Устройство и принцип действия установок пенного пожаротушения. Спринклерные пенные установки

Дренчерные установки пенного пожаротушения применяются для противопожарной защиты помещений, в которых возможно быстрое развитие пожара и требуется одновременная подача пены на большую площадь, а также при объемном пенном тушении. Кроме того, такие установки могут применяться, когда требуется более быстрая подача пены. В этом случае они приводятся в действие от электрических пожарных извещателей.

Установка работает следующим образом. При возникновении пожара срабатывает пожарный извещатель. Электрический импульс от пожарного извещателя подается на щит управления и приемную станцию пожарной сигнализации, включаются приборы световой и звуковой сигнализации. Командный сигнал со щита управления поступает на включение электрозадвижки. После открытия электрозадвижки пенообразующий раствор из пневмобака 6 через обратный клапан и задвижку 8 поступает в питательную сеть и далее через электрозадвижку к пенным дренчерам, в которых образуется воздушно-механическая пена и распределяется по защищаемой площади. Во время расходования пенообразующего раствора из емкости пневмобака срабатывает ЭКМ и выдает импульс на щит управления и далее на запуск насоса-повысителя, подающего воду из основного водопитателя. После понижения давления в емкости автоматического питателя до заданного значения питатель отключается. Насос-повыситель подает воду из основного водопитателя в магистральный трубопровод, где в поток воды дозируется определенное количество пенообразователя (на рисунке не показано). Полученный в дозирующем устройстве раствор транспортируется по трубопроводу и далее через электрозадвижку в распределительную сеть к пенным оросителям.

Основные элементы и узлы установок пенного пожаротушения. Оросители и генераторы. Для образования воздушно-механической пены и подачи на защищаемый объект в установках пенного пожаротушения применяют пенные оросители и генераторы. Оросители пенные спринклерные ОПС и оросители пенные дренчерные ОПД предназначены для получения ВМП низкой кратности из водных растворов пенообразователей и для распределения пены по защищаемой площади. Оросители идентичны по конструкции, у спринклер-ных имеется тепловой замок, у дренчерных его нет.

Рис. 1. Ороситель пенный спринклерный ОПС
1 — нижняя диафрагма; 2 — отверстия для подсоса воздуха; 3 — корпус оросителя; 4 — клапан; 5 — тепловой замок; 6 — диффузор; 7 —шток; 8 — натяжная гайка

Рис. 2. Оросители пенные спринклерные и дренчерные розе-точные ОПСР и ОПДР
а — ороситель пенный спринклерный розеточный; б — ороситель пенный дренчерный розеточный; 1 — розетка; 2 — рычаги; 3—штуцер; 4 — клапан; 5 — отверстие; 6 — корпус диффузора; 7 — легкоплавкий замок

При возникновении пожара расплавляется тепловой замок 5, удерживающий в закрытом положении клапан 4 через шток 7 и натяжную гайку 8. После разрушения теплового замка клапан 4 через прорезь выбрасывается наружу, шток опускается. Подаваемый к оросителю раствор пенообразователя распыляется в виде пяти веерообразных струй. Струи, создаваемые тремя верхними диафрагмами, поступают на стенки диффузора б и образуют в верхней его части разрежение, в результате которого через отверстия подсасывается воздух. При перемешивании воздуха с раствором получается воздушно-механическая пена, которая затем разбрызгивается в виде струй, создаваемых двумя нижними диафрагмами. Ороситель ОПД работает аналогичным образом.

Оросители ОПС н ОПД устанавливают на высоте не более 20 м. Они орошают пеной площадь до 23 м2 при рабочем давлении 0,3 МПа (3 кгс/см2) и расходе пены 24 л/с. Минимальная кратность пены, получаемой из оросителей ОПС и ОПД, — 8.

В настоящее время взамен оросителей ОПС и ОПД выпускают оросители пенные розеточные спринклерные ОПСР и дренчерные ОПДР. Оросители этой конструкции состоят из водяных спринклеров (дренчеров), на которые установлен диффузор.

Оросители имеют следующие технические характеристики: рабочее давление — 0,15—1 МПа (1,5— 10 кгс/см2); площадь орошения при высоте расположения 4 м при давлении перед оросителем 0,3 МПа (3 кгс/см2) — 12 м2; условный проход—10 и 15 мм.

