Система инертизации

редактировать

Система инертизации снижает вероятность возгорания легковоспламеняющихся материалов, хранящихся в замкнутом пространстве, особенно в топливном баке, поддержанием в таком пространстве химически инертного или «инертного газа, такого как азот. «Инертированные» топливные баки могут использоваться на суше или на борту кораблей или самолетов.

Содержание

  • 1 Принцип работы
  • 2 Нефтяные танкеры
  • 3 Самолеты
    • 3.1 Правила FAA
    • 3.2 Другие методы
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
    • 5.1 Источники
  • 6 Внешние ссылки

Принцип работы

Три элемента необходимы для инициирования и поддерживать горение: источник воспламенения (тепло), топливо и кислород. Возгорание можно предотвратить, уменьшив любой из этих трех элементов. Если невозможно предотвратить присутствие источника воспламенения в топливном баке, тогда бак можно сделать невоспламеняемым за счет:

  1. уменьшения концентрации кислорода в незаполненном объеме - пространстве над жидким топливом. - ниже допустимой для горения (порог сгорания);
  2. уменьшение концентрации топлива в незаполненном объеме до уровня ниже «нижнего предела взрываемости » (НПВ), минимальной концентрации, способной к горению; или
  3. увеличение концентрации топлива выше «верхнего предела взрываемости » (ВПВ), максимальной концентрации, способной к возгоранию.

В настоящее время воспламеняющиеся пары в топливных баках становятся инертными путем замены воздуха в резервуаре на инертный газ, например азот, воздух, обогащенный азотом, пар или диоксид углерода. Это снижает концентрацию кислорода в незаполненном объеме до уровня ниже порога сгорания. Также были предложены альтернативные методы, основанные на снижении отношения незаполненного объема топлива к воздуху до уровня ниже LFL или увеличения отношения топлива к воздуху до уровня выше UFL.

Нефтяные танкеры

Нефтяные танкеры заполняют пустые пространство над нефтеналивным грузом с инертным газом для предотвращения возгорания или взрыва паров углеводородов. Пары масла не могут гореть в воздухе с содержанием кислорода менее 11%. Инертный газ может подаваться путем охлаждения и очистки дымовых газов, производимых судовыми котлами. В случае использования дизельных двигателей выхлопные газы могут содержать слишком много кислорода, поэтому могут быть установлены генераторы инертного газа, работающие на топливе. Односторонние клапаны устанавливаются в технологическом трубопроводе в пространство цистерны для предотвращения попадания паров летучих углеводородов или тумана в другое оборудование. Системы инертного газа требуются на нефтяных танкерах с момента принятия правил SOLAS 1974 года. Международная морская организация (IMO) публикует технический стандарт IMO-860, описывающий требования к системам инертного газа. Другие типы грузов, такие как наливные химикаты, также могут перевозиться в инертных цистернах, но инертный газ должен быть совместим с используемыми химикатами.

Самолеты

Топливные баки для боевых самолетов давно инертированы, как и самоуплотняющиеся, но для транспортных самолетов, как военные, так и гражданские, нет, в основном из-за соображений стоимости и веса. Первые применения с использованием азота были на Handley Page Halifax III и VIII, Short Stirling и Avro Lincoln B.II, которые включали инертирующие системы примерно с 1944 года.

Клив Киммел впервые предложил систему инертирования для пассажирских авиакомпаний в начале 1960-х годов. В предлагаемой им системе для пассажирских самолетов использовался бы азот. Однако Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) отказалось рассматривать систему Kimmel после того, как авиакомпании пожаловались на ее непрактичность. Действительно, ранние версии системы Киммела весили 2 000 фунтов, что, вероятно, сделало бы самолет слишком тяжелым для полета с пассажирами на нем. Однако FAA почти не проводило исследований по обеспечению инертности топливных баков в течение 40 лет, даже перед лицом нескольких катастрофических взрывов топливных баков. Вместо этого FAA сосредоточилось на том, чтобы источники возгорания не попадали в топливные баки.

FAA не рассматривало облегченные системы инертирования для коммерческих самолетов до крушения рейса 800 TWA в 1996 году. Причиной крушения стал взрыв в топливном баке центрального крыла самолета Boeing 747 , использовавшегося в полете. Этот бак обычно используется только в очень длительных полетах, и во время взрыва в баке было мало топлива. Небольшое количество топлива в баке более опасно, чем большое количество, поскольку тепло, попадающее в топливный бак с остаточным топливом, вызывает более быстрое повышение температуры топлива и его испарение. Это приводит к быстрому увеличению отношения топлива к воздуху незаполненного объема и превышению нижнего предела воспламеняемости. Большое количество топлива (высокая массовая загрузка) в топливном баке может удерживать тепловую энергию и замедлять скорость испарения топлива. Взрыв Thai Airways International Boeing 737 в 2001 году и Philippine Airlines 737 в 1990 также произошел в баке с остаточным топливом. Вышеупомянутые три взрыва произошли в теплый день в баке центрального крыла (CWT), который находится внутри контуров фюзеляжа. Эти топливные баки расположены поблизости от внешнего оборудования, которое непреднамеренно нагревает топливные баки. В окончательном отчете Национального совета по безопасности на транспорте (NTSB) о крушении TWA 747 делается вывод: «Воздушный пар топлива в незаполненном объеме самолета TWA, выполняющего рейс 800 CWT, во время аварии был воспламеняющимся». NTSB определил «Устранение взрывоопасной смеси в топливных баках самолетов транспортной категории» как пункт номер 1 в своем списке наиболее разыскиваемых лиц в 1997 году.

После крушения рейса 800 в отчете комитета FAA 2001 года говорилось, что авиакомпании США пришлось бы потратить 35 миллиардов долларов на модернизацию своего существующего парка самолетов с инертными системами, которые могли бы предотвратить подобные взрывы в будущем. Однако другая группа FAA разработала прототип системы инертизации на основе обогащенного азотом воздуха (NEA), работающей на сжатом воздухе, подаваемом силовыми двигателями самолета. Кроме того, FAA определило, что топливный бак можно сделать инертным, снизив концентрацию незаполненного кислорода до 12% вместо ранее принятого порогового значения от 9 до 10%. Компания Boeing приступила к испытаниям собственной производной системы, выполнив успешные испытательные полеты в 2003 году с несколькими самолетами 747.

Новая упрощенная система инертирования была первоначально предложена FAA через общественное обсуждение. В нем используется половолоконный мембранный материал, который разделяет подаваемый воздух на воздух, обогащенный азотом (NEA), и воздух, обогащенный кислородом (OEA). Эта технология широко используется для производства обогащенного кислородом воздуха в медицинских целях. В нем используется мембрана, которая предпочтительно позволяет молекуле азота (молекулярная масса 28) проходить через нее, а не молекуле кислорода (молекулярная масса 32).

В отличие от систем инертизации на военных самолетах, эта система инертизации будет работать непрерывно, чтобы снизить воспламеняемость паров топлива, когда работают двигатели самолета; и его цель - снизить содержание кислорода в топливном баке до 12%, что ниже, чем нормальное содержание кислорода в атмосфере, составляющее 21%, но выше, чем у инертных топливных баков военных самолетов, для которого требуется 9% кислорода. Это достигается путем удаления незаполненного газа, содержащего пары топлива, из бака в атмосферу.

Правила FAA

После семи лет расследования FAA предложило в ноябре 2005 г. правило в ответ на рекомендацию NTSB, которая требует от авиакомпаний «снизить уровни воспламеняемости. паров топливных баков на земле и в воздухе ». Это был отход от предыдущей 40-летней политики, в которой FAA сосредоточилось только на сокращении возможных источников возгорания паров топливных баков.

21 июля 2008 г. FAA выпустило окончательное правило. В правила вносятся поправки в правила, применимые к конструкции новых самолетов (14CFR§25.981), и вводятся новые правила для постоянной безопасности (14CFR§26.31–39). Требования к внутренним перевозкам (14CFR§121.1117) и эксплуатационные требования к иностранным авиаперевозчикам (14CFR§129.117). Правила применяются к самолетам, сертифицированным после 1 января 1958 г., с пассажировместимостью 30 или более человек или грузоподъемностью более 7500 фунтов. Правила основаны на производительности и не требуют реализации определенного метода.

