Спосіб попередження виникнення пожежі або вибуху в замкнутому захищеному приміщенні

Реферат: Спосіб попередження виникнення пожежі або вибуху в замкнутому захищеному приміщенні включає вимір концентрацій горючих газів і кисню в приміщенні, зниження вмісту кисню в замкнутому захищеному приміщенні до рівня інертизації по відношенню до кисню повітря довкілля, при цьому понижений вміст кисню в приміщенні, що відповідає базовому рівню інертизації, встановлюють відповідно до концентрацій горючих газів у вказаному приміщенні. Постійно вимірюють концентрацію горючих газів і за наявності горючих газів в приміщенні автоматично створюють в ньому за час приросту концентрації горючого газу від нуля до його нижньої концентраційної межі займання постійно діючий пожежо- і вибухозахист шляхом зниження і підтримки вмісту кисню в газовому середовищі рівним 13,0-13,8 % впродовж 4-6 годин. UA 75037 U (54) СПОСІБ ПОПЕРЕДЖЕННЯ ВИНИКНЕННЯ ПОЖЕЖІ АБО ВИБУХУ В ЗАМКНУТОМУ ЗАХИЩЕНОМУ ПРИМІЩЕННІ UA 75037 U UA 75037 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способу інертизації для попередження пожежі або вибуху в замкнутому захищеному приміщенні за допомогою зниження вмісту кисню в захищеному приміщенні в порівнянні з повітрям в довкіллі захищеного приміщення. Умови займання горючого газу (метану) пов'язані із зростанням в приміщенні його концентрації до вибухонебезпечної межі і появою джерел займання вибухонебезпечної метаноповітряної суміші (МПС), що утворюється. Це викликає необхідність дослідження ряду чинників для надійної оцінки вибухонебезпеки атмосфери приміщення і вибору ефективних засобів і способів його пожежо- і вибухозахисту. Встановлено: якщо досягти в атмосфері замкнутого приміщення вмісту кисню, що виключає вибух або пожежу при небезпечних концентраціях горючого газу (метану) від будь-яких засобів ініціації, то в приміщенні створюється постійно діючий пожежо- і вибухозахист. Для цього потрібно автоматично перейти на інтенсивну нагнітальну вентиляцію приміщення збідненим повітрям, в якому вміст кисню завжди задовольняє умові невибуховості. Відомий спосіб інертизації замкнутого приміщення для зменшення ризику виникнення пожежі або вибуху за допомогою пониження вмісту кисню до номінального рівня в порівнянні з повітрям довкілля. У вказаному способі, вимірюючи температуру газу, безперервно визначають вміст кисню для цього значення температури, причому вміст кисню підвищується, коли температура падає (патент DE 10235718 В3 опуб. 80.04.2004). Недолік цього способу в тому, що номінальне значення кисню в середовищі може сильно коливатися із-за фізичних характеристик матеріалів, що зберігаються в захищеному приміщенні. Таким чином, треба постійно визначати цей індивідуальний параметр для кожної групи товарів, що на практиці неможливо здійснити. Через це, з міркувань безпеки, вибирають інертне середовище з найбільшою концентрацією інертного газу. Це призводить до додаткових витрат і робить неможливим вхід людей у вказане приміщення. Найбільш близьким аналогом заявленого способу є спосіб інертизації середовища для попередження виникнення пожежі або вибуху в замкнутому захищеному приміщенні, який полягає в тому, що вміст кисню в замкнутому захищеному приміщенні знижують до рівня, який забезпечує інертизацію пожежо- і вибухонебезпечного середовища в порівнянні з вмістом кисню в повітрі довкілля. При цьому понижений вміст кисню в приміщенні відповідає базовому рівню інертизації, який встановлюють відповідно до концентрації горючих газів у вказаному приміщенні шляхом виміру концентрацій горючих газів і вмісту кисню в приміщенні (патент RU №2362600 С2 МПК А62С 2/00 (2006.01) опуб. 20.07.2009). Недоліком цього способу є відсутність конкретно встановленої об'ємної величини концентрації кисню, при якій газоповітряна суміш стає пожежо- і вибухобезпечною при будь-яких концентраціях в ній горючого газу у разі виникнення аварійної ситуації. При цьому штучне зниження вмісту кисню в середовищі призводить до появи загрози життєдіяльності людей, що знаходяться в приміщенні, яке захищається. До недоліків цього способу можна віднести неможливість присутності впродовж тривалого часу людей в цьому приміщенні до повної ліквідації виниклої небезпеки пожежі і вибуху. Відоме рішення не забезпечує можливості ліквідації аварійних ситуацій в приміщенні, яке захищається, при зниженні в нім кисню до безпечних меж. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечення способу попередження пожежі або вибуху в замкнутому захищеному приміщенні, в якому за рахунок регламентації параметрів попередження пожежі або вибуху забезпечуєтеся можливість практично повністю уникнути виникнення аварійних ситуацій і створити умови для життєдіяльності людей без шкоди їх здоров'я) впродовж тривалого часу, необхідного для ліквідації аварійної ситуації або її наслідків при експлуатації горючого газу (метану) на промислових підприємствах або для побутових потреб. Поставлена задача вирішується тим, що у способі попередження виникнення пожежі або вибуху в замкнутому захищеному приміщенні, що включає вимір концентрацій горючих газів і кисню в приміщенні, зниження вмісту кисню в замкнутому захищеному приміщенні до рівня інертизації відносно кисню повітря довкілля, при цьому понижений вміст кисню в приміщенні, що відповідає базовому рівню інертизації, встановлюють відповідно до концентрацій горючих газів у вказаному приміщенні, згідно корисної моделі постійно вимірюють концентрацію горючих газів і за наявності горючих газів в приміщенні автоматично створюють в нім за час приросту концентрації горючого газу від нуля до його нижньої концентраційної межі займання постійно діючий пожежо- і вибухозахист шляхом зниження і підтримки вмісту кисню в газовому середовищі рівним 13,0-13,8 % впродовж 4-6 годин. При цьому понижений вміст кисню і його контроль в газовому середовищі забезпечують шляхом застосування систем вентиляції нагнітального типу з використанням термомагнітних сепараторів повітря, що збагачують його 1 UA 75037 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 азотом і датчиків виміру складу повітря для забезпечення безпечного відносно людей способу постійно діючого вибухозахисту в замкнутому приміщенні. Суть корисної моделі полягає в застосуванні систем вентиляції нагнітального типу, в якій використовують термомагнітні сепаратори повітря для збагачення його азотом до меж, коли концентрація кисню у збідненому повітрі стане безпечною. Визначені основні параметри такого вибухозахисту в приміщенні і умови забезпечення в них життєдіяльності людей: при змісті в атмосфері кисню не більше 13,8 %, метаноповітряна суміш (МПС) з будь-якою концентрацією метану стає не вибуховою і пожежобезпечною. Тому при аварії або витоку горючого газу (метану) в приміщенні треба автоматично створити атмосферу зі збідненого повітря, склад якої контролюється датчиками Кисню. Захист включається при спрацьовуванні датчиків контролю витоку метану, які характеризують герметичність і цілісність газопроводів. Численними експериментами було встановлено, що при вмісті кисню у збідненому повітрі 13,0-13,8 % життєдіяльність людей забезпечується без шкоди їх здоров'ю впродовж 4-6 годин, що цілком достатньо для екстреної ліквідації аварії по витоку газу. Спосіб реалізується за допомогою запропонованої аварійної системи попередження пожежі або вибуху в замкнутому захищеному приміщенні, схематично представленій на фігурі (на прикладі житла, квартири). Система попередження вибуху або пожежі в замкнутому захищеному приміщенні містить датчик 1 метану, який використовується для контролю концентрації горючого газу, розташований над газовими приладами в 30-40 см від рівня стелі, тобто в місці найбільшої концентрації метану у разі витоку, підсилювачі 3 і 4 сигналів, призначені для посилення аналогових сигналів, що надходять від датчиків, і мікроконтролер, який використовується для управління усією системою, який складається з мультиплексора 5, аналого-цифрового перетворювача (АЦП) 6 і мікропроцесора 9, світлову і звукову сигналізацію 7, необхідну для сповіщення людини про наявність газу в приміщенні з можливістю установки як в єдиному корпусі з мікроконтролером, так і окремо. Система додатково обладнана термомагнітним сепаратором 8 повітря для збагачення його азотом до меж, доки