Построение системы молекулярной диагностики предпожарной ситуации в энергонасыщенных помещениях

Volgograd State Pedagogical University, Volgograd, Russia

Доклад посвящен построению системы молекулярной диагностики предпожарной ситуации в энергонасыщенных помещениях относительно фоновых концентраций основных групп С-Н, -О-О-, С-СL, С=О, N=O продуктов термоокислительной деструкции, включая помещения с атомными электрогенерирующими установками работающих на номинальных режимах эксплуатации.

Report to devote building of molecular systems diagnostics to form a hazard situation relative to of background concentration fundamental groups С-Н, -О-О-, С-СL, С=О, N=O which to characterize the products of thermooxiden destruction in energy overloaded compartments, in-clouding compartments with atomic energy arrangement, which work on nominal regime exploitation.

Развитие электроэнергетики и уровня генерируемых мощностей на различных объектах экономики (ОЭ) и транспорта – является ускорителем научно – технического прогресса во всех отраслях промышленности и транспорта, который сопровождается ростом уровней мощностей, а, следовательно, и энергонасыщенности помещений (ЭНП) различного класса и назначения. Рост энерговооруженности различных отраслей промышленности, атомных электрогенерирующих установок (АЭУ) и станций, морского и речного транспорта, сельского хозяйства и быта неразрывно связан с увеличением числа и видов применяемых электротехнических устройств, многие из которых являются потенциальными источниками пожарной опасности.

При нарушении режимов работы электроустановок и кабельной продукции в них происходит деструктивные явления, которые сопровождаются разрывом химических связей и выносом радикалов в окружающую среду которые рекомбинируют в газовоздушной среде (ГВС), формируют молекулярные системы состоящих из продуктов термоокислительной деструкции (ПТОД), накапливаются и являются потенциальными носителями информации о возникновении предпожарной ситуации (ППС).

Для построения молекулярных систем диагностики ППС в ЭНП необходимо на молекулярном уровне знать динамику формирования молекулярных систем, которые включают различные ПТОД.

Исследование ПТОД методом инфракрасной (ИК) спектроскопии разнообразных веществ и материалов, а также в помещениях судов морского базирования с АЭУ на номинальных режимах эксплуатации выявили закономерности формирования определенных групп С-Н, С=О, -О-О-, С-СL, N=O, С-О [1,2,3]. Что позволяет по их концентрации и интенсивности формирования в ГВС судит о степени опасности возникновения ППС [4].

Научная новизна исследований связана, с тем, что впервые обоснован подход обнаружения ППС по закономерностям формирования молекулярных систем ПТОД в ГВС ЭНП. В настоящее время процессы формирования ПТОД в ГВС методом ИК-спектроскопии малоизученны. Размеры молекулярных фрагментов ПТОД, по сравнению с дисперсионными макрофрагментами, на обнаружении которых построены все существующие системы обнаружения возгораний, находятся в пределах одного – двух нанометров [5].

В состав ПТОД ГВС входят углеводородные, карбонилсодержащие, кислородосодержащие и хлорсодержащие соединения. Процессы термоокислительной деструкции сопровождаются образованием углеводородсодержащих, карбонилсодержащих соединений и кислот, перекисей, гидроперекисей, озоносодержащих соединений (озониды), монозамещенных ароматиков, которые накапливаются и проявляются в ИК – спектре ГВС ЭНП [5].

Анализ ИК- спектров ГВС турбинного и электротехнического помещений с АЭУ показывают на формирование фоновых концентраций следующих групп, которые не превышают следующих значений:

для турбогенераторного помещения

• -    группа ar С-Н → С=1,74 10 ^{- 5} моль/л (диапазон волновых чисел 3030-3025 см ^{- 1} );

• -    группа С-Н → C = 1,49 10 ^{- 5} моль/л (диапазон волновых чисел 2970-2940 см ^{- 1} );

• -    группа С=О → С=6,74 10 ^{- 6} моль/л (волновое число 2360 см ^{- 1} );

• -    группа С=О → С= 0,68 10 ^{- 6} моль/л (волновое число 1760 см ^{- 1} );

• -    группа –О-О- → суммарная концентрация С =32,11 10 ^{- 5} моль/л (диапазон 1200-800 см ^{- 1} );

для электротехнического помещения

• -    группа ar С-Н → С=1,46 10 ^{- 5} моль/л (диапазон волновых чисел 3030-3025 см ^{- 1} );

• -    группа С-Н → C = 1,67 10 ^{- 5} моль/л (диапазон волновых чисел 2970-2940 см ^{- 1} );

• -    группа С=О → С= 25,4 10 ^{- 6} моль/л (волновое число 2360 см ^{- 1} );

• -    группа С=О → С= 0,68 10 ^{- 6} моль/л (волновое число 1760 см ^{- 1} );

• -    группа –О-О- → суммарная концентрация С =17,12 10 ^{- 5} моль/л (диапазон 1200-800 см ^{- 1} ).

Все концентрации этих групп являются фоновыми и являются концентрационными порогами для обнаружения ППС. При этом значения концентраций для группы С-Н не превышает ≈ 2,0 10 ^{- 5} моль/л, кислородосодержащих соединений С=О (волновое число 2360 см ^{- 1} ) ≈ 32 10 ^{- 6} и ≈ 1.0 10 ^{- 6} моль/л (волновое число 1760 см ^{- 1} ).

Таким образом, на номинальных режимах эксплуатации оборудования, в том числе электротехнического в ГВС образуются молекулярные системы, которые формируют в ЭНП фон, по изменениям которого можно обнаруживать возникновение кризисных ситуаций, в том числе предпожарных, а также судить о степени износа электротехнического оборудования.

Решение этой проблемы поднимет на новый качественный уровень противопожарную защиту различного класса ЭНП объектов экономики, энергетики, транспорта, что позволит минимизировать экономический ущерб и людские потери.

МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ • «Экология человека: здоровье, культура и качество жизни»