dr Ryszard KRZYKOWSKI mgr inż. Piotr PALLADO

Prezentacja na temat: "dr Ryszard KRZYKOWSKI mgr inż. Piotr PALLADO"— Zapis prezentacji:

1 PRAKTYCZNE ZASTOSOWANIE WSKAŹNIKA WYBUCHOWOŚCI ATMOSFERY KOPALNIANEJ RCS 2009
dr Ryszard KRZYKOWSKI mgr inż. Piotr PALLADO Przedsiębiorstwo Handlowo-Usługowe „EKO-WiN”

2 Streszczenie W artykule przedstawiono możliwość dostosowania
do obowiązujących przepisów procesu obserwacji w czasie zmian stanu wybuchowości atmosfery kopalnianej w dowolnie długim okresie, dzięki zastosowaniu uogólnionego wskaźnika. Koncepcja wskaźnika została pozytywnie zaopiniowana przez Centralną Stację Ratownictwa Górniczego w Bytomiu oraz zaprezentowana w biuletynie Wyższego Urzędu Górniczego w Katowicach. Oprogramowanie komputerowe oparte na wskaźniku wybuchowości zostało pozytywnie przetestowane w kopalniach węgla kamiennego.

3 Wprowadzenie Zgodnie z obowiązującymi przepisami
regulującymi sposób oceny stanu zagrożenia wybuchowego atmosfery kopalnianej, ocenę tą należy przeprowadzać metodą stałego trójkąta wybuchowości opracowaną przez Centralną Stację Ratownictwa Górniczego w Bytomiu. Wskaźnik stanu wybuchowości atmosfery kopalnianej  oparty był na zmiennym trójkącie wybuchowości w układzie gazy palne-gazy inertne z 1988r. Koncepcję zmodyfikowanego wskaźnika zaprezentowano w Biuletynie Centralnej Stacji Ratownictwa Górniczego w roku 2001 oraz w 2002r. w miesięczniku Wyższego Urzędu Górniczego. Zmodyfikowany wskaźnik nazwano symbolem RCS.

4 W biuletynie Centralnej Stacji Ratownictwa Górniczego, oprócz pozytywnej opinii na temat wskaźnika RCS ukazała się również uwaga: „Wskaźnik RCS może sprawiać kłopoty interpretacyjne przy próbach stopniowania mieszanin wewnątrz trójkąta wybuchowości, ponieważ przedstawiona konstrukcja wyznacza mieszaniny i centrum największej wybuchowości odbiegające od oczekiwanych (stechiometrycznych)” – domyślnie: mieszanin.

5 W chwili obecnej usunięto tą niedogodność i najnowsza wersja wskaźnika ma zmieniony sposób wyznaczania w obszarze mieszanin wybuchowych. Dla odróżnienia od poprzedniej wersji najnowszy wskaźnik nosi nazwę RCS 2009 Wersja RCS 2009 nie była dotąd publikowana.

6 Koncepcja wskaźnika wybuchowości RCS 2009
Mimo, iż koncepcja wskaźnika RCS 2009 uległa zmianie względem RCS jedynie dla punktów analizy znajdujących się wewnątrz trójkąta wybuchowości (obszar 3), jednakże dla zachowania całości zagadnienia podane zostaną poniżej zasady konstrukcji we wszystkich obszarach. Wskaźnik RCS 2009 na granicach wybuchowości przyjmuje wartość 1, wewnątrz obszaru mieszanin wybuchowych wartości większe od jedności, rosnące w miarę zbliżania się do centrum największej wybuchowości (punktu mieszaniny stechiometrycznej), natomiast na zewnątrz – wartości mniejsze od jedności, zmierzające do zera w miarę oddalania się od tego obszaru.

7 Sformułowanie matematycznej definicji wskaźnika
Dowolna mieszanina, bez względu na skład – jest identyfikowana pod względem wybuchowości pojedynczą wartością wskaźnika bezwymiarowego RCS 2009. Na rys. 1 przedstawiono obszary diagramu wybuchowości w układzie współrzędnych x-y, z wyszczególnieniem odcinków, których wzajemne proporcje określają poszczególne zależności, przyjmowane w celu wyznaczenia wskaźnika RCS 2009. 7

8 2 3 4 1  – trójkąt 0YS0 obszar mieszanin niewybuchowych ze względu na nadmiar gazu inertnego;  – trójkąt YDS obszar mieszanin niewybuchowych ze względu na nadmiar powietrza;  – trójkąt DGS obszar mieszanin wybuchowych;  – czworokąt S0SGX obszar mieszanin niewybuchowych ze względu na nadmiar gazu palnego. Rys.1. Obszary analizy w układzie współrzędnych x-y z wyszczególnieniem odcinków, których wzajemne proporcje określają wskaźnik RCS 2009 dla różnych położeń punktu analizy P

9 Wykaz wszystkich oznaczeń zastosowanych w analizie wybuchowości
– początek układu współrzędnych (0% gazu palnego, 0% tlenu, 100% gazu inertnego); x współrzędna oznaczająca gaz palny (po transformacji); y współrzędna oznaczająca tlen (po transformacji); X punkt 100% gazu palnego; Y punkt czystego powietrza; D dolna granica wybuchowości mieszaniniy z powietrzem; G górna granica wybuchowości mieszaniniy z powietrzem; Dk dolna granica wybuchowości z domieszką gazu inertnego; Gk górna granica wybuchowości z domieszką gazu inertnego; S szczytowa granica wybuchowości, w której zbiegają się granice dolna i górna przy określonej domieszce gazu inertnego; S0 wartość krytyczna; rozcieńczenie takiej mieszaniny powietrzem powoduje przemieszczenie się punktu analizy wzdłuż odcinka S0Y przez szczytową granicę wybuchowości S; E punkt mieszaniny stechiometrycznej P punkt analizy o współrzędnych (xP,yP) – po transformacji; M prosta pomocnicza łącząca początek układu współrzędnych ze szczytową granicą wybuchowości S; P0 punkt przecięcia się osi x z prostą biegnącą z punktu Y poprzez punkt analizy P.

10 Reprezentujący daną mieszaninę punkt P leży na linii prostej, łączącej go z punktem Y, jej przedłużenie przecina oś x w punkcie P0. Jeżeli punkt P0 pokrywa się z punktem S0 to odcinek YP0 przechodzi przez szczytową granicę wybuchowości S. Jeżeli P0 nie pokrywa się z punktem S0 i leży między punktami 0 i S0 to cała ta prosta leży oczywiście poza obszarem mieszanin wybuchowych DGS. Gdy natomiast punkt P0 leży między punktami S0 i X, wówczas mieszana będzie wybuchowa na odcinku DkGk, tym dłuższym, im punkt P0 znajdował się bliżej punktu X. W przypadku, gdy punkt P0 i punkt X pokrywają się – brak jest w mieszaninie gazu inertnego, odcinek mieszanin wybuchowych jest najdłuższy: punkt Dk pokrywa się z dolną granicą wybuchowości D, a punkt Gk z granicą G.

11 Ewentualna przynależność punktu P, reprezentującego określony skład atmosfery kopalnianej do trójkąta wybuchowości DGS oraz jego relatywne położenie względem granic obszaru mieszanin wybuchowych, pozwala na określenie stanu zagrożenia wybuchowego. Możliwe jest również oszacowanie stopnia zagrożenia wybuchem przez obserwację oddalenia analizowanego punktu P od boków trójkąta DGS.

12 Tę ostatnią czynność można jednak radykalnie udoskonalić stosując omawiany tu wskaźnik stanu wybuchowości RCS Należy zauważyć, że – przebieg czasowy wskaźnika RCS 2009 dla danego punktu pomiarowego w kopalni jest sprowadzony do obserwacji tylko jednej krzywej. Wzrost wartości wskaźnika RCS 2009 oznacza wzrost zagrożenia wybuchowego. Osiągnięcie jedności jest równoznaczne z osiągnięciem uogólnionej granicy wybuchowości. 12