концентрація кисню у збідненому повітрі не стане менше або рівною кисневому індексу (КІ) для горючого газу, тобто критичній концентрації кисню, нижче якої відсутнє горіння пального, і датчиком 2 кисню для контролю складу збідненого повітря. При змісті в атмосфері кисню не більше 13,8 %, метаноповітряна суміш (МГТС) з будь-якою концентрацією метану стає не вибуховою і пожежобезпечною. Спосіб здійснюється таким чином. Датчик 1 метану постійно контролює зміст газу в повітрі і видає аналоговий сигнал на підсилювач 3, який його посилює. Процесор 9 подає сигнал на мультиплексор 5, який у свою чергу опитує підсилювач 3 і передає посилений аналоговий сигнал від датчика на аналого-цифровий перетворювач (АЦП) 6, в якому відбувається перетворення аналогового сигналу в цифровий, такий, що подається на вхід процесора 9, останній, на підставі вхідних сигналів, генерує сигнали на включення світлової і звукової сигналізації 7, а також термомагнітного сепаратору повітря 8 для збагачення його азотом. У нормальному режимі при живленні аварійної системи попередження пожежі або вибуху в замкнутому захищеному приміщенні від внутрішньобудинкової мережі, при умові відсутності небезпечної концентрації газу в повітрі, на панелі горить зелений індикатор (на кресленні не показаний), що є основою для безпечного включення і експлуатації газових пристроїв. Процесор 9 за допомогою мультиплексора 5 знімає з підсилювача 3 сигнал, який перетворюється в аналого-цифровому перетворювачі (АЦП) 6 і поступає на вхід процесора 9, таким чином, постійно здійснюючи контроль за концентрацією горючого газу (метану) в повітрі. При появі на вході сигналу, що відповідає концентрації метану 1 %, процесор 9 генерує сигнал на світлову і звукову сигналізацію 7, тим самим забезпечуючи сповіщення про появу в повітрі газу - перший ступінь захисту. На панелі спалахує індикатор - миготлива червона лампочка (на кресленні не показаний), що вказує на необхідність відключення газових пристроїв. Подання газу має бути припинене шляхом оперативного відключення газових приладів, або закриттям елементу запірної газової арматури. При зниженні концентрації газу нижче 1 %, через задану витримку часу світлова і звукова сигналізація 7 автоматично відключається і уся система переходить в нормальний (неаварійний) режим роботи. У випадку якщо вказані заходи не були прийняті, при подальшому надходженні газу в приміщення і досягненні їм концентрації 2 %, з датчика метану 1, через підсилювач 3, мультиплексор 5 і аналого-цифровий перетворювач (АЦП) 6, на вхід мікропроцесора 9 надходить цифровий сигнал, що відповідає концентрації газу 2 %, на підставі якого процесор 9 генерує сигнали, що управляють термомагнітним сепаратором 8 повітря для збагачення його 2 UA 75037 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 азотом до меж, коли концентрація кисню у збідненому повітрі не стане менше або дорівнюватиме кисневому індексу для побутового газу (контролюється датчиком 2 кисню). Описані заходи призводять до того, що утворена метаноповітряна суміш (МПС), в результаті аварійного витоку побутового газу за рахунок забезпечення інтенсивної нагнітальної вентиляції приміщення збідненим повітрям стає пожежовибухобезпечною. Спрацьовує другий ступінь захисту. На панелі індикації постійно горить червона лампочка (на кресленні не показана). Таким чином, при аварії або витоку побутового газу в приміщенні автоматично створюється атмосфера зі збідненого повітря, склад якої контролюється датчиком 2 кисню. Експериментально встановлено, що при вмісті кисню у збідненому повітрі 13,8 % життєдіяльність людей забезпечується без шкоди їх здоров'ю впродовж 6 годин, що цілком достатньо для екстреної ліквідації аварії по витоку газу. Також встановлено, що при змісті кисню менше 13,0 %, атмосфера приміщення є пожежовибухобезпечною, проте не забезпечується життєдіяльність людей, які знаходяться в такій атмосфері, що може представляти загрозу їх здоров'ю і життю. При концентрації кисню більше 13,8 % атмосфера стає пожежо- і вибухонебезпечною. Живлення вбудованої аварійної системи попередження пожежі або вибуху в замкнутому захищеному приміщенні здійснюється