкие» звенья, небезопасные операции и действия в трудовом процессе. На основе этого возможно разрабатывать меры, направленные на устранение опасностей и препятствий для эффективной работы, снижение рисков негативных событий.

Ключевые слова: трудовой процесс, оценка качества, угольный разрез, риск негативного события, травмирование персонала, система управления рисками, опасные производственные ситуации.

Для цитирования: Черских О.И., Минаков В.С., Макаров А.М. Повышение качества трудовых процессов — средство планомерного снижения рисков травмирования персонала угольного разреза// Безопасность труда в промышленности. 2023. № 2. С. 28–32. DOI: 10.24000/0409-2961-2023-2-28-32

Improving the Quality of Workflows is a Means of Systematically Reducing the Risk of Injury to the Coal Mine Personnel

O.I. Cherskikh, Cand. Sci. (Eng.), Director, cherskikhoi@eastmining.ru (Solntsevsky Coal Mine LLC, Shakhtersk, Russia), V.S. Minakov, Director of Occupational and Industrial Safety (Vostochnaya Mining Company LLC, Moscow, Russia), A.M. Makarov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Executive Director (LLC «NIIOGR», Shelyabinsk, Russia)

Abstract. Relevance of the study is due to a number of factors. Firstly, a typical trend in the activity of coal mines, especially newly opened ones, is an intensive increase in coal production in difficult geological and climatic conditions, while using more and more powerful mining equipment. Secondly, an important circumstance is the use of the shift method of personnel work, which causes its high turnover. These features predetermine an increase in the risk of injury to the coal mines employees.

These trends are clearly manifested in the dynamically developing Solntsevo coal mine. In accordance with the general line of the Eastern Mining Company, aimed at further improving production efficiency and occupational safety, a risk management system for negative events is formed at the mine. At the first stage, the employees were introduced to the methodology for identifying hazardous production situations, which they tested in practice in their area of responsibility. The second stage continued mastering this methodology in assessing the risk of identified hazards and developing measures to eliminate them.

At the third stage, the employees of the mine began to master the tools for improving the quality of workflows, which is based on an assessment of its main components: personnel, equipment, workflow, and its conditions. Each of these components, in turn, is evaluated against four components. The use of this toolkit allows to identify «narrow» links in the workflow, unsafe operations and actions, the elimination of which reduces the risks of negative events and removes obstacles to efficient work.

When testing this toolkit, critical risks were identified, the factors that cause them, measures were developed and taken for implementation to ensure a systematic increase in employee safety when performing the specific operations.

Key words: workflow, quality assessment, coal mine, risk of a negative event, injury to personnel, risk management system, hazardous production situations.

For citation: Cherskikh O.I., Minakov V.S., Makarov A.M. Improving the Quality of Workflows is a Means of Systematically Reducing the Risk of Injury to the Coal Mine Personnel. Bezopasnost Truda v Promyshlennosti = Occupational Safety in Industry. 2023. № 2. pp. 28–32. (In Russ.). DOI: 10.24000/0409-2961-2023-2-28-32

Введение

 

ных ископаемых составляют вахтовые работники.

 

Разработка угольных месторождений разрезами

 

Все это предопределяет значительные опасности в

сопровождается усложнением горно-геологических

 

деятельности угольных разрезов, которые прису-

условий, применением все более мощного обору-

 

щи, в частности, и Солнцевскому угольному разрезу

дования, на работу которого значительное влияние

 

(СУР) — динамично развивающемуся угледобываю-

оказывают природно-климатические факторы. В

 

щему предприятию.

настоящее время широкое распространение получа-

 

С февраля 2022 г. на разрезе начата работа по

ет вахтовый метод работы персонала — на Дальнем

 

формированию системы управления рисками [1].

Востоке более 30 % занятых в сфере добычи полез-

 

На первом этапе (февраль–май) руководство пред-

28 Безопасность Труда в Промышленности • Occupational Safety in Industry • № 2'2023 www.safety.ru

Соседние файлы в предмете Охрана труда