Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ конструктивных особенностей модульных установок пожаротушения 11
1.1. Общая характеристика свойств нефтепродуктов и пожарная опасность на объектах нефтегазового комплекса 11
1.2. Аналитический обзор современных способов тушения пожаров и модульных установок пожаротушения, используемых в замкнутых объемах ...20
1.3. Сравнительный анализ физико-химических свойств водопитателей для модульных установок пожаротушения 50
1.4. Выводы по анализу конструктивных особенностей модульных установок пожаротушения 52
1.5. Цель и задачи исследования 53
Глава 2. Экспериментальные исследования возможности тушения очагов пожаров класса «в» усовершенствованным модулем пожаротушения 54
2.1. Обоснование выбранного способа подачи огнетушащего вещества в очаг пожара класса «В» 54
2.2. Обоснование выбора прототипа модуля пожаротушения 58
2.3. Экспериментальные исследования и обработка результатов 61
Глава 3. Математическая обработка экспериментальных результатов испытаний и рекомендации по использованию предлагаемого способа подачи огнетушащего вещества 78
3.1. Методы построения многофакторных регрессионных моделей 78
3.2. Построение регрессионной модели для прогноза времени тушения очагов пожара класса «В» в замкнутых объемах 95
3.3. Рекомендации по применению способа подачи огнетушащего вещества модулем пожаротушения на объектах нефтегазового комплекса 99
Общие выводы по диссертации 104
Литература
- Аналитический обзор современных способов тушения пожаров и модульных установок пожаротушения, используемых в замкнутых объемах
- Обоснование выбранного способа подачи огнетушащего вещества в очаг пожара класса «В»
- Построение регрессионной модели для прогноза времени тушения очагов пожара класса «В» в замкнутых объемах
- Рекомендации по применению способа подачи огнетушащего вещества модулем пожаротушения на объектах нефтегазового комплекса
Введение к работе
Актуальность работы. Нефтегазовый комплекс - это огромная сложная технологическая структура, включающая в себя множество различных производств: добыча, транспортировка, хранение, переработка и т.д. К объектам нефтегазового комплекса России относятся: нефтяная и газовая промышленности.
В состав нефтяной промышленности России входят нефтедобывающие предприятия, нефтеперерабатывающие заводы и предприятия по транспортировке и сбыту нефти и нефтепродуктов. Газовая промышленность России включает в себя предприятия, осуществляющие геолого-разведочные работы, бурение разведочных и эксплуатационных скважин, добычу и транспортирование, подземные хранилища газа и другие объекты газовой инфраструктуры.
Развитие пожара в замкнутых объемах от момента возгорания до его превращения в стихийное бедствие иногда происходит в течение нескольких минут. Учитывая высокую пожарную опасность объектов нефтегазового комплекса, принятие действенных мер в это время может кардинально повлиять на развитие ситуации.
Практика показывает, что менее 10 % пожаров на объектах нефтегазового комплекса тушатся на ранней стадии с применением многообразных средств и систем пожаротушения. Оставшаяся часть чрезвычайных ситуаций ликвидируется на поздних стадиях развития, что, в основном, приводит к массовой гибели людей и получению большого количества травм. Так же наносится колоссальный экономический ущерб и ухудшается экологическая обстановка.
Примерами таких чрезвычайных ситуаций, приведших к катастрофическим размерам, как в нашей стране, так и за рубежом являются:
мощный взрыв и последующий сильный пожар на нефтезаводе британской компании British Petroleum в Техасе произошёл 24 марта 2005 года. По меньшей мере, 14 человек погибли и более 100 человек получили ранения;
крупнейший пожар на нефтеперерабатывающем предприятии в подмосковном Ногинске случился 16 июня 2005 года. Предварительная версия от МЧС - причиной пожара стали 2 взрыва, причем первый в лаборатории, которая находилась на территории базы. Два человека погибло, а один доставлен в больницу в тяжелом состоянии;
на нефтебазе 000 «Сириус», г. Благовещенск Амурской области 15 ноября 2008 года произошел взрыв, после чего загорелось помещение насосной станции для подогрева и перекачки мазута. В момент взрыва в помещении насосной станции находились два рабочих. Один из них погиб, другой доставлен в больницу с ожогами;
пожар на ЛПДС Конда ОАО «Сибнефтепровод», г. Югра Ханты-Мансийский автономный округ, произошедший 22 августа 2009 года, в результате которого погибло 3 человека и сгорело около 60 тысяч тонн нефти, нанесен колоссальный материальный ущерб.
