Презентация Обеспечение пожаробезопасности аппаратуры автоматики и развитие математических моделей, методов и средств для их решения онлайн

Содержание слайда: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Институт компьютерных наук и технологиц Кафедра «Системный анализ и управление» Симаков Игорь Павлович Лекция на тему: СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТИ АППАРАТУРЫ АВТОМАТИКИ И РАЗВИТИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ, МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ДЛЯ ИХ РЕШЕНИЯ Санкт-Петербург

Содержание слайда: Цели и задачи исследований 1. Развитие математических моделей и методов анализа физических и физико-химических процессов в электрических цепях систем автоматики (контроля и управления) при возможных коротких замыканиях и перегрузках с выявлением закономерностей и условий возгорания электропроводок (в том числе в отдаленных от места возникновения дефектов помещениях). 2. Разработка теоретико-методологических основ для создания инженерной расчетной методики с программным обеспечением, позволяющей для схем любой сложности и конфигурации и выявить потенциально пожароопасные участки схемы и осуществить согласованный выбор типов и сечений проводников и устройств защиты (предохранителей и/или автоматических выключателей), исключающих возможность возгорания при полных и неполных КЗ и перегрузках. 3. Выработка предложений по совершенствованию средств защиты электрических цепей от возгораний при КЗ и перегрузках и принципам сверхраннего обнаружения предпосылок к возгоранию электропроводок и монтажа приборов.

Содержание слайда: ПРЕДПОСЫЛКИ К ПОСТАНОВКЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.Установлено, что причиной подавляющего числа возгораний и пожаров является недостаточная теоретическая и экспериментальная проработка вопросов организации защиты электропроводок, приборного монтажа аппаратуры автоматики и электрических цепей от токов К.З. и перегрузок, в том числе и при старении материалов. 2. Действующие НТД и принятые в них критерии по защите электрических цепей и согласованному выбору предохранителей (автоматов защиты) и сечений и марок проводов подвергаются хотя и резкой, но справедливой критике. 3. Проблема проектирования пожаробезопасной аппаратуры систем «упирается» прежде всего в отсутствие информации о токовременных характеристиках (ТВХ) проводов. Для предохранителей и автоматов защиты такие характеристики известны из ТУ, Паспортов и Руководств по эксплуатации. 4. Только совместный анализ ТВХ проводов и ТВХ ПР путем их наложения друг на друга позволит объективно оценить возможность возгорания изоляции и осуществить при проектировании грамотный выбор типов и сечений проводников и средств защиты. 5. Экспериментальное определение ТВХ проводов для всей номенклатуры проводов, сечений, материала оболочки (изоляции), внешних условий не может быть в принципе выполнено (и не только из-за необеспеченности финансированием). 6. Выход один – в разработке адекватных математических моделей для получения ТВХ проводов с проведение «разумного» числа экспериментов для определение небольшого числа параметров модели (в частности, коэффициентов теплообмена)

Содержание слайда: Содержательная постановка задачи

Содержание слайда: Несколько «житейских» соображений: Изоляция электропроводки и кабелей – неконтролируемый и неохраняемый склад горючих материалов. Удельная теплотворная способность, например, проводников с поливинилхлоридной изоляцией = 7500 ккал/кг ( как и у АНТРОЦИТА !). Проводники являются и источниками зажигания при К.З. и перегрузках, и горючим веществом. А с окислителем проблем нет. 4. Внешним признаком перегрузки кабельных изделий является их перегрев, приводящий к возможному зажиганию изоляции.

Содержание слайда: Пример стандарта «Защита электрических цепей. выбор предохранителей» Критерием защищенности цепи от токов короткого замыкания (к.з.) принято неравенство где - расчетный ток короткого замыкания, - номинальный ток плавкой вставки.

Содержание слайда: Электрическая цепь с последовательно включенными проводами различного сечения

Содержание слайда: К постановке задач математической физики Модель для расчета нестационарного температурного поля в двухслойной конструкции системы «проводник – изолятор» при К.З. и перегрузках

Содержание слайда: Математическая модель задачи

Содержание слайда:

Содержание слайда: Теплофизические характеристики объекта исследования

Содержание слайда: Методы решения задачи

Содержание слайда: Методы аналитического решения задачи

Содержание слайда: Методы аналитического решения задачи

Содержание слайда: Приближённые методы решения задачи

Содержание слайда: Приближённые методы решения задачи

Содержание слайда: Вычислительные методы решения задачи Общая идея метода Уравнение Граничные условия Начальные условия Решение в виде:

Содержание слайда: Вычислительные методы решения задачи Общая идея метода Вариация функционала невязки по имеет вид

Содержание слайда: Вычислительные методы решения задачи Общая идея метода ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ПРИВОДИТ К СЛЕДУЮЩЕМУ РЕЗУЛЬТАТУ – ПОЛУЧЕНИЮ СОДУ ДЛЯ Сi(t) После интегрирования по частям получим

Содержание слайда: Вычислительные методы решения задачи Общая идея метода ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ПРИВОДИТ К СЛЕДУЮЩЕМУ РЕЗУЛЬТАТУ – ПОЛУЧЕНИЮ СОДУ ДЛЯ Сi(t) Окончательное решение После интегрирования получим

Содержание слайда: БАЗОВЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКОВРЕМЕННЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПРОВОДНИКА С ИЗОЛЯЦИЕЙ

Содержание слайда: Исследование процессов нагрева неизолированного провода (пример)

Содержание слайда: Исследование процессов нагрева неизолированного провода (пример)

Содержание слайда: Условия возгорания электропроводки для основных типов монтажных проводов

Содержание слайда: Условия возгорания электропроводки для основных типов монтажных проводов

Содержание слайда: Исследование процессов нагрева изолированного провода

Содержание слайда: Исследование процессов нагрева изолированного провода

Содержание слайда: Исследование процессов нагрева изолированного провода

Содержание слайда: Исследование процессов нагрева изолированного провода

Содержание слайда: Исследование процессов нагрева изолированного провода

Содержание слайда: Исследование процессов нагрева изолированного провода

Содержание слайда: Исследование процессов нагрева изолированного провода

Содержание слайда: Обобщение результатов и определение дополнительных условий для надежной защиты электропроводки от токов перегрузки

Содержание слайда:

Содержание слайда: