Анотація до роботи:

Ющенко Ю.Н. Розробка систем і створення технічних засобів пожежного водопостачання гірничих виробок глибоких шахт: Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 21.06.02 - Пожежна безпека. Державний Макіївський науково-дослідний інститут з безпеки робіт у гірничій промисловості Міністерства палива та енергетики України, Макіївка, 2002 р.

Дисертація присвячена питанням підвищення рівня протипожежного захисту гірничих виробок глибоких шахт.У роботі запропонований новий підхід до розробки систем пожежно-зрошувального водопостачання і засобів пожежогасіння, що полягає у комплексному дослідженні процесів спільної їх роботи, визначенні взаємозв'язків між основними параметрами та створення на цій основі регулювальника тиску, що об'єднує їх в єдину систему для забезпечення ліквідації підземнихї пожеж у виробках глибоких шахт. Створені регулювальники тиску нового покоління зі статично і динамічно урівноваженим затвором. Встановлена закономірність розставляння їх у вертикальних і похилих трубопроводах. Обгрунтована умова безкавітаційної роботи регулювальників тиску в шахтних системах водопостачання. Определени нормативні витрати води на гасіння і локалізацію підземних пожеж в залежності від міри її дисперсності, пожежного навантаження гірничой виробки.Основні результати роботи використані при розробці ряду галузевих нормативних документів, при створенні редукційних клапанів, які знайшли широке застосування на шахтах України, Росії, Казахстану.

В диссертационной работе дано решение актуальной научно-технической проблемы, заключающейся в обосновании принципов совместной работы системы водоснабжения и пожарного оборудования, раскрытии механизма объемного воздействия мелкораспыленной воды на очаг горения, установлении закономерностей движения жидкости в трубопроводах с дросселирующими устройствами, на основании чего созданы регуляторы давления нового поколения, обеспечивающие устойчивую работу системы при подаче воды к пожарному оборудованию на большие глубины.

Основные научные результаты и выводы, полученные при выполнении исследований, заключаются в следующем:

1. Анализ состояния пожарного водоснабжения шахт свидетельствует о том, что в настоящее время отсутствуют методы расчета совместной работы системы водоснабжения и пожарного оборудования при различных технологических схемах его подключения, не учитывается взаимное влияние установленных последовательно редукционных клапанов при движении жидкости в вертикальных и наклонных трубопроводах. Для эффективной работы пожарного оборудования на больших глубинах регулятор давления должен иметь конструкцию, при которой давление на выходе из него не зависит от входного давления и расхода жидкости через него, а также обеспечивающую условия его бескавитационной работы.

2. На основании исследования процессов совместной работы системы водоснабжения и пожарного оборудования установлена зависимость гидравлических параметров системы водоснабжения от напорно-расходных характеристик пожарного оборудования, его количества и геодезических мест размещения, что позволило обосновать принципы объединения двух систем - пожаротушения и водоснабжения в единую систему, обеспечивающую гарантированную подачу воды к потребителям при тушении подземных пожаров глубоких шахт.

3. Определено условие разрыва сплошности потока воды при подаче ее к пожарному оборудованию по вертикальным и наклонным трубопроводам с одним или несколькими дросселирующими устройствами, заключающееся во влиянии сопротивления и площади проходного сечения дросселирующих устройств, а также геодезических мест их расстановки в вертикальных и наклонных трубопроводах на напорно-расходные характеристики системы водоснабжения и устойчивость ее работы, в результате чего получены зависимости, определяющие допустимую глубину размещения дросселирующего устройства по заданным проходному сечению и параметрам низконапорной сети и допустимое сопротивление при заданной глубине установки дросселя.

4. Обоснованы нормативные расходы воды на тушение и локализацию подземных пожаров при определенной степени дисперсности водяной завесы. Получена эмпирическая зависимость доли испаряющейся воды от среднего диаметра капли, пожарной нагрузки выработки и температуры газового потока, исходящего из зоны горения.

5. Раскрыты условия образования кавитационных явлений в регулирующей трубопроводной арматуре, установлены взаимосвязи между напорно-расходными характеристиками системы водоснабжения и конструктивными параметрами регулятора давления, что дает возможность на стадии проектирования, варьируя геометрические параметры дросселирующего органа и проточной части корпуса, добиться бескавитационной его работы в требуемом диапазоне перепадов давлений.

6. Установлено, что на затвор плунжерного типа с боковыми дросселирующими окнами действует гидродинамическая сила, возникающая при его перемещении перпендикулярно потоку жидкости, зависящая от разности давлений, действующих на грани дросселирующих окон, их количества и формы. Обоснован принцип создания статически и динамически уравновешенного затвора, заключающийся в снижении гидродинамической силы, которая препятствует его передвижению в режиме запирания путем размещения затвора в высоконапорной полости. Это позволило создать регулятор давления нового поколения, обладающий высокой чувствительностью и сравнительно малыми массогабаритными характеристиками.

7. Определено влияние формы дросселирующего окна на напорно-расходные характеристики регулятора давления согласно разработанной принципиальной схеме, при этом установлено, что давление на выходе из него не зависит от входного давления и расхода жидкости, а определяется силовыми характеристиками привода в режиме запирания и формой дросселирующих окон.

8. Разработана принципиальная схема и создан универсальный регулятор давления, обеспечивающий эффективную работу пожарного оборудования при высоких давлениях и расходах в условиях глубоких горизонтов современных шахт.

9. Результаты экспериментальных исследований силовых характеристик регулирующих органов плунжерного типа подтвердили гипотезу о том, что установка затвора в высоконапорной полости значительно снижает усилия, препятствующие его движению. В разработанном редукционном клапане перестановочное усилие затвора снижено в 3,6 раза, что позволило во столько же раз повысить его чувствительность при одновременном снижении массогабаритной характеристики.

10. Результаты выполненных экспериментальных исследований статических и динамических режимов совместной работы водоснабжения и пожарного оборудования при тушении и локализации подземных пожаров, нормируемых расходов воды на их локализацию, гидравлических и механических характеристик высоконапорных регуляторов давления подтверждают результаты теоретических исследований. Относительная погрешность этих результатов не превышает 15 %.

11. Разработаны алгоритмы и методики расчета параметров совместной работы системы водоснабжения и пожарного оборудования при тушении подземных пожаров, а также расчета редукционного клапана для работы в системах пожарного водоснабжения на больших глубинах.

12. Годовой экономический эффект от использования разработанного редукционного клапана СКР составил в ценах 1989 г. на одно изделие 1,8 тыс. руб., что в ценах 2002 г. - около 10,8 тыс. грн.

Публікації автора:

1. Средства и методы понижения давления в пожарно-оросительных сетях шахт /
А.И. Козлюк, Г.В. Гринь, Ю.Н. Ющенко // Уголь Украины. - 1986.- № 1.- С. 31-32.
2. Критические параметры кавитации в редукционных клапанах / Ю.Н. Ющенко // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов / ВНИИГД .- Донецк, 1992.- С. 82-90.

3. Нагрузки на затворы в трубопроводной арматуре / Ю.Н. Ющенко, Ю.В. Гавриш // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов / НИИГД.- Донецк, 1992.- С. 90-91.

4. Методика расчета сетей пожарно-оросительного водоснабжения шахт / Ю.Н. Ющенко, Ю.В. Гавриш, А.А. Клычков // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов / НИИГД.- Донецк, 1995.- С. 45-49.

5. Критерий тушения пожаров водяными завесами / Ю.Н. Ющенко, К.И. Поздняков // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов / НИИГД.- Донецк, 1996.- С. 66-70.

6. Эффективность водяных завес при тушении пожаров / Ю.Н. Ющенко, К.И. Поздняков // Горноспасательное дело: Сб. науч, трудов / НИИГД.- Донецк, 1997.- С. 35-37.

7. Условия возникновения разрыва струи пожарно-оросительной сети шахт / Ю.Н. Ющенко // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов / НИИГД.- Донецк, 1998.- С. 31-36.

8. Нормативный расход воды на локализацию подземного пожара / Ю.Н. Ющенко // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов / НИИГД.- Донецк, 1999.- С. 21-26.

9. Совместная работа системы водоснабжения и пожарного оборудования/ Ю.Н. Ющенко // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов / НИИГД.- Донецк, 1999.- С. 27-30.

10. Режимы работы потребителей воды при подаче ее насосами / Ю.Н. Ющенко, Г.В. Гринь // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов /НИИГД.- Донецк, 1999.- С. 30-36.

11. Влияние технологического расхода воды на режимы работы потребителей /
Ю.Н. Ющенко, Г.В. Гринь // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов / НИИГД.- Донецк, 1999.-
С. 39-40.

12. Тушение экзогенных пожаров распыленной водой / Ю.Н. Ющенко, К.И. Лапин // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов / НИИГД.- Донецк, 1999.- С. 40-45.

13. Движение жидкости в вертикальных и наклонных трубопроводах шахтных систем водоснабжения / Ю.Н. Ющенко // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов / НИИГД.- Донецк, 2000.- С. 47-52.

14. Влияние параметров редукционного клапана на условия возникновения кавитации /
Ю.Н. Ющенко, К.И. Лапин, Г.В. Гринь // Горноспасательное дело: Сб. науч. трудов / НИИГД.- Донецк, 2000.- С. 55-60.

15.Yustchenko Yu. N. Water supply of fire protection systems of deep mines // 29-th International Conference of Safety in Mines. Research Institutes.- Szczyrk, 8-11Oktober 2001.- Vol. 2.- Р.97-104.

16. Автоматические установки пожаротушения и локализации для горных выработок шахт / Ю.Н. Ющенко, К.И. Лапин // Крупные пожары: Предупреждение и тушение: Мат. ХVІ науч.-практич. конф.- М: ФГУ ВНИИПО МВД России, 2001.- С. 161-162.

17. А.С. 1108402 СССР МКИ 4 G 05D 16/06, G 05 D 16/08. Регулятор давления жидкости / А.И. Козлюк, Г.В. Гринь, Ю.Н. Ющенко, В.В. Мазуренко (СССР); ВНИИГД.- № 3583449/18-24; Заявл. 27.04.83; Опубл. 15.08.84, Бюл. № 3.

18. А.С. 1417639 СССР МКИ 4 G 05 D 16/06. Регулятор давления / Г.В. Гринь, А.И.Козлюк, М.В. Колышенко, Ю.Н. Ющенко (СССР); ВНИИГД.- № 4015343/24-24; Заявл. 03.02.86.

Личный вклад диссертанта в публикациях:

[1] - выполнен анализ состояния средств и методов понижения давления в пожарно-оросительных сетях шахт, даны рекомендации по совершенствованию проектирования системы водоснабжения глубоких шахт; [3, 14]- постановка задач, обработка и обобщение результатов расчета параметров редукционного клапана; [4] - разработан алгоритм и методика расчета сетей пожарно-оросительного водоснабжения; [5, 6] – постановка задач, участие в теоретических исследованиях процесса тушения пожара водяными завесами, обобщение и представление полученных результатов; [12, 13]- руководство подготовкой и проведением экспериментальных исследований, статистическая обработка результатов натурных испытаний, научный анализ; [16] – выполнен обзор и анализ автоматических установок пожаротушения и локализации для горных выработок шахт, даны рекомендации по их выбору с учетом пожарной нагрузки выработки, ее сечения и скорости вентиляционного потока; [10, 11] – научное руководство и анализ полученных результатов расчета работы сетей водоснабжения при подаче воды насосами и отборе воды на технологические нужды при пожаре в шахте; [17]- предложил установить регулирующий орган в камере высокого давления; [18] – предложил соединить регулирующий орган с управляющим элементном посредством тяг, закрепленных на его боковой поверхности и входящих в соответствующие пазы, выполненные в обечайке.