герб

ГОСТы

флаг

Расположение датчиков систем сигнализации по опасной концентрации газов в воздухе помещений

Расположение датчиков систем сигнализации по опасной концентрации газов в воздухе помещений

Л.М. ФАСТОВ, д-р техн. наук (ООО Предприятие «Системы технического надзора. Научно-исследовательский центр экспертизы техники повышенной опасности»)

В статье Н.И. Брагина, Н.А. Бушуева, А.Н. Великанова и др. «Электронные системы предупреждения о газовой опасности на объектах жилищно-коммунального хозяйства, топливно-энергетического комплекса, на предприятиях и в общественных учреждениях» (Безопасность труда в промышленности. - 2007. - № 2. - С. 67-68), на с. 68 сказано, что «...до сих пор не решен вопрос о нормативной площади обслуживания одним сигнализатором горючих газов...».

Автор статьи представляет для опубликования имеющиеся данные, опровергающие указанное утверждение:

1. С 1988 г. действует Инструкция по установке систем сигнализации загазованности подвальных помещений (РД 204 РСФСР 3.6-88), разработанная Гипрониигазом (г. Саратов) совместно с управлением «Ленпромгаз» (руководитель темы Л.М. Фастов) и утвержденная приказом Минжилкомхоза РСФСР от 30.12.87 № 195. В инструкции в разделе 2 (с. 6-7) даны рекомендации по выбору площади контролируемого помещения и установке датчиков системы сигнализации загазованности помещений.

2. Имеется также патент № 2059292 «Способ формирования охранного пространства загазованного подвального помещения», зарегистрированный в государственном реестре, в котором, в дополнение к вышеуказанной инструкции, приведена формула определения минимальной площади контролируемого помещения в зависимости от величины утечки газа и времени, необходимого для ликвидации аварийной ситуации (время от принятия заявки аварийной службой Горгаза до ее прибытия и устранения утечки газа).

В основу указанных документов положены аналитические и длительные трудоемкие экспериментальные исследования. Первым этапом исследований было определение минимальной кратности воздухообмена в плохо вентилируемых помещениях и помещениях, не имеющих вентиляции, что представляет наибольшую опасность при проникновении в них газа. Результаты работ, проведенных в Саратове в помещениях (подвалы общественных зданий, учебных заведений, дворцов культуры и кинотеатров, торговых заведений и жилых домов, общее количество обследуемых объектов - 53), показали, что с некоторым запасом минимальную кратность воздухообмена можно принять равной 1. Эта величина согласуется с результатами более ранних исследований, проведенных Гипрониигазом совместно с Ленинградским инженерно-строительным институтом в Якутске в зимний период на кухнях газифицированных квартир жилых домов. Использовался радиометрический метод с созданием концентрации индикаторного газа, меченного криптоном-85[ 1].

На рис. 1 показан план одного из обследованных подвалов зданий с расположением датчиков системы сигнализации загазованности в соответствии с [ 2]. В целях увеличения площади охраняемого пространства в смежных помещениях подвала под потолком предусмотрены открытые проемы.

Аналитические исследования [ 3] проводились для природного газа (метана) в представлении, что он непрерывно поступает в замкнутый объем помещения сразу вверх в виде восходящей струи, состоящей из условно дискретных объемов шаровой или цилиндрической формы.

Уравнение движения такой струи может быть представлено в следующем виде:

                         (1)

где m r - масса дискретного объема газа; X-высота подъема газового объема; F А - Архимедова сила, F А = 4/3 p r 3 r в g ; r - радиус дискретного объема; r в - плотность воздуха; g - ускорение свободного падения; FТР - сила трения газового шара о воздух, по формуле Стокса: FТР = 6 p m в r n ; m в - динамическая вязкость воздуха; n - скорость распространения газа; Р- вес дискретного объема газа, Р= 4/3 p r 3 r 1 g ; r r - плотность газа.

Учитывая незначительную энергию свободного восхождения потока газа в атмосфере окружающего воздуха при небольшой высоте помещения (3-5 м), для практических целей вполне доступно пренебрежение эжекций воздуха потоком газа.

Преобразуя уравнение (1), получаем дифференциальное уравнение для скорости движения дискретного объема газа

                                  (2)

Решая это уравнение с учетом, что скорость дискретного объема газа в начальный момент времени равна нулю, т.е. n - 0 при i = 0, получаем

                               (3)

Сомножитель в скобках представляет собой поправку к известной формуле Стокса [ 4, 5]. Интегрируя формулу (3) по х от 0 до х и по i от 0 до i , получаем закон изменения высоты подъема газового объема:

                             (4)

где

Избыточное давление Ризб, которое возникло бы в газовом цилиндре площадью S, радиусом г, высотой h, если бы он не имел возможности изменять собственные размеры:

                          (5)

Согласно [ 5] примем следующую зависимость для силы трения газа о воздух, возникающей при растекании объема газа,

                             (6)

После ряда преобразований получим:

                          (7)

Результаты компьютерных расчетов с использованием численного метода Рунге-Кутта для различных объемов газа, поступающих в помещение от 0,1 до 100 м3/ч, позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Распространение газа в подвижной воздушной среде происходит в основном за счет конвективного обмена, а в неподвижной - за счет гравитационных сил. Диффузия газа в воздухе в этом случае, как фактор создания взрывоопасных концентраций, практического значения не имеет.