13 Praktyczne wykorzystanie analizy wybuchowości atmosfery kopalnianej
z wykorzystaniem uogólnionego bezwymiarowego wskaźnika wybuchowości Pierwszy program komputerowy związany z omawianym zagadnieniem powstał w 1986r. w kopalni „Staszic” w Katowicach i został włączony do kompleksowego badania zagrożeń i stanu wybuchowości za tamami izolacyjnymi, jako wynik współpracy z Głównym Instytutem Górnictwa. Program został udoskonalony w 1987r. Następny program wykorzystujący uogólniony wskaźnik wybuchowości powstał w Centralnym Ośrodku Informatyki Górnictwa w roku 1988. Zdobył on brązowy medal na Targach Oprogramowania SOFTARG 1998. W latach 1994÷2004 podobny program był testowany i wdrażany przez firmę „INTOSET” Sp. z o.o. w Katowicach. Współczesna wersja oprogramowania komputerowego powstała w Przedsiębiorstwie Handlowo-Usługowym „EKO-WiN” pod nazwą EXPLO 2009, gdzie jest na bieżąco testowana i doskonalona.

14 Poniższy rysunek demonstruje przykład zasady wizualizacji przebiegu wskaźnika wybuchowości RCS 2009.
Rys. 2. Przebieg wskaźnika wybuchowości RCS 2009 kolejnych analiz chemicznych Ai z przyporządkowaniem do obszaru wybuchowości Ow

15 Możliwość taka istnieje w oprogramowaniu EXPLO 2009.
Wnioski Wieloletnie doświadczenie z różnorodnym sprzętem obliczeniowym wskazuje na przydatność zastosowania praktycznego syntetycznego bezwymiarowego wskaźnika wybuchowości. Według opinii Centralnej Stacji Ratownictwa Górniczego w Bytomiu „Konstrukcja wskaźnika RCS jest spójna i ciągła we wszystkich obszarach diagramu wybuchowości. Warto poszerzyć program komputerowy OSWMGP w celu wyznaczania i obserwacji tej wielkości.” Wydaje się, iż wprowadzenie obecnie wersji RCS 2009 może jedynie polepszyć walory użytkowe metody, zwłaszcza że uwzględniono tu również stopniowanie wartości wskaźnika w obszarze mieszanin wybuchowych. Możliwość taka istnieje w oprogramowaniu EXPLO 2009.

16 ANALIZA WYBUCHOWOŚCI ATMOSFERY KOPALNIANEJ
Przedsiębiorstwo Handlowo-Usługowe ZAKŁAD NR. 2. Aleja Korfantego 79, KATOWICE TEL./FAX (032) TEL. KOM. 605  ANALIZA WYBUCHOWOŚCI ATMOSFERY KOPALNIANEJ WSKAŹNIK WYBUCHOWOŚCI ATMOSFERY KOPALNIANEJ RCS 2009 PROGRAM KOMPUTEROWY EXPLO 2009

17 EXPLO 2009 P.H.U. „EKO-WIN” oferuje do sprzedaży oprogramowanie komputerowe EXPLO 2009 wraz z przenośnym sprzętem komputerowym typu Notebook, służące do obserwacji w czasie zmian stanu wybuchowości atmosfery kopalnianej w dowolnie długim okresie, dzięki zastosowaniu uogólnionego wskaźnika RCS 2009. Koncepcja tego wskaźnika została pozytywnie zaopiniowana przez Centralną Stację Ratownictwa Górniczego w Bytomiu oraz zaprezentowana w biuletynie Wyższego Urzędu Górniczego w Katowicach.

18 Wykonana rutynowo przez komputer pełna analiza wybuchowości według metody Centralnej Stacji Ratownictwa Górniczego w Bytomiu – zostaje wzbogacona o wyliczenie i wizualizację przebiegu wskaźnika RCS 2009, którego praktyczne znaczenie polega na tym, że znacznie ułatwia on porównanie stanu wybuchowości w zbiorach dowolnie złożonych mieszanin gazowych. Oczywiście ułatwia też śledzenie stanu wybuchowości w czasie.

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34 DZIĘKUJEMY PAŃSTWU ZA UWAGĘ
dr Ryszard Krzykowski Przedsiębiorstwo Handlowo - Usługowe „EKO-WiN” mgr inż. Piotr Pallado Prezentację przygotowała: Izabela Bromboszcz Przedsiębiorstwo Handlowo-Usługowe EKO-WiN