В дренчерных установках пенного пожаротушения применяют также пенные оросители эвольвентные ОЭ-16, ОЭ-25 и ОЭ-50 с диаметром выходного отверстия 16, 25 и 50 мм. Они орошают площадь до 27 м2 при высоте расположения 4 м. Оросители отличаются один от другого только размерами и представляют собой устройство центробежного типа для распыления жидкости с входом ее в ороситель по эвольвентной кривой. Ороситель ОЭ состоит из корпуса и вкладыша с четырьмя прорезями. Вкладыш смещен относительно центра корпуса. Струя пенообразующего раствора закручивается в корпусе и выходит через выходное отверстие в виде капельного потока с углом раскрытия 90°.

Для получения воздушно-механической пены средней кратности (70) из 4—6%-го раствора пенообразователя промышленность выпускает два типа генераторов: ГПСС и ГДС (ГЧС).

Генераторы ГПСС изготовляют в трех модификациях ГПСС-200, ГПСС-600 и ГПСС-2000, производительность по пене соответственно 200, 600 и 2000 л/с. Генераторы имеют одинаковую конструкцию и отличаются только габаритами.

Генератор ГПСС состоит из распылителя центробежного типа, корпуса, имеющего конфузор-ную, диффузорную и направляющую части, и пакета сеток, расположенного между диффузорной и направляющей частями корпуса.

Водный раствор пенообразователя, поступая в центробежный распылитель, образует капельный поток, который при движении в корпусе подсасывает окружающий воздух через конфузорную часть. Поступающий на пакет сеток поток образует воздушно-механическую пену. Рабочее давление у распылителя 0,4—0,6 МПа (4— 6 кгс/см2).

В установках пенного пожаротушения в последнее время нашли применение генераторы ГДСМ и ГЧСМ (двух- или четырехструйные), которые используются для тушения поверхностей горючих жидкостей плоской струей воздушно-механической пены, получаемой из 4%-го водного раствора пенообразователя. Генераторы ГДСМ (двухструйный сеточный модернизированный) или ГЧСМ (четырехструйный сеточный модернизированный) состоят из распылителя струйного типа и пакета сеток. Распылитель представляет собой металлическую пустотелую отливку, передняя стенка которой выполнена в виде угла с направлением вершины внутрь корпуса. В образованных углом плоскостях имеются цилиндрические каналы, оси которых пересекаются за пределами корпуса. При подаче пенообразую-щего раствора в корпус распылителя цилиндрические каналы формируют струи, которые соударяются за пределами распылителя, образуют плоский капельный поток перед пакетом сеток. На сетках образуется ВМП средней кратности (40—50), которая выбрасывается из генератора в виде веера шириной до 6 м, длиной до 8 м (при угле наклона генератора к горизонту 30°).

Генераторы ГДСМ и ГЧСМ имеют следующие технические характеристики: рабочий напор, м, минимальный— 15, максимальный — 45; производительность (по раствору), л/с: при минимальном напоре для ГДСМ — 2,9, для ГЧСМ — 5,2; при максимальном напоре для ГДСМ — 5, для ГЧСМ—10; производительность по пене, м3/с: при минимальном напоре для ГДСМ — 0,3, для ГЧСМ — 0,58; при максимальном напоре для ГДСМ —0,5; для ГЧСМ — 1.

Дозирующие устройства предназначены для введения пенообразователя в воду с целью получения водного раствора определенной концентрации. При получении пенообразующих растворов применяют следующие способы и конструкции дозирующих устройств.

1. Способ объемного дозирования, заключающийся в смешивании воды и пенообразователя в определенных пропорциях в резервуаре (пожарном водоеме). Из резервуара пенообразующий раствор насосами подается в распределительную сеть установки пожаротушения. Для перемешивания раствора пенообразователя служит перфорированный трубопровод. Перемешивание осуществляется следующим образом. Раствор пенообразователя из нижней части резервуара через нормально открытую задвижку насосами подается через задвижку (в дежурном режиме она закрыта) в перфорированный трубопровод, расположенный в верхней части резервуара. Электрозадвижка в этом случае должна быть закрыта.