Для ликвидации пожара в начальной стадии, локализации его с помощью огнетушащих средств предназначены установки пожаротушения, применяющие различные огнетушащие составы.
Установки пожаротушения, используемые на объектах нефтегазового комплекса, по конструктивному устройству подразделяются на агрегатные и модульные.
Проведенный сравнительный анализ существующих модульных установок пожаротушения, используемых в замкнутых объемах, выявил ряд недостатков, наиболее существенными из которых, на наш взгляд, являются: небольшая интенсивность подачи огнетушащих веществ (ОТВ), увеличенная металлоемкость установок за счет повышенного давления в дежурном состоянии (в несколько раз больше атмосферного) и, кроме того, некоторые модульные установки пожаротушения имеют внешний пусковой баллон, что снижает надежность срабатывания. Так же можно отметить, что все рассматриваемые модульные установки пожаротушения имеют систему запуска, которая подвержена выходу из строя во время пожара, и требуют постоянного технического обслуживания.
Все вышесказанное уменьшает надежность работы данных систем в случае возникновения пожара, что и показывает практика.
Исходя из этого, актуальность диссертационного исследования заключается в необходимости усовершенствования способа подачи ОТВ в существующих или вновь разрабатываемых модулях пожаротушения на объектах нефтегазового комплекса.
Цель диссертационной работы — разработка способа подачи ОТВ в замкнутый объем из модулей пожаротушения на объектах нефтегазового комплекса
Для достижения цели решены следующие задачи:
проведен сравнительный анализ модульных установок пожаротушения и физико-химических свойств водопитателеи;
разработан способ подачи ОТВ для тушения очагов пожара класса «В» в замкнутых объемах;
создан лабораторный стенд с модулем пожаротушения и проведены испытания по исследованию физико-технических характеристик вытеснения ОТВ;
разработана математическая модель прогноза времени тушения очагов пожара класса «В» в замкнутых объемах модулем пожаротушения;
разработаны рекомендации по применению предлагаемого способа подачи ОТВ в модулях пожаротушения.
Объект исследования — модульные установки пожаротушения.
Предмет исследования - способ подачи ОТВ для тушения замкнутых объемов с увеличенной интенсивностью из модулей пожаротушения.
Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось сравнительным анализом модульных установок пожаротушения и физико-химических свойств водопитателеи, проведением натурных экспериментов методами крутого восхождения, математической статистики и регрессионного анализа.
Научная новизна полученных результатов заключена в следующем:
разработаны лабораторные стенды с модулями пожаротушения для предлагаемого способа подачи ОТВ на тушение пожаров класса «В» распыленной водой;
выявлены закономерности влияния основных параметров модуля пожаротушения на интенсивность подачи ОТВ;
на основе экспериментальных данных получена регрессионная модель, позволяющая прогнозировать время тушения пожаров класса «В» в замкнутых объемах модулем пожаротушения;
предложен и апробирован способ подачи ОТВ из модуля пожаротушения.
Практическая значимость. На основе полученных результатов даны рекомендации по применению способа подачи ОТВ в замкнутых объемах объектов нефтегазового комплекса.
Увеличена интенсивность подачи ОТВ и уменьшена металлоемкость модуля пожаротушения.
^ Разработанная математическая модель прогноза времени тушения
пожаров класса «В» позволяет применять данный способ подачи ОТВ из модулей пожаротушения в замкнутый объем на объектах нефтегазового комплекса.
Достоверность изложенных в диссертации результатов и выводов подтверждена значительным объемом экспериментальных исследований, обработкой результатов экспериментов с использованием математических методов, согласованностью полученных результатов с известными данными других исследований, достаточной апробацией научных результатов. Основные результаты, выносимые на защиту:
усовершенствованный способ подачи ОТВ с повышенной интенсивностью в замкнутый объем из модулей пожаротушения;
математическая модель, позволяющая прогнозировать время тушения очагов пожара класса «В» в замкнутых объемах модулем пожаротушения;
- рекомендации по применению способа подачи ОТВ из модулей
пожаротушения в замкнутый объем на объектах нефтегазового комплекса.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования были доложены на следующих научных конференциях и семинарах:
— V Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы
обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму» (Санкт-
Петербург, 2010 г.);
- III Международной научно-практической конференции «Сервис
безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы» (Санкт-Петербург,
2010 г.);
- VI Международной научно-практической конференции
«Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация» (Беларусь, Минск,
2011 г.);
- VI Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы
обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму» (Санкт-
Петербург, 2011 г.);
— Научно-практической конференции «Молодые ученые о системе
обеспечения безопасности в условиях природных и техногенных чрезвычайных
ситуациях в первой половине XXI века» (Санкт-Петербург 2011 г.);
- IV Международной научно-практической конференции «Сервис
безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы» (Санкт-Петербург,
2011 г.);
- VI Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные
проблемы обеспечения безопасности в Российской Федерации» (Екатеринбург,
2012 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ:
2 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ;
7 публикаций в научных журналах и трудах международных, всероссийских, региональных и ведомственных конференций.
Объем публикаций — 3,1 п.л.
Реализация результатов исследования. Результаты диссертации внедрены в производственную деятельность ООО «Спецморнефтепорт Приморск» и в учебный процесс Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка. Работа содержит 114 страниц текста, 11 таблиц, 22 рисунка, 110 наименований литературных источников.
Аналитический обзор современных способов тушения пожаров и модульных установок пожаротушения, используемых в замкнутых объемах
Современная нефтехимия начинается с этилена. Самый известный продукт его переработки - полиэтилен, впервые полученный в 1933 г. Кроме того, из этилена вырабатывают уксусную кислоту, этиленгликоль (спирт, применяемый, в частности, для осушки газов), поливинилхлорид (полимер, используемый для изготовления изоляционных материалов) и др. Раньше этилен получали при переработке нефти. Так, из 1 тонны легкого бензина выход этилена составлял около 300 кг, а из 1 тонны вакуумного газойля -180 кг. Значительно большее количество этилена получают из углеводородных газов. Из 1 тонны этана выход этилена составляет до 800 кг, а из 1 тонны пропана - 420 кг. В настоящее время в США, Канаде и ряде других стран действует значительное количество мобильных установок, перерабатывающих углеводородные газы непосредственно на промысле.
Из этана получают этиловый (винный) спирт, являющийся исходным сырьем для получения многих других продуктов. Сероводород — сырье для извлечения серы, из которой затем вырабатывают серную кислоту.
Еще одно направление переработки нефти и газа - это получение на их основе белковой биомассы. Делают это специально подобранные микроорганизмы. Получаемые белки безвредны для животных, а также для человека, употребляющего мясо этих животных. В нашей стране имеется ряд заводов, производящих синтетический белок из нефти в промышленных масштабах [43].
В нефтеперерабатывающей промышленности, как и во многих других отраслях, наряду с количественным ростом, происходят глубокие качественные изменения, которые нередко приводят к существенному повышению пожарной опасности производств. Происходит дальнейшее усложнение, укрупнение и комбинирование технологических установок. Все более широко применяют интенсивные каталитические процессы с глубокими химическими превращениями сырья. Значительно возрастают мощности единичных производственных агрегатов. Широко применяется комбинирование технологических процессов в одной установке с жесткой технологической связью между блоками. Современная комбинированная нефтеперерабатывающая установка по составу процессов и производительности соответствует целому нефтеперерабатывающему заводу.
Возрастающие масштабы производств, усложнение и интенсификация технологических процессов с одновременным улучшением условий и повышением безопасности труда требуют дальнейшего совершенствования работы пожарной охраны, инженерно-технических работников, всех рабочих и служащих предприятий, особенно на современных нефтеперерабатывающих производствах со сложными пожаро- и взрывоопасными технологическими процессами [46].
Разделение нефти на фракции возможно благодаря тому, что входящие в её состав углеводороды имеют различные молекулярные массы и различные температуры кипения. Так, бензин выкипает примерно до 200 С, реактивное топливо - от 150 до 250 С, дизельное топливо - от 200 до 350 С, мазут - выше 350 С, гудрон - выше 500 С. С повышением температур кипения изменяется внешний вид нефтепродуктов от бесцветной прозрачной жидкости до темной вязкой массы и увеличивается их плотность.
Плотность большинства нефтепродуктов и нефти меньше плотности воды. Поэтому вода при хранении и переработке обводненных нефтепродуктов отслаивается и скапливается в нижних частях резервуаров, емкостей, аппаратов и трубопроводов. В то же время температура кипения воды ниже температуры кипения нефтепродуктов. Внутри нагретых технологических аппаратов или под слоем горящего нефтепродукта вода быстро вскипает, приводя к увеличению внутреннего давления и выбросам. Зимой скопления воды нередко приводят к размораживанию трубопроводов. Нефтепродукт, попавший в воду, растекается по её поверхности. Горение таких пленок нередко происходит после аварийных проливов нефтепродуктов в реку или в заполненное водой обвалование горящего резервуара.
