Розробка та використання моделей теплового стану і аналіз вогнестійкості кабельних трас енергетичних об’єктів - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ Робота виконана в Інституті технічної теплофізики Національної академії наук України. відділом Інституту технічної теплофізики Національної академії наук України відділом Інституту технічної теплофізики Національної академії наук України Новак Сергій Вікторович кандидат технічних наук, заст. директора Українського науково-дослідного інституту пожежної безпеки МНС України З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту технічної теплофізики НАН України за адресою: 03057, м.Вогнестійкість кабельної траси - це здатність зберігати функціонування кожного з кабелів, розташованих у металевому коробі, в умовах зовнішньої пожежі, а межею вогнестійкості є час від початку вогневого випробування при стандартному температурному режимі до моменту втрати функціонування будь якого з кабелів. Необхідно зазначити, що умови вогневих випробувань, які відповідають кривій стандартного температурного режиму є досить жорсткими стосовно теплового впливу на зразки, що випробовуються, особливо для кабельних трас у реакторному відділенні АЕС, де основним пожежним навантаженням є горюча частина кабельних трас, при вигоранні якої характер (темп) зміни та рівень температур є значно нижчим, - так звані умови реального температурного режиму пожежі (далі реальної пожежі). Альтернативний підхід до аналізу вогнестійкості кабельних трас полягає у використанні розрахункових методів, основаних на моделюванні, як самого джерела пожежі, так і теплового стану кабельних трас, що піддаються нагріву під впливом цього джерела. Найбільш близької в цій області роботою, де застосовується запропонований підхід - є міжнародний проект під егідою NIST “Розвиток моделей пожежі на АЕС: пожежі кабельних трас” (2002 р.), у якому розглядається тепловий стан кабельної траси в умовах пожежі. Але ці результати не можна застосувати до досліджуваних трас українських АЕС, оскільки в цьому проекті розглянуто: кабельні траси без металевих коробів; кабельні траси перебувають у невеликому приміщенні під стелею й розташовані в горизонтальній площині на значній відстані одна від одної; вигорання кабельної траси моделюється тільки тепловиділенням; у роботі не досліджується вогнестійкість кабельних трас.Аналіз можливих пожежних навантажень і причин їхнього загоряння в гермозоні 2-го блоку Хмельницької АЕС показав, що найбільш ймовірною причиною виникнення пожежі є загоряння горючої маси кабельних трас у коробах при короткому замиканні одного з кабелів. Основним завданням захисту кабельної траси від пожежі є розробка технічних рішень щодо забезпечення нормованого 1,5-годинного функціонування кабельної траси однієї системи безпеки, що розташована в безпосередній близькості від кабельної траси, що горить, іншої системи безпеки в умовах реальної пожежі. Відповідно до методики випробування кабельних трас на вогнестійкість, розробленої в УКРНДІ пожежної безпеки, експериментально повинні бути знайдені такі характеристики системи: межа вогнестійкості кабельної траси та максимальне значення температури, при якій хоча б один кабель у коробі втрачає працездатність в умовах стандартного температурного режиму (температура втрати функціонування кабелю). У частині короба ,що заповнена кабелями, відбувається коротке замикання (КЗ) одного з кабелів, що призводить до виділення такої кількості теплоти в цьому кабелі, що він розігрівається до високої температури і відбувається його загорання. 3 розглянемо основну, розроблену в цій роботі модель - модель теплообміну двох кабельних трас і визначення порогу вогнестійкості верхньої траси , що не вигорає при вигоранні нижньої траси, що дозволяє враховувати ступінь заповнення короба кабелями, відстань між кабельними трасами і їхню геометрію.Проведений огляд сучасних методів аналізу теплового стану і вогнестійкості кабельних трас показав переваги застосування розрахункових методів у рамках CFD-моделювання для аналізу вогнестійкості кабельних трас. Вогневі випробуваннях кабельних трас у вогневій печі в умовах стандартного температурного режиму пожежі показали, що вогнестійкість траси без вогнезахисного покриття становить 12 хвилин, а температура втрати функціонування 190 °С була використана для аналізу вогнестійкості трас при різних умовах пожежі. Модель дозволила провести аналіз вогнестійкості (верхньої) кабельної траси, що не горить, а також визначити матеріал (зокрема: SP-2А, супертонке базальтове волокно) і товщину вогнезахисних покриттів, що задовольняють вогнестійкості 1,5 години для реальних умов пожежі. Зокрема, використання покриття SP-2А, що спучується, забезпечує необхідну вогнестійкість, коли відстань між кабельними трасами більше 1-го метра і заповнення кабелями короба до 40%, а також для варіантів, коли відстань між кабельними трасами більше 0,5 метра і заповнення кабелями від загального обєму короба до 20%.

Основний зміст роботи