شبیه سازی شبکه آب آتش نشانی پالایشگاه اصفهان و بررسی الزامات NFPA

STUDENT

DEGREE

YEAR

In industries such as refineries, delays in production may strike the economy and may cause crisis in production cycle. This must be avoided with all costs. Hence, safety measures and rapid accident managements should be of primary importance. Maintaining a solid and efficient firefighting system is one of the most important aspects of such measures. In such industries, an efficient and optimum firefighting piping system is required to prevent fire expansion in the least possible time and reduce damages to minimum. The water supply network is the main and the most important part of a firefighting system. Updating the performance and efficiency of such high sensitive system is the centre of attention of the industrial engineers and managers. There are no solid studies in Iran with safety measure for avoidance or control of a fire incident. Hence in this study for the first time, the water supply network of the firefighting system of Isfahan oil refinery is exclusively studied and simulated. For the simulations the constraints in NFPA standards and other standards are considered to assess the present safety measures of the refinery. All requirements of this standard and the Islamic Republic of Iran Ministry of Petroleum Refineries have identified in this study to conduct a comprehensive, standards-based simulations are considered. This range includes a variety of parameters including the proper pressure range, velocity range, suitable pipe diameter, the amount and speed of water flow characteristics and water networks in refineries. All fire-fighting water supply pipes, valves including Fire Fighting Hydrant valves and monitors, pumps, nodes, geographic location, land and water saving tanks in Esfahan Oil Refining Company have been evaluated in the simulation model in various positions. The simulation results show that it is possible to model the situation in which extensive supply network of complex refineries present. Analysis results with guidelines for the operation of the network and how to comply with these standards is presented. This table shows the simulation results are very good approximation to reality and also reflects the relative match well with the standard requirements. In this regard, based on other criteria such as multiple tanks, their importance and profile of the stored fluid risk maps are presented. A common application of genetic algorithm is used as optimization function. GA is a useful tool in pattern recognition, feature selection, machine learning and image understanding. In genetic algorithms, genetic evolution of organisms can be simulated. Iired by nature evolutionary algorithm based on the principle of "sustainability best" is based on stochastic optimization algorithms areclass apart. One of the application results of this research is to introduce a model for which the appropriate arrangement of firefighting water valves are identified to extinct fire in least possible time. The arrangement of water valves is consistent with the standards of fire extinction in less than 15 minutes. The model is based on the optimization technique of Genetic Algorithm which is employed for the Isfahan refinery. Genetic algorithm, a meta-heuristic algorithms and is based on genetics or natural selection is based on the superior survival. Keywords Refinery,Fire Fighting,WaterSupplyNetwork,Standard NFPA,Risk Mapping, genetic algorithms