Вязкость большинства нефтепродуктов незначительна, вследствие чего они свободно растекаются на большие расстояния, создавая благоприятные условия для распространения огня. Высокая вязкость отдельных нефтепродуктов вынуждает даже при обычной транспортировке по трубопроводам непрерывно поддерживать её относительно высокую температуру, что увеличивает пожарную опасность. Высокая вязкость и высокая температура застывания отдельных нефтепродуктов затрудняют работу системы аварийного слива, аварийных стоков, промышленной канализации.
Жидкие нефтепродукты и сжиженные нефтяные газы практически несжимаемы. Поэтому при тепловом расширении в результате резких изменений температуры в закрытых сосудах, полностью заполненных продуктами, развивается большое давление, приводящее к разрыву трубопроводов, аппаратов, резервуаров.
Испаряемость нефтепродуктов характеризуют температурой кипения продукта: чем выше давление насыщенных паров, тем интенсивнее происходит испарение. Температура кипения (точка кипения) - температура, при которой происходит кипение жидкости, находящейся под постоянным давлением. Температура кипения соответствует температуре насыщенного пара над плоской поверхностью кипящей жидкости, так как сама жидкость всегда несколько перегрета относительно температуры кипения [47].
Обоснование выбранного способа подачи огнетушащего вещества в очаг пожара класса «В»
Спринклерная система пооїсаротушения — это система трубопроводов, постоянно заполненная огнетушащим составом, снабженная специальными насадками, спринклерами, легкоплавная насадка которых, вскрываясь при начальной стадии возгорания, обеспечивает подачу огнетушащего состава на очаг возгорания.
При пожаре спринклерные установки приступают к тушению независимо от того, находятся ли в помещениях люди или они там отсутствуют. Конструктивно установки пожаротушения представляют собой смонтированную под перекрытиями защищаемых помещений сеть труб со спринклерами, вскрывающимися при повышении температуры. Если площадь велика, то спринклерная сеть разделяется на отдельные секции, причем каждая сеть обслуживается отдельным контрольно-сигнальным клапаном.
Отапливаемые помещения оборудуют водяными спринклерными системами пожаротушения, трубопроводы которых всегда заполнены водой. После вскрытия того или иного числа спринклеров вода в виде раздробленных струй подается к очагу возгорания. В течение первых минут пожара вода течет от автоматического водопитателя, а затем контрольно-сигнальный клапан включает пожарные насосы, обеспечивающие подачу расчетного количества воды, необходимого для ликвидации пожара.
Если в помещениях, находящихся в районах с продолжительностью отопительного периода более 240 дней, есть нуждающиеся в защите неотапливаемые помещения, их оборудуют воздушными спринклерными системами. В этих системах в обычное время сеть труб от спринклеров до контрольно-сигнального клапана находится под давлением сжатого воздуха.
Дренчерная система представляет собой систему автоматического водяного пожаротушения, предназначенную для особо пожароопасных объектов.
Данные системы, как правило, применяются для защиты особо пожаро- и взрывоопасных объектов, на которых огонь распространяется с высокой скоростью, как правило это помещения или целые объекты по производству или хранению легковоспламеняющихся материалов, окрасочные камеры, гидростанции или атомные станции, другие спецобъекты и т.д.
Еще дренчерные системы применяются в качестве дренчерных завес, которые обеспечивают отсечение «стеной огнетушащего вещества» (например воды) помещения, где возникло возгорание от других помещений здания. Примеры: дверные или иные проемы в помещениях автостоянок и предприятий, атриумы торговых, административных, гостиничных или иных комплексов и т.д. Различные спринклерные системы работают уже в течении столетии. Потребление большого количества воды (более 80 литров) при использовании традиционных систем требует большого числа емкостей и резервуаров с водой; это особенно критично для местностей и локальных пространств, где нет источника с достаточным для тушения пожара количеством воды.
