Приборы по предотвращению взрывов разрабатывают ученые в Бийске

[KIP IPP 66]

http://www.politsib.ru/news/92321

Ученые АлтГТУ разрабатывают приборы по предотвращению взрывов на промышленных объектах

Антон Сидоренко, кандидат технических наук, доцент кафедры методов и средств измерений и автоматизации Бийского технологического института (филиал АлтГТУ) занимается научной работой в области оптико-электронного приборостроения, в частности реализует проект по разработке научных основ построения многокритериальных оптико-электронных приборов контроля аварийных и предаварийных ситуаций в угольных шахтах. Проект признан победителем конкурса на соискание грантов Президента РФ по области знания «Технические и инженерные науки».

Научное исследование Сидоренко является развитием и продолжением работ, проводимых коллективом ученых Бийского технологического института АлтГТУ в области обеспечения пожарной безопасности и взрывозащиты различных промышленных объектов под руководством профессора Евгения Сыпина.

«Мы разрабатываем оптико-электронные приборы для обнаружения очага возгорания на ранней стадии. Проблема предотвращения взрыва в том, что он развивается слишком стремительно. Его необходимо «поймать» за 10 миллисекунд (1/100 секунды). В противном случае, подавить взрыв практически не возможно: очаг «разгоняется» до нескольких скоростей звука. К тому же, большое количество горючей угольной пыли, которое образуется на втором этапе взрыва, поднимается вверх и начинает гореть, выделяя огромное количество энергии, что приводит к максимальным разрушениям – после взрыва рельсы в шахтах завязаны узлом. Для решения этой задачи коллектив БТИ разработал датчики обнаружения взрыва с взрывоподавляющим устройством в виде пушки, которая стреляет порошком. За 10 мс пушка выбрасывает до 50 кг порошка. Датчики разработаны по уникальному принципу и не имеют аналогов, прошли сертификацию в Кемерово и успешно работают в шахтах. Суть действия заключается в следующем. Устройство помещается в систему вентиляции угольных шахт, при помощи теплового идентификатора улавливает очаг возгорания, после чего происходит моментальный выброс порошка. От других датчиков они отличаются тем, что в них есть система, которая позволяет улавливать тепловое излучение, невзирая на пыль, свет и присутствие человека. Этот датчик определяет источник возгорания по двум координатам, например, справа внизу, или слева вверху. На сегодняшний день разработана и протестирована система, работающая по трем направлениям: к первым двум параметрам добавлено расстояние», – объясняет Евгений Сыпин, профессор кафедры методов и средств измерений и автоматизации.

На реализацию проекта в течение двух лет будет выделено 1,2 млн. рублей. Средства будут потрачены в том числе, на закупку спецоборудования и расходных материалов для проведения исследований.

По словам молодого ученого Антона Сидоренко, на сегодняшний день успешно решена проблема помехоустойчивости приборов к различным видам оптических помех, которыми являются источники естественного и искусственного освещения. Следующий этап – создание многокритериального интеллектуального оптико-электронного прибора контроля для мониторинга рудничной атмосферы и обеспечения пожарной безопасности. «Предлагаемый прибор включает в себя распределенные в охраняемом объекте датчики, сигналы с которых поступают на блок управления. Алгоритм контроля будет реализован на основе обработки сигналов всех датчиков нейронной сетью. Принимаемыми мерами в зависимости от обнаруженной ситуации являются передача управляющих сигналов на системы вентиляции, электроснабжения, устройства пожаротушения или взрывоподавления (при возникновении горения), – рассказывает разработчик. – Отличием от известных подходов является то, что в исследованиях будет учтено влияние пыли на порог воспламеняемости газопылевоздушной смеси. Это позволит повысить достоверность определения предаварийной ситуации, установить связь критериев, обуславливающих наличие предаварийных (взрывоопасная смесь) и аварийных ситуаций (тление пламенное горение). Будет учтено влияние промежуточной среды в виде газопылевоздушной смеси на возможность обнаружения пламенного горения и тления».

[KIP IPP 66]

Разработка сотрудников Бийского технологического института нашла поддержку Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ). В течение трех лет бийские ученые будут получать по 700 тысяч рублей, которые пойдут на создание системы обнаружения возгорания.

