Для диспергирования огнетушащего материала также можно использовать энергию сжатого воздуха или инертного газа (азот, фреон и т.п.). При этом рабочий газ содержится или в отдельном сосуде или в одном сосуде с жидким или порошкообразным огнегасящим веществом. Запуск таких устройств осуществляется с помощью взрыворазрушаемых (обычно электродетонатором) диафрагм или механически открываемых клапанов. Преимущество данного способа диспергирования и выброса огнегасящего вещества состоит в минимальной инерционности процесса создания пламегасящей среды, автономности системы (при использовании механически открываемого клапана), возможности плавного регулирования (в определенных пределах), с помощью дросселирующих отверстий, времени существования гасящего облака, также возможности текущего контроля работоспособности этих систем по показаниям давления газа в рабочей камере. К недостатку таких устройств можно отнести определенную потенциальную опасность для горнорабочих и обслуживающего персонала, обусловленную постоянным размещением в выработке сосудов, работающих под высоким давлением.
Датчик, как важнейший элемент автоматических систем гашения
Важнейший элемент автоматических систем гашения, определяющий возможность своевременного обнаружения вспышки (взрыва), - датчик, реагирующий на какое-либо физическое явление, сопровождающее вспышку или взрыв, и выдающий сигнал на срабатывание исполнительного устройства. Как известно, любая вспышка (взрыв) метановоздушной или пылеметановоздушной среды сопровождается возникновением пламени, которое характеризуется значительным повышением температуры в зоне реакции и в окружающей среде, а также служит источником интенсивного электромагнитного или светового излучения в широком диапазоне частот. Кроме того, на определенной стадии развития взрывного процесса возникает ударная воздушная волна (УВВ), представляющая собой распространяющуюся по выработке зону повышенного давления. Все эти физические процессы, сопровождающие взрыв, могут быть зафиксированы с помощью специальных устройств, что позволяет использовать их в автоматических системах локализации в качестве датчиков, реагирующих на возникновение вспышки или взрыва.
Распространение получили датчики, реагирующие на высокую температуру пламени взрыва или пожара. В качестве чувствительного элемента таких датчиков в основном применяют различные термопары. К преимуществам таких датчиков следует отнести их высокую помехозащищенность и сравнительно простое устройство. Однако, несмотря на высокую чувствительность и сравнительно небольшую инерционность термопар, для срабатывания такого датчика необходим непосредственный контакт с пламенем. В связи с этим, для обеспечения своевременного диспергирования пламегасящего вещества перед подходом фронта пламени взрыва необходимо увеличивать расстояние между датчиком и исполнительным (взрывным) устройством до нескольких десятков метров. При этом, естественно, теряется основное преимущество автоматических систем – способность погасить взрыв (вспышку) на начальной стадии развития.
Перспективны, с точки зрения обеспечения быстродействия ждущих автоматических систем гашения взрывов, оптические датчики, реагирующие на световое излучение пламени, главным образом в инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра. Как показали специальные исследования спектрального состава излучения пламени взрывов метана и угольной пыли, различных источников рудничного освещения, а также поглощения ультрафиолетового и инфракрасного излучения взвешенной в воздухе угольной и породной пылью, наиболее подходящими для шахтных автоматических систем взрывоподавления являются оптические датчики, чувствительные к инфракрасному излучению пламени, снабженные светофильтрами, не пропускающими излучение с длиной волны меньше 1,1·10-6 м. Однако применение таких датчиков ограничено возможностью ложного срабатывания от воздействия других источников света и сложностью защиты оптических деталей от запыления в подземных горных выработках.
Как показал анализ результатов ряда исследований, возможно применение датчиков, реагирующих на повышение давления, т.е. на наличие УВВ. Такие датчики показали свою надежность и избирательность, поскольку они выдают сигнал на срабатывание автоматической системы только при взрывах метана (угольной пыли) и не реагируют на случайные вспышки. Однако следует учитывать, что при их разработке необходимо точно выставлять порог срабатывания: с одной стороны, повышая чувствительность (для гарантированного обнаружения взрывов в начальной стадии возникновения), с другой – борясь с ложными срабатываниями от посторонних помех (например, при ведении взрывных работ). Исследования показали, что оптимальный порог срабатывания таких систем должен быть порядка 0,02 МПа.
Исследования
В СССР в 80-х годах XX столетия испытания экспериментальных образцов основных функциональных узлов опытных образцов автоматических систем в металлической штольне МакНИИ и опытной штольне «Гранит» ВНПО «Респиратор» (Украина) показали, что они позволяют устойчиво гасить взрывы пылеметановоздушных смесей при наиболее взрывоопасных концентрациях, инициированных любыми возможными в шахтах источниками воспламенения, в том числе и детонацией свободно подвешенного (открытого) заряда ВВ. При этом источники воспламенения могут находиться как в тупике выработки, так и посреди загазованного участка. Надежное гашение взрывов, инициированных детонацией заряда ВВ в тупике выработки, обеспечивается автоматическим взрывоподавляющим устройством, содержащим не менее 30 кг ингибитора при длине облака не менее 15 м и удельном расходе ингибитора 0,10-0,15 кг на 1 м3 объема защищаемой выработки. В настоящее время в России применяются более эффективные огнетушащие порошки П-АГС и ИСТО-1. По данным ВостНИИ, при содержании таких порошков не менее 0,01 кг на 1 м3 объема защищаемой выработки исключается возможность воспламенения метановоздушной смеси.
К настоящему времени как в России, так и за рубежом накоплен достаточный опыт создания шахтных автоматических систем взрывопадавления, предназначенных для защиты различных конкретных объектов: подготовленных забоев, проходческих и выемочных комбайнов и т.д. В ходе разработок были созданы многочисленные варианты основных элементов и узлов таких систем, а их совершенствование продолжается и по сей день.
Обобщая вышеизложенное, можно отметить, что автоматические системы локализации взрывов метана и угольной пыли должны:
– обеспечивать выброс в зону реакции и на пути распространяющегося по выработке фронта пламени гасящего облака за время около 15-30 м/с при достаточной чувствительности к взрыву метана и угольной пыли;
– обеспечивать прекращение процесса взрыва при удельных концентрациях этих порошков 0,01-0,10 кг/м3;
– обладать высокой надежностью срабатывания, а также иметь систему контроля ее работоспособности;
– иметь защиту от самопроизвольного ложного срабатывания;
– не содержать элементы, которые могут быть источником выделения ядовитых или токсичных химических соединений;
Скачать реферат