Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of Artificial Neural Networks for Mathematical Modelling of Horizontal Jet Fires

Lewak Michał, Tępiński Jarosław

Safety & Fire Technology

|

2023

|

Vol. 62, iss. 2

34--48

EN

Aim: This article focuses on the use of artificial neural networks to mathematically describe the parameters that determine the size of a jet fire flame. To teach the neural network, the results of a horizontal propane jet fire, carried out experimentally and using CFD mathematical modelling, were used. Project and methods: The main part of the work consisted of developing an artificial neural network to describe the flame length and propane-air mixing path lengths with good accuracy, depending on the relevant process parameters. Two types of data series were used to meet the stated objective. The first series of data came from field tests carried out by CNBOP-PIB and from research contained in scientific articles. The second type of data was provided by numerical calculations made by the authors. The methods of computational fluid mechanics were used to develop the numerical simulations. The ANSYS Fluent package was used for this purpose. Matlab 2022a was used to develop the artificial neural network and to verify it. Results: Using the nftool function included in Matlab 2022a, an artificial neural network was developed to determine the flame length Lflame and the length of the Slift-off mixing path as a function of the diameter of the dnozzle and the mass flux of gas leaving the nozzle. Using Pearson’s correlation coefficient, a selection was made of the best number of neurons in the hidden layer to describe the process parameters. The neural network developed allows Lflame and Slift-off values to be calculated with good accuracy. Conclusions: Artificial neural networks allow a function to be developed to describe the parameters that determine flame sizes in relation to process parameters. For this purpose, the results of the CFD simulations and the results of the jet fire experiments were combined to create a single neural network. The result is a ready-made function that can be used in programmes for the rapid determination of flame sizes. Such a function can support the process of creating scenarios in the event of an emergency. A correctly developed neural network provides opportunities for the mathematical description of jet fires wherever experimental measurements are not possible. Solution proposed by the authors does not require a large investment in ongoing calculations, as the network can be implemented in any programming language.

PL

Cel: W artykule skupiono się na wykorzystaniu sztucznych sieci neuronowych do opisu matematycznego parametrów określających rozmiary płomienia pożaru strumieniowego. Do uczenia sieci neuronowej wykorzystano wyniki badań poziomego pożaru strumieniowego propanu, przeprowadzone doświadczalnie i przy pomocy modelowania matematycznego metodą CFD. Projekt i metody: Główna część pracy polegała na opracowaniu sztucznej sieci neuronowej, która z dobrą dokładnością będzie opisywała długość płomienia oraz długości drogi mieszania propanu z powietrzem w zależności od istotnych parametrów procesowych. Do realizacji postawionego celu wykorzystano dwa typy serii danych. Pierwsza seria danych pochodziła z badań poligonowych wykonanych przez CNBOP-PIB oraz z badań zawartych w artykułach naukowych. Drugi typ danych dostarczyły obliczenia numeryczne wykonane przez autorów. Do opracowania symulacji numerycznych wykorzystano metody obliczeniowej mechaniki płynów. W tym celu zastosowany został pakiet ANSYS Fluent. Do opracowania sztucznej sieci neuronowej oraz jej weryfikacji użyto programu Matlab 2022a. Wyniki: Korzystając z funkcji nftool , zawartej w programie Matlab 2022a, opracowano sztuczną sieć neuronową do wyznaczenia długości płomienia Lflame i długości drogi mieszania Slift-off w zależności od średnicy dyszy dnozzle i strumienia masowego gazu opuszczającego dyszę. Do opisu parametrów procesowych wybrano najbardziej adekwatną liczbę neuronów w warstwie ukrytej. Wykorzystano do tego współczynnik korelacji Pearsona. Opracowana sieć neuronowa pozwala z dobrą dokładnością obliczyć wartości Lflame i Slift-off. Wnioski: Sztuczne sieci neuronowe pozwalają na opracowanie funkcji opisującej rozmiar płomienia w zależności od parametrów procesowych. W celu stworzenia jednej sieci neuronowej połączono wyniki symulacji CFD i wyniki doświadczeń pożarów strumieniowych. W rezultacie otrzymano gotową funkcję, która może być użyta w programach służących do szybkiego określania rozmiarów płomienia. Funkcja taka może wspomagać proces tworzenia scenariuszy na wypadek wystąpienia sytuacji awaryjnej. Poprawnie opracowana sieć neuronowa pozwala opisać w sposób matematyczny pożary strumieniowe wszędzie tam, gdzie wykonanie pomiarów doświadczalnych nie jest możliwe. Proponowane rozwiązanie nie wymaga dużych nakładów finansowych na prowadzone obliczenia, ponieważ sieć może być zaimplementowana w dowolnym języku programowania.

2

The Use of the k-ω SST Turbulence Model for Mathematical Modeling of Jet Fire

Lewak Michał Wojciech, Tępiński Jarosław, Klapsa Wojciech

Safety & Fire Technology

|

2022

|

Vol. 59, iss. 1

28--40

EN

Aim: The purpose of this study is to verify the usability of the k-ω SST turbulence model for the description of the combustion process during a vertical propane jet fire. Simulating a jet fire using computational fluid mechanics involves an appropriate selection of a mathematical model to describe the turbulent flow. It is important as the variables from this model also describe the rate of the combustion reaction. As a result, they have an impact on the size and shape of the flame. The selection of an appropriate model should be preceded by preliminary simulations. Project and methods: For this purpose, a vertical jet fire in no wind conditions was selected for simulation. Consequently, it was possible to develop a two-dimensional axisymmetric geometry. A good numerical mesh can be applied to such axisymmetric geometry. Selected process conditions allowed to create an axisymmetric numerical grid. Its values, proving the quality, are shown in a chart demonstrating the distribution of the parameter quality depending on the number of elements from which the numerical grid was built. In the work, a two-stage model of the combustion reaction was selected in order to verify whether the area in which the mole fraction of carbon monoxide will have significant values is so large that the selected kinetic reaction model will have an impact on the flame length. Results: Three simulations of jet fire taking place in the direction opposite to the force of gravity were performed. The simulations performed allowed for setting the basic L[f] parameter, which determines the flame length. Additionally, the length of the mixing path s[lift-off], needed to initiate the combustion reaction, was determined. The simulations performed allowed for comparing significant parameters characterizing the flame with the parameters calculated using correlations included in the literature on the subject. Due to this comparison, it was possible to define an interesting scope of research work, because the length of the gas mixing path determined from the CFD simulation differed significantly from the values calculated from the correlation. Conclusions: Interestingly, such large differences between CFD results and correlations were not observed for the L[f] parameter. The correlations based on the Froude number give slightly higher values of the flame length than the results of the CFD simulation. On the other hand, the correlation based on the Reynolds number gives slightly lower values of the L[f] parameter than the values obtained from the CFD calculations. This may indicate that the effects related to the inertia forces (Re number) better describe the simulation process conditions than the correlations based on the influence of inertia forces and gravity forces (Fr number).

PL

Cel: Celem tego opracowania jest sprawdzenie przydatności modelu k-ω SST do opisu procesu spalania podczas pionowego pożaru strumieniowego propanu. Symulacja pożaru strumieniowego przy pomocy obliczeniowej mechaniki płynów wiąże się z odpowiednim wyborem modelu matematycznego służącego do opisu przepływu burzliwego. Jest to o tyle ważne, że zmienne z tego modelu opisują również szybkość reakcji spalania, a więc mają wpływ na rozmiar i kształt płomienia. Dobór odpowiedniego modelu powinien być poprzedzony symulacjami wstępnymi. Projekt i metody: Do symulacji wybrano pionowy pożar strumieniowy w warunkach bezwietrznych. Dzięki temu opracowana została dwuwymiarowa osiowosymetryczna geometria, na którą możliwe jest nałożenie dobrej siatki numerycznej. Wybrane warunki procesowe pozwoliły na stworzenie osiowosymetrycznej siatki numerycznej, której wartości świadczące o jakości uwidoczniono na wykresie przedstawiającym rozkład jakości parametru w zależności od liczby elementów, z jakich zbudowano siatkę numeryczną. Na podstawie dwuetapowego modelu reakcji spalania sprawdzono, czy obszar, w którym ułamek molowy tlenku węgla będzie miał duże wartości wpłynie na długość płomienia w wybranym modelu kinetycznym reakcji. Wyniki: Wykonane zostały trzy symulacje pożaru strumieniowego odbywającego się w kierunku przeciwnym do działania sił grawitacji. Pozwoliły one na wyznaczenie podstawowego parametru L[f] , który określa długość płomienia. Dodatkowo wyznaczona została długość drogi mieszania s[lift-off], która jest niezbędna do zapoczątkowania reakcji spalania. Wykonane symulacje pozwoliły na porównanie istotnych parametrów charakteryzujących płomień z parametrami obliczonymi przy pomocy korelacji zawartych w literaturze przedmiotu. Wnioski: Porównanie wyżej wymienionych parametrów umożliwiło określenie ciekawego zakresu pracy badawczej, ponieważ wyznaczona z symulacji CFD długość drogi mieszania gazu znacząco różniła się od wartości obliczonych z korelacji. Co ciekawe, tak dużych rozbieżności między wynikami CFD a korelacjami nie zaobserwowano dla parametru L[f] . Przy czym korelacje oparte o liczbę Froude’a podają nieco większe wartości długości płomienia niż wyniki symulacji CFD. Natomiast korelacja oparta o liczbę Reynoldsa podaje nieco mniejsze wartości parametru L[f] niż wartości otrzymane z obliczeń CFD. Może to świadczyć o tym, że efekty związane z siłami bezwładności (liczba Re) lepiej opisują warunki procesowe niż korelacje oparte o wpływ sił bezwładności i sił ciężkości (liczba Fr).

3

Testing of Large Scale Pool Fire of Technical Ethanol

Tępiński Jarosław, Klapsa Wojciech, Cygańczuk Krzysztof, Lesiak Piotr, Lewak Michał Wojciech

Safety & Fire Technology

|

2022

|

Vol. 59, iss. 1

96--109

EN

Aim: The aim of this article is to determine the characteristics of a pool fire, including the temperatures and thermal radiation densities caused by it. Mappings of pool fires occurring in actual emergency events were conducted by performing large-scale polygon tests. Project and methods: Experimental study of pool fire of technical ethanol was carried out on a specially built test stand in the training area of the Training Centre in Pionki of the Regional Headquarters of the State Fire Service in Warsaw. The pool fire test stand consisted of a test tray, with a test chamber with the diameter of 300 cm, founded on a reinforced concrete slab. Using a developed measurement system with data acquisition that included measurement sensors mounted at defined locations relative to the fire, temperatures and thermal radiation densities were measured at various distances/locations relative to the fire. Metrological data such as air temperature, atmospheric pressure, humidity, wind direction and speed were monitored and recorded using the weather station. The height of the fire flame was measured by comparing it to racks set up nearby with marked scales of specific lengths. Results: A polygon stand that was built to study pool fires, equipped with a temperature and thermal radiation density measuring system with measuring sensors distributed in defined locations, is discussed. A study of a pool fire resulting from the combustion of dehydrated, fully contaminated ethanol was conducted. The study measured temperatures, thermal radiation densities, and flame heights. The average and maximum values of temperatures and thermal radiation densities during the steady-state combustion stage (i.e., phase II of the fire) were determined. Conclusions: Based on the presented results of temperature and thermal radiation density measurements at various distances/locations relative to the pool fire site, there was a significant effect of wind direction and speed on these values. Higher temperature and heat radiation density were recorded at the sensors on the leeward side than on the windward side. As the wind speed decreased, there was an increase in the temperature values recorded on the thermocouples located above the centre of the bottom of the tray test chamber due to the flame, which, when not blown away, was allowed to rise vertically upward and fully sweep the temperature sensors.

PL

Cel: Celem artykułu jest określenie charakterystyki pożaru powierzchniowego, w tym temperatur i gęstości promieniowań cieplnych przez niego wywoływanych. Odwzorowania pożarów powierzchniowych mających miejsce w rzeczywistych zdarzeniach awaryjnych przeprowadzono poprzez wykonanie poligonowych badań w dużej skali. Projekt i metody: Badanie doświadczalne pożaru powierzchniowego etanolu technicznego zrealizowano na specjalnie do tego celu zbudowanym stanowisku badawczym na terenie poligonu Ośrodka Szkolenia w Pionkach Komendy Wojewódzkiej Państwowej Straży Pożarnej w Warszawie. W skład stanowiska do badania pożarów powierzchniowych wchodziła taca badawcza, o średnicy komory badawczej wynoszącej 300 cm, posadowiona na płycie żelbetowej. Przy pomocy opracowanego układu pomiarowego z akwizycją danych, w skład którego wchodziły czujniki pomiarowe zamontowane w zdefiniowanych lokalizacjach względem pożaru, dokonano pomiarów temperatur i gęstości promieniowań cieplnych w różnych odległościach/lokalizacjach względem miejsca pożaru. Za pomocą stacji pogodowej monitorowano i rejestrowano dane metrologiczne, takie jak temperatura powietrza, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność, kierunek i prędkość wiatru. Pomiaru wysokości płomienia pożaru dokonano przez jego porównanie z ustawionymi w pobliżu stojakami z zaznaczonymi podziałkami o określonych długościach. Wyniki: Omówiono poligonowe stanowisko, które zostało zbudowane do badania pożarów powierzchniowych, wyposażone w układ pomiarowy temperatur i gęstości promieniowań cieplnych z czujnikami pomiarowymi rozmieszczonymi w zdefiniowanych lokalizacjach. Przeprowadzono badania pożaru powierzchniowego powstałego w wyniku spalania etanolu odwodnionego, całkowicie skażonego. W ramach badań dokonano pomiarów temperatur, gęstości promieniowań cieplnych oraz wysokości płomienia. Wyznaczono średnie i maksymalne wartości temperatur i gęstości promieniowań cieplnych w etapie ustalonego spalania (tzn. II faza pożaru). Wnioski: Na podstawie przedstawionych wyników pomiarów temperatur i gęstości promieniowań cieplnych w różnych odległościach/lokalizacjach względem miejsca pożaru powierzchniowego, odnotowano znaczący wpływ kierunku i prędkości wiatru na te wartości. Wyższą temperaturę i gęstość promieniowań cieplnych rejestrowano na czujnikach po stronie zawietrznej niż po stronie nawietrznej. Na skutek spadku prędkości wiatru następował wzrost wartości temperatur rejestrowanych na termoparach umieszczonych nad środkiem dna komory badawczej tacy, co było spowodowane przez płomień, który niezdmuchiwany, mógł unosić się pionowo do góry i w pełni omiatać czujniki temperatury.

4

Temporary Accommodation Facilities for People Affected by an Emergency or Humanitarian Disaster

Cygańczuk Krzysztof, Roguski Jacek, Tępiński Jarosław

Safety & Fire Technology

|

2022

|

Vol. 59, iss. 1

42--57

EN

Aim: This article attempts to provide an insight into the planning and construction of temporary accommodation for those affected by warfare and humanitarian disasters. The damage to housing infrastructure is often very extensive and its reconstruction takes up to several years, during which time it is necessary to provide refugees and disaster victims with minimum living conditions until they are able to move into permanent housing facilities. The article further describes the planning process that should be followed before disasters, as well as the types of temporary accommodation and the use of local resources in disaster recovery. Introduction: In recent years, we have seen a significant increase in the occurrence of natural disasters and local armed conflicts. In most cases infrastructure in disaster areas is severely damaged or completely destroyed. Houses and residential buildings are very vulnerable to damage and are the most visible consequence after disasters. At the same time, for the people affected by these disasters, they are very traumatic experiences. The article describes the key role of temporary housing during the recovery from humanitarian disasters, identifies common problems and provides some suggestions on how to overcome them. Methodology: The paper mainly uses theoretical research methods, including literature analysis and the opinions of international experts who have conducted studies of many humanitarian disasters and warfare. The analysis which was carried out made it possible to establish and present directions for the construction methodology and optimal solutions in the refugee accommodation project. It discusses elements that can be classified as common patterns of temporary accommodation and reviews of both successful and unsuccessful solutions. Conclusions: The article discusses important factors related to humanitarian disaster preparedness and management. In order to assess the preparedness of planning and disaster management, the article answers the following questions: what is good planning and management and what is the role of temporary housing? The answer is based on the results of empirical and behavioural research conducted by international experts and UNDRO – the United Nations Disaster Relief Organization and the United Nations High Commissioner for Refugees (UNHCR).

PL

Cel: W ramach niniejszego artykułu podjęto próbę przybliżenia kwestii związanych z planowaniem i budowaniem tymczasowego zakwaterowania dla osób dotkniętych skutkami działań wojennych i katastrof humanitarnych. Zniszczenia infrastruktury mieszkalnej często są bardzo duże, a jej rekonstrukcja trwa nawet kilka lat i w tym czasie konieczne jest zapewnienie uchodźcom i ofiarom katastrof minimalnych warunków życia do czasu, aż będą mieli możliwość wprowadzenia się do stałych obiektów mieszkalnych. W artykule opisano ponadto proces planowania, który powinien być realizowany przed katastrofami, a także rodzaje zakwaterowania tymczasowego oraz wykorzystanie zasobów lokalnych przy odbudowie po katastrofach. Wprowadzenie: W ostatnich latach obserwujemy znaczny wzrost zjawiska występowania klęsk żywiołowych oraz lokalnych konfliktów zbrojnych. Infrastruktura w rejonach klęsk w większości przypadków zostaje poważnie uszkodzona lub ulega całkowitemu zniszczeniu. Domy i budynki mieszkalne są bardzo podatne na zniszczenia i stanowią najbardziej widoczny skutek po katastrofach. Jednocześnie dla ludzi, których te katastrofy dotknęły, są to przeżycia bardzo traumatyczne. W artykule opisano kluczową rolę tymczasowych budynków mieszkalnych w czasie trwania odbudowy po katastrofach humanitarnych oraz zidentyfikowano wspólne problemy i zasugerowano pewne wskazówki, jak je pokonać i przezwyciężyć. Metodologia: W pracy wykorzystano głównie teoretyczne metody badawcze, w tym analizę literatury oraz opinie ekspertów międzynarodowych, którzy prowadzili badania wielu katastrof humanitarnych i działań wojennych. Przeprowadzona analiza pozwoliła na ustalenie i zaprezentowanie kierunków metodologii budowy oraz optymalnych rozwiązań w projekcie zakwaterowania uchodźców. Omówiono elementy, które można zaklasyfikować jako wspólne wzorce tymczasowych obiektów mieszkalnych oraz recenzje rozwiązań zarówno tych, które zastosowano z powodzeniem, jak i takich, których użycie okazało się porażką. Wnioski: W artykule omówiono ważne czynniki związane z przygotowaniem się na wypadek katastrof humanitarnych i zarządzaniem nimi. W celu oceny gotowości planowania i zarządzania katastrofami, artykuł odpowiada na następujące pytania: czym jest dobre planowanie i zarządzanie oraz jaką rolę spełnia tymczasowe budownictwo mieszkalne? Odpowiedź została udzielona na podstawie wyników badań empirycznych i behawioralnych prowadzonych przez międzynarodowych ekspertów oraz UNDRO – Organizację Narodów Zjednoczonych ds. Pomocy w Klęskach Żywiołowych (ang. United Nations Disaster Relief Organization, UNDRO) i Wysokiego Komisarza Narodów Zjednoczonych ds. Uchodźców (ang. United Nations High Commissioner for Refugees, UNHCR).

5

Wpływ jakości siatki numerycznej na wyniki symulacji rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w powietrzu

Lewak Michał, Tępiński Jarosław

Przemysł Chemiczny

|

2022

|

T. 101, nr 11

957--962

PL

Praca dotyczy matematycznego modelowania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w powietrzu za pomocą obliczeniowej mechaniki płynów z wykorzystaniem modelu bilansowania pędu w fazie dyskretnej DPM (discrete phase model). Skupiono się na problemie zagęszczenia siatki numerycznej potrzebnej do tworzenia symulacji rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w powietrzu. Opierając się na parametrze określającym jakość numeryczną siatki, wykonano symulacje pracy pieca centralnego ogrzewania klasy I. Do określenia najlepszego stopnia zagęszczenia siatki wykorzystany został rozkład cząstek pyłu opuszczającego komin, z którego emitowane były zanieczyszczenia.

EN

A math. modeling of the operation of a class I central heating furnace was performed by computational fluid dynamics together with the DPM discrete-phase momentum balancing model. The problem of numerical mesh compaction needed to simulate the spread of pollutants in the air was focused on. Relying only on the qmesh parameter, which determines the quality of individual elements of the numerical mesh, was not sufficient. Therefore, the impact of the number of elements and the distribution of the qmesh parameter in the mesh on the obtained simulation results should be analyzed.

6

Modelowanie matematyczne pożarów strumieniowych za pomocą obliczeniowej mechaniki płynów CFD

Lewak Michał, Tępiński Jarosław, Lesiak Piotr

Przemysł Chemiczny

|

2022

|

T. 101, nr 5

324--329

PL

Przedstawiono modelowanie matematyczne pożaru strumieniowego metodą CFD na przykładzie pożaru propanu wydostającego się z dyszy. Pokazano wpływ masowego przepływu gazu na długość, szerokość i wysokość płomienia. Symulacje numeryczne przeprowadzono dla przepływów cieczy w zakresie liczby Macha poniżej 0,2. Pozwoliło to na prowadzenie symulacji w zakresie przepływu nieściśliwego. Otrzymane wyniki symulacji porównano z korelacjami opisanymi w literaturze.

EN

Math. modeling of a jet fire using the CFD method was presented on the example of a propane fire escaping from a nozzle. The effect of gas mass flow on the length, width and height of the flame was shown. Numerical simulations were performed for fluid flows in the Mach number range below 0.2. This allowed the process to be defined as an incompressible flow. The obtained simulation results were compared with the correlations described in the literature.

7

Badania pożarów strumieniowych propanu przeprowadzone w dużej skali

Tępiński Jarosław, Lewak Michał, Lesiak Piotr

Przemysł Chemiczny

|

2022

|

T. 101, nr 11

950--956

PL

Przedstawiono i omówiono wyniki pomiarów temperatury i promieniowania cieplnego w czasie pożaru strumieniowego propanu wydobywającego się pod ciśnieniem z instalacji gazowej. Badania pożaru strumieniowego w dużej skali przeprowadzono na poligonowym stanowisku badawczym zbudowanym na terenie Ośrodka Szkolenia w Pionkach Komendy Wojewódzkiej Państwowej Straży Pożarnej w Warszawie.

EN

A test of propane jet fire was performed in an outdoor test stand built in the fire brigade training center. A propane jet with a flow rate of about 196.1 m3/h for 110 s was continuously released from pressurized liquid propane tank. The values of temp. and thermal radiation were recorded at 20 and 4 measuring points, resp. A significant effect of even low wind speeds on the values of the recorded parameters was obsd. The results of measurements of temp., thermal radiation and flame dimensions allowed to estimate the effects of jet fire.

8

Ethanol pool fire on a one-meter test tray – validation of CFD results

Cherbański Robert, Rudniak Leszek, Machniewski Piotr, Molga Eugeniusz, Tępiński Jarosław, Klapsa Wojciech, Lesiak Piotr

Chemical and Process Engineering

|

2022

|

Vol. 43, nr 1

23–-44

EN

The ethanol fire hazards will become more frequent due to the new established targets for the consumption of renewable energy sources. With this in mind, this paper aims to widen the current knowledge on CFD modelling of such a fire. As previous works rely heavily on the data of small pool fire diameters (below 1 m), this research deals with ethanol pool fire on a one-meter test tray, using our own experimental data. A mathematical model was developed and solved using a commercial CFD package (ANSYS Fluent). A new hybrid RANS-LES (SBES) model was employed to calculate turbulent stresses. Generally, the simulation results showed a good fit with the experimental results for flame temperatures at different elevations. In particular, a minor discrepancy was only observed for the top thermocouple (1.9 m above the tray). The flame heights computed with the CFD model were on average higher than the experimental one. Good agreement was observed for the radiative fraction and the axial temperature profile on the plume centreline. The latter showed an almost perfect fit between the temperature profiles obtained from CFD simulations and those calculated from the plume law for temperature.

9

Converter Compensation of Reactive Power Consumed by the Induction Generator

Tępiński Jarosław

Safety & Fire Technology

|

2021

|

Vol. 57, iss. 1

64--79

EN

Purpose: The purpose of the article is to present a reactive power compensation for small hydropower plants with an induction generator. The classic compensation with capacitors is discussed and its improvement is proposed. Instead of capacitors, a three level power electronic converter connected in parallel to the induction generator can be used to provide reactive power compensation. The purpose of the paper is to present the developed structure of an active compensator and its control method. The developed control method was verified on a laboratory stand. The project and the methods: As part of research, an active compensator was built as a three-level power electronic converter in topology with Neutral Point Clamped. Laboratory tests of a converter compensator were carried out on a stand equipped with an induction generator with a power of 7.5 kW. Laboratory system measurements were made using a power analyzer and an oscilloscope. Results: A control structure of an active compensator based on a voltage-oriented method was presented and discussed. The operation of the converter compensator has been verified on a laboratory stand equipped with a 7.5 kW induction generator. The compensator current reduces the reactive (inductive) component of the current consumed from a power grid to a value equal to zero. The reactive power compensator ensures that the tgφ power factor is maintained at a set value of zero, which corresponds to the total compensation of inductive reactive power consumed by an induction generator working in a hydropower plant. Operation of the active compensator did not cause a significant increase in the harmonic content in the current consumed from the power grid. Conclusions: The paper presents the issues regarding reactive power compensation in hydropower plants with induction generators. Commonly used capacitor compensation has been covered and as a result, it is proposed to replace it with power electronics converter compensation of reactive power connected in parallel induction generators. Active compensator provides compensation for the entire reactive power consumed by the induction generator. The use of the converter compensator of reactive power significantly contributes to the reduction of costs for reactive power incurred by the owners of hydropower plants. The reactive power compensator also has a positive impact on the operation of the entire power grid, power losses from the reactive component of the current on the impedances of power grid components are limited.

PL

Cel: Celem artykułu jest przedstawienie zagadnień kompensacji mocy biernej w małych elektrowniach wodnych wyposażonych w generatory indukcyjne. Omówiono pasywną kondensatorową kompensację mocy biernej i zaproponowano zastąpienie jej przekształtnikowym aktywnym układem kompensacji przyłączonym równolegle do generatora indukcyjnego. Opracowana struktura przekształtnikowego kompensatora oraz metoda jego sterowania zostały zweryfikowane na stanowisku laboratoryjnym. Projekt i metody: Zbudowano aktywny kompensator mocy biernej, w skład którego wchodzi przekształtnik energoelektroniczny wykonany w topologii trójpoziomowej z diodami poziomującymi przyłączonymi z punktem neutralnym. Badania laboratoryjne aktywnego kompensatora przeprowadzono na generatorze indukcyjnym o mocy 7,5 kW. Pomiary parametrów pracy przekształtnikowego kompensatora wykonano przy wykorzystaniu analizatora jakości energii i oscyloskopu. Wyniki: Przedstawiono i omówiono układ sterowania aktywnego kompensatora bazujący na zmodyfikowanej metodzie zorientowanej napięciowo. Działanie kompensatora zostało zweryfikowane na stanowisku laboratoryjnym wyposażonym w generator indukcyjny o mocy 7,5 kW. Prąd kompensatora zmniejsza składową bierną (indukcyjną) prądu pobieranego z sieci do wartości bliskiej lub równej zero. Aktywny kompensator mocy biernej zapewnia utrzymanie współczynnika mocy tgφ na poziomie 0, co odpowiada całkowitej kompensacji mocy biernej indukcyjnej pobieranej przez generator elektrowni wodnej. Praca aktywnego kompensatora nie powoduje znacznego wzrostu zawartości harmonicznych w prądzie pobieranym z sieci elektroenergetycznej. Wnioski: W artykule przedstawiono zagadnienia kompensacji mocy biernej w elektrowniach wodnych z generatorami indukcyjnymi. Zaproponowano zastąpienie tradycyjnych metod kompensacji kompensatorem aktywnym przyłączonym równolegle do generatora indukcyjnego. Przekształtnikowy kompensator zapewnia całkowitą kompensację mocy biernej pobieranej przez generator indukcyjny. Zastosowanie aktywnego kompensatora przyczyni się do redukcji kosztów ponoszonych za pobór mocy biernej przez właścicieli elektrowni wodnych i wiatrowych wyposażonych w generatory indukcyjne. Przekształtnikowy kompensator mocy biernej ma ponadto pozytywny wpływ na pracę całej sieci elektroenergetycznej, ograniczone są straty mocy od składowej biernej prądu na impedancjach podzespołów sieci elektroenergetycznej.

10

Program informatyczny do oceny ryzyka wystąpienia awarii w obiektach przemysłowych

Tępiński Jarosław, Wawrzyńczak Anna, Siess Grzegorz, Cygańczuk Krzysztof

Przemysł Chemiczny

|

2021

|

T. 100, nr 4

356--361

PL

Przedstawiono program informatyczny RAT-if służący do realizacji kompleksowych zaawansowanych analiz ryzyka wystąpienia awarii w obiektach przemysłowych oraz wyznaczania od nich bezpiecznych odległości. Działanie i funkcjonalności programu RAT-if omówiono na przykładzie symulacji i analizy awarii cysterny kolejowej z chlorem na terenie bazy przeładunkowej.

EN

The title program was presented and exemplified on a railway tank truck accident with Cl in the area of the transshipment base.

11

Pole elektromagnetyczne i jego oddziaływanie na urządzenia elektryczne wykorzystywane w przemyśle chemicznym

Tępiński Jarosław

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 7

1041--1044

PL

Omówiono najczęściej występujące zaburzenia elektromagnetyczne, które mają wpływ na poprawność działania urządzeń elektrycznych wykorzystywanych w przemyśle chemicznym. Wyjaśniono pojęcie kompatybilności elektromagnetycznej urządzeń elektrycznych i przedstawiono możliwe skutki oddziaływania pól elektromagnetycznych. Dokonano przeglądu metod badania odporności urządzeń przeciwpożarowych, które odgrywają fundamentalną rolę w procesie zapewnienia bezpieczeństwa w przemyśle chemicznym.

