Подписка
МЕНЮ
Подписка

Газоаналитические системы для повышения безопасности метрополитенов

Александр Лукьянченко, Леонид Волков, Анна Столлер, Никита Лукьянченко, 06/07/21

Метрополитены России ежедневно перевозят более 20 млн человек. Самый большой объем перевозок осуществляется Московским метрополитеном. Главная опасность метрополитена в том, что на этом подземном объекте в случае какого-либо инцидента, будь то авария, пожар, теракт или отключение напряжения, любой работник и пассажир становится заложником ситуации и без помощи успешная эвакуация может быть затруднительна.

 

Метрополитены – это предприятия, связанные с повышенной опасностью, уровень которой существенно возрастает в условиях возникновения аварии или пожара.

Статистика и опыт эксплуатации метрополитенов мира показывают, что это опасные, в том числе с противопожарной точки зрения, общественные объекты, большей частью работающие в подземных условиях с использованием стационарно смонтированных эскалаторов и являющиеся местами с массовым пребыванием людей.

Кроме того, метрополитены – сложные инженерно-технические сооружения, представляющие собой множество станций, объединенных сетью подземных тоннелей. При нарушении эксплуатационных правил, сбоях в работе по различным причинам, недостаточном уровне защиты от аварии или пожара, при возникновении даже одного очага возгорания они чрезвычайно уязвимы, так как удалены от поверхности и могут быть быстро задымлены, что может привести к массовой гибели пассажиров, работников и значительному материальному ущербу. Поэтому вопросам обеспечения безопасности на объектах метрополитенов всегда уделяется особое внимание как администрацией таких транспортных предприятий, так и сотрудниками подразделений.

Критерии опасности объектов метрополитена

Основные объекты в структуре метрополитена, которые представляют особую опасность, – электровозные депо, включающие в себя парк для отстоя, текущего ремонта, технического сервиса электровозов, вагонов поездов и мотовозов.

На территории метро размещены административно-бытовые, производственные, складские помещения, в том числе с хранением горючих жидкостей, горюче-смазочных, лакокрасочных материалов, используемых для топливной заправки мотовозов, проведения окрасочных работ при ремонте, обслуживании подвижного состава, а также электроподстанции, обеспечивающие электрическую тягу для поездов метро.

Станции метрополитена характеризуются большей частью подземными остановочными пунктами, состоящими из комплекса залов, переходов, лестниц, эскалаторов и помещений для обслуживания пассажиров, размещения инженерного оборудования, дежурного персонала.

Кабельные сооружения – тоннели, коллекторы, коридоры и технические этажи, шахты, отсеки, камеры предназначены для прокладки электрических трасс, монтажа соединительных муфт, свободного прохода обслуживающего персонала. Они характеризуются высоким уровнем пожарной нагрузки, а в часы пик только один поезд метро перевозит более 1 тыс. пассажиров.

Статистика и опыт эксплуатации метрополитенов мира показывают, что это опасные, в том числе с противопожарной точки зрения, общественные объекты, большей частью работающие в подземных условиях с использованием стационарно смонтированных эскалаторов и являющиеся местами с массовым пребыванием людей.

Актуальность газового контроля в метро

Для повышения безопасности пассажиров и сооружений метрополитена с целью раннего обнаружения аварии или пожара целесообразно использовать современные системы газового контроля.

Работа по дальнейшему совершенствованию современных систем, а также отдельных технических средств раннего обнаружения аварий (загораний) является весьма актуальной ввиду:

  • перехода предприятий и организаций к хозрасчетным отношениям;
  • сокращения численности малоквалифицированной части обслуживающего персонала, обеспечивающего контролирующие функции;
  • возрастания роли автоматизации производств;
  • необходимости надежного обеспечения сохранности материальных ценностей (наиболее важная цель в нашей стране).

Применение нового класса газовых извещателей позволяет более комплексно строить систему безопасности объектов. Такие извещатели по своей конструкции не боятся запыленной атмосферы и высокой влажности, имеют газочувствительные элементы, которые могут регистрировать малые концентрации контролируемых газов.

Многочисленные исследования, проведенные для большого количества веществ, показывают, что закономерности их разложения существенно зависят не только от вида горючего, но и от температуры реакции, скорости ее изменения во времени, размеров пиролизуемого образца, его формы, степени распада, контакта с продуктами разложения и т.д.