Предлагаемое правило повлияет на все будущие конструкции самолетов (пассажировместимость более 30 пассажиров) и потребует модернизации более 3200 самолетов Airbus и Boeing с топливными баками центрального крыла в течение девяти лет. Первоначально FAA планировало также заказать установку на грузовые самолеты, но администрация Буша исключила это из распоряжения. Кроме того, региональные самолеты и небольшие пригородные самолеты не будут подпадать под это правило, потому что FAA не считает их подверженными высокому риску взрыва топливного бака. FAA оценило стоимость программы в 808 миллионов долларов США на следующие 49 лет, включая 313 миллионов долларов США на модернизацию существующего парка. Он сравнил эту стоимость с «стоимостью для общества» в 1,2 миллиарда долларов США от взрыва большого авиалайнера в воздухе. Предложенное правило появилось в то время, когда почти половина пропускной способности авиакомпаний США приходилась на перевозчиков, которые находились в состоянии банкротства.

Приказ распространяется на самолеты, чьи кондиционеры имеют возможность нагревать то, что можно считать нормальным пустой топливный бак центрального крыла. Некоторые самолеты Airbus A320 и Boeing 747 намечены к «раннему действию». Что касается новых конструкций самолетов, то Airbus A380 не имеет топливного бака с центральным крылом и поэтому не подлежит налогообложению, а Boeing 787 имеет систему безопасности топливного бака, которая уже соответствует предложенному правилу. FAA заявило, что за последние 16 лет произошло четыре взрыва топливных баков - два на земле и два в воздухе - и что, основываясь на этой статистике и оценке FAA, один такой взрыв будет происходить каждые 60 миллионов часов. летного времени, вероятно, произойдет около 9 таких взрывов в ближайшие 50 лет. По заявлению FAA, системы инертизации, вероятно, предотвратят 8 из этих 9 возможных взрывов. До того, как было предложено правило системы инертизации, Boeing заявила, что она установит свою собственную систему инертизации на авиалайнерах, которые она производит, начиная с 2005 года. Airbus утверждала, что электрическая проводка ее самолетов делает систему инертизации ненужными.

С 2009 года у FAA было отложенное правило, чтобы снова повысить стандарты бортовых систем инертирования. Другие разрабатывают новые технологии для обеспечения инертизации топливного бака:

(1) Система бортовой системы генерации инертного газа (OBIGGS), испытанная в 2004 году Федеральным авиационным агентством и НАСА, с заключением, составленным FAA в 2005 году. Эта система в настоящее время используется на многих типах военных самолетов, включая C-17. Эта система обеспечивает уровень безопасности, на котором было написано предлагаемое повышение стандартов в соответствии с предлагаемыми правилами FAA. Критики этой системы ссылаются на высокую стоимость обслуживания, о которой сообщают военные.

(2) Три независимые научно-исследовательские фирмы предложили новые технологии в ответ на гранты на исследования и разработки от FAA и SBA. Эти гранты направлены на разработку системы, превосходящей OBIGGS и способной заменить классические методы инертирования. Ни один из этих подходов не получил одобрения в общем научном сообществе, и эти усилия не привели к появлению коммерчески доступных продуктов. Все фирмы выпустили пресс-релизы или провели переговоры, не прошедшие экспертную оценку.

Другие методы

Двумя другими методами, используемыми в настоящее время для инертных топливных баков, являются система подавления пены и система незаполненного объема. FAA решило, что дополнительный вес системы незаполненного объема делает ее непрактичной для использования в авиационной сфере. Некоторые военные самолеты США по-прежнему используют системы инертизации пены на основе азота, а некоторые компании будут доставлять контейнеры с топливом с системой незаполненного объема через маршруты железнодорожных перевозок.

См. Также

  • Авиационный портал

Ссылки

Источники

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-24 14:29:54
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте