引言
??? 工業(yè)電纜是一種重要的電力傳輸設備,現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn),離不開電能,而電力的輸送則是由大量的電纜來完成的。電纜隧道火災事故,危害極大。它不但會燒毀大量電纜及其它設備,迫使大型工廠停機,造成大面積停電,而且由于電纜往往集中敷設,一旦起火,影響范圍廣,修復時間長,造成的損失大。
??? 一般的電纜敷設方式有電纜溝和電纜隧道,電纜隧道適合大量的電纜長距離傳輸,因此它的安全性至關重要。
??? 1.隧道火災特點:
??? 電纜是以爆燃形式起火燃燒的.電纜著火后,火勢順著電纜線呈線形燃燒,出煙濃火小速度慢,如果隧道內有多層電纜或電纜交叉疊放,就會形成立體燃燒。呈現(xiàn)以下特點:
??? 1.1隧道氣流速度大,加之燃燒釋放出的熱量不易散發(fā),起火后熱量迅速積累,隧道內溫度驟升,導致火勢迅猛發(fā)展。
??? 1.2通道狹長,大量煙氣難以排出,人員疏散困難。
??? 1.3隧道縱向的坡度較大,一旦起火,很容易形成煙囪效應,溫度和煙會迅速傳播。
??? 1.4火災撲救困難。
??? 1.5火災損失大。[1]上海供電局2001年因電纜中間頭過熱引起電纜隧道火災,大面積電纜被燒損,導致市區(qū)大面積停電事故;1999年牡丹江第二發(fā)電廠因電纜溝火災,導致全廠停電事故,直接、間接損失達近千萬元。
??? 1.6易復燃,撲救時間長[2]在電纜隧道火災撲救過程中大多數(shù)采用噴水滅火,水在高溫下會和可燃的電纜絕緣材料小顆?;旌希S著火勢蔓延,當遇到明火時,就會馬上燃燒起來,給滅火人員帶來很大困難。
??? 2.救援滅火關鍵
??? 由于電纜隧道環(huán)境惡劣以及發(fā)生火災時產(chǎn)生一些爆炸等連鎖反應,破壞了隧道照明設施,因此,在隧道火災救援滅火工作中,大量煙氣的積聚使能見度降低給救援人員帶來的很大困難。因大量煙氣不容易排出隧道外,積聚的煙氣會阻礙救援滅火人員的視線,難以判斷火源的位置。另外,大量的煙氣所造成的輻射熱使得周圍溫度升高,使消防滅火人員難以接近,救援滅火工作非常困難。
??? 根據(jù)火災傷亡的統(tǒng)計,火災條件下人員傷亡的原因大多數(shù)是由于煙氣(HCl、CO等)中毒、高熱、缺氧。[3]
??? 綜上所述,如果能測量、分析發(fā)生火災時,煙氣和氧氣的濃度以及火焰蔓延情況,找出適合人生存逃亡區(qū)域,將會給救援、滅火工作帶來很大幫助,大大降低損失。
??? 3.數(shù)值模擬
??? 3.1數(shù)值計算原理
??? FDS是以火災中流體運動為主要模擬對象的計算流體動力學軟件。該軟件采用數(shù)值方法求解受火災浮力驅動的低馬赫數(shù)流動N-S方程,重點計算火災中的煙氣和熱傳遞過程。進行FDS模擬是為了得到一系列有關煙霧、溫度、毒氣等相關參數(shù),指導實際設計工程,以保證一旦火災發(fā)生,其煙霧保持在一定的疏散高度之上、毒氣濃度在一定的范圍內,從而不會威脅到疏散人員的安全。
??? 3.2數(shù)值建模
??? 1.根據(jù)實物,建立模型長×寬×高=6m×2m×2m,取網(wǎng)格參數(shù)見表1。
??? 表1網(wǎng)格參數(shù)
?
?
?軸 | ?Min | ?Max | ?網(wǎng)格數(shù) |
??X | ? 0.0 | ? 6.0 | 60 |
?Y | 0.0 | ?? 2.0 | 20 |
??Z | ?-0.4 | ?? 1.6 | ?20 |
?
2.根據(jù)實際的銅芯橡膠絕緣電纜線,按銅:塑料=6:4進行電纜材料配比。
??? 3.在實驗中取點火源(紅色小立方體0.1m×0.1m×0.1m),熱功率為1500KW。
??? 4.根據(jù)實際電纜隧道中電纜尺寸,在網(wǎng)格中建立電纜模型(3列×2排),,模型左側設計為空曠即是通氣的,在右側設置,面積2×2(米),風速0.5m/s的抽風機一個,具體模型結果見圖5。
??? 上述是建模的主要步驟,完成建模后,設置參數(shù)后,進行3600S模擬計算。