Методика расчета систем тушения пожаров высокократной пеной

 

 

Исходные данные:

– геометрические размеры защищаемого помещения или локальной зо- ны (длина, ширина и высота ограждающих конструкций);

– расположение технологического оборудования, инженерных комму- никаций, проемов;

– объем сплошных (непроницаемых) строительных несгораемых эле- ментов (колонны, балки, фундаменты и т. д.).

 

3.2.1 Р асчет автоматической системы тушения пожаров высоко- кратной пеной

 

Защищаемый объем помещения или локальной зоны Vзащ., м3, определя- ется произведением площади пола на высоту заполнения помещения пеной за

исключением  величины  объема  сплошных  (непроницаемых)  строительных несгораемых элементов (колонны, балки, фундаменты и т. д.):

Vзащ.= (L ·B ·H) – Vконстр.,

 

где	L	–	длина пола защищаемого помещения или локальной зо- ны, м;
В		–	ширина  пола  защищаемого  помещения  или  локальной зоны, м;
Н		–	высота заполнения защищаемого помещения или локаль- ной зоны, превышающая самую высокую точку оборудо- вания не менее чем на 1 м, м;
Vконстр.		–	объем сплошных (непроницаемых) строительных несго- раемых элементов (колонны, балки, фундаменты и т. д.).

Количество дымоустойчивых генераторов высокократной пены эжекци- онных (далее по тексту - генераторов пены) n, шт.:

n = a· Vзащ. ·103/ (g · tрасч. · Ккр.),

 

где	а	–	коэффициент разрушения пены;
Vзащ.		–	защищаемый объем помещения или локальной зоны, м3;
g		–	производительность  генератора  пены  по  рабочему  рас- твору пенообразователя, дм3 /мин (л/мин);
tрасч		–	расчетное время заполнения пеной, которое должно при- ниматься для систем объемного тушения пожаров – не более 10 мин, для систем локального тушения пожаров по объему – не более 3 мин., мин;
Ккр		–	кратность пены, принимаемая в соответствии с техниче- скими характеристиками генераторов пены.

Коэффициент разрушения пены а:

а = К1· К2· К3,

 

где	К1	–	коэффициент, учитывающий усадку пены, принимается равным 1,2 при высоте заполнения защищаемого поме- щения или локальной зоны до 4 м и 1,5 – при высоте за- полнения защищаемого помещения или локальной зоны до 10 м, при высоте заполнения защищаемого помещения или локальной зоны свыше 10 м определяется экспери- ментально;
	К2	–	коэффициент, учитывающий утечки пены, при отсут- ствии открытых проемов в фактическом защищаемом объеме принимается равным 1,2, при наличии открытых

 

проемов в фактическом защищаемом объеме определяет- ся экспериментально;
К3	–	коэффициент, учитывающий влияние дымовых газов на разрушение пены, для учета влияния продуктов горения углеводородных жидкостей значение коэффициента при- нимается равным 1,5, для других видов пожарной нагруз- ки определяется экспериментально.

Фактический расход рабочего раствора пенообразователя Qфакт., дм3/мин (л/мин):

Qфакт.  = Nдвпэ · Qдвпэ,

 

где	Nдвпэ	–	количество генераторов пены;
	Qдвпэ	–	расход по рабочему раствору пенообразователя, опреде- ляемый по техническим характеристикам генератора пе- ны, дм3 /мин (л/мин).

Фактическое время работы автоматической системы тушения высоко- кратной пеной, tфакт., мин:

tфакт. = t расч.+ tсух.уч.,

 

где	tрасч	–	расчетное время работы автоматической системы туше- ния высокократной пеной, мин;
tсух.уч		–	время, требуемое на заполнение сухотрубных участков, равное времени инерционности автоматической системы тушения высокократной пеной, мин.

Расчетное количество пенообразователя VПО, м3:

VПО = Qфакт.  · К · tрасч.  ·60 ·10-3 / 100,

 

где	Qфакт.	–	фактический расход рабочего раствора пенообразователя, л/с;
	К	–	концентрация рабочего раствора пенообразователя, %;
	tрасч	–	расчетное время тушения, мин.

Количество пенообразователя, требуемое для получения рабочего рас-

твора пенообразователя, предназначенного для заполнения сухотрубных участ- ков VПО (сух.уч.), м3:

VПО (сух.уч.)= ∑(П· Dсух. уч i2/4· Lсух.уч.i) · К/100,

 

где	Dсух. уч.i	–	внутренний диаметр сухотрубного участка, м;
	Lсух.уч.i	–	протяженность сухотрубного участка, м;
	К	–	концентрация рабочего раствора пенообразователя, %.