– Мы выиграли престижный грант, и дело даже не в деньгах, – говорит Евгений Сыпин, профессор кафедры методов и средств измерений и автоматизации. – Российский фонд фундаментальных исследований поддерживает только исследования мирового уровня. Желающих получить гранты много, но чтобы их так часто выигрывала одна организация – редкость.

Гранты РФФИ бийскому политеху выделяют не в первый раз. Три года назад институт выиграл средства на изучение процесса горения на начальной стадии в помещении, где есть метан и угольная пыль. Такие данные ученым понадобились, чтобы продолжить создание приборов защиты для угольных шахт, которым в институте занимаются уже давно.

На определенном этапе для продолжения разработки специалисты начали изучать начальные стадии горения. В первые доли секунды огонь, возникший в шахте от случайной искры, еще можно потушить. Для этого бийчане создали распределенную систему – пять датчиков пламени расставили на объекте определенным образом и подключили к промышленному компьютеру. Программа отслеживает, какая информация приходит от каждого из датчиков, а если они обнаружат возгорание – определяет его координаты в пространстве. Изобретение бийских ученых может быстро зафиксировать разгорающуюся искру, когда человеческий глаз ее еще не успел заметить – для этого приборам нужно всего три миллисекунды. А чем быстрее будет найден очаг возгорания, тем легче его потушить.

На эти исследования РФФИ выделял бийчанам по 400 тысяч рублей в течение трех лет. Средства пошли на создание специальных экспериментальных установок, тестирование системы и зарплату научным сотрудникам.

Теперь перед учеными БТИ стоит новая задача – что делать, если очаг не заметили в первые секунды? Скорость и объем возгорания растет, поэтому система должна действовать в других условиях. На исследования бийчане выиграли новый грант – теперь в течение трех лет им будут выделять по 700 тысяч. 

– Мы должны посмотреть, какие процессы будут происходить, когда очаг возгорания будет разрастаться, – объясняет Евгений Викторович. – Как в этом случае система будет работать, как ей принимать решения, как потом тушить возгорание – этого пока не знает никто в мире. До нас подобных исследований никогда не проводили.

Изучать возгорания будут девять сотрудников Бийского технологического института – представители кафедры методов и средств измерений и автоматизации и кафедры естественнонаучных дисциплин.

Как и любое фундаментальное исследование, изучение горения начнется с моделирования. Бийчане будут использовать математическую модель – просчитают, как будет развиваться очаг возгорания. Ученые напишут систему дифференциальных уравнений и запрограммируют компьютер, который рассчитает и покажет весь процесс. Предстоит очень сложная задача, отмечают специалисты, самому современному компьютеру на это понадобится несколько часов. Информация, которую получат в результате вычислений, позволит модернизировать распределенную систему. Усовершенствованное изобретение сможет работать не только на начальной стадии возгорания.

Когда расчеты закончатся, систему предстоит проверить на практике. В прошлый раз ее тестировали в специальной комнате для огневых испытаний предприятия ЗАО «ПО  «Спецавтоматика», где создавали тестовый очаг возгорания. Теперь использовать помещение не получится – ученым предстоит проверить взрыв, а для этого нужно будет собрать специальную установку. В нее  запустят метан, подожгут и будут наблюдать, совпадут ли реальные процессы с расчетами компьютера.

Подобных исследований еще не проводили, поэтому их результаты пригодятся не только ученым БТИ. Данные можно будет использовать для создания систем безопасности в жилых домах, на производственных предприятиях. Например, в квартире на основе модели можно будет правильно рассчитать конструкцию окна, чтобы в случае взрыва бытового газа резко снизить давление и спасти хозяина от серьезных травм. Модель также поможет усовершенствовать противопожарные системы, чтобы тушить только очаг возгорания в больших помещениях и не заливать водой все помещение.http://biwork.ru/naukograd/134805-lovushka-dlya-vzryva-uchenye-bti-vyigrali-grant-na-sozdanie-unikalnoj-ustanovki.html

[Лабинцев А.И. 17]

Очень интересная тема! А чем Вы измеряете динамическое давление, если не секрет?