Повреждения, вызываемые водой при срабатывании сплинкирных или дренчерных установок обычного распыла (диаметр капель 0.42 мм), часто наносят ущерб больше, чем от пожара, или сравнимый с ним, так как требует большого времени тушения очага возгорания. «Грубые» струи воды, разбрызгиваемые с потолка, способны достичь очага пожара, проникнуть в его ядро и успешно тушить большинство обычных возгораний. При этом большое количество воды (до 60 %) стекает ниже уровня зоны пожара и на горении не воздействует. Одним из простых и надежных путей устранения этого недостатка, а также повышения огнетушащей способности воды является применение при пожаротушении распыленной воды (РВ).
2. Установки пожаротушения тонкораспыленной водой: одним из способов повышения эффективности пожаротушения водой является использование тонкораспыленной воды. Тонкораспыленной называют воду, полученную в результате дробления водяной струи на капли, со среднеарифметическим диаметром до 150 мкм. Автоматические установки пожаротушения тонкораспыленной водой могут быть как стационарными, так и модульными. В основном они применяются для поверхностного и локального (по поверхности) тушения очагов пожара классов А и В.
В последнее десятилетие началось применение установок пожаротушения тонкораспыленной водой, диаметр большинства капель которой составляет менее 100 мкм. Они наиболее эффективны для тушения загораний водонерастворимых нефтепродуктов с температурой кипения ниже 100 С. Установки применяются для пожаротушения в помещениях по всей расчетной площади, если их негерметичность не превышает 3%. В ряде случаев с помощью тонкораспыленной воды (диаметр капель от 50 до 70 мкм) можно осуществлять пожаротушение объемным способом.
ООО "ГорПожБезопасность" разработаны и промышленно выпускаются специальные спринклерные оросители для тонкораспыленной воды "Аквамастер". В НИИ низких температур при МАИ создан ряд спринклерных и дренчерных мелкодисперсных оросителей, предназначенных для тушения пожаров классов А и В в замкнутых и полузамкнутых объемах. В России рядом организаций (НІЖ "Пламя" (г. Реутов Московской обл.), НПФ "Безопасность" (г. Санкт-Петербург), НИИНТ (г. Москва), Федеральным центром двойных технологий "Союз" (г. Дзержинский Московской обл.) ЗАО МЭЗ "Спецавтоматика" (г. Москва) и др.) были разработаны перспективные технологии получения тонкораспыленной воды для целей пожаротушения. На западе наибольшего успеха в создании аналогичных АУЛ добились фирмы Marioff Corporation Оу (Финляндия) (системы типа HI-FOG) и Securi-Plex (Великобритания), установки которых успешно прошли испытания в центре FMRS (США). Сравнительный анализ зарубежных и отечественных разработок показывает, что некоторые отечественные АУЛ значительно эффективнее зарубежных. Их расчет и проектирование производится на основе нормативно-технической документации предприятий-изготовителей.
Построение регрессионной модели для прогноза времени тушения очагов пожара класса «В» в замкнутых объемах
Для проведения эксперимента по исследованию интенсивности подачи воды совместно с водопитателем при тушении пожаров класса «В» были разработаны и изготовлены два лабораторных стенда с модулями пожаротушения (рисунки 2.2 и 2.3).
Последовательность рабочего эксперимента на лабораторном стенде с модулем пожаротушения следующая: в стальной баллон объемом 1000 мл (7) помещаются определенное количество водопитателя (9) и огнетушащего вещества (воды). Баллон термостатируется путем погружения в песчаную баню (3). Температура нагрева баллона с ОТВ контролируется с помощью термопары (2), а давление внутри баллона - манометром (8). Рабочий интервал температур баллона с ОТВ (7) составляет 75 - 83 С. По достижении заданной температуры исследуемое огнетушащее вещество через систему подачи совмещенное с разрывной мембраной (10) подается в экспериментальную камеру (1). В камеру предварительно помещаются очаги пожара класса «В» (5) на разных уровнях. В ходе эксперимента фиксируется давление срабатывания, температура нагрева баллона с ОТВ и время тушения нижнего и верхнего очагов горения в объеме экспериментальной камеры. Затем определяется количество поданного огнетушащего вещества, по средствам замера остатка в баллоне. Это необходимо для нахождения интенсивности подачи ОТВ из модуля пожаротушения [64, 66, 67, 68].
