Ноябрь_2019_НБ

УДК 614.8

Захарцов Дмитрий Валентинович,

Удмуртский государственный университет, г. Ижевск,

Zahartsov Dmitriy Valentinovich, UdSU, Izhevsk

Лунегова Анастасия Антоновна,

к.э.н., доцент, Северо-Восточный государственный университет, г. Магадан

Lunegova Anastasia Antonovna, NESU, Magadan

Болотин Александр Викторович,

к.х.н., доцент, Северо-Восточный государственный университет, г. Магадан

Bolotin Alexandr Viktorovich, NESU, Magadan

НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ – ОСНОВА БЕЗОПАСНОСТИ ОПАСНОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕКТА

THE RELIABILITY OF THE ELECTRIC ENGINE IS THE BASIS FOR THE SAFETY OF A HAZARDOUS PRODUCTION FACILITY

Аннотация: необходимость в повышении мер промышленной безопасности на предприятиях нефтегазового комплекса является весьма актуальной. В результате исследований в данной работе была предложена методика, которая позволит прогнозировать вероятность появления возможных аварий при эксплуатации асинхронных электродвигателей. Высокая надежность электродвигателя гарантирует безопасность эксплуатации ОПО.

Abstract: the need to improve industrial safety measures at oil and gas enterprises is very actual. As a result of researches in this work the technique which will allow to predict probability of occurrence of possible accidents at operation of asynchronous electric engines was offered. The high reliability of the electric engine guarantees the safety of the OPO operation.

Ключевые слова: национальная безопасность, техногенная безопасность, промышленная безопасность, электродвигатель, надежность, вероятность безопасной эксплуатации.

Keywords: national security, technogenic safety, industrial safety, electric engine, reliability, probability of safe operation.

Одной из составляющих национальной безопасности страны является техногенная безопасность – уровень защищенности личности, общества и государства от угроз техногенного характера. Правовую основу обеспечения национальной безопасности составляют Конституция РФ, множество законов и подзаконных актов.

Необходимость обеспечения безопасных условий труда на производственных предприятиях, установлена в пункте 3 статьи 37 Конституции Российской Федерации, в соответствии с которой каждый гражданин имеет право на труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены [1].

31

К угрозам техногенного характера, прежде всего, необходимо отнести аварии на опасных производственных объектах (ОПО). В связи с этим основным нормативным правовым актом является Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [2]. Цель промышленной безопасности представляет собой совершенное искоренение аварийных ситуаций при работе с промышленными устройствами, если же избавиться от них полностью нельзя, то все последствия свести к минимальным убыткам. [3]. По данным Организации Объединенных наций (ООН), ущерб, который наносится мировой экономике в связи с авариями на производстве, за последние 30 лет увеличился в 3 раза и достиг около 400 млрд. руб. В Российской Федерации ежегодный материальный ущерб от аварий превышает 40 млрд. руб., включая затраты на их ликвидацию [4].

Численность опасного оборудования на ОПО постепенно из года в год повышается, что влияет на приоритетность задач в области промышленной безопасности. Работа компрессора или насоса невозможна без силового привода, кроме того, если привод (электродвигатель или иной) будет неисправен – это может привести к аварии или инциденту. Интенсивный рост потребления электроэнергии во всех отраслях народного хозяйства требует постоянного внимания к безопасности и надежности эксплуатации электроустановок. Объекты нефтегазового комплекса (НГК) невозможны без большого количества электрооборудования, электрических машин, которые передают вращательные моменты различным агрегатам, таким как насосы, привода, задвижки, генераторы и тому подобное оборудование.

Для оценки безотказности технической системы в этом случае используют известную теорему умножения вероятностей. Вероятность безотказной работы системы P(t) равна произведению вероятностей безотказной работы ее отдельных элементов Pi(t).

Рассчитываются значения вероятностей безотказной работы для звеньев по формуле Р(t) = е–λТ. Значения интенсивностей отказов элементов системы выбраны из [5]. Результаты расчетов приведены в таблице 1.

