авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Совершенствование технической системы обеспечения взрывоустойчивости зданий при взрывах газо-паровоздушных смесей

-- [ Страница 1 ] --
На правах рукописи

Громов Николай Викторович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ

СИСТЕМЫ обеспечения взрывоустойчивости зданий при взрывах газо-паровоздушных смесей

Специальность 05.26.03. “Пожарная и промышленная безопасность”

(строительство)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2007

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Казеннов Вячеслав Васильевич
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Шмелев Владимир Михайлович кандидат технических наук, доцент Попов Сергей Евгеньевич
Ведущая организация: УПРАВЛЕНИЕ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫ Г. МОСКВЫ

Защита состоится «28» мая 2007 года в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.138.04 в ГОУВПО Московском государственном строительном университете по адресу: Москва, Шлюзовая набережная, д.8., ауд. № 224.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан « ____ » __________ 2007 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

Ширшиков Б.Ф.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время повысились требования к обеспечению взрывоустойчивости и взрывобезопасности существующих и строящихся взрывоопасных промышленных, транспортных и энергетических объектов. Это связано с необходимостью повышения уровня безопасности для персонала и оборудования на предприятиях и объектах в случае техногенной аварии и возникновением новых внешних угроз для потенциально опасных объектов, таких как атаки террористических организаций и вандализм.

К взрывоопасным объектам относятся: нефтеперерабатывающие предприятия, объекты, использующие в технологических процессах взрывоопасные вещества, в частности, сжиженные углеводородные газы (СУГ), автозаправочные станции, тепло - электростанции, объекты газового хозяйства и др.

К особой группе взрывоопасных объектов относится газифицированный жилой фонд. Статистика показывает, что в настоящее время только в Москве газифицированными остаются 1952244 квартиры (это чуть больше 25 тысяч домов, то есть 80% всего жилого фонда).

Существует два основных направления обеспечения взрывобезопасности объектов, на которых возможен аварийный взрыв газопаровоздушных смесей (ГПВС):

профилактические мероприятия, направленные на предотвращение образования газопаровоздушной смеси взрывоопасной концентрации и ее воспламенения;



мероприятия, обеспечивающие устойчивость строительных конструкций при аварийном взрыве ГПВС.

В настоящее время большое внимание уделяется профилактическим мероприятиям, которые снижают вероятность образования взрывоопасных смесей и их поджига. Но они не могут полностью исключить возможность реализации аварийного взрыва ГПВС.

О недостаточности только профилактических мероприятий свидетельствует статистика аварийных взрывов как у нас в стране, так и за рубежом. К сожалению, в нашей стране ввиду износа оборудования на объектах газовой и химической промышленности количество аварийных ситуаций, связанных со взрывным горением ГПВС, возрастает из года в год. В последнее время участились случаи взрывов газа в жилых домах. Достаточно отметить один из последних случаев взрыва бытового газа, произошедший в Москве (ул. Годовикова, 6) с человеческими жертвами и большим материальным ущербом.

Несмотря на это, законодательная и нормативная база России по обеспечению взрывобезопасности и взрывоустойчивости промышленных, энергетических и транспортных объектов имеет существенные недостатки.

Парадоксальная ситуация сложилась с декларациями по безопасности промышленных объектов. Ни в одной из них не отражен вопрос о нагрузках при взрыве газопаровоздушной смеси. Однако в 90 случаях из 100 нагрузки превышают безопасный уровень в 3…12 раз, что приводит к разрушению зданий, оборудования и гибели людей.

Значительный ущерб вызван взрывами бытового газа в жилых зданиях, особенно тех, в которых окна оборудованы современными стеклопакетами. Однако газифицированные жилые здания не проектируются с учетом их взрывобезопасности и взрывоустойчивости.

Одним из самых эффективных мероприятий, снижающих взрывные нагрузки до безопасного уровня, как в России, так и за рубежом, является устройство сбросных проемов, оборудованных предохранительными конструкциями. Задача этих конструкций состоит в том, чтобы превратить замкнутое пространство в полузамкнутое и не дать давлению в помещении превысить 1…3 кПа (0,03 кг/см2 или 300 кг/м2). Именно при таком давлении человек не получает каких-либо серьезных травм, и воздействие на организм такого взрыва не выходит за рамки психологического. В подавляющем большинстве случаев, а в жилом фонде - в 100 % случаев, задачи легкосбрасываемой конструкции возлагаются на окна.

Предохранительные конструкции (ПК), в частности, легкосбрасываемые конструкции (ЛСК), применяются на взрывоопасных промышленных объектах. Но в виду того, что нормативы по их применению носят рекомендательный характер, не учитывающий физические процессы вскрытия ПК, они не всегда обеспечивают взрывоустойчивость зданий и сооружений.

Проектирование и строительство новых взрывоопасных объектов, подразумевает под собой использование новых современных материалов и строительных конструкций. Например, в северных районах установка остекления в виде пластиковых стеклопакетов для обеспечения надежного теплосбережения является необходимостью. Однако, согласно нормативным документам, такое остекление не может выступать в качестве предохранительных конструкций в виду его высокой прочности.

Степень предыдущей разработки

Проблема горения газопаровоздушных смесей тесно связана с человеческими жизнями, большим материальным ущербом, поэтому она актуальна и ей уделяют большое внимание во всех экономически развитых странах.

В нашей стране исследованию газовой дефлаграции уделялось достаточно серьезное внимание как на академическом уровне (В.В.Азатян, В.С.Бабкин, Г.И.Баренблатт, А.А.Григорян, Я.Б.Зельдович, В.П.Карпов, Д.А.Франк-Каменецкий и др.) так и прикладном.

В приложении к решению практических задач газовая дефлаграция изучалась в нескольких научных и учебных заведениях. Среди них следует выделить Московский государственный строительный университет, основоположниками школы в котором являлись Н.А.Стрельчук и Г.Г.Орлов. Наряду с ними данное направление исследований развивали П.Ф.Иващенко, А.А.Комаров, В.В.Казеннов, А.В.Мишуев, Л.П.Пилюгин, и др. Начиная с 70-х годов в проблему взрывобезопасности активно включился ВНИИПО МЧС России (А.Я.Корольченко, В.В.Мольков, И.А.Болодьян, Ю.Н.Щебеко и др.)

В ходе анализа существующих способов обеспечения взрывоустойчивости зданий с помощью предохранительных конструкций и проведенного патентного исследования было выявлено наиболее перспективное техническое решение, разработанное под руководством Стрельчука Н.А., принцип действия которого послужил основой для разработки легковскрываемого противовзрывного устройства. Предлагаемое техническое решение представляет собой устройство для аварийного открывания оконного проема, включающее одинарный поворотный переплет с горизонтальным шарниром, закрепленным в верхней части проема. В нижней части проема устройство снабжено пружинным механизмом с предварительно сжатыми пружинами, которые высвобождают свою энергию при открывании запора, связанного с датчиком давления, который срабатывает при малом изменении давления в начальной стадии взрыва.

Предложенное устройство обладает рядом недостатков:

при срабатывании пружин переплет испытывает значительный динамический удар, что ставит под сомнение выполнение переплета светопрозрачным;

рамная конструкция может открываться только наружу и тем самым становится непригодной для жилых газифицированных зданий, для которых по условию безопасности переплет должен открываться внутрь помещения;

использование верхнего горизонтального шарнира, обязывает учитывать инерционность рамной конструкции, связанной с ее весом;

пружинный механизм может открыть переплет лишь на незначительный угол (не более 25%), дальнейшее вскрытие происходит под действием нарастающего избыточного давления, что может привести к разрушающим здание нагрузкам;

пружинный механизм имеет открытый доступ, и может сработать при случайном на него воздействии;

механизм не может быть использован в помещениях с повышенной влажностью, т.к. пружины подвергаются коррозии, что значительно повышает коэффициент трения при их срабатывании.

Разработка предохранительной конструкции нового типа позволила исключить все вышеперечисленные недостатки.

Актуальность темы диссертационного исследования обусловлена аварийными взрывами газовоздушных смесей внутри зданий и помещений объектов различного назначения, следствием которых являются человеческие жертвы и большой материальный ущерб, а также отсутствие на сегодняшний день в полной мере технических систем, позволяющих значительно снизить ущерб от дефлаграционных взрывов и одновременно с этим удовлетворяющих таким требованиям современного строительства как прочность, энергонезависимость, надежность, теплоизоляция и использование современных строительных материалов.

