Введение к работе
Актуальность проблемы. Анализ причин пожаров электрооборудования показывает, что наиболее существенное место среди них занимают тепловые проявления тока в электрических проводках. В подавляющем большинстве случаев причинами высокой пожарной опасности электрических проводок являются несовершенство противопожарных требований при их разработке, а также нарушения правил их монтажа и эксплуатации. Кроме того, исследования показывают, что при пожаре в кабельном сооружении повреждаются все кабели, проложенные в нем. Это приводит к возникновению ущерба как от горения кабелей, так и от нарушения производственной деятельности.
Применяемые автоматические установки пожаротушения не позволяют предотвращать возникновение горения изоляции электрических проводок, а используемые аппараты защиты электрических сетей в ряде случаев не обеспечивают предотвращение пожаров при аварийном режиме работы сети.
Защиту электрических сетей от возникновения пожаров
можно обеспечить, имея необходимую информацию об
электрических режимах их эксплуатации, предшествующих
пожароопасному режиму. Быстротечность протекания
указанных режимов определяет необходимость контроля теплового проявления электрического тока и прогнозирования его последствий, что может быть достигнуто только за счет автоматизации этих процессов.
В диссертации решаются задачи математического обеспечения автоматизации предотвращения пожаров кабельных сооружений и электрических проводок в рамках автоматизированной системы противопожарной защиты, осуществляющей постоянный контроль электрических параметров работы сети.
Цель работы. Цепью диссертационного исследования является разработка методов математического обеспечения автоматизации предотвращения пожаров кабельных сооружений и электрических проводок, концепции автоматизации принятия управленческих решений, математического и информационного обеспечения системы автоматизированного проектирования молниезащиты.
Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, метод итерации для анализа взаимозависимых величин, теория планирования эксперимента, теория функционально-стоимостного анализа.
Научную новизну работы составляют:
-
Установленные объективно существующие связи между явлениями, сопровождающими электрический ток.
-
Концепция предотвращения возможности возникновения пожаров кабельных сооружений.
3. Концепция автоматизации управления принятием
технического решения.
4.: Теоретические основы контроля и предотвращения предпожарных и пожароопасных режимов в электрических проводках.
-
Математическая модель аварийного пожароопасного режима в электрических проводках.
-
Математическая модель режима короткого замыкания по следам электрического пробоя.
-
Методы ликвидации возможности возникновения пожаров в электрических проводках.
-
Варианты молниезащиты зданий и сооружений одиночным тросовым наклонным и двойными тросовыми молниеотводами.
-
Математическое и информационное обеспечение методов автоматизированного проектирования молниезащиты.
Практическая значимость диссертационной работы.
Разработанные в диссертации научно-методические основы
автоматизации противопожарной защиты кабельных
сооружений позволяют уменьшить субъективный характер и более полно анализировать все варианты принимаемых технических решений по противопожарной защите, используя современные методы анализа, устранять погрешности в этих решениях.
Установленная динамика изменения температуры в проводнике и канале протекания электрического тока может служить основой для оценки скорости изменения параметров окружающей среды, предельных значений и времени их достижения, что позволяет перейти от вероятностных критериев оценки пожарной опасности к аналитическим.
Установлено, что тепловыделение в кабельных изделиях зависит не только от режима эксплуатации, но и от соотношения размеров поперечного сечения токоведуших проводников и
толщины изоляции, что позволяет при известной конструкции кабельного изделия и заданных условиях безопасной эксплуатации по нагреву определять максимально допустимое отклонение параметров их работы.
Разработаны модели оценки пожарной опасности теплового проявления электрического тока в токоведущих жилах электропроводок, на основании которых можно аналитически определять температурные показатели эксплуатации кабельных изделий в любой момент времени. Аналитические модели можно использовать при проведении пожарно-технических экспертиз. Эксперименты подтверждают высокую степень достоверности теоретических результатов, что указывает на необходимость учета сечения изоляции в нормативных требованиях по тепловому расчету электрических проводок.
Концепция автоматизации управления принятием технического решения использована при разработке программы автоматизированного управления принятием технического решения. На основании данных анализа пожарной опасности кабельных сооружений и электрических проводок (глава 1) определены новые направления противопожарной защиты кабельных сооружений, которые могут стать альтернативой использованию автоматических установок пожаротушения.
