Подбор насосного оборудования для подачи пенного раствора

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ          2

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА     3

1.1 Описание объекта   3

1.2 Характеристика производственного процесса       3

2. ПОДГОТОВКА К ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ РАСЧЕТУ      7

2.1Обоснование проектирования автоматической системы пожаротушения   7

2.2 Выбор огнетушащего вещества, способа пожаротушения и типа автоматической установки пожаротушения     8

2.3 Трассировка системы пожаротушения         10

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ     12

3.1Определение необходимого напора у оросителя при заданной интенсивности орошения          13

3.2Гидравлический расчет распределительных и питающих трубопроводов   15

3.3 Определение требуемого напора в системе  23

4. ПОДБОР НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 27

4.1 Подбор повысительного насоса          27

4.2 Определение емкости гидропневматического бака         29

5. ПОДБОР НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОДАЧИ ПЕННОГО РАСТВОРА    34

5.1 Определение необходимого запаса пенообразователя    34

5.2 Подбор насоса-дозатора и расчет диаметра дозирующей шайбы      37

6. РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОГО ЗАПАСА ВОДЫ ДЛЯ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ЦЕЛЕЙ         40

7. ПОДБОР АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ     42

ЗАКЛЮЧЕНИЕ   45

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ      46

.................................................................................................................. ВВЕДЕНИЕ

насосное оборудование пожаротушение огнетушащий

Основной функцией установок автоматических пожарных сигнализаций (АУПС) и автоматических установок пожаротушения (АУПТ) является своевременное оповещение о пожаре и его ликвидация на начальной стадии, обеспечение безопасности людей от первичных и вторичных проявлений пожара.

В общем случае устройство установок пожарной сигнализации или пожаротушения является обязательным на всех пожаровзрывоопасных объектах или объектах с массовым пребыванием людей.

Обеспечение объектов установками пожарной сигнализации или пожаротушения является мероприятием, входящим в состав системы противопожарной защиты объектов согласно требованиям федерального законодательства /17/.

В данной курсовой работе необходимо разработать автоматическую установку пожаротушения для пожаровзрывоопасного объекта - цеха подготовки и измельчения крахмалистого сырья для получения синтетического этилового спирта. Требуется подобрать огнетушащие вещество, произвести гидравлический расчет системы, а также определить необходимый запас воды на пожарные цели. Гидравлический расчет включает в себя подбор и размещение оросителей, трубопроводов, а так же определение характеристики водопитателей.

Выбор огнетушащего вещества и гидравлический расчет осуществляются на основании требований и рекомендаций нормативных документов.

При расчете и проектировании ставится цель получить надежную, безотказную систему, отвечающую требованиям пожарной безопасности.

..................................................................................................................

.................................................................................................................. 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

 

............................................................................ 1.1 Описание объекта

В данной курсовой работе в качестве объекта защиты рассматривается трехэтажное здание производства синтетического этилового спирта.

Запроектировать АУПТ необходимо для помещения цеха подготовки и измельчения крахмалистого сырья 1. Рассматриваемое помещение расположено на 3-м этаже здания, где также располагаются следующие цеха:

Административно-бытовое помещение;

Цех брожения и рактификации;

Цех ферментации.

Все помещения отделены друг от друга конструкциями из мало горючих материалов, согласно заданию класс пожарной опасности строительных конструкций здания К1, соответственно класс пожарной опасности здания С1, а ФСО II /17/.

Абсолютная отметка первого этажа - 57 метров. Высота этажа - 10 метров. Площадь всего здания - 756 м².

Гарантированный напор в сети городского водопровода - 25 метров.

Общая численность работающих- 15 человек в смену.

............................ 1.2 Характеристика производственного процесса

Для получения спирта пользуются крахмалом картофеля, хлебных злаков, отходами сахарных заводов, таким образом, промышленные здания производства этилового спирта из пищевого сырья можно отнести к зданиям по переработке зерна.

Переработка зерна <#"729236.files/image001.gif"> (2.1)

где S_ф - фактическая площадь, защищаемая установкой 144 м².

Тогда расход раствора пенообразователя Q составит:

 

......................................... 2.3 Трассировка системы пожаротушения

На рисунке 2.1 изображена схема трассировки системы, в соответствии с которой необходимо расположить оросители в рассматриваемом помещении согласно заданию.

Рисунок 2.1- Заданная схема трассировки системы пожаротушения (прямоугольная).

В зданиях с балочными перекрытиями (покрытиями) класса пожарной опасности К0 и К1 с выступающими частями высотой более 0,32 м, а в остальных случаях - более 0,2 м, спринклерные оросители следует устанавливать между балками, ребрами плит и другими выступающими элементами перекрытия (покрытия) с учетом обеспечения равномерности орошения пола /16/.

Расстояние от розетки спринклерного оросителя, устанавливаемого вертикально, до плоскости перекрытия (покрытия) должно составлять от 0,08 до 0,40 м. В проектируемой АУПТ принимаем это расстояние равным 0,2 м. В пределах одного защищаемого помещения следует устанавливать однотипные оросители с одинаковым диаметром выходного отверстия. На рисунке 2.2 показано, на каком расстоянии друг от друга расположены элементы системы, согласно выполненной трассировке.

Рисунок 2.2 - Расположение оросителей в помещение, согласно выполненной трассировке системы.

