logo

РЕЗЕРВУАР ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПОЖАРНЫЙ МПЖУ «ВУЛКАН». ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ПРОСТОТА, ЭКОНОМИЯ.

21 октября 2019

В данной статье мы рассмотрим устройство и конструктивные особенности резервуара изотермического пожарного (РИП, МИЖУ, МПЖУ) с огнетушащим веществом углекислый газ, а также познакомимся с принципом его работы. Сделаем анализ технических возможностей работы таких установок и одновременно рассмотрим варианты оптимального построения автоматических установок газового пожаротушения на базе МПЖУ «Вулкан». Расскажем о некоторых особенностях технологических процессов, протекающих в резервуаре изотермическом пожарном при его работе в состоянии статики и динамки при возникновении чрезвычайной ситуации (ЧС) на объекте.

Соколов Валерий
Главный инженер проекта

«Вулкан» производства ООО «АСПТ Спецавтоматика» сертификат соответствия № С-RU.ПБ34.В.02131 г. Москва предназначен для хранения жидкой двуокиси угле- рода по ГОСТ 8050-85 и использования в автоматических установках газового пожаротушения. Служит для дозированной подачи двуокиси углерода (СО2) в зону пожаротушения. Основное предназначение МПЖУ «Вулкан» это противопожарная защита объекта при тушении его объемным или локально-объёмным способом в соответствии с нормами СП 5.13130.2009 (см. рис. 1.).

Рис. 1. МПЖУ «Вулкан»

Использование установки объемного пожаротушения на базе резервуара изотермического пожарного с углекислотой позволяет сократить площади, используемые под монтаж и хранение отдельных модулей (баллонов) автоматической установки газового пожаротушения с углекислотой, исключает проблему хранения резерва, а также позволяет уменьшить финансовые затраты на оборудование.

Причем чем больше расчетное количество углекислоты необходимое для защиты объекта, тем экономичней будет применение МПЖУ «Вулкан» в автоматических установках газового пожаротушении. Особенно это касается автоматических установок локального пожаротушения по объему. Количество углекислого газа необходимого для тушения оборудования при локально-объемном способе, приблизительно в три раза больше, чем при тушении аналогичного по размеру объекта объемным способом.

Теперь рассмотрим общие вопросы применения, расчета, заправку и хранение огнетушащего вещества жидкой двуокиси углерода СО2 в резервуарах изотермических пожарных как это прописано в своде правил. Смотрим выкопировку из СП. 5.13130.2009.

8. 6. Количество газового огнетушащего вещества

  1. 6. 1. Расчетное количество (масса) ГОТВ в установке должно быть достаточным для обеспечения его нормативной огнетушащей концентрации в любом защищаемом помещении или группе помещений, защищаемых одновременно.
  2. 6. 2. Централизованные установки кроме расчетного количества ГОТВ должны иметь его 100%-ый резерв. Допускается совместное хранение расчетного количества и резерва ГОТВ в изотермическом резервуаре при условии оборудования последнего запорно-пусковым устройством с реверсивным приводом и техническими средствами его управления.

8.15. Установки локального пожаротушения по объему

8.15.1. Установки локального пожаротушения по объему применяются для тушения пожара отдельных агрегатов или оборудования в тех случаях, когда применение установок объемного пожаротушения технически невозможно или экономически нецелесообразно.

8.15.2. Расчетный объем локального пожаротушения определяется произведением высоты защищаемого агрегата или оборудования на площадь проекции на поверхность пола. При этом все расчетные габариты (длина, ширина и высота) агрегата или оборудования должны быть увеличены на 1 м.

8.15.3. При локальном пожаротушении по объему следует использовать двуокись углерода.

8.15.4. Нормативная массовая огнетушащая концентрация при локальном тушении по объему двуокисью углерода составляет 6 кг/м3.

8.15.5. Время подачи ГОТВ при локальном тушении не должно превышать 30 с.

Время подачи ГОТВ может быть увеличено с целью исключения опасности повторного воспламенения.

Хранение основного и резервного запаса углекислого газа в резервуарах изотермических пожарных может осуществляться в двух разных отдельно стоящих емкостях или совместно в одной емкости. Использование резервуара изотермического пожарного в качестве централизованной станции пожаротушения на несколько направлений, как и совместное хранение основного запаса газа и резервного в одном резервуаре, подразумевает использование специального запорнопускового устройства (ЗПУ) с функцией открыть–закрыть для отсечки нужного (расчетного) количества огнетушащего вещества для каждого направления газового пожаротушения.

Использование двух резервуаров изотермических пожарных возникает при условии, когда расчетное количество газа используемого для автоматической установки газового пожаротушения составляет больше половины объема самого большого по вместимости резервуара МПЖУ «Вулкан» равного 30 м3. С другой стороны, использование двух резервуаров изотермических пожарных имеет свои плюсы. Особенно это хорошо при техническом обслуживании одного из резервуаров. Второй всегда находится в боевой готовности на случай чрезвычайной ситуации.

Автоматическая установка газового пожаротушения на базе резервуара изотермического пожарного МПЖУ

«Вулкан» состоит:

  • резервуара в сборе;
  • холодильных агрегатов (ХА) основной и резервный;
  • запорно-пускового устройства с ручным дублером (ЗПУ);
  • щита управления (ЩУ) с блоком внешних сигналов (БВС);
  • электронным блоком контроля массы (БКМ);
  • специальной технологической площадки (помоста) для обслуживания оборудования;
  • заправки газовым огнетушащим веществом (ГОТВ) углекислым газом СО2.

Резервуар

Резервуар состоит из следующих основных узлов: внутреннего металлического сосуда, теплоизоляционного кожуха, уровнемера, трубопроводов, запорных и предохранительных устройств, устройства повышения давления с электронагревателями (ТЭН), системы сигнализации, двух испарителей. Испарители соединены с двумя холодильными агрегатами.

Сосуд представляет собой сварную горизонтальную емкость цилиндрической формы с эллиптическими днищами, изготовленную из листовой стали марки 09Г2С-9 ГОСТ 5520-79. Сосуд имеет две опоры. Опоры жестко закреплены на площадках силовых ободов кожуха. Для погрузки-разгрузки резервуара имеются строповые серьги.

В состав теплоизоляционного кожуха входит теплоизоляция из пенополиуретанового пенопласта, каркас для крепления обшивки, обшивка из тонкого листового металла. Пенополиуретан за счет технологического процесса вспенивания получается легким и воздушным с закрытыми ячейками, заполненными инертным газом, которые обеспечивают гигроскопичность и теплопроводность на очень низком уровне.

В одном из днищ сосуда имеется люклаз диаметром 450 мм, предназначенный для периодических внутренних осмотров сосуда. Люк закрыт крышкой. В другом днище установлен механический уровнемер. Уровнемером является индикатор поплавковый магнитный типа (ИПМ) предназначен для оперативного контроля уровня жидкой двуокиси углерода в изотермических резервуарах.

Стальные трубопроводы, отходящие от сосуда и выходящие через днище сосуда это жидкостной, газовый, дренажный служат для заправки резервуара углекислотой и ее слива. На два других крепятся два устройства предохранительных мембран и два аварийных клапана сброса избыточного давления газа. Запорная, регулирующая, предохранительная арматура изготовлена из высококачественной нержавеющей стали.

При установке резервуара вне теплого помещения и при температуре окружающего воздуха ниже -20 0С в сосуде устанавливаются два электронагревателя (ТЭН) с помощью которых производиться поддержание рабочего давления в резервуаре при низких уличных температурах.

Холодильные агрегаты (ХА) основной и резервный

Для поддержания рабочего давления в заполненном углекислотой резервуаре установлены два холодильных агрегата. Холодильные агрегаты соединены трубопроводами с испарителями, расположенными внутри сосуда выше уровня находящейся там в жидком состоянии углекислоты СО2. Режимом работы холодильных агрегатов управляет контроллер, осуществляющий регулирование давления газовой фазы СО2 в сосуде и расположенный в щите управления (ЩУ). Включение и отключение (ХА) осуществляется в автоматическом режиме по заданному алгоритму.

Система охлаждения автоматически поддерживает диоксид углерода при температуре около -17,8 0С и давлении паров около 21,1 кгc/см2.

Холодильный агрегат состоит из компрессора, охлаждающего вентилятора, конденсационного змеевика и приемного резервуара.

Запорно-пусковое устройство (ЗПУ)

Запорно-пусковое устройство состоит из следующих основных частей: затвора дискового с редуктором (ручной дублер), пневмопривода, электропневматического распределителя, блока концевых выключателей.

Запорно-пусковое устройство и его внутренний диаметр зависит от размеров резервуара.

Для работы своего пневмопривода (в режиме реверса «Открыть/Закрыть») использует давление пускового баллона с азотом. Для работы с запорно-пусковым устройством в ручном режиме необходимо закрыть вентиль пускового баллона и сбросит давление на пневмоприводе с помощью сбросного клапана.

Щит управления (ЩУ) с блоком внешних сигналов (БВС)

Щит управления обеспечивает:

  • ручное и автоматическое управление холодильными машинами;
  • ручное и автоматическое управление подогревом с помощью электронагревателей (ТЭН);
  • контроль массы углекислоты в резервуаре с помощью электронного весового устройства;
  • контроль и поддержание в заданных пределах давления в резервуаре;
  • контроль рабочего состояния оборудования;
  • выдачу информации о состоянии исполнительных механизмов, датчиков и технологических параметров через блок внешних сигналов (БВС) в систему управления установкой газового пожаротушения;
  • прием управляющего сигнала системы пожаротушения и выпуск заданной массы углекислоты в защищаемое помещение.

Щит управления поставляется в комплекте, имеет заводские настройки, не подлежащие изменению.

Блок контроля массы (БКМ)

Для контроля массы двуокиси углерода, находящейся в резервуаре, он оснащен блоком контроля массы (БКМ). Блок контроля массы состоит из 4-х тензометрических датчиков, установленных под опорами резервуара, весового электронного блока, находящегося на лицевой панели щита управления (ЩУ), клемной коробки и соединительных кабелей. Блок контроля массы преобразует изменение сопротивления тензорезисторов, наклеенных на чувствительные элементы датчиков массы, в цифровые показания индикатора электронного блока.

В случае потери 5% массы углекислоты от общего количества, находящейся в резервуаре весовое устройство выдает сигнал тревоги (контакт реле) в систему безопасности объекта (по СП 5.13130.2009).

Специальная технологическая площадка (помост) для обслуживания оборудования

Требования, предъявляемые к площадке (помосту) расположенной над изотермическим резервуаром для обслуживания, осмотра, ремонта оборудования под давлением должны соответствовать Федеральным нормам и правилам, утвержденным Приказом Ростехнадзора от 25.03.2014 №116.

Газовое огнетушащее вещество (ГОТВ) углекислый газ СО2

Углекислота СО2 при температуре 20 0С и нормальном атмосферном давлении представляет собой бесцветный газ, имеющий кисловатый вкус и слабый запах, вызывающий ощущение небольшого покалывания в слизистой оболочке носа.

В химическом отношении углекислый газ представляет собой малоактивное соединение. Реакция между углекислым газом и другими элементами возможна только при очень высоких температурах. Благодаря этому углекислый газ является ценным огнетушащим средством, безвредным при гашении горящих объектов.

Отрицательным свойством углекислого газа является то, что он в больших концентрациях вызывает удушье с потерей сознания, а непосредственное воздействие сжиженного газа на кожу человека приводит к обмораживанию.

Удушье происходит при 30%-ном содержании углекислого газа в смеси с воздухом. Вдыхание в течение от 0,5 до 1 часа воздушно-углекислотной смеси с концентрацией углекислоты от 4 до 6 % не вызывает серьезных последствий. Поэтому используемые для контроля воздуха в помещениях приборы газоанализаторы углекислого газа настраиваются на порог срабатывания в 5%.

Промышленностью выпускается газообразная и жидкая двуокись углерода (диоксид углерода, углекислый газ) по ГОСТ 8050-85 высшего, 1-го и 2-го сортов. Содержание воды в сосуде с двуокисью углерода не должно превышать 0,04 % от массы заряда для высшего и первого сортов и 0,1% для 2-го сорта.

Монтаж и расположение МПЖУ «Вулкан»

Рассмотрим некоторые требования к монтажу и местоположению автоматических установок газового пожаротушения на базе МПЖУ «Вулкан».

Если резервуар изотермический пожарный устанавливается под навесом на уличной площадке, примыкающей к стене, например заводского корпуса, в соответствии с техническими требованиями изотермическая емкость и стена завода не отвечающая критериям прочности должны быть разделены капитальной стеной. Конструктивная прочность капитальной стены должна быть определена проектной документацией с учетом максимально возможной нагрузки, которая может возникнуть при разрушении (аварии) резервуара.

Не зависимо от местоположения резервуара изотермического пожарного будет он установлен в помещении или на уличной площадке необходимо обеспечить минимальное расстояние до защищаемого объекта. Трубопровод (коллектор) соединяющий резервуар с распределительной сетью должен иметь минимальную длину и минимальное количество изгибов.

Для резервуара, независимо от места его расположения на любой площадке необходимо обеспечить трубную разводку от патрубков «жидкость» и «газ» расположенных на изотермической емкости до места стыковки с транспортной цистерной.

Место установки резервуара изотермического пожарного должно быть оборудовано подъездными путями для транспортной цистерны с углекислотой и иметь дежурное освещение, достаточное для наблюдения за приборами в ночное время.

Холодильные агрегаты (ХА) должны быть размещены на расстоянии не менее одного метра от отопительных и нагревательных устройств. Холодильные агрегаты не должны подвергаться также действию прямых солнечных лучей. Минимальное расстояние от конденсатора до стены должно быть не менее 0,2 м. Климатические условия работы холодильных установок должны соответствовать паспортным данным.

Установка резервуаров на площадке должна исключать возможность их опрокидывания.

Изотермическая емкость должна быть размещена в согласованном с Заказчиком месте, где она не может быть подвергнута опасному воздействию факторов пожара (взрыва), механическому, химическому или иному повреждению.

При поставке МПЖУ «Вулкан» требуется уточнить у Заказчика и оформить соответствующим образом в техническом задании климатические условия его эксплуатации по месту монтажа. В качестве образца и примера возьмем климат Московской области.

Климат Московской области умеренно континентальный и является переходным от мягкого европейского к резкоконтинентальному азиатскому. Континентальность климата объясняется отдаленностью Московской области от больших водных пространств – океанов и морей. Сезонность чётко выражена; лето тёплое, зима умеренно холодная с устойчивым снежным покровом. Климат Подмосковья достаточно четко выражает сезонность четырех времен года: зимы, весны, лета и осени.

Температура нередко опускается до-25/-30 0С. Наступают сильные морозы, которые длятся до 30 дней в течение зимы. Такое случается, когда над сильно охлажденной поверхностью материка возникают  обширные малоподвижные арктические антициклоны. Обычно морозные периоды намного менее продолжительны, но бывают несколько раз за зиму. В отдельные годы морозы достигали -45 0C. Наиболее холодное время года приходится на вторую половину января и начало февраля.

Как видно из выше написанного климатический фактор иск лючительно важен при заказе МПЖУ «Вулкан» и для его правильной без аварийной эксплуатации по месту установки на объекте. Особенно это касается тех изотермических резервуаров, которые планируются для установки на уличной площадке под навесом. Максимально возможные температуры, на которые рассчитана эксплуатация МПЖУ «Вулкан»: от -40 до +50 0C (обычное исполнение) и от -60 до +60 0C (специсполнение).

Имеется два варианта для решения этой климатической проблемы. Если годовые температуры не превышают максимально возможные климатические условия по эксплуатации оборудования резервуара изотермического пожарного, которые заданны техническим паспортом на изделие, то поставка осуществляется в варианте, изображенном на рис. 2. Резервуар изотермический пожарный собирается на единой металлической платформе. Все оборудование необходимое для его работы собрано и отлажено на заводе изготовителе. Все кроме заправки углекислотой СО2.

Рис. 2. ХА1 – холодильный агрегат основной; ХА2 – холодильный агрегат резервный; ЩУ – щит управления; ШК – шаровой кран; ЗПУ – запорно-пусковое устройство;

ПБ – пусковой баллон.