2. Газ восходящей струей быстро поднимается вверх. Примерно через 1 -2 с он уже оказывается у потолка помещения, коснувшись которого, сразу растекается по нему сравнительно тонким слоем.

3. Происходит послойное покрытие последующих слоев газа по предыдущим. При этом концентрация газа в воздухе в общем слое начинает возрастать по мере приближения к потолку помещения.

Экспериментальные исследования проводились в помещении площадью 32,5 м2 размером 5,7 ´ 5,7 м и высотой 3 м. В помещении была выполнена хорошая герметизация дверного и оконных проемов и обеспечена низкая кратность воздухообмена, около 0,5 (критические условия для подвальных помещений). Помещение имело одинаковую температуру внутри и снаружи, что исключало конвективный воздухообмен. Газ в атмосферу помещения подавался снизу (средняя часть стены). Концентрацию газа в воздухе замеряли по оси помещения в трех местах: у стены над впуском газа, в середине помещения, у противоположной стены. В каждом из указанных мест камеры замеры проводились на одинаковой высоте в трех точках: на расстоянии 3 см от потолка, 1,5 м от пола и 3 см от пола. Расход газа замерялся счетчиком, а его концентрация в воздухе - газоанализатором ЕХ-ТЕХ РМ фирмы ФРГ «Герман Северин» с пределом измерения от 0 до 5 % об. метана и погрешностью 0,2 % от максимального предела измерения.

Утечки газа были условно разделены на средние - 3 м3/ч (0,1 м3/ч на 1 м2), большие - 9 м3/ч (0,3 м3/ч на 1 м2) и максимальные (рис. 2,3).

В предложенном способе формирования охранного пространства загазованного подвального помещения [ 6], включающем установку датчиков на его потолочной зоне с удалением от потолка на 100-200 мм, с учетом времени, необходимого для прибытия аварийной службы, минимальная площадь контролируемого помещения каждым датчиком рассчитывается по формуле

,                              (8)

где К- коэффициент, изменяется в диапазоне 0,1 -0,3 (при утечке газа 5 м3/ч - 0,1; 10 м3/ч - 0,2; 15 м3/ч - 0,3); q - утечка газа в помещении, м3/ч; i - время, необходимое для ликвидации аварийной ситуации с момента поступления сигнала, мин.

Нельзя не отметить то, что материалы, опубликованные в журнале авторами из НПП «Алмаз», базируются на умозрительном подходе к решению такого важного вопроса, как размещение датчиков системы предупреждения газовой опасности. Очевидно, не проводились ни аналитические, ни экспериментальные исследования, а также сбор статистического материала по отравлениям оксидом углерода (угарным газом) обслуживающего персонала в котельных. Также необходимо учесть, что плотность оксида углерода и воздуха при нормальных условиях практически одинакова (1,25 и 1,29 кг/м3), а температура в топке (в градусах Кельвина), откуда поступает оксид углерода, примерно в 3 раза выше, чем в помещении. В этом случае оксид углерода будет еще более активно восходить вверх, чем природный газ и примерно также растекаться по потолку помещения. Налеты сажи на топочных щитках свидетельствуют об этом. Следовательно, датчики по оксиду углерода должны располагаться так же, как по природному газу - у потолка помещения, а не на расстоянии 1,5 м от пола.

Список литературы

1 . Шмагин Ю.А., Иделевич И.Х. Санитарно-гигиеническая оценка воздушной среды в кухнях газифицированных квартир в районах Крайнего Севера. Использование газа в народном хозяйстве. Сб. статей, вып. XIV. - Изд-во Саратовского университета, 1979. - С. 70-75.

2 . ФастовЛ.М. и др. Инструкция по установке систем сигнализации загазованности подвальных помещений (РД 204 РСФСР 3.6-88). - Саратов, 1988. - 22 с.

3 . Система сигнализации загазованности подвальных помещений/Л.М. Фастов, С.В. Вааз, М.С. Недлин и др. Промежуточный отчет Гипрониигаза. - Саратов, 1986.

4 . Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Гидродинамика. - М.: Наука, 1986.- 736 с.

5 . ХаппельДж., Бреннер Г. Гидродинамика при малых числах Рейнольдса. - М.: Мир, 1976. - 630 с.

6 . Пат. 2059292 Россия, C1G08B17/10. Способ формирования охранного пространства загазованности подвального помещения / Л.М. Фастов, А.Л. Закгейм; Опубл.27.04.96; Приоритет 16.06.92, Бюл. № 12.

Журнал "Безопасность труда в промышленности" № 8, 2007 г.

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Входной контроль материалов Габарит приближения строений Гайка гост Гост 1759 0 87 Заземление электроустановок Мпбээ Ок 016 94 Правила оформления документов Размеры спортивных площадок Снип 2 04 08 87 Снип 23 01 99 строительная климатология Средства защиты в электроустановках Схема подключения однофазного счетчика Ультрафиолетовые лампы для обеззараживания помещений Условное обозначение гранита на карте