Как видно из выполненной схемы трассировки системы пожаротушения, конфигурация системы - тупиковая. По компоновке -симметричная.

.................................................................................................................. 3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

..................................................................................................................

Гидравлический расчет спринклерной сети имеет своей целью:

. Определение расхода воды, т. е. интенсивности орошения или удельного расхода, у «диктующих» оросителей;

. Сравнение удельного расхода (интенсивности орошения) с требуемым (нормативным),

. Определение необходимого давления (напора) у водопитателей и наиболее экономных диаметров труб.

Гидравлический расчет противопожарного водопровода АУП сводится к решению трех основных задач:

. Определение давления на входе в противопожарный водопровод (на оси выходного патрубка насоса или иного водопитателя), если заданы расчетный расход воды, схема трассировки трубопроводов, их длина и диаметр, а также тип арматуры.

В данном случае расчет начинается с определения потерь давления при движении воды (при заданном расчетном расходе) в зависимости от диаметра трубопроводов, схемы их трассировки, типа установленной арматуры и т. д. Заканчивается расчет выбором марки насоса (или другого вида водопитателя) по расчетному расходу воды и давлению в начале установки.

. Определение расхода воды по заданному давлению в начале противопожарного трубопровода. Расчет начинается с определения гидравлических сопротивлений всех элементов трубопровода и заканчивается установлением расчетного расхода воды в зависимости от заданного давления в начале противопожарного водопровода.

. Определение диаметров трубопроводов и других элементов противопожарного трубопровода по расчетному расходу воды и давлению в начале противопожарного трубопровода. Диаметры арматуры противопожарного водопровода выбирают исходя из заданного расхода воды и потерь давления по длине трубопровода и на используемой арматуре.

3.1 Определение необходимого напора у оросителя при заданной интенсивности орошения

На сегодняшний день выпускаются три вида оросителей, монтируемых розеткой вверх или вниз, с условным диаметром выходного отверстия 10, 12, 15 и 20 мм. Выбор вида и типа оросителя зависит от принятого огнетушащего средства, а также требуемой интенсивности орошения защищаемой площади.

Для правильного выбора типа оросителя нужно определить необходимый свободный напор на диктующем оросителе по формуле

 , (3.1)

где I_н - нормативная интенсивность орошения защищаемой площади огнетушащим веществом, л/(см²) (принимаемая по /16/ в зависимости от группы защищаемого помещения по опасности развития пожара);

F_ор - нормативная площадь, защищаемая одним оросителем, м² Согласно /11/ F_ор = 9 м² ;

K - коэффициент производительности оросителя.

В таблице 3.1 приведен расчет необходимого свободного напора для диктующего оросителя в защищаемом помещении в зависимости от вида оросителя.

Таблица 3.1 - Значения необходимого свободного напора

Тип оросителя (Водяной спринклерный с диаметром выходного отверстия, мм)              Коэффициент производительности, К  Минимальный напор, Н

Необходимый свободный напор,H1H-H
8	0,2	5	53,5
10	0,31	5	19,4
Продолжение таблицы 3.1 - Значения необходимого свободного напора
12	0,45	5	6,6
15	0,71	10	-5,4
20	1,25	15	-13,5
Эвольвентный ОЭ-16	0,27	15	17,1
ОЭ-25	0,66	15	9,6
ОЭ-50	2,73	15	-14,69

Для правильного выбора оросителя необходимо принять тот ороситель, для которого разность H и H^min положительна и имеет наименьшее значение. Как видно из приведенной выше Таблицы 3.1 данным условиям для защищаемого помещения удовлетворяет ороситель с диаметром выходного отверстия d_ск1=12 мм.

Спринклерные головки - это специальные насадки, которые ввертывают в трубы на расстоянии около 3-4 м одна от другой. Отверстия спринклеров закрыты стеклянными клапанами, удерживаемыми замком из медных или латунных пластинок. Последние спаяны легкоплавким сплавом (припоем) с температурой плавления 72, 93, 141 и 182°. В данном случае используем сплав, температура плавления которого 72⁰С, как сплав, который наиболее распространен. При повышении температуры, вызываемой пожаром, припой распаивается, и замок падает, открывая при этом отверстие спринклера. Вода, вытекающая под напором через отверстие, разбрызгивается при помощи розетки.

Расчётный расход воды Q , лс^-1 в диктующем оросителе определяется по формуле

 , (3.2)

где k - коэффициент производительности, принимаемый по таблице 3.1;

H - необходимый свободный напор, который также принимаем из таблицы 3.1

Определим значения Q диктующего оросителя для защищаемого помещения с учетом коэффициента К, определённого в разделе 2.2

, л /с

3.2 Гидравлический расчет распределительных и питающих трубопроводов

Для каждой секции пожаротушения определяется самая удаленная или наиболее высоко расположенная защищаемая зона, и гидравлический расчет проводится именно для этой зоны в пределах минимальной площади орошения одним оросителем.

В соответствии с выполненным видом трассировки системы пожаротушения по конфигурации она тупиковая, по компоновке симметричная, с внутренним трубопроводом не совмещена. Таким образом, гидравлический расчет распределительного трубопровода проведем следующим образом.