در صنایعی مانند پالایشگاه که وقفه در کار آن باعث ایجاد ضربات اقتصادی در کشورها واختلال در چرخه تولید می گردد بایستی پیش بینی های لازم برای جلوگیری از ایجاد اشکال در کار پالایشگاه صورت گیرد که در این خصوص پیاده سازی اصول ایمنی و داشتن شبکه های مقابله سریع با حوادث در اولویت قرار دارد و از همه مهمتر داشتن یک شبکه آتش نشانی منسجم و کارآمد جزء شاخصه های اصلی به شمار می رود. در چنین صنایعی استفاده از یک سیستم بهینه اطفا حریق که بتواند در کوتاهترین زمان آتش را مهار و از بروز خسارت جلوگیری نماید ضروری است. رکن و مهمترین جزء اصلی هر سیستم اطفا حریق آبی، شبکه آبرسانی می باشد. اطلاع از کارآمدی شبکه آبرسانی با توجه به حساسیت بالای آن همواره از اهمیت بالایی برخوردار بوده و مورد توجه کارشناسان می باشد. از آنجا که در این زمینه تا کنون تحقیقاتی صورت نگرفته است، در این پژوهش شبکه آب آتش نشانی شرکت پالایش نفت اصفهان به طور کامل و جامع مورد مطالعه قرار گرفت و شبیه سازی گردیده است. این شبیه سازی بر اساس محدوده های استانداردها و به خصوص استانداردNFPA انجام گرفته و وضع موجود پالایشگاه مشخص شده است. تمام الزاماتی را که این استاندارد و وزارت نفت جمهوری اسلامی ایران برای پالایشگاهها مشخص نموده اند، در این پژوهش برای انجام یک شبیه سازی جامع و مبتنی بر استاندارد مد نظر قرار گرفته است. این محدوده ها شامل پارامترهای گوناگونی از جمله محدوده فشار مناسب، محدوده دبی مناسب، قطر لوله ها، میزان ذخیره آب و سرعت و مشخصات سیال در شبکه آب آتش نشانی پالایشگاهها می باشد. کلیه خطوط لوله شبکه آب آتش نشانی، شیرهای اطفا حریق از جمله شیرهای هیدرانت و مانیتوری، پمپها، گره ها، موقعیت جغرافیایی زمین و مخازن دخیره آب شرکت پالایش نفت اصفهان در این شبیه سازی مدل شده اند و در حالتهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج این شبیه سازی اطلاع از وضعیت شبکه آبرسانی پیچیده و گسترده پالایشگاه را ممکن ساخته است. تحلیل نتایج همراه با راهکارهای لازم جهت بهره برداری از شبکه و چگونگی مطابقت آنها با استانداردهای مذکور ارایه شده است. همچنین تعدادی آزمایشات میدانی به منظور اطمینان از صحت نتایج شبیه سازیها در شرکت پالایش نفت اصفهان بر روی شبکه مورد نظر انجام گرفته و نتایج آن با شبیه سازیهای صورت گرفته و استانداردها مقایسه گردیه است. بررسی این جداول نشان از تقریب بسیار خوب شبیه سازیهای انجام گرفته با واقعیت دارد و همچنین بیانگر مطابقت نسبی خوبی با محدودها و الزامات استاندارد می باشد. یکی از دستاوردهای دیگر این پژوهش آن است که برا اساس نتایج خروجی از شبیه سازیها نقشه ریسک شبکه آب آتش نشانی پالایشگاه بر اساس معیارهای استاندارد و وضع موجود شبکه آب آتش نشانی استخراج و ارایه شده است. در همین راستا بر اساس معیارهای دیگر همچون تعدد مخازن، ضریب اهمیت آنها و مشخصات سیالات ذخیره شده نقشه های ریسک مرتیط، ارایه گردیده است. الگوریتم ژنتیک، یکی از الگوریتمهای فرا ابتکاری است و برگرفته از علم ژنتیک است که بر اساس بقای برترین ها یا انتخاب طبیعی استوار است. یک کاربرد متداول الگوریتم ژنتیک، استفاده از آن بعنوان تابع بهینه کننده است. الگوریتم ژنتیک ابزار سودمندی در بازشناسی الگو، انتخاب ویژگی، درک تصویر و یادگیری ماشینی است. در الگوریتم های ژنتیکی، نحوه تکامل ژنتیکی موجودات زنده شبیه سازی می شود. این الگوریتم با الهام از طبیعت بر پایه اصل تکاملی «پایداری بهترین‌ها» استوار است و جز کلاس الگوریتم های بهینه سازی تصادفی قرار دارد. در واقع الگوریتم ژنتیک یک تکنیک برنامه نویسی بر اساس تکامل ژنتیکی به عنوان یک الگوی حل مسأله است که در این پژوهش از آن جهت اطفا حریق منطقه مورد مطالعه در کوتاهترین زمان استفاده شده است. یکی دیگر از نتایج کاربردی این پژوهش آن است که مدلی نمونه را بیان می نماید، که آرایشی مناسب برای استفاده از شیرهای آتش نشانی جهت اطفا حریق را ارایه می دهد. این آرایش با رعایت محدوده های استاندارد مهار حریق را در کمتر از 15 دقیقه ممکن می سازد. ارایه این مدل بر اساس بهینه سازی شبکه با استفاده از الگوریتم ژنتیک در پالایشگاه اصفهان می باشد. کلمات کلیدی : پالایشگاه، اطفا حریق، شبکه آبرسانی، استاندارد NFPA ، نقشه ریسک، الگوریتم ژنتیک