В  расчете  необходимо  учитывать  сухотрубные  участки  питающих  и распределительных растворопроводов, а также наружных растворопроводов.

200% резерв пенообразователя VПО рез, м3:

VПО рез. = 2 · VПО,

где     VПО        – расчетное количество пенообразователя, м3.

Расчетное количество пенообразователя, хранящееся в емкостях баков- дозаторов для АСТВ VПО АСТВ, м3:

где VПО – расчетное количество пенообразователя, м3; VПО(сух.уч.) – количество пенообразователя, требуемое для получения рабочего раствора пенообразователя, предназначенного для заполнения сухотрубных участков, м3; VПО рез – 200% резерв пенообразователя, м3.

VПО АСТВ  = VПО + VПО (сух.уч.) + VПО рез.,

 

 

Фактическое количество пенообразователя, хранящееся в емкостях ба- ков-дозаторов АСТВ, VПО факт., м3, определяется при подборе баков-дозаторов с определенными объемами емкостей для хранения концентрата пенообразова- теля, при этом должно выполняться условие:

VПО факт ≥ VПО АСТВ.

Запас воды, требуемый для трехкратного применения АСТВ, предназна- ченный для хранения в резервуарах противопожарного запаса воды Vзап.воды, м3:

Vзап.воды = VПО АСТВ. · ((100 – К)/К + 1),

 

где	VПО АСТВ	–	расчетное  количество  пенообразователя,  хранящееся  в емкостях баков-дозаторов для АСТВ, м3;
	К	–	концентрация рабочего раствора пенообразователя, %.

Нормативный запас пенообразователя, хранящийся на территории объ- екта в целях восстановления расчетного количества пенообразователя и 200% резерва в АСТВ или для организации тушения пожаров с использованием пере- движной пожарной техники VПО норм. зап, м3:

VПО норм. зап. = 3 · VПО,

где     VПО        – расчетное количество пенообразователя, м3.

 

 

3.2.2 Пр имер расчета автоматической системы тушения пожаров высокократной пеной

 

 

Исходные данные:

– защищаемый объект – магистральная насосная станция (машинный зал), категория производства А, класс зоны по ПУЭ – В1а, обращающееся ве- щество – нефть (углеводородная жидкость);

– геометрические размеры машинного зала: длина– 42 м, ширина – 12 м, высота – 9 м;

– расположение технологического оборудования, инженерных комму- никаций, проемов: равномерно по площади машинного зала установлено 4 нефтяных насосных агрегата, высота самой высокой точки технологического оборудования – 2,9 м, на продольных стенах предусмотрены 16 оконных прое- мов, из которых 8 с нижней отметкой от уровня пола 1,5 м; верхней – 6,5 м и 8 с нижней отметкой от уровня пола 4 м, верхней – 6,5 м, другие проемы в поме- щении отсутствуют;

– объем сплошных (непроницаемых) строительных несгораемых эле- ментов (колонны, балки, фундаменты и т. д.) – в примере не учитывается;

– тип применяемых генераторов пены высокой кратности – ДВПЭ-200 (кратность генерируемой пены – 400);

– внутренний диаметр сухотрубных участков, Dсух. уч., м – кольцевого распределительного растворопровода - 0,1; питающих растворопроводов – 0,1;

– протяженность сухотрубных участков, Lтр, м – кольцевого распреде- лительного растворопровода – 110, питающих растворопроводов – 200 (сум- марная).

 

 

3.2.3 Р асчет автоматической системы тушения пожаров высоко- кратной пеной

 

 

Защищаемый объем помещения Vзащ., м3:

Vзащ.= (L · B· H) – Vконстр. = 42 · 12 · 3,9 – 0 = 1966 м3,

 

где	L	–	длина пола защищаемого помещения или локальной зо- ны, м;
В		–	ширина  пола  защищаемого  помещения  или  локальной зоны, м;
Н		–	высота заполнения защищаемого помещения, превыша- ющая самую высокую точку оборудования на один метр, м;
Vконстр		–	объем сплошных (непроницаемых) строительных несго- раемых элементов: колонны, балки, фундаменты и т. д. (в примере не учитывается).

При этом для 8-ми оконных проемов, расположенных в защищаемом объеме, т.е. до высоты 3,9 м от уровня пола, предусматриваются ограждения из металлической сетки с размером ячейки не более 5 мм.

