Визначення можливості появи горючого середовища в системі зберігання та подачі водню

Автор(и)

  • Юрій Олексійович Абрамов Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7901-3768
  • Олексій Євгенович Басманов Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6434-6575
  • Валентина Іванівна Кривцова Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-8254-5594
  • Андрій Олександрович Михайлюк Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-4116-164X
  • Ігор Михайлович Хмиров Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-7958-463X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.276099

Ключові слова:

система зберігання та подачі водню, горюче середовище, катастрофічні відмови, параметричні відмови

Анотація

Об’єктом дослідження є процес функціонування системи зберігання та подачі водню. Досліджується проблема виникнення пожежовибухонебезпечних ситуацій в системі зберігання та подачі водню. Побудований комплекс математичних моделей для визначення ймовірності появи горючого середовища в системі зберігання та подачі водню. Цей комплекс включає часткові математичні моделі для основних елементів системи, які об'єднані узагальненою математичною моделлю. При побудові часткових математичних моделей використані ймовірності безвідмовної роботи основних елементів системи, до яких віднесені трубопровід та газогенератор із контуром стабілізації тиску. Ймовірність безвідмовної роботи представлена у вигляді двох мультиплікативних складових, які враховують катастрофічні та параметричні відмови основних елементів системи. При визначенні ймовірності безвідмовної роботи основних елементів системи стосовно параметричних відмов використанні інтегральні (узагальнені) параметри. Зокрема, для газогенератора такими параметрами є його постійні часу. Визначення поточних значень постійних часу газогенератора здійснюється згідно із розробленим алгоритмом, особливістю цього алгоритму є використання для його реалізації значень амплітудно-частотної характеристики системи, які визначаються на трьох апріорі заданих частотах. Для типового варіанта бортової системи зберігання та подачі водню наведені кількісні показники ймовірності появи горючого середовища. Показано, що при неврахуванні параметричних відмов основних елементів системи виникає похибка, величина якої складає 30,0 %.

Отримані результати можуть бути використані для одержання експрес-оцінки рівня пожежонебезпеки систем зберігання та подачі водню для різних етапів їх життєвого циклу

Біографії авторів

Юрій Олексійович Абрамов, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, професор, головний науковий співробітник

Науково-дослідний центр

Олексій Євгенович Басманов, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, професор, головний науковий співробітник

Науковий відділ з проблем цивільного захисту і техногенно-екологічної безпеки науково-дослідного центра

Валентина Іванівна Кривцова, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, професор

Кафедра фізико-математичних дисциплін

Андрій Олександрович Михайлюк, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Відділ докторантури, ад’юнктури

Ігор Михайлович Хмиров, Національний університет цивільного захисту України

Доктор наук з державного управління, доцент, старший науковий співробітник

Науковий відділ з проблем цивільного захисту та техногенно-екологічної безпеки науково-дослідного центру