Рис. 3. Ороситель эвольвентный
1 — корпус; 2 — вкладыш

Рис. 4. Генератор иены средней кратности ГПСС
1 — направляющая часть для потока пены; 2 — пакет сеток; 3 — корпус; 4 — центробежный распылитель

Рис. 5. Генератор четырехструй-ный сеточный ГЧСМ
1 — распылитель; 2 — пакет сеток

Рис. 6. Схема установки с заранее приготовленным раствором пенообразователя
1 — резервуар с водным раствором пенообразователя; 2 — перфорированный трубопровод; 3 — стояк; 4 — нормально закрытая задвижка; 5 — электрозадвижка; 6 — электродвигатель; 7 — насос; 8 — нормально открытая задвижка

Способ объемного дозирования имеет ряд существенных недостатков:
— срок хранения раствора пенообразователя в 5 раз меньше срока хранения концентрированного пенообразователя, а с учетом большого влияния температуры окружающей среды на качество пенообразователя (кроме ПО-ЗАИ) этот срок может быть еще меньше;
— при наличии производственного или пожарного водопровода, способного обеспечить потребный расход воды на пожаротушение, строительство резервуара для хранения раствора пенообразователя является нерентабельным;
— при использовании резервуаров большой емкости значительно усложняется вопрос утилизации раствора пенообразователя;
— недопустимость контакта пенообразователя и бетона требует покрытия внутренней поверхности железобетонных резервуаров эпоксидными мастиками, что также приводит к удорожанию установки и усложнению строительных и монтажных работ.

Рис. 7. Бак-дозатор с трубой Вентури
1 — труба Вентури; 2 — трубка для подачи пенообразователя; 3 — распылитель; 4 — поропласт; 5 — бак-дозатор; 6 — трубка для подачи воды; 7 — магистральный трубопровод; 8 — трубка для промывки и наполнения бака

2. Способ дозирования пенообразователя из бака-дозатора при использовании перепада напора, создаваемого трубой Вентури. В этом случае дозирующее устройство работает следующим образом. При движении потока воды через трубу Вентури создается перепад между напором в трубе и горловине трубы Вентури. Вода поступает в бак-дозатор из трубопровода по трубе 6 через распылитель и равномерно распределяется по слою поропласта, в котором происходит выравнивание скоростей потока воды. Вода, проходящая через поропласт, поступает на поверхность пенообразователя и в результате разности плотностей, не смешиваясь, вытесняет пенообразователь в горловину трубы Вентури. Расход пенообразователя зависит от перепада напора, который в свою очередь связан с расходом воды, проходящей через трубу Вентури.

3. Способ дозирования пенообразователя автоматическими дозаторами ДА с трубой Вентури. Автоматический дозатор устанавливают обычно в насосной станции. Дозирование пенообразователя в поток воды осуществляется следующим образом. Вода забирается насосами через всасывающий трубопровод из водоема и подается в напорный трубопровод, на котором установлена труба Вентури. От напорного трубопровода отводится часть воды в струйный смеситель. От горловины трубы Вентури и напорного трубопровода вода с. перепадом напора поступает по импульсным трубкам в противоположные плоскости диафрагмы. Под действием перепада давления диафрагма 6 с пружиной отжимается, и плунжер, перемещаясь со штоком от седла, открывает доступ пенообразователю из всасывающей полости в смесительную камеру струйного смесителя. Из струйного смесителя пенообразователь, перемешиваясь с водой, поступает во всасывающий трубопровод насоса, а через него в распределительную сеть.

Рис. 8. Автоматический дозатор
а — автоматический дозатор; б — схема включения дозатора; 1 — насадок; 2 — смесительная камера; 3 — всасывающая полость; 4 — регулировочный винт; Л штуцер импульсной трубки; 6 —диафрагма; 7 — шток; 8 — плунжер; 9 — седло клапана; 10 — диффузор; Л — импульсные трубки; 12 — напорный трубопровод; 13 — насос; 14 — труба Вентури

Рис. 9. Схема дозирования пенообразователя с помощью насоса-дозатора
1 — дозирующая шайба; 2 — электродвигатель 3 — емкость с пенообразователем; 4— нормально открытая задвижка; 5 — насос-дозатор; 6 — за-движка с электроприводом- 7 — электродвигатель; « — водопровод; 9— нормально открытая задвижка; 10 — насос; 11 – задвижка с электроприводом

Дозирование пенообразователя зависит от перепада напора, создаваемого трубой Вентури. С увеличением расхода воды, проходящей через трубу Вентури, увеличивается перепад напора, а следовательно, и подача пенообразователя в поток воды.