Свободный напор у «диктующего» (наиболее удаленного от насосной станции высокорасположенного) оросителя H, м определяется

, (3.3)

Потери напора на подающем участке равен

 , (3.4)

где L_уч- длина участка трубопровода между оросителями, м;

Q_уч- расход жидкости на участке трубопровода, л/с;

k₁-коэффициент, характеризующий потери напора по длине трубопровода (табл. 3.1).

Требуемый свободный напор у каждого последующего оросителя  представляет собой сумму, состоящею из требуемого свободного напора у предыдущего оросителя  и потерь напора на участке трубопровода между ними, т.е.

, (3.5)

Расход воды или раствора пенообразователя из последующего оросителя (л/с) определяется по формуле

, (3.6)

В п. 3.1 был определен расход диктующего оросителя

, л /с;

H²=H¹+h_1-2

Q^1-2=Q¹=>

,

для определения коэффициента К₁ необходимо определить вид труб для распределительного трубопровода АУПТ. Диаметр трубопровода d, м определяют по формуле

, (3.7)

где Q_уч - расход воды, м³/с, принимаем согласно формуле 3.2;

V - скорость движения воды, м/с, V=3-10 м/с. В данной системе принимаем скорость движения воды равной 3 м/с.

Диаметр трубопровода выражаем в миллиметрах и увеличиваем до ближайшего значения, указанного в /7/, /9/. Трубы соединяются сварным методом, фасонные детали изготавливаются на месте. При проектировке автоматической системы пожаротушения используем стальные трубы из-за их высокой прочности и высокого качества. Диаметры трубопровода будем определять на каждом расчетном участке

,

d_1-2=25 мм, => К₁= 3,44 , выбираем трубы стальные электросварные/7/.

Q_1-2=Q₁=1,23 л/с

h_1-2 = м

H²=11,6+0,88= 12,48 м

 л/с

Расчет для последующих участков ветви распределительного трубопровода проведем аналогично участку 1-2.

 

Q_2-3=Q₂+Q_1-2

Q_2-3= 1,59+1,23=2,82 л/с

,

d_2-3=40 мм, => К₁=28,7, выбираем трубы стальные электросварные/7/.

h_2-3=

h_2-3=

H³=H²+h_2-3=12,48+0,55=13,03 м

 л/с

Q_3-а=Q₃+Q_2-3

Q_3-а= 1,62+2,82= 4,44 л/с

,

d_3-а=50 мм, => К₁=110, выбираем трубы стальные электросварные/7/.

h_3-а=

h_3-а=

H^а=H³+h_3-а=13,03+0,18=13,21 м

По компоновке система пожаротушения симметричная, следовательно, расход рядка I будет равен

 

Q_I=2Q_3-a (3.8)

Q_I=2∙4,44=8,88 л/с.

Определим напор в точке b.

 

Q_а-b=Q_I= 8,88 л/с

,

d_a-b=65 мм, => К₁=572, выбираем трубы стальные электросварные/7/.

h_a-b=

H^b= H^a+h_a-b (3.9)

H^b=13,21+0,34=13,55 м

Рядок II рассчитывают по гидравлической характеристике B. Характеристики рядков, выполненных конструктивно одинаково, равны. Характеристику рядка II определяют по параметрам рядка I.

 , (3.10)

где В_pl-гидравлическая характеристика

Расход воды из рядка II определяют по формуле

 (3.11)

Определим напор в точке c.

 

Q_b-c=Q_II+Q_a-b

Q_b-c= 8,99+8,88=17,87 л/с

,

d_b-c=100мм, => К₁=4322, выбираем трубы стальные электросварные/7/.

 м

H^c= H^b+h_b-c

Н^c= 13,55+0,185=13,735 м

Q_с-d=Q_III+Q_b-c

Q_c-d=9,05+17,87=26,92 л/с

d_с-d=125 мм, => К₁=13530, выбираем трубы стальные электросварные/7/

м

H^d= H^c+h_c-d

Н^d= 13,735+0,134=13,87 м

Q_d-e=Q_IV+Q_c-dd-e=9,09+26,92=36 л/с

d_d-e=125 мм, => К₁=13530, выбираем трубы стальные электросварные/7/

м

H^e= H^d+h_d-e

Н^e= 13,87+0,24=14,11 м

Q_e-f=Q_V+Q_d-e

Q_e-f=9,2+36=45,2 л/с

d_e-f=150 мм, => К₁=28690, выбираем трубы стальные электросварные/7/

м

H^f= H^e+h_e-f^f=14,11+0,046=14,16 м

Полученные результаты гидравлического расчета для распределительной системы АУПТ сведем в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Результаты расчета распределительной сети системы пожаротушения.

Участок, точка	Расход, л/с	Диаметр труб, мм	Скорость, м/с	Длина участка, м	Потери по длине ,м	Напор в точке, м
1	1,23		3			11,6
1-2	1,23	25	3	2	0,88
2	1,59		3			12,48
2-3	2,82	40	3	2	0,55
3	1,62		3			13,03
3-a	4,44	50	3	1	0,18
Для рядка I(а)	8,88		3			13,21
a-b	8,88	65	3	2,5	0,34
Для рядка II(в)	8,99		3			13,55
b-c	17,87	100	3	2,5	0,185
Для редка III(с)	9,05		3			13,735
c-d	26,92	125	3	2,5	0,134
Для рядкаIV(d)	9,09		3			13,87
d-e	36	125	3	2,5	0,24
Для рядка V(e)	9,2		3			14,11
e-f	45,2	150	3	0,648	0,046
f	45,2		3			14,16

Определим параметры в начале питающего трубопровода.

