СПОСОБ ИНЕРТИЗАЦИИ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПОЖАРОВ
WAY OF PURGING FOR PREVENTION OF FIRE

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу инертизации для предотвращения пожара или взрыва в замкнутом защищенном пространстве посредством понижения содержания кислорода в защищенном пространстве по сравнению с воздухом в окружающей среде защищенного пространства.
Уровень техники
В технологии борьбы с огнем известны способы инертизации (снаряжение инертными веществами) для предотвращения и гашения пожаров в замкнутых областях. Общий гасящий эффект этих способов основывается на принципе вытеснения кислорода. Как известно, в целом, нормальный воздух окружающей среды состоит из 21 об.% кислорода, 78 об.% азота и 1 об.% других газов. Для гашения или предотвращения пожаров вводится инертный газ, например чистый или 90% азот, для дополнительного увеличения концентрации азота в соответствующей области и, таким образом, понижения процента кислорода. Гасящий эффект, как известно, осуществляется, когда процент кислорода падает примерно ниже 15 об.%. В зависимости от горючих материалов, находящихся в соответствующей области, может быть необходимым дополнительное понижение процента кислорода, например, до 12 об.%. Большинство горючих материалов не может дальше гореть при такой концентрации кислорода.
Вытесняющие кислород газы, используемые в этом "способе гашения с помощью инертного газа", обычно хранятся сжатыми в стальных канистрах, в специальных соседних помещениях, или используется специальное устройство для получения вытесняющего кислород газа. Таким образом, также могут использоваться смеси инертный газ - воздух, например, из 90%, 95% или 99% азота (или другого инертного газа). Стальные канистры или устройство для получения газа, вытесняющего кислород, составляют, так называемый, первичный источник системы гашения пожара с инертным газом. В случае необходимости газ затем направляется из этого источника через систему трубопроводов и соответствующие выходные сопла в соответствующую рассматриваемую область. Для того, также, чтобы удерживать риск возникновения пожара настолько низким, насколько возможно, если источник вдруг откажет, также иногда используются при случае вторичные источники инертного газа.
В опубликованном патенте DE 10235718 B3 раскрыт способ инертизации одного или нескольких замкнутых пространств для уменьшения риска возникновения пожара или взрыва посредством понижения содержания кислорода в замкнутом пространстве до номинального уровня кислорода по сравнению с воздухом окружающей среды. В указанном способе регистрируют значение температуры газа в замкнутом пространстве и номинальное значение содержания кислорода определяют непрерывно для данного значения температуры, при этом номинальное содержание кислорода повышается, когда температура падает. Этот способ, однако, имеет недостаток, заключающийся в том, что номинальное значение может сильно флуктуировать из-за физических характеристик, геометрии, конкретной конфигурации или покрытия материалов, хранящихся в защищенном пространстве, или других поверхностных материалов. Таким образом, необходимо определить индивидуальный параметр для каждой физической характеристики и конфигурации товаров, хранящихся в защищенном пространстве, что по существу невозможно на практике. По этой причине всегда выбирают более высокую концентрацию инертного газа, по соображениям безопасности, чтобы иметь возможность обеспечения оптимальной защиты от пожара, даже при возникновении неблагоприятных физических условий. Тем самым автоматически принимают более высокое потребление инертного газа, которое связано с дополнительными затратами, и, кроме того, может сделать невозможным вход людей в указанное пространство.
Известно, что температуры в пределах от -40° до +60°C не оказывают значительного влияния на предел воспламенения твердых или жидких веществ. С другой стороны, газы могут выделяться из современных материалов, как из твердых продуктов, в особенности из малых контейнеров для товаров и из упаковочного материала, так и из жидкостей. Несмотря на пониженное содержание кислорода, такое выделение газов материалами может представлять собой увеличенный риск возникновения пожара или взрыва.
Углеводороды представляют собой пример такого горючего вещества, которое увеличивает риск возникновения пожара и/или взрыва.
Краткое изложение существа изобретения
На основе проблем, описанных выше, при надежном конструировании систем гашения пожара с инертным газом технической задачей является дальнейшее развитие способа инертизации, известного из литературы и описанного выше, обеспечивающего надежную защиту и предотвращение пожаров, независимо от типа материалов и/или товаров, хранящихся в защищенном пространстве.
Поставленная задача решена в соответствии с настоящим изобретением путем создания способа инертизации, в котором номинальное значение концентрации кислорода регулируют как функцию концентрации горючих газов в защищенном пространстве.
Конкретное преимущество настоящего изобретения заключается в достижении с его помощью простого в реализации и очень эффективного способа инертизации для понижения риска возникновения пожара или взрыва в замкнутом защищенном пространстве, даже если при этом будет увеличиваться концентрация горючих веществ в защищенном пространстве из-за выделения газа. Концентрация горючих газов определяется посредством регулярных измерений. Это позволяет исключить недостатки контролируемых по параметрам концентраций инертного газа и/или кислорода в защищенном пространстве, при этом изменения параметров хранящихся материалов регулируются посредством распределенных по времени измерений и отклика на увеличение концентрации горючих газов из-за выделения газа.
Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Поставленная задача дополнительно решена путем использования одного или нескольких датчиков для измерения концентрации горючих газов в защищенном пространстве/области, по меньшей мере, в одном положении. Измерения во множестве положений могут быть необходимы, когда, например, объекты или упаковочный материал беспорядочно хранятся в замкнутом защищенном пространстве. В таких случаях или в случае неблагоприятных геометрических условий выбросы горючих газов из товаров, хранящихся в защищенном пространстве, могут значительно изменяться.
Концентрация кислорода в защищенном пространстве может измеряться в нескольких положениях и с помощью одного или множества датчиков. Осуществление измерений в нескольких положениях придает дополнительный аспект безопасности с точки зрения нерегулярного распределения газа в замкнутых защищенных пространствах.
Кроме того, концентрация кислорода может измеряться с помощью одного или множества датчиков соответственно. Техническая надежность может быть увеличена посредством осуществления измерений, по меньшей мере, с помощью двух датчиков.
Упомянутые измеренные значения концентрации горючих газов в защищенном пространстве, кроме того, вводятся, по меньшей мере, в один блок управления так же, как и концентрация кислорода в защищенном пространстве. Блок управления может оценивать множество вводимых измеренных значений на основе выбираемого алгоритма. Может быть предусмотрен один или несколько блоков управления. Преимуществом конфигурации с множеством блоков управления является увеличение надежности системы в целом. Таким образом, обеспечивается то, что даже если один блок управления вдруг откажет, система в целом остается в рабочем состоянии. Если повышение концентрации горючих газов определяется блоком управления от датчиков, номинальное значение концентрации кислорода дополнительно понижается, чтобы обеспечить надежное предотвращение возникновения пожара или взрыва, даже в присутствии горючих газов (например, углеводородов).
Альтернативно или дополнительно может предусматриваться увеличение номинального значения концентрации кислорода, когда концентрация горючих газов уменьшается. Этот вариант осуществления настоящего изобретения может, например, позволить людям или животным входить в защищенное пространство без задержки.
Концентрация кислорода может преимущественно регулироваться посредством калибровочной кривой, хранящейся в блоке управления, например: Fn=f(Kx).
Кроме того, повышение концентрации горючих газов, которое происходит из-за выделения газов из товаров, хранящихся в складском помещении, может быть понижено посредством обеспечения газообмена, подачи свежего воздуха соответственно в защищенное пространство. Это дает возможность надежного предотвращения непрерывного увеличения концентрации горючих газов от выделяемых газов и, таким образом, увеличения риска возникновения пожара или взрыва.
Кроме того, датчики в защищенном пространстве могут передавать сигналы по беспроводной связи по необходимости. Таким путем можно обеспечить возможность замены хранящихся товаров и/или геометрии товаров в защищенном пространстве.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием одного из вариантов осуществления способа со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 изображает схему защищенного пространства со связанными с ним источниками инертного газа, а также механизмами клапана, измерения и контроля согласно изобретению;
фиг.2 - диаграммы изменения концентрации кислорода в зависимости от концентрации горючих веществ в защищенном пространстве.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
На фиг.1 представлен пример варианта осуществления способа, включающий в себя взаимосвязанные устройства управления и измерения. Инертный газ может высвобождаться из источника 2 инертного газа через клапан 3 и одно или несколько водных сопел 7 в защищенном пространстве 1. Концентрация инертного газа в защищенном пространстве 1 при этом регулируется блоком 4 управления, который, в свою очередь, действует на клапан 3. Блок 4 управления настраивается таким образом, что в защищенном пространстве 1 поддерживается базовый уровень инертизации (концентрации инертных веществ). Этот базовый уровень инертизации надежно предотвращает возникновение пожара в защищенной области 1 при нормальных условиях. Нормальные условия относятся к условиям, когда концентрация горючих веществ Kx в защищенном пространстве 1 не повышена. Блок 4 управления измеряет концентрацию кислорода в защищенном пространстве 1 посредством датчика 5 кислорода и регулирует поступление инертного газа соответственно. Присутствие и концентрация газов, возникающих при выделении газов материалами, определяются с помощью, по меньшей мере, одного дополнительного датчика 6. Если вдруг концентрация горючих или взрывчатых газов в воздухе окружающей среды защищенного пространства 1 увеличивается, например, из-за увеличения концентрации углеводородов, это будет детектироваться с помощью датчика 6. Измеренное значение вводится в блок 4 управления. С помощью соответствующей калибровочной функции в блоке 4 управления и клапане 3 концентрация инертного газа в защищенном пространстве 1 увеличивается. Поступление инертного газа продолжается до тех пор, пока желаемая более низкая концентрация кислорода, измеренная с помощью датчика 5 кислорода, не будет достигнута в защищенном пространстве, и надежная защита от пожара не будет обеспечена и при менее благоприятных условиях.
На фиг.2 показаны диаграммы градиента концентрации кислорода в защищенном пространстве 1 как функции концентрации горючих газов Kx в защищенном пространстве 1. Концентрация кислорода для базового уровня инертизации дает уровень инертного газа, необходимый для сведения к минимуму риска возникновения пожара или взрыва при нормальных условиях. Концентрация инертного газа и зависящая от нее концентрация кислорода регулируются в соответствии с функцией Kn=f(Kx), которая может храниться в блоке управления. В этом уравнении:
Kn - концентрация инертного газа;
Kx - концентрация горючих газов.