Математический метод расчета рационального размещения газовых детекторов для помещений на потенциально опасном производстве предложил Андрей Петров, д.т.н., профессор кафедры автоматизированного проектирования и дизайна НИТУ МИСИС, совместно с коллегами из Академии ГПС МЧС России, ГГНТУ и МАДИ. Предполагается, что наиболее вероятные источники возгорания находятся в зоне пола, где существует риск пожара или взрыва. Опасные газы распространяются вверх и в стороны, поэтому газовые детекторы должны располагаться в верхней части помещения таким образом, чтобы гарантировать регистрацию небольших концентраций монооксида углерода (CO) и водорода (H2) до того, как концентрация выделяемого газа достигнет опасного значения. Согласно математической модели, разработанной учеными, газ достигает потолка на высоте 6 м через 220 с после начала выброса.
«Предполагается, что газы, которые образуются в результате нагрева (H2 и CO), легче воздуха, и поэтому будут подниматься вверх. Кроме того, плотность нагретого газа меньше плотности воздуха. Если известно, что опасный газ ведет себя по-другому, например, опускается вниз (поскольку его плотность больше, чем у воздуха), то способ расположения детекторов газа значительно изменится. Имеет значение чувствительность приборов, высота и площадь помещения, конвективные потоки и многое другое», – сказал Андрей Петров.
Развитие автоматических систем пожарной сигнализации по всему миру неразрывно связано с совершенствованием средств раннего обнаружения пожара. С развитием микроэлектронных технологий появились новые методы обнаружения возгораний по выделению газа на первичной стадии перегрева и тления. Газ, характерный для термического разложения органических материалов, меняет состав атмосферы в помещении. Его могут уловить газоанализаторы нового класса, но в настоящее время практически не существует стандартов их установки в помещениях завода, а между тем именно рациональное расположение определяет скорость выявления опасности. Газовые пожарные извещатели (ГПИ) во многих случаях могут заменить обычно используемые детекторы дыма, поскольку они не боятся запыленной атмосферы и высокой влажности.
При установке систем газового мониторинга в закрытом помещении при изменении состава атмосферы можно обнаружить появление газов, характерных для термического разложения, например, кабелей, упаковки, древесины, ткани и др. материалов.
«Предположим, что в нижней части помещения, у самого пола, начался процесс пиролиза из-за нагрева или по другим причинам. Под воздействием давления молекулы газа равномерно распределяются, создавая конусообразное облако, проникая между молекулами воздуха, вытесняя их, а также друг друга. Предполагается, что интенсивность источника постоянна, т.е. молекулы газа образуются в одинаковом количестве в единицу времени (в секунду). По этой причине количество молекул во всех конусообразных слоях, проходящих мимо газа из источника в единицу времени, должно быть одинаковым. Согласно нашим расчетам газ в таком случае достигнет потолка на высоте 6 м через 220 с после начала выброса», – объяснил Андрей Петров.
Учитывая полученные результаты, планируется разработать математическую программу для использования в практической работе для автоматизированной системы управления противопожарной защитой с функцией раннего обнаружения пожара, основанной на контроле газов H2 и CO в технологических процессах потенциально опасных производств.
Университет науки и технологий МИСИС