Спосіб раннього виявлення пожежонебезпечного стану зернового насипу

Спосіб раннього виявлення пожежонебезпечного стану зернового насипу, який полягає в тому, що роблять k разів вимірювання температури за допомогою всіх датчиків температури, розташованих у насипу, за обміреними значеннями температури обчислюють середнє значення температури для кожного з датчиків температури і визначають датчик температури, якому відповідає максимальне середнє значення температури, який відрізняється тим, що за допомогою датчика температури, якому відповідає максимальне середнє значення температури, у довільні моменти часу вимірюють температуру l разів, а параметри вогнища 41158 монагрівання насипу рослинної сировини на його ранній стадії розвитку. Поставлена задача вирішується тим, що в способі раннього виявлення пожежонебезпечного стану зернового насипу, що полягає в тому, що роблять k разів вимірювання температури за допомогою всіх датчиків температури, розташованих у насипу, за обміреними значеннями температури обчислюють середнє значення температури для кожного з датчиків температури і визначають датчик температури, якому відповідає максимальне середнє значення температури, що відрізняється тим, що за допомогою датчика температури, якому відповідає максимальне середнє значення температури, у довільні моменти часу вимірюють температуру l разів, а параметри осередку самонагрі Технічний результат при реалізації запропонованого способу полягає у визначенні параметрів осередку самонагрівання на його ранній стадії розвитку. На кресленнях представлені: Фіг. 1 - схема розміщення датчиків у зерновому насипу, де 1 - силос елеватора; 2 - термопідвіска; 3 - датчики температури; 4 - датчик температури, якому відповідає найбільша величина середнього значення температури після k вимірів; фіг. 2 - залежність погрішності апроксимації температури зернового насипу від часу; фіг. З - залежність параметра моделі В від розміру осередку самонагрівання b; іг. 4 - залежності параметра моделі С від питомої потужності осередку А при різних значеннях b. Запропонований спосіб раннього виявлення пожежонебезпечного стану зернового насипу здійснюється наступним чином. На першому етапі вимірюється температура зернового насипу k разів усіма датчиками температури 3, закріпленими на термопідвісці 2 у силосі елеватора 1 (див. фіг. 1). Числове значення k вибирають з умови забезпечення припустимої погрішності виміру sдоп вання - питому потужність осередку A і розмір осередку b визначають по формулах 1 l -1 1 l -1 bi і A = å å Ai , l - 2 i= 2 l - 2 i=2 d B + d2 1 Ai , (h1 exp( -h2bi ) + h3 ) , де bi = 1 i Ci d 3 Bi + d 4 Ti - Ti -1 , Bi = t it i -1 t i (Ti -1 - T0 ) - t i -1 (Ti - T0 ) b= 1 s = k-l 2 æ 1 1 ö tt ÷ , dj (j= 1,4 ) і Ci = i i-1 ç ti - ti -1 ç Ti-1 - T0 Ti - T0 ÷ è ø å R x òb -R Ab 2 2 +y 2 sin pn (1) i=1 ¥ å{ n=1 1 n 2 ö å (T - T) + 1÷÷, k 2 1 i=1 (2) ø ператури T для кожного з датчиків температури, визначають датчик температури, якому відповідає максимальне середнє значення температури. Температура насипу рослинної сировини як функція координати х і часу t описується виразом [1] l2 -1 é ù 1 l2 = int ê 2 (bi - b)2 + 4ú , ê s2 доп ú i= 2 ë û де s1доп і s2доп -припустимі значення погрішностей визначення параметрів осередку самонагрівання. p l £ s2 , доп де Ti - значення температури в i-му з k вимірів, T середнє значення температури; sдоп - припустима погрішність вимірів. На другому етапі за виміряними значеннями температури Ti обчислюють середнє значення тем å 2 1 æ 1 k=int ç 2 çs è доп тури (i= 0, I - 1 ), причому вважають =0, а значення / вибирають рівним найбільшому з l1 і l2, які обчислюють по формулах 2 l1 -1 é ù -ö æ 1 ç A i - A ÷ + 4ú і l1 = int ê 2 ç ÷ ês ú ø ë 1доп i= 2 è û 4R å (T - T ) що зводиться до формули наступного виду hm (m= 1,3 ) - параметри, обумовлені характеристиками сховища і рослинної сировини, ti - i-й момент часу, у який роблять вимір Ti-го значення темпера T(x,t )=To+atot+ 2 k sin pn y +R 16aR2 dy } 2R p3a æ p2n2at x +Ré o ê1 - exp ç ç 2R ê 4R è ë ¥ ì í å ï (2n - 