Напор в начале питающего трубопровода, в узле 0, будет равен напору в узле c с учетом потерь по длине

 

Н₀=Н_f+h_f-0

Q₀=Q_f-0=Q_f=45,2 л/с

Так как расход по длине питающего трубопровода на участке f-0 постоянен, а требуемая скорость движения ОТВ не изменяется, то примем диаметр трубопровода на участке f-0 таким же, как на предыдущем, соответственно потери по длине на данном участке составят

 м

Н₀=14,16+0,4 =14,56 м.

..................................................................................................................

3.3 Определение требуемого напора в системе

В общем случае требуемый напор в начале установки (после пожарного насоса) складывается из следующих составляющих

 , (3.11)

где h_г- потери напора на горизонтальном участке трубопровода;

,2 - коэффициент, учитывающий местные потери напора в сети;

h_в - потери напора на вертикальном участке трубопровода;

H_уу - местные сопротивления в узле управления (сигнальном клапане, задвижках, затворах);

H_о - напор у диктующего оросителя;

Z - геометрическая высота диктующего оросителя над осью насоса.

Потери напора на горизонтальном участке трубопровода h_г рассчитаем, суммировав все полученные значения потерь по длине

h_г=0,88+0,55+0,18+0,34+0,185+0,134+0,24+0,046+0,4+ =2,98 м

Потери напора на вертикальном участке трубопровода, до точки 0:

 

d=

d=150 мм, К₁= 28690, выбираем трубы стальные электросварные/7/.

h_в=

м

H_{уу (КСК)} - местные сопротивления в узле управления (сигнальном клапане, задвижках, затворах) определяется по формуле, м

(3.12)

где e - коэффициент потерь напора по длине.

В соответствии с рекомендациями /5/ выбираем контрольно-сигнальный БКМ (клапан быстродействующий мембранный)с диаметром клапана 200 мм и коэффициентом потерь напора e = 1,96 ×10^-4, следовательно, местные сопротивления в узле управления составят

 м

В разделе 2 был определен напор у диктующего оросителя Н_о=11,6 м.

Геометрическая высота диктующего оросителя над осью насоса - Z включает в себя высоты 3 этажей (по 10 м) от абсолютной ометки пола первого этажа- 57 м, расстояние от перекрытия до оросителя (-0,2). Принимаем, что отметка оси насоса находится на высоте 1 м от отметки пола первого этажа защищаемого помещения - 58 м, таким образом,

 

Z= 57+3∙10-0,2 -58= 28,8 м , (3.13)

 

Н_тр= 1,2×2,98+2,1 +0,4+ 11,6+28,8= 46,5 м

Существует четыре варианта обеспеченности объекта водой на пожаротушение/19/:

1 Q_тр < Q_гар и H_тр < H_гар; 2. Q_тр < Q_гар и H_тр > H_гар; 3. Q_тр > Q_гар и H_тр < H_гар; 4. Q_тр > Q_гар и H_тр > H_гар

Согласно заданию гарантированный напор в сети городского водопровода составляет 25 м, а расход в системе наружного водопровода- 45 л/с. В результате расчетов полученны значения требуемых Q_тр=45,2 л/с и H_тр = 46,5 м. Таким образом, Н_гар< Н_тр, Q_гар < Q_тр следовательно, для обеспечения работы автоматической установки пожаротушения необходимо подобрать повысительный насос.

..................................................................................................................

.................................................................................................................. 4. ПОДБОР НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

..................................................... 4.1 Подбор повысительного насоса

Установка насосных агрегатов осуществляется в подвалах зданий под лестничными клетками или в отдельных помещениях, для проектируемой АУПТ насосное оборудование будет размещено в подвале (по заданию). Размеры помещений, где располагаются насосные установки, определяются исходя из габаритов насосных агрегатов и выступающих частей оборудования, и принимаются не менее:

От боковых стен помещений до агрегатов - 0,7 м

От торцевых стен помещений до агрегатов - 1,0 м

От распределительного щита до агрегатов - 2,0 м

Количество насосов принимается не менее двух (один рабочий и один резервный, предусматривается для повышения надежности системы).

Подбор насосов производится на следующие условия:

При отсутствии регулирующей емкости - на расход не менее максимально - секундного расхода /3/;

При наличии водонапорного бака или гидропневматической установки и насосов, работающих в повторно - кратковременном режиме, - на расход не менее максимального часового расхода воды (для простых систем пожаротушения). Для автоматических систем пожаротушения - расход не менее требуемого расхода. Для насоса проектируемой АУПТ расход принимаем не менее требуемого, который по результатам гидравлического расчета составляет Q=45,2 л/с.

Водонапорные баки и гидропневматические установки устанавливаются для регулирования неравномерности водопотребления (т.е. при недостатке расхода воды в отдельные часы суток). В рассматриваем случае необходима установка гидропневматического бака.