Метод ликвидации возможности возникновения пожара электрических проводок за счет гашения пламени в узких каналах окружающего проводку наполнителя позволяет предотвратить возникновение пожара.
Использование разработанных вариантов молниезащиты зданий и сооружений одиночным тросовым наклонным молниеотводом и двойными тросовыми молниеотводами позволит сократить материальные затраты при устройстве молниезащиты за счет уменьшения высоты опор молниеотводов.
Обоснованы новые методы проектирования
молниезащиты зданий и сооружений: угловой; графический,
табличный. Создан алгоритм автоматизированного
проектирования молниезащиты, что позволяет достоверно определять места наиболее рационального расположения опор молниеотводов и выбирать оптимальный вариант молниезащиты. Применение разработанных методов для экспертизы молниезащиты позволяет упростить процесс экспертизы, сократить трудозатраты на ее проведение, применять их в качестве экспресс-методов в деятельности органов государственного пожарного надзора.
Реализация результатов работы.
Результаты диссертационной работы использованы:
при создании программы автоматизированного управления принятием технического решения, использованной в учебном процессе Высшего пожарно-технического училища МВД Беларуси и при выработке решений по противопожарной защите объектов;
- при принятии решения по противопожарной защите
корпуса N 5 (библиотека) Белорусской Государственной
политехнической академии, что позволило сэкономить более
двух миллиардов рублей (в ценах 1997г.);
в деятельности ОАО "Спецпроект" - БелІЇКИ "Спецавтоматика" по противопожарной защите объектов, разработаны варианты противопожарной защиты складов готовой продукции ОАО "Лакокраска" в г. Лида с экономическим эффектом более 400 тыс. долларов США;
в деятельности госпожнадзора ОВПС-10 УВПС Гродненского облисполкома по экспертизе молниезащнты зданий и сооружений, что позволило сократить трудозатраты на проведение экспертизы и повысить оперативность ее проведения;
- в изобретении (Патент СССР № 1644978 А1, патент № 26
Республика Беларусь - 1993г. Устройство для ограничения
возможности распространения огня по электрическим
проводам, № 460019/12; заявлено 18.04.89; публ. , Бюл.
№16.);
- в учебном процессе ВПТУ МВД Беларуси.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5 международных конференциях и 3 всероссийских научно-практических конференциях:
- Вторая Международная конференция "Информатизация
систем безопасности . ИСБ-93" Международного форума
информатизации, Москва, 1993;
-Третья Международная конференция "Информатизация систем безопасности ИСБ-94" Международного форума информатизации, Москва, 1994;
XIII Всероссийская научно-практическая конференция "Пожарная безопасность - 95", Москва, 1995;
Пятая Международная конференция "Информатизация систем безопасности ИСБ-96" Международного форума информатизации, Москва, 1996;
II Международная научно-практическая конференция "Пожарная безопасность", Минск, 1997;
XIV Всероссийская научно-практическая конференция "Пожарная безопасность - история, состояние, перспективы", Москва, 1997;
Шестая Международная конференция "Системы безопасности" - СБ-97 Международного форума информатизации, Москва, 1997;
Научно-практическая конференция "Пожарная
безопасность - 97", Москва, 1997.
На защиту выносятся новые результаты, основными из которых являются:
1. Установленные объективно существующие связи между явлениями, сопровождающими электрический ток, позволяющие определять:
скорость изменения температуры в проводнике и канале протекания электрического тока;
максимальную температуру нагрева кабельного изделия;
- время достижения максимального или пожароопасного
значения температуры кабельного изделия.
2. Концепция предотвращения возможности возникновения
пожаров кабельных сооружений.
3. Концепция автоматизации управления принятием
технического решения.
4. Теоретические основы контроля и предотвращения
предпожарных и пожароопасных режимов в электрических
проводках.
5. Математическая модель теплового режима эксплуатация
кабельного изделия.
-
Метод ликвидации возможности возникновения пожаров в электрических проводках.
-
Варианты молниезащиты зданий и сооружений одиночным тросовым наклонным и двойными тросовыми молниеотводами.
8. Математическое обеспечение системы
автоматизированного проектирования и экспертизы зон
молниезащиты.
Публикации. Результаты диссертационных исследований опубликованы в материалах конференций, учебно-методических разработках и монографии.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем
диссертации .-316 страниц машинописного текста; 50 рисунков и 13 таблиц; список литературы - 93 источника; приложения на 48 страницах.