Посилання

  1. Moradi, R., Groth, K. M. (2019). Hydrogen storage and delivery: Review of the state of the art technologies and risk and reliability analysis. International Journal of Hydrogen Energy, 44 (23), 12254–12269. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.03.041
  2. Shen, C., Ma, L., Huang, G., Wu, Y., Zheng, J., Liu, Y., Hu, J. (2018). Consequence assessment of high-pressure hydrogen storage tank rupture during fire test. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 55, 223–231. doi: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2018.06.016
  3. Abe, J. O., Popoola, A. P. I., Ajenifuja, E., Popoola, O. M. (2019). Hydrogen energy, economy and storage: Review and recommendation. International Journal of Hydrogen Energy, 44 (29), 15072–15086. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.04.068
  4. Liu, Y., Liu, Zh., Wei, J., Lan, Y., Yang, S., Jin, T. (2021). Evaluation and prediction of the safe distance in liquid hydrogen spill accident. Process Safety and Environmental Protection, 146, 1–8. doi: https://doi.org/10.1016/j.psep.2020.08.037
  5. Hansen, O. R. (2020). Hydrogen infrastructure – Efficient risk assessment and design optimization approach to ensure safe and practical solutions. Process Safety and Environmental Protection, 143, 164–176. doi: https://doi.org/10.1016/j.psep.2020.06.028
  6. Abohamzeh, E., Salehi, F., Sheikholeslami, M., Abbassi, R., Khan, F. (2021). Review of hydrogen safety during storage, transmission, and applications processes. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 72, 104569. doi: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2021.104569
  7. Zarei, E., Khan, F., Yazdi, M. (2021). A dynamic risk model to analyze hydrogen infrastructure. International Journal of Hydrogen Energy, 46, 4626–4643. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.10.191
  8. Shao, X., Pu, L., Li, Q., Li, Y. (2018). Numerical investigation of flammable cloud on liquid hydrogen spill under various weather conditions. International Journal of Hydrogen Energy, 43 (10), 5249–5260. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.01.139
  9. Lam, C.Y., Fuse, M., Shimizu, T. (2019). Assessment of risk factors and effects in hydrogen logistics incidents from a network modeling perspective. International Journal of Hydrogen Energy, 44 (36), 20572–20586. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.05.187
  10. Le, S. T., Nguyen, T. N., Linforth, S., Ngo, T. D. (2022). Safety investigation of hydrogen energy storage systems using quantitative risk assessment. International Journal of Hydrogen Energy, 48 (7), 2861–2875. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.10.082
  11. Hassan, I. A., Ramadan, H. S., Saleh, M. A., Hissel, D. (2021). Hydrogen storage technologies for stationary and mobile applications: Review, analysis and perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 149, 111311. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111311
  12. Dadashzadeh, M., Kashkarov, S., Makarov, D., Molkov, V. (2018). Risk assessment methodology for onboard hydrogen storage. International Journal of Hydrogen Energy, 43 (12), 6462–6475. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.01.195
  13. Zhang, Y., Cao, W., Shu, C.-M., Zhao, M., Yu, C., Xie, Z. et al. (2020). Dynamic hazard evaluation of explosion severity for premixed hydrogen-air mixtures in a spherical pressure vessel. Fuel, 261, 116433. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116433
  14. Li, B., Han, B., Li, Q., Gao, W., Guo, C., Lv, H. et al. (2022). Study on hazards from high-pressure on-board type III hydrogen tank in fire scenario: Consequences and response behaviours. International Journal of Hydrogen Energy, 47 (4), 2759–2770. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.10.205
  15. Zhang, L., Qu, X., Lu, S., Liu, X., Ma, C., Jiang, X., Wang, X. (2022). Damage monitoring and locating of COPV under low velocity impact using MXene sensor array. Composites Communications, 34, 101241. doi: https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101241
  16. Correa-Jullian, C., Groth, K. M. (2022). Data requirements for improving the Quantitative Risk Assessment of liquid hydrogen storage systems. International Journal of Hydrogen Energy, 47 (6), 4222–4235. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.10.266
  17. Correa-Jullian, C., Groth, K. M. (2022). Opportunities and data requirements for data-driven prognostics and health management in liquid hydrogen storage systems. International Journal of Hydrogen Energy, 47 (43), 18748–18762. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.04.048
  18. Mikhayluk, A., Abramov, Yu., Krivtsova, V. (2020). Mathematical model of the fire hazard level of hydrogen storage and supply systems. Problemy pozharnoy bezopasnosti, 48, 119–123. Available at: https://nuczu.edu.ua/images/topmenu/science/zbirky-naukovykh-prats-ppb/ppb48/16.pdf
  19. Abramov, Y., Basmanov, O., Krivtsova, V., Mikhayluk, A., Mikhayluk, O. (2022). Developing an algorithm for monitoring gas generators of hydrogen storage and supply systems. EUREKA: Physics and Engineering, 2, 45–54. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.002262
  20. Abramov, Yu. O., Kryvtsova, V. I. (2018). Pat. No. 125947 UA. Sposib vyznachennia dynamichnykh kharakterystyk hazoheneratoriv systemy zberihannia ta podachi vodniu. No. u201800547; declareted: 19.01.2018; published: 25.05.2018, Bul. No. 10. Available at: https://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdClaim=247773
  21. Abramov, Y., Basmanov, O., Krivtsova, V., Mikhayluk, A., Mikhayluk, O. (2019). Determining the source data to form a control algorithm for hydrogen generators. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (9 (101)), 58–64. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.181417
Визначення можливості появи горючого середовища в системі зберігання та подачі водню

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-04-29

Як цитувати

Абрамов, Ю. О., Басманов, О. Є., Кривцова, В. І., Михайлюк, А. О., & Хмиров, І. М. (2023). Визначення можливості появи горючого середовища в системі зберігання та подачі водню. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(10 (122), 47–54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.276099

Номер

Том 2 № 10 (122) (2023): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Yuriy Abramov, Oleksii Basmanov, Valentina Krivtsova, Andriy Mikhayluk, Ihor Khmyrov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.