При наличии регулирующей емкости насос выбирается по формуле

H_н=z₁-z₂+h₁-H_гар+H_тр, м (4.1)

где z₁ - отметка верха падающей трубы гидропневматического бака, принимаем, что труба бака выше на 1 м от отметки дна бака, тогда получим z₁= 57+1,5=58,5 м;

z₂ - отметка верха трубы городского водопровода, согласно исходным данным составляет 55,2 м;

h₁ - потери напора по длине от места подключения насосов к вводу в помещение до верха падающей трубы бака

,

м

H_гар - гарантированный напор в сети городского водопровода, согласно исходным данным составляет 25 м;

H_тр - требуемый напор в системе, в п.3.3 было определено , что данная величина 46,5 м. Тогда

H_н ≥ 58,5-55,2+4,17-25+46,5=28,97 м

Располагая данными о потребном напоре и расходе (по результатам проведенного гидравличeскoгo расчета Q_тр=45,2 л/с) водопитателя по каталогам производится подбор насоса так, чтобы выполнялось условие

 

H_н ≥ 28,97 м

Q ≥ 45,2 л/с (162,72 м³/ч).

Данному условию отвечает насос с двусторонним подводом воды к рабочему колесу марки Д-320-70. В таблице 4.1 приведены параметры выбранного насосного агрегата.

Таблица 4.1- Основные параметры насосного оборудования

Марка насоса	Число оборотов об/мин	Диаметр рабочего колеса, мм	Расход, л/с			Напор, м			Мощность электродвигателя, КВт
			Q1	Q2	Q3	Н1	H2	Н3
Д-320-70	2950	230	20	50	90	76	70	55	100

Для повышения надежности системы принимаем два насоса один рабочий, один резервный.

................... 4.2 Определение емкости гидропневматического бака

..................................................................................................................

Для обеспечения необходимого напора в сети противопожарного водопровода возможно устройство гидропневматических баков, количество пневмобаков определяется объемом аккумулируемой жидкости. Типовые размеры баков: диаметром: 0,5-1,7 м, высотой: 0,82 - 2,43 м.

Минимальный напор в баке определяется по формуле

, (4.2)

где Z_дт - отметка диктующего оросителя, 86,8 м;

- отметка минимального уровня воды в баке, принимается выше уровня дна бака на 1 метр- 58,5;

S h_w - потери напора в системе противопожарного водоснабжения по длине и с учетом местных сопротивлений.

S h_w= h₁+S h_л

S h_w=4,17+(0,88+0,55+0,18+0,34+0,185+0,134+0,24+0,046+0,4)=7,125 м

₀ - свободный напор у диктующего оросителя, Н₀=11,6 м.

Таким образом, получим минимальный напор в баке равный

 

= 86,8-58,5+7,125+11,6=47 м

Максимальный напор в баке определим по формуле

 , (4.3)

где А - отношение абсолютного минимального давления к максимальному, которое следует принимать в зависимости от гидропневматической установки:

для работающих с подпором - 0,85-0,8;

для малонапорных Н<50 м - 0,8-0,75;

для средненапорных Н=50-100 м - 0,75-0,65

Для проектируемой АУПТ, исходя из результатов гидравлического расчета , принимаем малонапорную гидропневматическую установку с отношением минимального давления к максимальному А=0,75. Таким образом,

Определим регулирующий объем гидропневматического бака по формуле

, (4.4)

где Q_H -подача насоса, 162,72 м³/ч.

q_hr-максимальный часовой расход, м³/ч;

n - количество переключений насоса 6-10/14/, принимаем равным 10.

Подставив данные в формулу, получим регулирующий объем равный

 м³.

При таком регулирующем объеме пневмабак будет больших габаритных размеров, что неудобно при размещении его в насосной станции и дальнейшей эксплуатации, поэтому для питания проектируемой АУПТ принимаем 4 одинаковых пневмабака. Тогда подача насоса распределится между четырьмя баками, составив 40,68 м³/ч, а, следовательно, регулирующий объем для каждого будет равен

Полная вместимость пневмабака определяется по формуле

, (4.5)

где b - коэффициент запаса вместимости бака для установок с применением насосных агрегатов, работающих в повторно-кратковременных режимах равен 1,2-1,3. В данном случае принимаем ß = 1,2.

= м³

Максимальная отметка в пневмабаке не должна быть меньше 0,1 м от уровня его крышки и определятся по формуле

 (4.6)

Для определения максимальной отметки в пневмабаке необходимо установить его диаметр. Принимаем бак цилиндрической формы высотой 2,43 м, отсюда его диаметр D будет равен

D== 1,6 м

Зная диаметр бака, вычислим максимальную отметку в пневмабаке

 м.

В таблице 4.2 приведена характеристика пневмабаков для проектируемой АУПТ.

Таблица 4.2 - Характеристика подобранного гидропневматического бака

Регулирующий объем W, м3	Полная вместимость V, м3	Диаметр D, м	Высота, м
1,02	4,9	1,6	2,43

..................................................................................................................
5. ПОДБОР НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОДАЧИ ПЕННОГО РАСТВОРА

............... 5.1 Определение необходимого запаса пенообразователя

Для установок тушения пеной определяется необходимый объем пенообразователя. Расчеты по определению необходимого запаса огнетушащего средства выполняется на основе результатов гидравлического расчета.

В пункте 4.1 был подобран повысительный насос марки Д-320-70, основные параметры данного насоса приведены в таблице 4.1.

Основным этапом расчета необходимого запаса ОТВ установок водо-пенного тушения является построение совмещенных характеристик работы насоса и сети. Для построения  характеристики сети необходимо вначале определить потери напора в сети по формуле

 

h_сети=1,2S h_w +H_уу , (5.1)

где S h_w - линейные потери напора по длине трубопровода, м. Были определены в разделе 4.2 и составляют 7,125 м.

H_уу - потери напора в узле управления (сигнальном клапане, задвижках, затворах), м. В разделе 3.3 был подобран контрольно-сигнальный БКМ (клапан быстродействующий мембранный)с диаметром клапана 200 мм, местные сопротивления в котором составляют 0,4 м.

h_сети = 1,2×7,125+0,4=8,95 м.

Далее определим сопротивление сети S

 (5.2)

Где Q_уст-расход установки, определенный в результате гидравлического расчета и составляющий 162,72 м³/ч

Зная сопротивление сети, и задаваясь различными расходами Q_i, рассчитаем потери напора в сети для каждого из значений Q_i по формуле

 (5.3)

Q₁= 100 м³/ч, h₁=0,0003×100²=3 м,

Q₂=120 м³/ч, h₂=0,0003×120²=4,32 м

Q₃=150 м³/ч, h₃=0,0003×150²= 6,75 м

Q₄=200 м³/ч, h₃=0,0003×200²= 12 м

Q₄=324 м³/ч, h₃=0,0003×324²=31,5 м

Полученные значения сведем в таблицу 5.1.

По результатам вычислений на совмещенном графике строим Q-∆h характеристику сети - рисунок 5.1. При этом значение ∆h увеличивается на величину Н₀=11,6 и Z=29,4, так как огнетушащее средство необходимо поднять на высоту Z и обеспечить у наиболее удаленного оросителя свободный напор Н₀ для получения необходимого расхода из него.

Таблица 5.1 - Потери напора при различных значениях расхода в м³/ч

Qi, м3/ч	100	120	150	200	324
hi, м	3	4,32	6,75	12	31,5

Нанесение характеристики сети на характеристику насоса (рисунок 5.1) показывает, что фактические параметры совместной работы насоса и сети определяют положением рабочей точки РТ: H=62,46 м; Q=265,8 м³/ч

Определим необходимый запас ОТВ по формуле

 

V_ОТВ=Q_р∙t (5.4)

гдеV_ОТВ - необходимый объем ОТВ;

Q_р- рабочий расход установки, принятый по графику 5.1 равным 265,8 м³/ч; t - нормативное время работы установки, определено в пункте 2.1 и составляет 1 час

Рисунок 5.1 - Совмещенный график работы основного насоса, насоса-дозатора, сети.

V_ОТВ=265,8∙1=265,8 м³

Необходимый запас пенообразователя для одноразового тушения можно определить по формуле

, (5.5)

где V_п.о.- необходимый объем пенообразователя;

С- процентное содержание пенообразователя в водном растворе, в проектируемой АУП принимаем 6%. Тогда необходимый запас пенообразователя будет равен

V_п.о= 265,8∙0,06=15,95 м³.

..................................................................................................................

5.2 Подбор насоса-дозатора и расчет диаметра дозирующей шайбы

..................................................................................................................

Для установок пенного пожаротушения с раздельным хранением пенообразователя применяется способ его дозирования с использованием насоса - дозатора и дозирующей шайбы.

Подбор насоса-дозатора производится по рассчитанным ранее расходу пенообразователя (ПО) и напору обеспечивающему необходимое давление (напор) в установке (фактическому значению, полученному из совмещенной характеристики работы сети и повысительного насоса - рисунок 5.1). То есть насос - дозатор должен удовлетворять условию

 

Q_нд ≥ 15,95 м³/ч (4,4 л/с)

Н_нд ≥ 62,46 м

Данному условию удовлетворяет дозирующий насос марки ЦВ-5/120, его характеристики представлены в таблице 5.2.Принимаем два насоса - один резервный.

Таблица 5.2- Технические характеристики выбранного дозирующего насоса

Марка насоса	Число оборотов об/мин	Диаметр рабочего колеса, мм	Расход, л/с			Напор, м			Мощность электродвигателя, КВт
			Q1	Q2	Q3	Н1	H2	Н3
ЦВ-5/120	2900	200/168	4	6	8	220	120	55	28

На графике (рисунок 5.1) построим Q-H характеристику насоса-дозатора. Для этого построим дополнительную ось расхода пенообразователя. Из точки пересечения Q-H характеристик водопитателя и сети (рабочая точка) опустим перпендикуляр до пересечения с осями расходов. При этом на верхней оси получится рабочий расход из всей установки Q_р равный 265,8 м³/ч, на нижней оси - расход пенообразователя Q_п.о, 15,95 м³/ч. Затем необходимо ось расходов пенообразователя от 0 до Q_п.о. разделить в масштабе. Имея оси координат для Н и Q_п.о., на график перенесем характеристику насоса-дозатора. Из точки пересечения характеристик Q-H основного насоса и  сети проведем прямую вверх до пересечения с характеристикой Q-H насоса-дозатора. А из точки пересечения проведем перпендикуляр до пересечения с осью напоров. Полученная точка 195,12 м характеризует напор на насосе-дозаторе при расходе пенообразователя равном 15,95 м³/ч. Таким образом, на оси напоров мы имеем две точки, характеризующие напоры на основном насосе и насосе-дозаторе.