			Таблица 1
	Интенсивность отказов и вероятность
	безотказной работы элементов электродвигателя
№	Наименование отказа	Интенсивность	Вероятность
п/п		отказа, λ, ч-1	безотказной работы,
			Р(t)
1	Износ лабиринтного уплотнения	λ(1) = 3·10–6	Р (1) = е–λТ = 0,96
2	Снижение давления в системе смазки	λ(2) = 8·10–6	Р (2) = е–λТ = 0,92
3	Межвитковое замыкание	λ(3) = 3·10–6	Р (3) = е–λТ = 0,96
	обмотки электродвигателя
4	Обрыв обмотки электродвигателя	λ(4) = 3·10–6	Р (4) = е–λТ = 0,96
5	Выход из строя подшипника	λ(5) = 2,22·10–6	Р (5) = е–λТ = 0,95
	электродвигателя
6	Выход из строя крыльчатки	λ(6) =1,1·10–7	Р (6) = е–λТ = 0,99
	охлаждения электродвигателя

32

«Дерево неисправностей» ЭД показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – «Дерево неисправностей» электродвигателя

Определяется вероятность появления вершинного события А (отказ электродвигателя). Событие может произойти только тогда, когда произойдет хотя бы одно из двух событий Б или В.

; (1) Q(А) = 0,23.

Вероятность безотказной работы рассчитывается по формуле

Р(t) + Q(t) = 1; Р(t) = 1 –0,23 = 0,77.

Высокая вероятность безотказной работы и высокая надежность электродвигателя гарантируют безопасность эксплуатации ОПО.

Список литературы:

1.Конституция Российской Федерации [Электронный ресурс]. СПС Гарант Эксперт.

2.Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [Электронный ресурс]. СПС КонсультантПлюс.

33

3.Starlinetrade.ru. Значение промышленной безопасности [Электронный ресурс]. – URL: https://www.starlinetrade.ru/pub/view/533 (дата обращения 20.11.2019).

4.Pandia.ru. Риск возникновения техногенных катастроф и аварий

[Электронный ресурс]. – URL: https://pandia.ru/ (дата обращения 20.11.2019).

5.ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования. – М.: Госстандарт СССР, 1992. – 68 с.

УДК 614.833

Кабанов Евгений Игоревич,

к.т.н., ассистент, Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург

Kabanov Evgenii Igorevich, Saint Petersburg Mining University, St. Petersburg

ВЛИЯНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО ЭНЕРГОЗАПАСА ВЗРЫВЧАТОЙ СМЕСИ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ БАРИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ

INFLUENCE OF EXPLOSIVE MIXTURE’S EFFICIENT ENERGY

CONTENT ON THE BARIC IMPACT OF SHOCK WAVE

Аннотация: представлен способ вероятностной оценки поражающего действия воздушных ударных волн при взрывах газовоздушных и пылевоздушных смесей. Рассмотрено влияние эффективного энергозапаса смеси на величину избыточного давления на фронте ударной волны взрыва. Приведены результаты оценки поражающей способности ударных волн, полученные с использованием пробит-модели.

Abstract: the method of probabilistic assessment of shock wave’s destructive effect due to gas-air and dust-air mixtures explosions is presented. The influence of the effective energy content on manometric pressure on the front of explosion’s shock wave is considered. Also, the paper presents the results of the shock wave’s destructive effect assessment, which were obtained using the probit-model.

Ключевые слова: промышленная безопасность, оценка риска, взрыв газа и пыли, ударная волна, эффективный энергозапас.

Keywords: industrial safety, risk assessment, gas and dust exposure, shock wave, efficient energy content.

Для своевременного принятия мер по предотвращению взрывов и обеспечения безопасности опасных производственных объектов осуществляется внедрение принципов риск-ориентированного подхода в сферу охраны труда и промышленной безопасности. К настоящему времени существуют различные подходы к оценке риска взрывов газовых и пылевых воздушных смесей, в том числе способы количественной оценки риска [1, 3-5 и др].

34

Результаты подобного анализа могут быть использованы для исследования вероятности реализации различных сценариев возникновения взрывов с целью обеспечения противоаварийной устойчивости опасных производственных объектов [4]. Вместе с тем, для реализации адресных защитных мер необходимо производить оценку вероятности травмирования человека при взрыве.

В настоящем исследовании в качестве основного поражающего фактора, определяющего величину ущерба при оценке и прогнозе поражающего действия взрывов, рассматривается барическое воздействие воздушных ударных волн. Поражающее действие ударных волн определяется избыточным давлением во фронте волны – ∆Pф, МПа и временем его воздействия (фазой сжатия) – τ, с. При этом существует взаимосвязь между величиной избыточного давления и исходными параметрами взрывчатой воздушной смеси, которая может быть установлена при учете величины эффективного энергозапаса смеси

– E, Дж [6]:

P P exp( 1,124 1,66 ln(R

) 0,260 ln(R

)2

,

(1)

0

x

x

Rx

Rl

,

(2)

E / P0

1/ 3

2

E (Ei

mi ) ,

(3)

i 1

CH4

CCH4 ,

CCH4

ст

Vc

CCH4

mCH4

V

C ст / C

, C

C ст

,

(4)

CH4

CH4

CH4

CH4

CH4

c

		Cпыль		/1000 CС ,		ст
mC	Vc					(Cпыль CС ) CC
				C ст		(Cпыль CС ) ССст	,	(5)
	Vc			C	,
			Cпыль	CС 1000
где: Р0 – атмосферное давление, Па; Rx – безразмерное расстояние от
центра взрывоопасной	смеси;			Rl –	фактическое расстояние от			центра

взрывоопасной смеси, м; Ei – удельная теплота сгорания i-го вещества, Дж/кг; mi

– масса i-го вещества в смеси (mCH4 и mC – масса горючего газа и горючей пыли в пересчете на углерод соотв.), кг; Vc – объем взрывоопасной смеси, м3; ρCH4 – плотность горючего газа, кг/м3; CСН4 – концентрация горючего газа в смеси, %

об.; CCHст 4 – стехиометрическая концентрация горючего газа, % об.; Cпыль – концентрация горючей пыли в смеси, г/м3; CС – содержание углерода в горючей пыли, доли ед.; Cпыльст – стехиометрическая концентрация горючей пыли, г/м3.

Для определения количества горючего газа и пыли, которые могут участвовать во взрыве, исследуемые смеси приводятся к условному стехиометрическому составу, что делает возможным определение объема потенциальной взрывоопасной смеси, возникающей при снижении интенсив-ности ее разбавления. На основе выражений 1-6 установлена зависимость избыточного давления во фронте ударной волны в зоне взрыва ∆P от показателя эффективного энергозапаса смеси E, представленная на рисунке 1. Применение предложенного способа расчета показателя ∆P в расчетных точках, расположенных в

35

пространстве опасных производственных объектов, позволяет осуществить оценку вероятности летального исхода человека при барическом воздействии ударной волны с использованием пробит-модели [2]:

	4,2		1,3 P00.5 m0,33
Pr 5 5,74 ln						,	(6)
	1 P / P
			I
	x 0

где: m – масса человека, кг; I+ – импульс фазы сжатия, Па∙с:

I P00.67 E 0,33	exp( 3,4217 0,898 ln(R	x	) 0,009 ln(R	x	)2 )	,	(7)
	C0

где: С0 – скорость звука в воздухе, м/с.

Рисунок 1 – Влияние эффективного энергозапаса смеси на величину избыточного давления во фронте ударной волны на границе зоны взрыва

Использование пробит-моделей нашло широкое применение в вопросах определения воздействия различных вредных и опасных факторов на организм человека и позволяет производить количественную оценку вероятности поражения в зависимости от интенсивности негативного воздействия. Так, использование выражений 6 и 7 позволяет установить связь искомого показателя вероятности поражения человека и интенсивности динамического воздействия ударной волны с учетом пробит-распределения, предсталенного на рисунке 2.

36

Рисунок 2 – Зависимость условной вероятности поражения от пробит-функции

Реализация предложенного способа позволяет осуществить вероятностную оценку травмирования персонала при взрывах газовых и пылевых воздушных смесей с учетом прогноза их параметров. Результаты вероятностной оценки делают возможным осуществление прогноза возникновения опасных зон, обусловленных динамическим воздействием воздушных ударных волн, а также производить выбор и обоснование превентивных защитных мер.

Список литературы:

1.Баловцев С.В. К методике прогноза взрывобезопасности выемочных участков угольных шахт. – Горный информационно-аналитический бюллетень.

–2018. – №11. – С. 218-226.

2.Востоков, В.Ю. К вопросу выбора вида пробит-функций для определения вероятности поражения человека ударной волной / В.Ю. Востоков // Обозрение прикладной и промышленной математики. – 2008. – Т. 15, № 1. – С.130-133.21.

3.Гимранов Ф.М. Оценка последствий взрыва бытового газа / Вестник Казанского технологического университета. – 2010. – № 5. –С. 150-152

4.Пейч, Л.М. Предотвращение распространения взрывов метана и пыли в угольных шахтах / Л.М. Пейч, Г.Т. Торрент, Н.Ф. Аньез и др.// Записки Горнорго института. – 2017. – Т. 225. – С. 307-312.

5.Портола, В.А. Оценка концентрационных пределов взрывчатости угольной пыли / В.А. Портола // Вестник КузГТУ. – 2016. – № 5. – С. 16-21.

6.Методика оценки последствий аварийных взрывов топливновоздушных смесей (РД 03-409-01) // Методики оценки последствий аварий на опасных производственных объектах: сборник документов. Сер. 27. Вып. 2 / Кол. авт. – М.: ЗАО «НТЦ ПБ», 2010. – 208 с.

37

УДК 614.844.5

Мубинова Эвелина Рустемовна, Насырова Ильмира Ильдаровна,

ФГБОУ ВО «Ульяновский институт гражданской авиации им. Б.П. Бугаева», г. Ульяновск

Mubinova Evelina Rustemovna, Nasyrova Ilmira Ildarovna,

FSBEE HE «Ulyanovsk Civil Aviation

Institute name`s B. P. Bugaeva», Ulyanovsk

Сафонов Станислав Константинович,

к.воен.н., доцент, ФГБОУ ВО «Ульяновский институт гражданской авиации им. Б.П. Бугаева», г. Ульяновск

Safonov Stanislav Konstantinovich,

FSBEE HE «Ulyanovsk Civil Aviation

Institute name`s B. P. Bugaeva», Ulyanovsk

ЗАЩИТА АНГАРОВ АВИАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ БАЗ ОТ ПОЖАРА

PROTECTION OF HANGARS OF AVIATION

AND TECHNICAL BASES FROM FIRE

Аннотация: в работе представлены методы пожаротушения ангаров авиационно-технических баз, используемых с целью технического обслуживания и ремонта воздушных судов. Рассмотрены схема установки пожаротушения, пожарное оборудование, виды пенообразователей и способы тушения ангаров. Приведены примеры возгораний, произошедших на авиационнотехнических базах, а также рекомендации по проектированию установок автоматического пожаротушения.

Abstract: the paper presents the methods of fire-extinguishing hangars aviation technical bases used for maintenance and repair of aircraft. The scheme of fire extinguishing installation, fire equipment, types of foaming agents and methods of extinguishing hangars are considered. Examples of fires that occurred at aviation and technical bases, as well as recommendations for the design of automatic fire extinguishing systems are given.

Ключевые слова: самолетный ангар, воздушное судно, пожар, установка пожаротушения, возгорание, пожарная нагрузка.

Keywords: aircraft hangar, aircraft, fire, fire extinguishing installation, ignition, fire load.

Одними из наиболее пожароопасных объектов предприятий гражданской авиации считаются ангары авиационно-технических баз, используемые с целью технического обслуживания и ремонта воздушных судов. Поэтому в них необходимо предусмотреть защиту от пожара.

38

Современные ангары – здания, имеющие среднюю одноэтажную часть легкого типа, а также пристроенную часть, имеющую несколько этажей и предназначенную для размещения различных вспомогательных служб авиационно-технической базы [1].

Самолетный ангар защищается автоматической установкой пожаротушения (рисунок). Кроме того, должны иметься первичные средства тушения (огнетушители, песок, вода и др.).

Рис.1 Принципиальная схема установки пожаротушения:

1 – щит сигнализации; 2 – щит управления; 3 – сигнализатор давления СДУ: 4 – питающий трубопровод; 5 – дренчерные оросители; 6 – спринклерные оросители; 7 – побудительная сеть; 8, 9 – узел управления с клапаном ГД; 10 – проводящий трубопровод; 11, 21 – нормально открытые задвижки;

12 – гидропневмобак; 13 – ЭКМ; 14 – клапан пусковой тросовый типа КПТА; 15 – тросовый замок; 16 – трос; 17 – компрессор; 18 – электродвигатель;

19 – насос; 20 – обратный клапан; 22 – всасывающий трубопровод [2].

39

Существует два основных способа пожаротушения, от которого зависит подбор пожарного оборудования и пенообразователя:

•Объемный способ тушения пожара в ангаре предусматривает использование генераторов пены высокой кратности.

•Поверхностный способ тушения пожара в ангаре (по площади) требует генераторов пены низкой или средней кратности. Используются универсальные водопенные насадки или универсальные пеногенераторы [5].

С целью разработки установок пожаротушения ангаров с самолетами следует принимать во внимание быструю скорость распространения пожара изза содержания твердых горючих частиц и материалов, топлива и иных горючих жидкостей.

Воздушные суда должны находиться в ангарах без топлива в баках, однако в их топливной системе все равно остается небольшое количество топлива. Помимо этого, многочисленные технические жидкости в воздушном судне тоже горючи. Это создает дополнительную угрозу возгорания и в случае возникновения пожара приводит ко внезапному повышению объемов пожара и увеличению его интенсивности.

Также угрозу возникновения пожара создают сами работники при несоблюдении техники безопасности. Например, ненадлежащая уборка рабочего места, неправильная эксплуатация технических средств и инструментов, курение в неположенных для этого местах и т.д. Для предотвращения нарушений необходимо проводить своевременные инструктажи и контроль знаний по технике безопасности.

Так, например, 1 октября 2017 года военнослужащие морской авиации Черноморского флота случайно запустили на аэродроме в Саках авиационную управляемую ракету Х-29ТД. Ими не была проверена исправность чековых механизмов. Техники не вскрывали крышку чековых устройств и не убедились

вцелостности пломбировки соответствующих механизмов, однако приняли решение о проведении проверки ракеты на аппаратуре комплекса «Ока». В ходе работ произошло срабатывание пиропатронов, на которые был подан ток, и авиационная ракета снесла ворота и часть стены ангара, уничтожив по пути аппаратуру и еще одну подобную ракету. Бухгалтерской судебной экспертизой была проведена оценка нанесенного ущерба, который составил 18 млн 459 тыс. руб., «Ока» и другое уничтоженное оборудование оценено в 9,5 млн руб [3].

Пожарная нагрузка салонов самолетов содержит пластмассы, которые при горении выделяют высокотоксичные вещества (синильная кислота, хлороводород, угарный газ). Данные вещества отрицательно влияют на нервную систему, органы зрения и дыхания человека (наступают ухудшение зрения, слезоточивость, удушье, тошнота, судороги).

В связи с этим, при закрытых воротах ангаров уже через 15 минут от начала горения концентрация высокотоксичных веществ и плотность дымовых газов достигают максимальных значений для людей, не имеющих индивидуальных средств защиты органов дыхания. При проведении эвакуационноспасательных работ создаются проблемы из-за высокой плотности задымления. При отсутствии защиты от теплового воздействия через 20 минут после начала пожара возможно разрушение несущих конструкций.

40