Рабочая камера герметично закрывается, в фасадной стене имеются окна для наблюдения за ходом эксперимента. В камеру помещались очаги пожара класса «В», представляющие собой металлические емкости диаметром 80 мм, расположенные на разных высотах (разница в 30 см), в качестве горючего компонента использовались ацетон и бензин АИ-80. Рисунок 2.3. Лабораторный стенд с модулем пожаротушения для исследования тушения очагов пожара класса «В» с сифонной трубкой:
Определение оптимального соотношения водопитателя и воды, в зависимости от интенсивности подачи ОТВ по методу крутого восхождения. 5. Исследование зависимости времени тушения очагов пожара класса «В» от температуры баллона с ОТВ модуля пожаротушения.
Для исследования мембраны на давление срабатывания, за счет создания избыточного давления в баллоне с ОТВ была поставлена первая серия экспериментов. В качестве мембраны использовалась профессиональная фольга 12 и 18 мкм фирмы «Spektr», изготовленная согласно [18]. Результаты эксперимента представлены на рисунке 2.4. Толщина мембраны, мкм Рисунок 2.4. Гистограмма зависимости толщины мембраны от давления разрыва
Анализ экспериментальных данных по проверке мембраны на прочность показывает, что разрывное давление зависит от толщины данной мембраны, и изменяется в пределах 0,4 Атм (кгс/см ). Для проведения дальнейших экспериментов выбрана мембрана толщиной 18 мкм, так как давление, которое она выдерживает в большей мере подходит к рабочему давлению системы -4,0 ± 0,2 Атм (кгс/см2).
Для определения прекращения горения очагов пожара за счет снижения концентрации кислорода, которая замерялась в экспериментальной камере газоанализатором «Testo 300XXL», была проведена вторая серия экспериментов. В металлические емкости помещалось по 80 мл горючей жидкости, и поджигалась. Исследование показало, что горючая жидкость в очагах пожара выгорает полностью в течение 7 минут. При проведении экспериментов осуществлялись два замера концентрации кислорода: первый -без очагов пожара, а второй - после выгорания горючей жидкости. В первом случае концентрация составляла (20,4 ± 0,2) % об., а во втором -(19,8 ± 0,2) % об. с доверительной вероятностью Р = 0,95. При данной концентрации кислорода в воздухе в замкнутом объеме самозатухание очагов пожара горючей жидкости не возможно [64].
Третья поставленная серия экспериментов предназначалась для определения максимальной интенсивности подачи ОТВ модулем пожаротушения в объем, результаты представлены в таблице 2.1. В качестве водопитателя был выбран фреон 141В.
Таблица 2.1. Определение интенсивности подачи ОТВ при использовании лабораторных стендов с модулями пожаротушения При проведении данного эксперимента было выявлено, что интенсивность подачи ОТВ при срабатывании модуля пожаротушения, у которого в баллоне нет сифонной трубки, не достаточна для тушения очагов пожара класса «В» по сравнению с нормативным (0,2 л/(с-м )). В баллоне с сифонной трубкой интенсивность подачи ОТВ в 1,6-1,7 раза выше по сравнению с модулем пожаротушения без сифонной трубки. Следовательно, для проведения дальнейших экспериментов целесообразнее использовать МП РВ с сифонной трубкой.
Изменение интенсивности подачи ОТВ свидетельствует о том, что значительное количество его переносится механически, то есть при прохождении «кинетически активных» тяжелых паров фреона 141В через слой воды. При увеличении толщины этого слоя естественно происходит увеличение интенсивности подачи огнетушащего вещества. Данный факт способствовал проведению четвертой серии эксперимента - для определения оптимального соотношения фреона и воды, в зависимости от интенсивности подачи ОТВ по методу крутого восхождения [65, 73].
Задача исследования в данном случае заключается в поиске условий или значений факторов, при которых интенсивность подачи огнетушащего вещества будет максимальным. Для получения максимального значения интенсивности подачи ОТВ, выявлена необходимость увеличения количества воды и температуры нагрева баллона с ОТВ, а так же уменьшения количества фреонаНІВ, от которых она и зависит.
Рекомендации по применению способа подачи огнетушащего вещества модулем пожаротушения на объектах нефтегазового комплекса
В любом случае, приблизительно можно считать, что если F 10, то доверительная вероятность а не меньше 95 %.