EN

A review, with 20 refs., of common electromagnetic disturbances that affect the correct operation of elec. devices used in chem. industry and the methods for testing the immunity of fire protection devices which play a fundamental role in ensuring safety in the chem. industry.

12

Narzędzia informatyczne w modelowaniu zagrożeń : przegląd wybranych programów do symulacji awarii technicznych

Cygańczuk Krzysztof, Roguski Jacek, Tępiński Jarosław

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 7

1015--1022

PL

Przedstawiono możliwości zastosowania narzędzi informatycznych do analizy i prognozowania wybranych zagrożeń oraz przygotowania wewnętrznych i zewnętrznych planów ratowniczych dla zakładów dużego ryzyka (ZDR) i zakładów zwiększonego ryzyka (ZZR). Porównano wybrane programy komputerowe służące do modelowania skutków katastrof technicznych, a także dokonano analizy konsekwencji ataków za pomocą broni biologicznej lub chemicznej. Przedstawiono tezę, że przeprowadzenie analiz oraz modelowania skutków awarii przemysłowych znacząco zmniejsza ryzyko pominięcia istotnych w ocenie, potencjalnych zagrożeń wynikających z awarii technicznych oraz daje wsparcie przy projektowaniu lub modernizacji instalacji procesowych.

EN

A review, with 17 refs. of the leading software for simulation of the effects of tech. disasters and analyzing the consequences of attacks using biolog. or chem. weapons.

13

Metodologia identyfikacji zakładów przemysłowych stwarzających ryzyko wystąpienia skutków awarii poza swoim terenem

Wiśniewski Wojciech, Klapsa Wojciech, Tępiński Jarosław

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 7

1000--1005

PL

Dokonano analizy pozwalającej na zidentyfikowanie zakładów tzw. niesevesowskich (podprogowych), mogących stwarzać zagrożenie wystąpienia skutków awarii poza swoim terenem przy wykorzystaniu ogólnie dostępnych danych. Metodologia identyfikacji zakładów opierała się na analizie przeznaczenia terenów, profili działalności, złożoności procesów technologicznych oraz rodzajów i ilości substancji niebezpiecznych.

EN

A review, with 15 refs., of legislative regulations used for identifying non-Seveso establishments, which may pose a risk of accident consequences outside their territory by using generally available data. The methodol. was based on the anal. of destination of industrials plants areas, activity profiles, complexity of technol. processes, types and amts. of hazardous substances.

14

Efektywność działania detektorów dymu stosowanych w obiektach przemysłowych

Tępiński Jarosław, Popielarczyk Tomasz, Sowa Tomasz

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 7

1050--1053

PL

Przedstawiono zagadnienia dotyczące ochrony przeciwpożarowej w przemysłowych obiektach budowlanych. Omówiono pożarowe czujki dymu czułe na stałe lub ciekłe produkty spalania i/lub pirolizy. Efektywność ich działania (czułość pożarową) zbadano w warunkach laboratoryjnych przy różnej gęstości dymu.

EN

Parameters of fire sensitivity of optical smoke detectors were detd. by smoke density measurements in time. Dry beech beams were placed in a test chamber equipped with a heating plate ensuring an increase in temp. to 600°C in 11 min and subjected to a flameless fire test.

15

Badanie efektywności działania sygnalizatorów optycznych stosowanych w systemach sygnalizacji pożarowych instalowanych w obiektach przemysłowych

Tępiński Jarosław, Popielarczyk Tomasz, Sowa Tomasz

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 7

1036--1040

PL

Przedstawiono zagadnienia dotyczące ochrony przeciwpożarowej w przemysłowych obiektach budowlanych. Omówiono sygnalizatory optyczne, które poprzez generowanie światła błyskającego alarmują osoby przebywające w tych obiektach o zagrożeniach (pożarze). Pomiar rozkładu światła emitowanego przez sygnalizator optyczny przeprowadzono na stanowisku laboratoryjnym wyposażonym w luksomierz i goniometr. Na podstawie chwilowych wartości natężenia światła i czasu trwania impulsów świetlnych określono efektywne natężenie światła i obszar pokrycia.

EN

Measurements of light distribution of the visual signaling device were carried out on a lab. stand equipped with a lux meter, goniometer, tripod and mobile mounting frames. Based on measurements of instantaneous values of light intensity generated by the visual signaling device and the duration of light pulses, the effective light intensity and coverage area were detd.