Таблица. Выделение СО и Н2 при пиролизе различных материалов210

Эффективность доказана

Перечень и количество газов, выделяющихся на начальной развивающейся аварийной ситуации, определяются составом материалов, включенных в этот процесс, однако в подавляющем большинстве случаев можно уверенно выделить основные характерные газовые компоненты, в частности водород и угарный газ. Представленные в таблице экспериментальные результаты исследований выделения водорода и оксида углерода в помещении при пиролизе таких широко использующихся материалов, как бумага, дерево и изоляция электропроводки, подтверждают физику процесса.

Приведенные экспериментальные данные доказывают, что газовые извещатели наиболее эффективны на начальной стадии образований опасных концентраций, обеспечивают достаточный запас времени для принятия мер по ликвидации аварийной ситуации (возгорания), а системы раннего обнаружения аварий должны ориентироваться на анализ двух газовых компонентов в атмосфере помещения – водорода Н2 и оксида углерода СО, большое количество которых выделяется именно на ранней стадии развития аварийной ситуации – пиролиза.

Так, в помещении объемом 100 куб. м будет достаточно использовать один газовый извещатель (без учета вентиляции и кондиционирования), который будет обеспечивать его безопасность. Термодеструкция у разных материалов начинается при различной температуре, но в любом случае она опережает появление дыма и пламени, процесс нагрева может быть медленным и длиться на протяжении десятков часов или дней.

Высокая чувствительность к выделяющимся углеводородам, селективность и быстродействие газовых извещателей с уверенностью рассматриваются как основные преимущества при раннем обнаружении аварии с возможностью оценки экологической напряженности рабочей зоны в местах пребывания людей (при нормальном регламентном режиме работы технологического оборудования).

211Структурная схема газоаналитической системы с интеграцией в общую систему АРМ оператора

Быстрое диагностирование аварийной ситуации

При приеме идентифицированного сигнала газовый извещатель должен интеллектуально обработать поступивший параметр по порогово-дифференциальному подходу, собственному интеллектуальному алгоритму, с настройкой на контролируемый параметр (по водороду и оксиду углерода), который позволяет достоверно оценить и диагностировать появление аварийной нарастающей ситуации, не учитывая появление или образование ложных показателей (образование локальных и кратковременных всплесков, незначительное нарастание концентрации газов за единицу времени, отсутствие одного из контролируемых газов, несоответствие процентного соотношения между выделяемыми газами и другими физическими и химическими показателями).

Структурная схема газоаналитической системы представлена на рисунке.
Данная система должна функционировать как самостоятельная и при необходимости интегрироваться в общую систему безопасности как элемент системы раннего обнаружения аварийных ситуаций до начала возникновения аварийных и пожаровзрывоопасных концентраций и состояний.

Особенностью газового контроля является необходимость учета иногда очень сложной динамики движения газов, зависящей от многих параметров. В любых условиях и на любых объектах наблюдаются воздушные потоки, переносящие и перемешивающие газы, из-за чего их концентрация неоднородная и непрерывно меняется.

Учет воздушных потоков и экологический мониторинг

Анализ состава атмосферы контролируемого объекта позволяет оперативно контролировать аварийные ситуации на начальных стадиях при правильном подходе к методике измерения.

Выделение в атмосферу специфических газов происходит при самых различных процессах, и контроль этих газов означает контроль интересующих процессов.

Особенностью газового контроля является необходимость учета иногда очень сложной динамики движения газов, зависящей от многих параметров. В любых условиях и на любых объектах наблюдаются воздушные потоки, переносящие и перемешивающие газы, из-за чего их концентрация неоднородная и непрерывно меняется.

В задачи газоаналитической системы входит и экологический мониторинг, когда показания определяют средневзвешенное значение дозы токсичного вещества (СО), поглощающегося человеком в данном помещении, и техногенное отклонение показателя по Н2, при достижении дифференциального контролируемого значения которого нужно максимально быстро зарегистрировать появление опасного компонента и отреагировать на его появление путем оповещения ответственного персонала, включения или выключения (при необходимости) устройств автоматики.

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" №2/2021

Темы:Пожарная безопасностьОПСОхранная и пожарная сигнализацияЖурнал "Системы безопасности" №2/2021

Хотите участвовать?

Выберите вариант!

 

КАЛЕНДАРЬ МЕРОПРИЯТИЙ
ПОСЕТИТЬ МЕРОПРИЯТИЯ
ВЫСТУПИТЬ НА КОНФЕРЕНЦИЯХ
СТАТЬ РЕКЛАМОДАТЕЛЕМ
Комментарии

More...