Автоматические дозаторы разработаны четырех типов для расхода воды 30, 60, 100 и 260 л/с.

4. Дозирование пенообразователей при помощи насосов-дозаторов заключается в подаче пенообразователя из емкости в поток воды напорного трубопровода основного насоса через дозирующую шайбу насосом-дозатором. При этом насос-дозатор должен создавать напор больший, чем в напорном трубопроводе.

5. Смешивание пенообразователя с водой пеносмесителями струйного типа (эжекторами), установленными в стационарных автоматических установках тушения пожаров в резервуарах с горючими жидкостями. Эти пеносмесители представляют собой струйные насосы, рассчитанные на эжектирование определенного количества пенообразователя. Они непригодны для использования в установках с изменяющимся расходом раствора.

Рис. 10. Схема установки со струйным пеносмесителем
1 — электрозадвижка; 2 — насос; 3 — электродвигатель; 4 — емкость с пенообразователем; 5, 8, 10 — нормально открытые задвижки; 6— струйный пеносмеситель; 7 — электрозадвижка; 9 — водопровод

Разработаны пеносмесители пяти типов на расходы от 1,5 до 16 л/с пенообразователя, в связи с чем они получили обозначения: П-1,5; П-2,5; П-5; П-8,5; П-16.

Устанавливаются струйные смесители на обводном трубопроводе насоса. При включении установки пожаротушения насос забирает воду из водопровода. Часть воды поступает через задвижку в струйный пеносмеситель, в котором эжектируется пенообразователь из емкости. Полученный раствор поступает во всасывающую трубу насоса, а затем в распределительную сеть.

Автоматические установки пенного пожаротушения для защиты резервуаров. Резервуары с нефтепродуктами вместимостью 5000 м3 и более в наземных резер-вуарных парках подлежат противопожарной защите стационарными автоматическими установками пенного пожаротушения.

Установка пенного пожаротушения работает следующим образом. При пожаре в резервуаре срабатывает датчик, сигнал от которого поступает на станцию пожарной сигнализации и от нее на щит управления, где формируются командные импульсы по линиям станции пожаротушения на включение запорно-пускового узла, насосов и приборов световой и звуковой сигнализации 13 на диспетчерский пункт объекта и в пожарную охрану. Датчики (извещатели) размещают по периметру резервуара на расстоянии не более 25 м один от другого. В любом случае устанавливают не менее двух датчиков (извещателей).

Рис. 11. Принципиальная схема автоматической установки пожаротушения для защиты резервуара
1 — резервуар; 2 — генераторы пены ГПСС (ГПСК); 3 — датчики; 4 — кольцевой растворопровод; 5 — кольцерой трубопровод охлаждения резервуара водой; 6 — магистральный растворопровод; 7 — магистральный водопровод; 8 — запорно-пусковой узел; 9 — емкость с пенообразователем; 10 — дозирующее устройство; 11 — насосы; 12 — водопровод; 13 — световая и звуковая сигнализация; 14 — линии связи; 15 — щит управления

Рис. 12. Установка пеногенераторов ГПСК на резервуаре

После включения установки один из насосов II подает воду из водоисточника в магистральный водопровод и кольцевой трубопровод охлаждения, а второй — из водоисточника в дозирующее устройство , где в поток воды вводится определенное количество пенообразователя (обычно 4—6%) из резервуаpa с пенообразователем. Полученный раствор поступает в магистральный растворопровод, а затем в кольцевой растворопровод и к генераторам пены. Полученная воздушно-механическая пена поступает на поверхность горящей жидкости в резервуаре.

Рис. 13. Конструкция пено-камеры
1, 7 — фланец; 2 — крышка затвора; 3 — легкоплавкий замок; -I — герметизирующий затвор; 5 — корпус; 6 — смотровой лючок