Следует заметить, что критерий Фишера применим, как правило, при нормальных законах распределения измеренных значений «выхода» (компонент вектора Yj) и разностей {yjf - f(Xb Aj)}[91]. Тем не менее, имеется положительный опыт использования данного критерия, когда условие нормальности не соблюдается [92]. Помимо F-критерия часто оценивается и величина максимального рассогласования между результатами испытаний и расчетов значений «выходов» исследуемого объекта по ММ [93]: Sj=max\wl(yJi-f(xi,Aj)\ j = \,...,n (3.іб) которая является еще одним критерием проверки адекватности. При этом может возникать ситуация, когда существуют две модели (или более), у одной из которых больше величина а, а у другой меньше величина 5j. Тогда, согласно принципу Парето [94], обе эти модели имеют равное «право на жизнь», что не противоречит также принципу множественности моделей [95].
В качестве дополнительного критерия оценки адекватности моделей применяется и среднеквадратичное отклонение: SJ=D/ j = l,-..,n (3.17) Преимуществом этого критерия является совпадение физической размерности 5j и j-ro «выхода» yj.
Часто применяется и такой критерий, как стабильность прогноза величины «выхода» по различным регрессионным ММ, полученным по одним и тем же результатам испытаний - матрице X и вектору Yj. Если по мере уточнения ММ (повышении величины Fj или доверительной вероятности а) прогнозные значения «выхода» у]п стремятся к какому-то асимптотическому значению, то это дополнительно свидетельствует об адекватности последней модели. В противном случае необходимы дополнительные исследования.
В качестве же основного «внешнего» критерия используется согласование результатов моделирования «выходов» исследуемого объекта по полученной ММ с результатами контрольных испытаний. Одним из вариантов этого подхода является разделение результатов из N опытов на обучающую (по которой строится регрессионная ММ) и контрольную (по которой адекватность ММ проверяется) выборки, что лежит в основе метода . группового учета аргументов (МГУА) [96].
Дополнительной проверкой адекватности регрессионной М является ее согласованность с логикой и физикой функционирования исследуемого объекта. Например, если «выход» объекта при увеличении значения какого-либо «входа» должен увеличиваться, то это также должно следовать из полученной ММ.
Оценка информативности регрессионных моделей. Важным показателем для регрессионной ММ (3.5) является ее информативность. Поскольку ММ служит своеобразным средством «сжатия» неопределенности (т.е. сведения дисперсии испытаний D0 к меньшей дисперсии MM Dj), то в работе [97] была даже сформулирована соответствующая теорема, которая в предположении о нормальности выражается формулой: / = 0,51og2F7. (з.і8) Если же вектор Yj и вектор разностей {ир=у], - f(XbAj)} представимьт в виде нормированных гистограмм {gyi(yj)} и {gui(Uj)}, (т.е. выполняются условия gyi+gy2+- -+gyL = 1/Sy и gui+gu2+- -+guL = 1/Su, где Sy и Su - длины интервалов для первой и второй гистограмм соответственно, определяемые, например, по формуле Стэрджеса [91], L - число интервалов), то информированность регрессионной ММ может быть оценена по выражению [97, 98]:
Когда гистограммы {gyi(yj)} и (gui(Uj)} могут быть адекватно описаны нормальными законами (это оценивается по критерию Пирсона [99]), то выражение (3.19) стремится к (3.18).
Определение доверительных интервалов. Доверительный интервал регрессионной ММ (3.5) зависит от трех основных факторов: точности модели, удаленности моделируемой точки от метацентра испытаний и доверительной вероятности моделирования. Он может быть оценен по обобщенному выражению [100]: tyj tp-yJDjQ + p2) J = l - (з.20) где tp - величина t-статистики Стьюдента для доверительной вероятности [3 и степени свободы Vi = N - М; р - приведенное расстояние моделируемой точки, описываемой вектором «входов» xn=[xin...xmn], до метацентра исходного множества экспериментальных данных (плана или протокола испытаний), на основе которого была построена ММ (3.5). Величина tp может быть получена из таблиц [89] или по приближенному выражению для экспресс-оценки величины tp [90]. Для регрессионной ММ квазилинейного вида (3.7) величина р находится из векторно-матричного выражения [101]: p Z WjZf z; (3.21) где Zn - вектор условных факторов, соответствующий вектору «входов» Хп. Схема матрично-векторных произведений для получения векторов Aj и величины р представлена на рисунке 3.4. Подход к определению величины р для регрессионных ММ общего вида (3.1) изложен в работе [102]. Применительно к оценке доверительного интервала сформулирована предельная теорема [100]: величина приведенного доверительного интервала регрессионной ММ (т.е. отношение Ayj/tp) не меньше корня квадратного из дисперсии ММ.