Определим разность напоров при работе системы между насосом-дозатором и основным насосом

 (5.6)

Рассчитаем диаметр дозирующей шайбы

 ,  (5.7)

где d_ш- диаметр дозирующей шайбы, м;

- коэффициент расхода (для дозирующей шайбы =0,62 );

Q_п.о- расход пенообразователя, л/с, Q_п.о =4,44 л/с ;

g - ускорение свободного падения, м/с².

 

Принимаем диметр дозирующей шайбы 14 мм.

..................................................................................................................
6. РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОГО ЗАПАСА ВОДЫ ДЛЯ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ЦЕЛЕЙ

Общий расчетный пожарный расход воды Q_пож складывается из расхода на наружное пожаротушение Q_нар (от гидрантов) в течении 3 часов и на внутреннее пожаротушение Q_вн от пожарных кранов в течении 2 часов в соответствии с /11/, а также из расхода на спринклерные Q_спр и дренчерные установки Q_др, для тушения пожара на объекте запроектирована спринклерная АУПТ.

 

Q_пож = Q_нар + Q_вн + Q_спр + Q_др (6.1)

Q_{нар (внут)} = 3,6 t_{пож нар (внут)} ×m× q_{нар (внут)}, (6.2)

где t_{пож, нар, (внут)} - расчетная продолжительность наружного и внутреннего пожаротушения;

m - число одновременных пожаров в на территории предприятия;

q_{нар (внутр)} - расход воды л/с на один пожар, л/с.

Норма расхода воды на пожаротушения для промышленных зданий зависит от объема здания, степени огнестойкости и категории.

В качестве объекта защиты рассматривается трехэтажное здание производства синтетического этилового спирта. Все помещения отделены друг от друга конструкциями из мало горючих материалов, согласно заданию класс пожарной опасности строительных конструкций здания К1, соответственно класс пожарной опасности здания С1, а ФСО I /17/. Объем всего здания составляет 22680 м³

В соответствии с требованиями, описанными в /11/ расход воды на наружное пожаротушение в производственных зданиях I и II степени огнестойкости, при категориях производства по пожарной опасности А, Б, В, объемом до 50 тысяч м³ составляет 20 л/с. Тогда, рассматривая вероятность возникновения на объекте одного пожара (в соответсвии с /11/ на промышленных объектах площадью менее 150 га принимается одновременность возникновения одного пожара)

 

Q_нар = 3,6 t_{пож нар} ×m× q_нар = 3,6×3×20=216 м³

Расход воды на внутреннее пожаротушение зависти от вида здания и числа подаваемых струй. В соответствии с /11/ для рассматриваемого объекта, производственного здания высотой до 50 м, число струй составит 2 с расходом по 2,5 л/с. В этом случае

 

Q_внут = 3,6×2×2×2,5= 36 м³.

В результате гидравлического расчета (раздел 3) был получен расход на пожаротушение из спринклерной установки равный 45,2 л/с. В разделе 2 определено, что защищаемый цех относятся к группе 4.2 защищаемых помещений. На основании /15/ устанавливаем время пожаротушения, исходя из определенной группы помещений и высоты складирования - 60 минут.

 

Q_спр= 3,6×45,2×1= 162,72 м³

С учетом всего этого общий запас воды на пожарные цели Q_пож составит

 

Q_пож = Q_нар+ Q_вн +Q_спр

Q_пож =216+36+162,72=414,72 м³.

7. ПОДБОР АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Согласно приложению А таблице /16/ здания и сооружения по переработке и хранению зерна подлежат защите автоматическими пожарными сигнализациями независимо от площади.

Установкой пожарной сигнализации называют совокупность технических средств, установленных на защищаемом объекте для обнаружения пожара, обработки, представления в заданном виде извещения о пожаре на этом объекте, специальной информации и (или) выдачи команд на включение автоматических установок пожаротушения и технических устройств /8/. Выбор пожарной сигнализации производится в зависимости от типа защищаемого помещения и обращающихся на нем пожароопасных веществ.

Защищаемый объект - цех подготовки и измельчения крахмалистого сырья-зерна 1 в соответствии с /10/ относится к категории Б. Можно прогнозировать возникновение пожаров класса А /8/ (А- горение твердых веществ). Исходя из известных функционального назначения помещения, пожарной нагрузки и его категории (определены в разделе 1), руководствуясь приложением Б /16/, принимаем, что по степени опасности развития пожара рассматриваемый склад относится к группе 4.2 защищаемых помещений.

В соответствии с рекомендациями по выбору типов пожарных извещателей в зависимости от назначения защищаемого помещения и вида пожарной нагрузки, приведенными в /16/, в зданиях с производством и хранением материалов с выделением пыли применяются извещатели тепловые, пламени.

По /6/ принимаем извещатель термодифференциальный TDM. Данный извещатель срабатывает при определенной скорости нарастания температуры. В качестве сенсоров используются чувствительные сопротивления NTC. Анализ данных производится FET-усилителем и релаксационной ступенью в транзисторах. Если сенсор срабатывает, то релаксационная ступень самоблокируется, после чего поступает сигнал тревоги. Имеют встроенные светодиоды, показывающие сигнал тревоги до возврата их в рабочее состояние вручную. В таблице 7.1 приведены технические характеристики выбранного пожарного извещателя.