Во втором варианте (см. рис. 3), когда климатические условия не соответствуют паспортным данным на изделие, требуется дополнительная установка рядом с монтажной площадкой контейнера с климат контролем. Все основные узлы резервуара изотермического пожарного располагаются в контейнере, кроме шарового крана (ШК) и запорно-пускового устройства (ЗПУ). Для защиты ШК и ЗПУ на обслуживаемой площадке устанавливается шкаф с климат контролем. На четыре тензометрических датчика, которые установлены под опорами резервуара и принадлежат блоку весового устройства, одеваются специальные эластичные с климат контролем «чулки». В этом случае для окончательной сборки МПЖУ «Вулкан» по месту его установки требуется приезд специалистов с завода производителя оборудования. Положительным моментом в варианте два является то, что из контейнера можно сделать станцию пожаротушения и установить в ней вместе с необходимым оборудованием еще распределительные устройства (РУ).

Рис. 3. ХА1 – холодильный агрегат основной; ХА2 – холодильный агрегат резервный; ЩУ – щит управления; ШК – шаровой кран; ЗПУ – запорно-пусковое устройствоПБ – пусковой баллон; РУ1, РУ2, РУ3 – распределительные устройства.

Конечно самым лучшим вариантом без дополнительных затрат является установка МПЖУ «Вулкан» в техническом помещении самого объекта защиты.

Для защиты от случайных утечек из запорно-пускового устройства (ЗПУ) и соблюдения техники безопасности при работах по наладке и ремонту оборудования, обязательно на коллекторе между ЗПУ и распределительными устройствами (РУ) необходимо устанавливать два сигнализатора давления универсальных (СДУ), манометр и шаровой кран с трубой на улицу для сброса давления в ручном режиме. Порог срабатывания СДУ равен не более 0,2 атмосферы. Сигналы от этих СДУ можно использовать для дополнительного контроля открытия ЗПУ при пожаре.

Как показывает практика, расположение изотермических емкостей на уличных монтажных площадках в силу заводских условий не всегда отвечает концепции их близкого расположения от объекта защиты. Уличная разводка коллектора или распределительных трубопроводов системы газового пожаротушения с газовым огнетушащим веществом углекислый газ по эстакадам заводской территории подразумевает обязательное утепление трубной разводки.

Двуокись углерода СО2 хранится в изотермической емкости при температуре около -20 0С и ее основная часть находиться в жидком состоянии. При открытии запорно-пускового устройства (ЗПУ) в распределительный трубопровод поступает жидкая фаза углекислого газа. Если на улице зима с температурой -35 0С и выше, то трубы промерзают и при движении жидкого потока СО2 по трубе, поток начнет резко остывать до уличной температуры. На стенках труб появляются отложения в виде «снега». Этот налет увеличивает сопротивление трубы движению потока, а значит, способствует увеличению времени выхода газ. Если трубы покрыты слоем утеплителя и защищены от внешнего воздействия больших минусовых температур, охлаждение потока происходи не так резко и фактор внешнего воздействия холода практически не сказывается.

Если расстояние между запорно-пусковым устройством (ЗПУ) и распределительным устройство (РУ) находится в пределах 15–30 метров, длина зависит от диаметра коллекторной трубы, необходимо обязательно делать не большую задержку по времени 2–3сек. на открытие ЗПУ относительно распределительного устройства (РУ). Распределительная трубная разводка заканчивается насадками с расчетной площадью отверстий. Значит, с одной стороны трубы открыты и к распределительному устройству поступает атмосферный воздух из защищаемого помещения, а он может быть влажным с образованием конденсата на внутренних поверхностях распределительного устройства и трубы. Если газовое огнетушащее вещество двуокиси углерода СО2 жидкая фаза с температурой -20 0С раньше успеет дойти до распределительного устройства и оно не успеет полностью открыться, то под воздействием отрицательной температуры его может заклинить. Конечно, быстродействие РУ зависит от его конструкции. Сейчас наша Российская промышленность выпускает большой ассортимент данного оборудования и надо правильно выбирать производителя.

При выходе двуокиси углерода (СО2) из насадков происходит быстрый переход СО2 из состояния смеси газ–жидкость или жидкого состояния в парообразное с дополнительным охлаждением до -50 0С и ниже. Плотность паров С02 при таких температурах в ~1,4 раза выше плотности воздуха. Поэтому, при выходе из насадков угле-кислота перемешивается с воздухом, создавая нормативную концентрацию в объеме защищаемого помещения и тем самым обеспечивая прекращение горения. Кроме того, за счет низкой температуры газа С02 обеспечивается эффективное охлаждение воздуха и очага возгорания.

