Визначення ефективності функціонування підсистеми пожежної безпеки при експлуатації системи 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
  • Євген Олексійович Макаров Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0003-0785-3041

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.300647

Ключові слова:

водневі системи, ефективність оцінки, пожежна безпека, рівняння Колмогорова, теорія графів

Анотація

Об'єктом дослідження є підсистема пожежної безпеки систем зберігання та подачі водню. Предметом дослідження є показник ефективності підсистеми пожежної безпеки систем зберігання та подачі водню для різних режимів її функціонування. В якості такого показника ефективності використовується умовна ймовірність того, що підсистема пожежної безпеки вірно розпізнає дійсний стан системи зберігання та подачі водню. Підсистема пожежної безпеки функціонує в режимі контролю та в режимі тестування. Для таких режимів побудовані математичні моделі функціонування підсистеми пожежної безпеки, в основі яких лежить використання теорії графів. Вагові матриці цих графів включають повноту контролю або тестування та інтенсивності переходу підсистеми пожежної безпеки від одного до іншого стану. Визначення ефективності такої підсистеми – достовірності функціонування здійснюється із використанням рівнянь Колмогорова. Показано, що при тестуванні систем зберігання та подачі водню для ймовірності її знаходження в пожежобезпечному стані має місце максимум. Показано, що при величинах повноти контролю (тестування), які не відрізняються від 1,0, ефективність функціонування підсистеми пожежної безпеки є інваріантною відносно режиму її функціонування. При величинах повноти контролю (тестування), які суттєво відрізняються від 1,0, більш ефективним є функціонування підсистеми пожежної безпеки в режимі тестування.

Виявлені особливості функціонування підсистеми пожежної безпеки дозволяють на практиці реалізувати оптимальний або адаптивний алгоритм функціонування таких підсистем. Наприклад, при відповідному виборі параметрів тестування підсистема пожежної безпеки забезпечує визначення знаходження системи зберігання та подачі водню із максимальною ймовірністю

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 центру

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

Євген Олексійович Макаров, Національний університет цивільного захисту України

Доктор філософії, старший викладач кафедри

Кафедра піротехнічної та спеціальної підготовки

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. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.03.041
  2. 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. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.04.068
  3. Liu, Y., Liu, Z., 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. https://doi.org/10.1016/j.psep.2020.08.037
  4. 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. https://doi.org/10.1016/j.jlp.2021.104569
  5. Yang, F., Wang, T., Deng, X., Dang, J., Huang, Z., Hu, S. et al. (2021). Review on hydrogen safety issues: Incident statistics, hydrogen diffusion, and detonation process. International Journal of Hydrogen Energy, 46 (61), 31467–31488. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.07.005
  6. Jeon, J., Kim, S. J. (2020). Recent Progress in Hydrogen Flammability Prediction for the Safe Energy Systems. Energies, 13 (23), 6263. https://doi.org/10.3390/en13236263
  7. Yu, X., Kong, D., He, X., Ping, P. (2023). Risk Analysis of Fire and Explosion of Hydrogen-Gasoline Hybrid Refueling Station Based on Accident Risk Assessment Method for Industrial System. Fire, 6 (5), 181. https://doi.org/10.3390/fire6050181
  8. 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. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.05.187
  9. Ma, Q., He, Y., You, J., Chen, J., Zhang, Z. (2024). Probabilistic risk assessment of fire and explosion of onboard high-pressure hydrogen system. International Journal of Hydrogen Energy, 50, 1261–1273. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.10.157
  10. Aarskog, F. G., Hansen, O. R., Strømgren, T., Ulleberg, Ø. (2020). Concept risk assessment of a hydrogen driven high speed passenger ferry. International Journal of Hydrogen Energy, 45 (2), 1359–1372. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.05.128
  11. 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. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116433
  12. Cui, S., Zhu, G., He, L., Wang, X., Zhang, X. (2023). Analysis of the fire hazard and leakage explosion simulation of hydrogen fuel cell vehicles. Thermal Science and Engineering Progress, 41, 101754. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2023.101754
  13. Suzuki, T., Shiota, K., Izato, Y., Komori, M., Sato, K., Takai, Y. et al. (2021). Quantitative risk assessment using a Japanese hydrogen refueling station model. International Journal of Hydrogen Energy, 46 (11), 8329–8343. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.12.035
  14. Kashkarov, S., Dadashzadeh, M., Sivaraman, S., Molkov, V. (2022). Quantitative Risk Assessment Methodology for Hydrogen Tank Rupture in a Tunnel Fire. Hydrogen, 3 (4), 512–530. https://doi.org/10.3390/hydrogen3040033
  15. Shen, Y., Lv, H., Hu, Y., Li, J., Lan, H., Zhang, C. (2023). Preliminary hazard identification for qualitative risk assessment on onboard hydrogen storage and supply systems of hydrogen fuel cell vehicles. Renewable Energy, 212, 834–854. https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.05.037
  16. 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. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.10.205
  17. Abramov, Y., Basmanov, O., Krivtsova, V., Mikhayluk, A., Khmyrov, I. (2023). Determining the possibility of the appearance of a combustible medium in the hydrogen storage and supply system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (122)), 47–54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.276099
  18. 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. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.10.266
  19. Abramov, Y., Kryvtsova, V., Mikhailyuk, A. (2021). Algorithm for determination of reliability indicator of gas generator of hydrogen storage and supply system. Series: Engineering Science and Architecture, 4 (164), 153–157. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2021-4-164-153-157
  20. Abramov, Y., Kryvtsova, V., Mikhailyuk, A. (2023). Determination of the reliability of the gas generator of the storage system and hydrogen supply. Series: Engineering Science and Architecture, 3 (177), 142–146. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2023-3-177-142-146
  21. Abramov, Y., Kryvtsova, V., Mikhailyuk, A. (2022). Method of designation of the fire safety of the gas generator water saving systems. Series: Engineering Science and Architecture, 4 (171), 107–111. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2022-4-171-107-111
  22. Abramov, Yu., Kryvtsova, V., Mykhailiuk, A. (2023). Information capabilities of the transition function of the hydrogen storage and supply system gas generator to assess its fire hazard level. Series: Engineering Science and Architecture, 6 (180), 148–153. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2023-6-180-148-153
  23. Abramov, Y., Kryvtsova, V., Mikhailyuk, A. (2023). Justification of the characteristics of the fire-safe condition control system of the storage system and hydrogen supply. Series: Engineering Science and Architecture, 1 (175), 125–130. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2023-1-175-125-130
Визначення ефективності функціонування підсистеми пожежної безпеки при експлуатації системи зберігання та подачі водню

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-04-30

Як цитувати

Абрамов, Ю. О., Басманов, О. Є., Кривцова, В. І., Михайлюк, А. О., & Макаров, Є. О. (2024). Визначення ефективності функціонування підсистеми пожежної безпеки при експлуатації системи зберігання та подачі водню. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(2 (128), 75–84. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.300647

Номер

Том 2 № 2 (128) (2024): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Yuriy Abramov, Oleksii Basmanov, Valentina Krivtsova, Andriy Mikhayluk, Yevhen Makarov

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.