Таблица 7.1- Технические характеристики термодифференциального пожарного извещателя TDM.

Параметр	Характеристика по параметру
1. Высота установки, м	4,5; 6; 7.
2. Рабочее напряжение	8-15 В
3. Рабочая температура, ° С	От -5 до +70
4. Размеры, мм	100x57
5. Радиус срабатывания, м	12

В соответствии с /15/ максимальное количество и площадь помещений, защищаемых одной адресной линией с адресными пожарными извещателями или адресными устройствами, определяется техническими возможностями приемно-контрольной аппаратуры, техническими характеристиками включаемых в линию извещателей и не зависит от расположения помещений в здании. При этом необходимо руководствоваться тем, что кольцевой шлейф с ответвлениями, подключенными к нему с помощью устройств исключения короткого замыкания, является более предпочтительным перед радиальным, поэтому для проектируемой АУПС выбираем кольцевое расположение шлейфов. Удаленность радиоканальных устройств от приемно-контрольного прибора определяется в соответствии с данными производителя, приведенными в технической документации и подтвержденными в установленном порядке. Для проектируемой АУПС выбираем станцию пожарной сигнализации ВМС 1016 RS, позволяющей создать систему любой конфигурации для любого объекта средней величины. В таблице 7.2 приведены основные характеристики данной пожарной сигнализации.

Таблица 7.2- Основные характеристики пожарной сигнализации ВМС 1016 RS

Параметр	Характеристика по параметру
Количество подключаемых шлейфов	Традиционных-8 Кольцевых адресных-2
Дисплей	4x40 знаков
Количество адресных устройств в шлейфе	До 127
Типы используемых адресных извещателей	Дымовые, оптические, дымовые ионизационные, термомаксимальные, термодифференциальные, ультрафиолетовые открытого пламени, комбинированные, ручные

Согласно техническим характеристикам выбранного извещателя радиус срабатывания составляет 12 м, поэтому, исходя из размеров защищаемого помещения, достаточно будет установка двух извещателей в центре помещения на расстоянии 4-х метров друг от друга.

..................................................................................................................
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенная работа позволила усвоить методику проведения основных расчетов, изучить порядок и принципы проектирования систем автоматического пожаротушения.

В ходе проектирования были подробно изучены типы установок пожарной автоматики, их устройство и принцип действия, приобретены навыки принятия самостоятельных конструктивных решений, закреплен учебный материал по расчету типовых систем пожаротушения и подбору противопожарных сигнализаций.

В ходе проекта была разработана автоматическая установка пожаротушения для цеха подготовки измельчения крахмалистого сырья при производстве синтетического этилового спирта и подобрана пожарная сигнализация. Были закреплены знания нормативно-технической базы в области пожарной безопасности, противопожарного водоснабжения, навыки ведения гидравлических расчётов.

По итогу работы была запроектирована автоматическая спринклерная установка пожаротушения с прямоугольной схемой трассировки распределительного трубопровода, а также были подобраны два повысительных насоса марки Д-320-70, произведен расчет запасно-регулирующей емкости (гидропневматического бака), определен требуемый запас воды для противопожарных целей рассматриваемого склада. С целью своевременного оповещения в случае возгорания и его ликвидации на начальной стадии для объекта подобрана пожарная сигнализация с извещателем термодифференциальным TDM.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Абрамов Н.Н. «Водоснабжение». - М.: Стройиздат, 1974. - 688 с.

2. Бубырь Н.Ф., Бабуров В.П., Мангасаров В.И. «Пожарная автоматика».- М.: Стройиздат, 1984.-208 с.

3. Дячек П.И. «Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебное пособие». - М.: Издательство АСВ, 2012.- 432 с.

4. Иванов Е.Н. «Противопожарное водоснабжение».- М.: Стройиздат, 1986.- 316 с.

5. Мешман Л.М. и др. «Проектирование водяных и пенных автоматических установок пожаротушения». М.: ФГУ ИИПО МЧС РОССИИ. 2002

6. Собурь С.В. «Установки пожарной сигнализации: Справочник».- 4-е изд.-М.: Пожкнига, 2004.- 296 с.

7. ГОСТ 10704-76 «Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент»

8. ГОСТ 27331-87 "Классификация пожаров"

9. ГОСТ 8732-70 «Трубы стальные бесшовные горячекатаные. Сортамент»

10. НПБ 105-95 "Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности"

11. НПБ 88 - 2001 «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования». Утверждены приказом ГУГПС МВД России от 4 июня 2001 г. №31

12. НПБ 110-2003 «Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией».

13. СНиП 2.04.02 - 84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2000 г. - 128 с.

14. СНиП 2.04.01 - 84 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2000 г. - 150 с.

15. СНиП 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений». Изд-во стандартов, 1988.

16. СП 5.13.130 - 2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования». Утвержден приказом МЧС России от 25.03.09 г. № 175.

17. Федеральный закон № 123- ФЗ от 22.07.2008 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

18. www.ngpedia.ru - большая он-лайн энциклопедия нефти и газа

19. http://os-info.ru/pojarotuschenie/vodosnabzhenie-avtomaticheskix-ustanovok-pozharotusheniya