Таким образом, актуальной является научная задача по выработке на основе теоретических и экспериментальных исследований решений, направленных на совершенствование технической системы обеспечения взрывоустойчивости зданий различного типа при взрывах газо-паровоздушных смесей.

Целью работы является снижение ущерба при взрыве газо-паровоздушных смесей на взрывоопасных объектах и разработка практических рекомендаций по использованию технических систем, обеспечивающих взрывоустойчивость взрывоопасных объектов.

Предметной областью исследования является совокупность технических средств обеспечения взрывоустойчивости строительных конструкций зданий при внутреннем аварийном взрыве газопаровоздушных смесей.

Объектом диссертационного исследования являются способы обеспечения взрывоустойчивости зданий различного типа при внутреннем дефлаграционном взрыве.

В работе применялись теоретические, экспериментальные и патентные исследования; положения теории дефлаграционного взрыва; методы математического моделирования.

Для достижения поставленной цели в диссертационном исследовании решены следующие задачи:

Проведен анализ существующих способов обеспечения взрывобезопасности и взрывоустойчивости зданий, на основе которого определены роль и место предохранительных конструкций в области защиты зданий и сооружений от разрушения при внутреннем дефлаграционном взрыве.

На основании современных требований к остеклению жилых и общественных зданий, а также взрывоопасных помещений разработаны требования к предохранительным конструкциям, обеспечивающим неразрушающие нагрузки на строительные элементы зданий в случае внутреннего взрыва ГПВС.

Разработано техническое решение, направленное на обеспечение взрывоустойчивости зданий различного типа при внутренних дефлаграционных взрывах.

Проведен анализ решений, предложенных рядом ученых, определяющих функциональную зависимость избыточного давления от времени при взрыве ГПВС в помещении, сбросные проемы которого оборудованы предохранительными конструкциями. На основе этого анализа разработана математическая модель взрывного горения в помещении, оборудованном легковскрываемыми противовзрывными устройствами (ЛПУ) и доказана ее адекватность.





Разработан макет помещения, оборудованного легковскрываемым противовзрывным устройством.

На основе экспериментальных исследований на макете взрывного горения ГПВС уточнены расчетные параметры легковскрываемого противовзрывного устройства.

Разработана методика расчета параметров легковскрываемых противовзрывных устройств.

Разработаны рекомендации по применению легковскрываемых противовзрывных устройств для обеспечения взрывоустойчивости сооружений при внутреннем взрыве газопаровоздушных смесей.

Определен подход к оценке эффективности предохранительных конструкций и произведен расчет экономической эффективности предлагаемого предохранительного устройства.

Решение перечисленных выше задач позволило впервые получить следующие научные результаты, составляющие научную новизну диссертационной работы:

1. Разработаны требования к предохранительным конструкциям, обеспечивающим неразрушающие нагрузки на строительные элементы зданий, в случае внутреннего взрыва ГПВС.

2. Предложено техническое решение, обеспечивающее взрывоустойчивость зданий различного типа при внутренних дефлаграционных взрывах, состоящее в создании независимого от давления вскрытия и инерционности легковскрываемого противовзрывного устройства, которое обеспечивает вскрытие сбросных проемов за определенный промежуток времени при заданном избыточном давлении внутри помещения с надежностью не ниже, чем у применяемых предохранительных конструкций.

3. Разработана математическая модель взрывного горения в помещении, оборудованном легковскрываемыми противовзрывными устройствами, и экспериментально доказана ее адекватность.

4. Разработана методика расчета параметров легковскрываемого противовзрывного устройства в зависимости от характеристик взрывоопасного помещения.

5. Экспериментально и теоретически доказано, что использование ЛПУ обеспечивает неразрушающие нагрузки на строительные конструкции помещений при внутреннем дефлаграционном взрыве.

6. Разработаны рекомендации по применению легковскрываемого противовзрывного устройства для обеспечения взрывоустойчивости взрывоопасных сооружений при внутреннем взрыве газопаровоздушной смеси.