На графике (см. рис. 4) показана зависимость давления от температуры при хранении углекислоты в изотермической емкости с коэффициентом заполнения = 0,95:

  • для МПЖУ «Вулкан» – Х-2,2 min. 18 атм. max. 22 атм.;
  • для МПЖУ «Вулкан» – Х-3,3 min. 29 атм. max. 33 атм, где: Х– объем резервуара изотермического пожарного (РИП).

Рис. 4. Зависимость давления от температуры при хранении углекислоты в изотермической емкости с коэффициентом заполнения = 0,95:
  • для МПЖУ «Вулкан» –Х-2,2 min. 18 атм. max. 22 атм.;
  • для МПЖУ «Вулкан» –Х-3,3 min. 29 атм. max. 33 атм.

где: Х – объем резервуара изотермического пожарного (РИП).

Интерес представляет динамическая составляющая процесса выхода углекислоты из резервуара изотермического пожарного во время пуска газа. Вот один из опытов проведенных производителем данного оборудования.

Для эксперимента использовалась изотермическая емкость на 28 м3. с рабочим давлением 33 атмосферы. При коэффициенте заполнения kзап. = 0,95 данная изотермическая емкость была заполнена двуокисью углерода СО2 массой равной 26,6 тонны с давлением около 33 атмосферы и температурой -5 0С.

При кратковременном открытии запорно-пускового устройства (ЗПУ) при испытании емкости с коротким распределительным трубопроводом было выпущено 14 тонн двуокиси углерода СО2. В результате чего давление в изотермической емкости упало с 33-х атмосфер до 22-х атмосфер. В резервуаре осталось 11,7 тонн жидкости и 0,9 тонн газа при температуре около -20 0С. Как показывает эксперимент, для повторного запуска резервуара изотермического пожарного с двуокисью углерода СО2, требуется небольшая выдержка времени необходимая для восстановления параметров температуры и давления в рабочее состояние. Время восстановления изотермической емкости в рабочее состояние зависит от многих факторов, поэтому сигнал готовности, по которому должен произойти повторный пуск углекислоты СО2 лучше доверить автоматике управления изотермической емкостью.

Сегодня для расчета автоматических установок газового  пожаротушения  с газовым огнетушащим веществом с двуокисью углерода СО2, как для объемного, так и для локально-объемного пожаротушения ООО «АСПТ Спецавтоматика» располагает универсальной компьютерной программой «Vector» для гидравлических расчетов трубной разводки с насадками, расчета массы огнетушащего вещества для создания нормативной огнетушащей концентрации в защищаемом объеме.

Для подтверждения достоверности результатов расчета проведена верификация гидравлических расчетов по компьютерной программе «Vector» и получено положительное Экспертное заключение № 40/20-2016 от31.03.2016г. Академии ГПС МЧС России на использование программы гидравлических расчетов «Vector» в установках газового пожаротушения со следующими огнетушащими веществами: Хладон 125, Хладон 227еа, Хладон 318Ц, ФК-5-1-12 и СО2 (двуокись углерода) производства ООО «АСПТ Спецавтоматика».

Программа «Vector» – это современный программный продукт имеющий тенденцию к постоянному обновлению, развитию и совершенствованию программного обеспечения, позволяющему пользователю удобно и просто работать с программой на компьютере.

Важным преимуществом является то, что наша компания не только проектирует и устанавливает системы пожаротушения, но также имеет собственную производственную базу по изготовлению всего необходимого оборудования для систем пожаротушения.

ООО «АСПТ Спецавтоматика» предлагает не один продукт, а единый комплекс – полный набор оборудования и материалов, проект, монтаж, пусконаладку и последующее техническое обслуживание выше перечисленных систем пожаротушения. В нашей организации регулярно проводится бесплатное обучение по проектированию, монтажу и наладке выпускаемого нами оборудования, где вы сможете получить наиболее полные ответы на все возникающие вопросы, а также получить любые консультации в области противопожарной защиты.

Надежность и высокое качество – наш главный приоритет.