1) ï î n =1 é æ p2 (2n - 1)2 at o x ê1 - expç ç ê 4R2 è ë де Tо - початкова температура насипу, a - коефіцієнт, обумовлений температурою навколишнього повітря, to = 86400, R - ширина силосу, l- коефіцієнт теплопровідності зернової маси, а - коефіцієнт температуропровідності зернової маси, А - питома потужність осередку самонагрівання, b - розмір осередку. На початковій стадії процесу самонагрівання закон зміни 1 3 öù t ÷ú x ÷ú øû sin p(2n - 1) x +R x 2R (3) öù t ÷ú } , ÷ú øû температури з плином часу на осі симетрії насипу апроксимується функцією t (4) . (C / B)t + C Залежність відносної погрішності апроксимації від часу Ta(t) = To+ 2 41158 d( t) = T(0, t) - Ta ( t) × 100 % 1 (h1 exp(-h2bі)+h3), Ci На четвертому, завершальному етапі одержують остаточні значення параметрів осередку самонагрівання, роблячи усереднення Ai = (5) T(0, t) представлена на фіг. 2 для випадку [2] R = 3 м, l = 0,15 Вт/(мК), a=1,8×10-7 м2/с, а =-2,08×10-6 К/с, a=200 Вт/м3, b = 0,3 м. Тут В і С - параметри моделі, що залежать від параметрів осередку самонагрівання А і b. Аналіз цих залежностей показав, що параметр В не залежить від питомої потужності осередку, а є функцією тільки розміру осередку b, графік якої зображений на фіг. 3. У результаті апроксимації цієї залежності отримана формула d B + d2 (6) b= 1 , d3B + d4 що характеризує закон зміни розміру осередку b від параметра В. Вираз 1 A= (h1 exp(-h2b)+h3), (7) C який характеризує залежність питомої потужності осередку самонагрівання А від параметра моделі С і розміру осередку b, отримано в результаті аналізу залежностей, показаних на фіг. 4. У фор 2 s1 s2 2 i i= 2 l-1 åA. (10) i i= 2 1 l1 - 3 1 l2 - 3 l1 -1 å i =2 2 -ö æ 2 ç A i - A ÷ £ s1доп; ç ÷ è ø l2 -1 å i= 2 2 -ö æ ç bi - b ÷ £ s 2доп , 2 ç ÷ è ø (11) що зводиться до формул наступного виду é 1 l1 = int ê 2 ês ë 1доп l1 -1 å i= 2 é 1 l 2 = int ê ê s 2 доп ë 2 2 ù -ö æ ç A i - A ÷ + 4ú ; ç ÷ ú è ø û l2 -1 å (b - b ) i i= 2 2 ù + 4ú . ú û (12) Таким чином, запропонований спосіб дозволяє за допомогою l вимірів температури в довільні моменти часу, обчисливши параметри моделі теплового поля насипу, визначити параметри осередку самонагрівання зернового насипу на ранній стадії процесу самонагрівання. раметри Вi і Сi (i = 2, I - 1 ) по формулах Ti - Ti-1 ; Bi= titi-1 ti ( Ti-1 - To ) - ti-1( Ti - To ) ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ 1. Ю.А.Абрамов, А.Ю. Кирочкин. Математические модели тепловых полей насыпи растительного сырья с учетом температуры окружающей среды // Пожаровзрывобезопасность, 2000, №3. — С. 21-27. 2. Ю.А. Абрамов, А.Ю. Кирочкин, Д. В. Федорченко. Распределение температуры по объему насыпи растительного сырья прямоугольной формы // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. Специальный вып. — Харьков: Фолио, 2000. — С. 48-51. titi-1 æ 1 1 ö ÷ ç ç T - T - T - T ÷, ti - ti-1 è i-1 o i oø потім, використовуючи (5-6), обчислюють поточні значення параметрів осередку самонагрівання d1Bi + d2 , d3Bi + d4 l-1 åb ; Числове значення l вибирають найбільшим з l1 і l2, які визначаються з умов забезпечення припустимих погрішностей визначення параметрів осередку самонагрівання s1доп і s2доп часу tі(i = 0, I - 1 ), при і = 0 tо= 0. Починаючи з третього виміру (i = 2), після кожного виміру зі значень Ti, Ti-1, То, ti, tі-1, користуючись (4), складають лінійну систему рівнянь, розв'язуючи яку визначають па bi= 1 l-2 A= мулах (6-7) dj (j = 1,4 ) і hm (m = 1,3 ) -параметри, обумовлені характеристиками сховища і рослинної сировини. Наприклад, при значеннях характеристик, приведених вище, d1=0,0177, d2 = -0,306, d3 = 0,00872, d4 = 0,555, h1 = 33,969, h2, = 8,467, h3 = 9,935. На третьому етапі за допомогою датчика температури, якому відповідає максимальне середнє значення температури, наприклад, за допомогою датчика температури 4 (див. фіг. 1) роблять l вимірів температури Ti в довільні моменти Ci = 1 l-2 b= (9) 3 41158 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 4 41158 Фіг. 4 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 5 41158 6