Требуемое  количество  дымоустойчивых  генераторов  высокократной пены эжекционных (далее по тексту - генераторов пены) n, шт.:

n = a ·Vзащ.·103/ (g·t·Ккр.) =2,16 ·1966 ·103/ (200 ·10 ·400) = 6,

 

где	а	–	коэффициент разрушения пены;
Vзащ		–	защищаемый объем помещения, м3;
g		–	производительность  генератора  пены  по  рабочему  рас- твору пенообразователя, дм3 /мин (л/мин);
t расч		–	расчетное время заполнения пеной равное 10 мин;
Ккр		–	кратность пены, принимаемая в соответствии с техниче- скими характеристиками генераторов пены.

Коэффициент разрушения пены а:

а = К1 · К2 · К3 = 1,2 ·1,2 · 1,5 = 2,16,

 

где	К1	–	коэффициент, учитывающий усадку пены, принимается равным 1,2 при высоте заполнения защищаемого поме- щения 3,9 м;
	К2	–	коэффициент, учитывающий утечки пены, при отсут- ствии открытых проемов в фактическом защищаемом объеме принимается равным 1,2;
	К3	–	коэффициент, учитывающий влияние дымовых газов на разрушение пены, принимается равным 1,5.

Фактический расход рабочего раствора пенообразователя Qфакт., дм3 /мин (л/мин):

Qфакт.  = Nдвпэ · Qдвпэ = 6 · 200 = 1200 дм3 /мин (л/мин),

 

где	Nдвпэ	–	количество генераторов пены;
	Qдвпэ	–	расход по рабочему раствору пенообразователя, опреде- ляемый по техническим характеристикам генератора пе- ны, дм3 /мин (л/мин).

Фактическое время работы автоматической системы тушения высоко- кратной пеной, tфакт., мин:

tфакт. = tрасч. + tсух.уч.= 10 + 3 = 13 мин,

 

где tрасч – расчетное время работы автоматической системы туше- ния высокократной пеной, мин; tсух.уч – время, требуемое на заполнение сухотрубных участков, равное времени инерционности автоматической системы тушения высокократной пеной, мин., tсух.уч = 3 мин.

Расчетное количество пенообразователя VПО, м3:

VПО = Qфакт.  · К · tрасч. ·10-3 / 100 = 1200 ·6 ·10 ·10-3 / 100 = 0,72 м3,

 

где	Qфакт	–	фактический расход рабочего раствора пенообразователя, дм3 /мин (л/мин);
	К	–	концентрация рабочего раствора пенообразователя, %;
	tрасч	–	расчетное время тушения, мин.

Количество пенообразователя, требуемое для получения рабочего рас-

твора пенообразователя, предназначенного для заполнения сухотрубных участ- ков VПО (сух.уч.), м3:

VПО (сух.уч.)= ∑(П·Dсух. уч i2/4·Lсух.уч.i) ·К/100 = ((3,1416·0,12·110 /4) +

+(3,1416 · 0,12 ·200 /4)) · 6/100 = 0,14 м3,

 

где	Dсух. уч.i	–	внутренний диаметр сухотрубного участка, м;
	Lсух.уч.i	–	протяженность сухотрубного участка, м;
	К	–	концентрация рабочего раствора пенообразователя, %.

В расчете учитываются сухотрубные участки питающих и распредели- тельных растворопроводов, а также наружных растворопроводов.

200% резерв пенообразователя VПО рез., м3:

VПО рез. = 2·VПО= 2 ·0,72 =1,44 м3,

где     VПО        – расчетное количество пенообразователя, м3.

Расчетное количество пенообразователя, хранящееся в емкостях баков- дозаторов для АСТВ VПО АСТВ, м3:

где VПО – расчетное количество пенообразователя, м3; VПО(сух.уч.) – количество пенообразователя, требуемое для получения рабочего раствора пенообразователя, предназначенного для заполнения сухотрубных участков, м3; VПО рез – 200% резерв пенообразователя, м3.

VПО АСТВ  = VПО + VПО (сух.уч.) + VПО рез.= 0,72 + 0,14 + 1,44 = 2,3 м3,

 

 

Фактическое количество пенообразователя, хранящееся в емкостях ба- ков-дозаторов для АСТВ, VПО факт., м3, определяется при подборе баков- дозаторов с определенными объемами емкостей для хранения концентрата пе- нообразователя. В данном примере принимаем 2 бака-дозатора типа БДП-3000:

VПО факт ≥ VПО АСТВ,

3 ≥ 2,3.