Практическая значимость работы заключается в том, что ее результаты позволили разработать техническую систему нового поколения, предназначенную для обеспечения неразрушающих нагрузок на строительные конструкции зданий при внутреннем дефлаграционном взрыве, подготовить практические рекомендации по их применению для обеспечения взрывобезопасности и взрывоустойчивости зданий и сооружений взрывоопасных объектов.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Математическая модель взрывного горения в помещении, оборудованном легковскрываемыми противовзрывными устройствами.

2. Теоретические и экспериментальные исследования легковскрываемого противовзрывного устройства.

3. Методика расчета параметров легковскрываемого противовзрывного устройства в зависимости от характеристик взрывоопасного помещения.

4. Рекомендации по применению легковскрываемого противовзрывного устройства для обеспечения взрывоустойчивости зданий и сооружений при внутреннем взрыве газопаровоздушной смеси.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных трудов, из них 11 печатных.

Апробация работы: Основные результаты исследования доложены на: VII Международном форуме «Высокие технологии XXI века», г.Москва. 2006 г.; Второй международной конференции и выставке «Алюминий в строительстве», г.Москва. 2006 г.; VI Международном салоне инноваций и инвестиций, г.Москва. 2006 г.; Международной конференции «Технологии безопасности: системы, решения, рынки» в рамках XI Международного форума «Технологии безопасности», г.Москва. 2006 г.; IV выставке «Москва – город науки», г.Москва 2006 г.; 7-й специализированной выставке «Изделия и технологии двойного назначения. Диверсификация ОПК», г. Москва. 2006 г; научно-практической конференции в академии ФСБ, г.Москва. 2006 г.; трех военно-научных конференциях АГЗ МЧС России, на двух научных конференциях профессорско-преподавательского состава АГЗ МЧС России. – Новогорск: АГЗ МЧС России, 2005 и 2006 годы.

Результаты исследований реализованы

при выполнении 3-х НИР:

«Разработка и полигонные испытания противовзрывных устройств на основе легко сбрасываемых конструкций, обеспечивающих взрывобезопасность и взрывоустойчивость промышленных и энергетических объектов при взрыве газопаро-воздушных смесей» (работа выполнялась на основании Тематического плана развития науки и технологий в интересах г. Москвы на 2005 г.);

«Обследование взрывопожароопасных сооружений города Москвы и разработке компенсирующих мероприятий по их противовзрывной защите», (работа выполнялась на основании городской среднесрочной целевой программы «Пожарная безопасность города Москвы на 2005-2007 годы»;

«Разработка мероприятий по обеспечению взрывоустойчивости зданий газифицированного жилищного фонда», (работа выполнялась на основании городской среднесрочной целевой программы «Пожарная безопасность города Москвы на 2005-2007 годы»;

На основании результатов исследования получено решение о выдаче патента на изобретение «Способ защиты зданий и сооружений от разрушения при взрыве газопаровоздушной смеси и устройство для обеспечения взрывобезопасности помещения». Заявка № 2005126983/03(030229). Приоритет полезной модели 26 августа 2005 г.

Рамки исследования:

режим взрывного горения – дефлаграция (видимая скорость горения газовоздушной смеси un = 1…100 м/с); вытянутость помещения (отношение наибольшего линейного размера к наименьшему) не более 5.

Структура и объем работы. Структурно работа состоит из введения, четырех глав и заключения, общим объемом 158 стр., включая список литературы из 48 наименований, 49 рисунков, 7 таблиц, 1 приложение.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ современных предохранительных противовзрывных конструкций (ПК) и определяется роль ПК в обеспечении взрывобезопасности и взрывоустойчивости зданий и сооружений различного типа. На основе анализа недостатков существующих ПК разработаны требования к техническим системам обеспечения взрывоустойчивости. Разработано техническое решение (принципиальная схема легковскрываемого противовзрывного устройства), удовлетворяющее всем требованиям к техническим системам обеспечения взрывобезопасности и взрывоустойчивости.

В настоящее время наиболее распространенными типами ПК являются: стекла глухого остекления; вращающиеся предохранительные конструкции с остеклением; распашные предохранительные конструкции; стеновые панели.



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.