від іскробезпечного блоку живлення, підключеного до електричної мережі приміщення, а також від автономного джерела живлення, якщо з якихнебудь причин електропостачання приміщення відсутнє, то блок 10 перевірок режиму живлення подає Сигнал на мікропроцесор і тоді на панелі індикації зелена лампочка (на кресленні не показана) блиматиме, а живлення системи здійснюється від автономного джерела. Перевірка роботоздатності аварійної системи попередження вибуху або пожежі в замкнутому захищеному приміщенні здійснюється за допомогою безперервного самоконтролю системи в автоматичному режимі, а також натисненням спеціально передбаченої кнопки "тест". У режимі автоматичного самоконтролю системи мікропроцесор через певний проміжок часу виробляє сигнал, який імітує спрацьовування датчика метану, у зв'язку з цим генеруються відповідні сигнали на включення системи вентиляції нагнітального типу. Через логічні операції, закладені програмно в мікроконтролер, визначається, згенерований відповідний сигнал або ні, і інформація про це видається користувачеві через комбінацію спалахуючих світлодіодів на панелі світлоіндикації. У момент автоматичного самоконтролю сигнали, що управляють, лише генеруються, але не подаються. Вручну перевірка працездатності може здійснюватися при пропусканні через кнопку "тест" на мікропроцесор електричного сигналу, значення якого по напрузі відповідає заданій аварійній концентрації газу, тобто відбувається примусова імітація аварійного режиму роботи. Також, через логічні операції, закладені програмно в мікроконтролер, визначається, чи згенеровані відповідні сигнали або ні, і інформація про це видається користувачеві через комбінацію спалахуючих світлодіодів на панелі світлоіндикації. Перевірка працездатності в ручному режимі можлива тільки за умови неаварійної ситуації, тобто відсутності вибухонебезпечної концентрації метану в повітрі. Реалізація способу за допомогою аварійної системи попередження вибуху або пожежі в замкнутому захищеному приміщенні в іскробезпечному виконанні практично унеможливлює вибух газу при будь-якій його концентрації у разі його дії на елементи облаштування підключення газових приладів в замкнутому захищеному приміщенні. Мікроконтролер виконується таким чином, що не допускає несанкціонованого його регулювання без спеціального устаткування і знань. Використання заявленого способу попередження пожежі або вибуху в замкнутому захищеному приміщенні дозволяє за рахунок забезпечення контролю за концентрацією газу в приміщенні і використання системи вентиляції нагнітального типу практично уникнути виникнення аварійних ситуацій і створити умови для життєдіяльності людей без шкоди їх здоров'ю впродовж 6-ти годин при експлуатації горючого газу (метану) на промислових підприємствах або для побутових потреб. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 1. Спосіб попередження виникнення пожежі або вибуху в замкнутому захищеному приміщенні, що включає вимір концентрацій горючих газів і кисню в приміщенні, зниження вмісту кисню в замкнутому захищеному приміщенні до рівня інертизації відносно кисню повітря довкілля, при цьому понижений вміст кисню в приміщенні, що відповідає базовому рівню інертизації, встановлюють відповідно до концентрацій горючих газів у вказаному приміщенні, який відрізняється тим, що постійно вимірюють концентрацію горючих газів і за наявності горючих газів в приміщенні автоматично створюють в ньому за час приросту концентрації горючого газу 3 UA 75037 U 5 від нуля до його нижньої концентраційної межі займання постійно діючий пожежо- і вибухозахист шляхом зниження і підтримки вмісту кисню в газовому середовищі рівним 13,013,8 % впродовж 4-6 годин. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що понижений вміст кисню і його контроль в газовому середовищі забезпечують шляхом застосування систем вентиляції нагнітального типу з використанням термомагнітних сепараторів повітря, що збагачують його азотом і датчиків виміру складу повітря для забезпечення безпечного відносно людей способу постійно діючого вибухозахисту в замкнутому приміщенні. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4