Запас воды, требуемый для трехкратного применения АСТВ, предназна- ченный для хранения в резервуарах противопожарного запаса воды Vзап.воды, м3:

Vзап.воды = VПО АСТВ. · ((100 – К)/К +1)= 2,3 · ((100 – 6)/6 +1) = 38,3 м3,

 

где	VПО АСТВ	–	расчетное  количество  пенообразователя,  хранящееся  в емкостях баков-дозаторов для АСТВ, м3;
	К	–	концентрация рабочего раствора пенообразователя, %.

Нормативный запас пенообразователя, хранящийся на территории объ- екта в целях восстановления расчетного количества пенообразователя и 200% резерва в АСТВ или для организации тушения пожаров с использованием пере- движной пожарной техники VПО норм. зап, м3:

VПО норм. зап. = 3 · VПО = 3 ·0,72 = 2,16 м3,

где     VПО        –  расчетное количество пенообразователя, м3.

 

 

3.2.4 Д ымоустойчивые эжекционные генераторы высокократной пены

 

 

В одном помещении или в локальной зоне должны применяться дымо- устойчивые генераторы высокократной пены эжекционные (далее по тексту – генераторы пены) одного типа и конструкции. Количество генераторов пены определяется расчетом, но должно приниматься не менее двух. При расположе- нии генераторов пены в местах возможного механического повреждения долж- на быть предусмотрена их защита.

В системах объемного тушения пожаров генераторы пены размещаются на высоте не ниже 1 метра над наиболее выступающей частью защищаемого оборудования и распределяются равномерно по площади помещения так, чтобы обеспечить заполнение пеной всего защищаемого объема, включая выгорожен- ные в нем участки. Для защиты выгороженных участков генераторы размеща- ются непосредственно над защищаемым участком помещения или технологической единицей.

В системах локального тушения пожаров по объему генераторы разме- щаются непосредственно над защищаемым объемом и распределяются равно- мерно по площади локальной зоны.

Генераторы должны крепиться непосредственно к конструкциям здания или через стальные опорные конструкции.

 

 

3.2.5 П итающие и распределительные растворопроводы

 

 

Трубопроводы распределительных растворопроводов, расположенные в защищаемых помещениях, следует предусматривать из стальных труб с внут- ренним коррозионностойким покрытием.

При площади защищаемого помещения более 400 м2  АСТВ должна

иметь два ввода, расположенных в противоположных частях помещения, а распределительные растворопроводы внутри помещения должны быть за- кольцованы.

В нижней точке трубопровода линейного ввода (в пределах защищаемо- го объекта) должен предусматриваться сливной кран с диаметром условного прохода 50 мм, оборудованный головкой муфтовой ГМ-50 и головкой заглуш- кой ГЗ-50.

Питающие растворопроводы АСТВ должны быть снабжены фильтрую- щими устройствами, установленными в пределах защищаемого объекта в месте удобном для обслуживания. Диаметр ячейки фильтрующего элемента должен быть менее проходного сечения сопел ДВПЭ.

Пересечение вводов со стенами следует выполнять с зазором между трубопроводом и строительными конструкциями с заделкой отверстия в стене водонепроницаемым и газонепроницаемым (в газифицированных районах) эла- стичным материалом.

Растворопроводы должны крепиться держателями непосредственно к конструкциям здания или через стальные опорные конструкции, при этом не допускается их использование в качестве опор для других конструкций.

Узлы крепления растворопроводов должны устанавливаться с шагом не более 4 м. Для растворопроводов с условным проходом более 50 мм допускает- ся увеличение шага между узлами крепления до 6 м.

В случае прокладки растворопроводов через гильзы и пазы конструкции здания расстояние между опорными точками должно составлять не более 6 м без дополнительных креплений. Распределительные растворопроводы должны прокладываться с уклоном не менее 0,001 в сторону питающих растворопрово- дов. При прокладке растворопроводов за несъемными подвесными потолками, в закрытых штробах и в подобных случаях их монтаж следует производить только на сварке.

Для задействования АСТВ от передвижной пожарной техники к наруж- ным питающим растворопроводам необходимо предусматривать присоедине- ние растворопроводов к узлам для подключения передвижной пожарной техники, выведенными к проезжей части или установленными возле капиталь- ной стены без оконных проемов.

В конструкции узлов для подключения передвижной пожарной техники независимо от расчетного расхода рабочего раствора пенообразователя необхо- димо включать не менее 2-х патрубков Ду 80, оборудованных соответствую- щими пожарными соединительными головками