Порошковая автоматизированная система пожаротушения

Порошковая автоматизированная система пожаротушения

Содержание

Перечень условных обозначений

Введение

. Основная часть

.1 Физическая картина тушения ТТ смесью порошка и аэрозоля

.2 Выбор модуля пожаротушения

.3 Расчет рабочих характеристик модуля импульсного тушения

.4 Выбор извещателя

.5 Система автоматического управления стендовой установки

.5.1Общие сведения о системе

.5.2 Технология порошкового пожаротушения

1.5.3 Автоматизация пожарной сигнализации и процессов порошкового пожаротушения

1.5.4 Электроснабжение

.5.5 Наладка

.5.6 Оценка воздействия на окружающую среду

.5.7 Образцы ТТ для тушения

. Специальная часть

2.1 Исследование разброса внутрибаллистических характеристик при различных режимах работы

.2 Расчет температуры газопорошковой смеси для 25 литрового модуля в диапазоне начальных температур +50; 0; - 50

2.3 Расчет скорости газопорошковой смеси из баллона 25 литров

. Технологическая часть

.1 Технологический раздел

. Экономическая часть

.1Организационно-экономический раздел

.1.1 Анализ показателей эффективности инвестиционных проектов

.2 Постановка задачи

4.3 Расчет капитальных затрат при внедрении предлагаемого проекта в производство

4.4 Расчет текущих затрат на производство проекта

.5 Расчет текущих затрат на производство аналога

4.6 Определение годовой экономии от внедрения проекта в производство

4.7 Расчет показателей эффективности

. Безопасность жизнедеятельности

.1 Введение

.2 Анализ условий труда на рабочем месте

5.2.1 Пыль, вредные газы

5.2.2 Повышенный уровень шума на рабочем месте

.2.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны

.2.4 Электрический ток

5.3 Оценка безопасности на рабочем месте

.3.1 Пыль, вредные газы

.3.2 Повышенный уровень шума на рабочем месте

.3.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны

.3.4 Электрический ток

.4 Расчёт местной вытяжной вентиляции

.5 Разработка мер пожарной безопасности

Заключение

Список литературы

Перечень условных обозначений

S - площадь;

U - скорость;

с - плотность;

бA - расходный коэффициент;

- площадь отверстия;

н, - коэффициенты в законе скорости горения;

P - давление;

k - показатель адиабаты;

B(K) - газодинамическая функция;

ц - коэффициент потерь в сопле;

R - газовая постоянная;

Т - температура;

m - масса;

h - глубина;

ф - время.

Введение

Известно, что пожары при производстве и хранении изделий из твердых топлив (ТТ), горящих без атмосферного кислорода, чрезвычайно опасны и сложны для тушения. Основной используемый метод их ликвидации - это высоконапорные, быстродействующие, автоматические водяные системы БАПС, УВА-2000. Однако их применение сопряжено с опасностью высоконапорных струй для персонала, кроме того, в случае ложного срабатывания, как правило, эти системы разрушают дорогостоящие изделия и выводят из строя электросистемы технологического оборудования. Но основным их недостатком является конструктивная сложность, низкая надежность и дороговизна. Выполняются они по индивидуальны проектам только для спецпроизводств и в других областях техники и в гражданских объектах не применяются.

Реальная перспектива в решении проблемы тушения изделий твердотопливной техники, а так же универсального применения нового способа тушения в смежных областях видится в использовании аэрозольно-порошковых установок с высокой скоростью подачи огнегасящего порошка в сверхзвуковом потоке пожаротушащего аэрозоля на горящие поверхности изделий твердотопливной техники, а также на другие объекты тушения.

1. Основная часть

.1 Физическая картина тушения ТТ смесью порошка и аэрозоля

Основываясь на имеющихся данных по тушению ТТ можно предположить, что по аналогии с водяными системами, использующих для этих целей, порошок должен подаваться в импульсном режиме с максимальной скоростью на поверхность горящего топлива. За счет этого может быть достигнут достаточный градиент падения температуры и давления продуктов сгорания ТТ вблизи поверхности топлива. Это предположение подтверждается тем фактором, что пожаротушащая эффективность порошка, исследованная на очагах пожаров класса А(твердые), В(жидкие), С(газообразные), Д(металлы), всегда в несколько раз выше, если порошок подается в импульсном режиме. Максимальный эффект, очевидно, будет достигаться, если на поверхность горения ТТ будут подаваться в большом количестве и с максимальной скоростью частицы порошка, имеющие минимальные размеры. В этом случае за счет развитой поверхности теплообмена за минимальное время будет достигнут максимальный градиент падения температуры в газовой фазе горения ТТ. Для получения максимального эффекта при тушении ТТ порошком необходимо применять наиболее скоростной способ его транспортировки и одновременно разогнать частицы порошка и аэрозоля до сверхзвуковых скоростей.

Традиционно применяемые в порошковых системах сжатый воздух и углекислый газ плохо подходят для этих целей, так как имеют низкую работоспособность (показатель адиабаты К≥1,4) и недостаточно разгоняются в сопле Лаваля.

Причем, наилучшие свойства в качестве газовой составляющей ОГВ (Огнетушащее Вещество) будут иметь ПСТТ аэрозолеобразующих пожаротушащих топлив. В них содержится наиболее мелкая фракция солей щелочных металлов (0,5..2 мкм), которая естественным образом будет дополнять спектр среднекрупных частиц порошка (30...200 мкм). Таким образом, ОГВ, состоящий из двухфазной аэрозольно-порошковой среды, будет отвечать основным требованиям ТЗ и соответствовать выдвинутым предположениям физической картины тушения ТТ порошком.

.2 Выбор модуля пожаротушения

Рис. 1 Производитель: ООО "ИВЦ Техномаш" ОПАН-25

Технические характеристики:

Наименование параметровОгнетушащая способность:защищаемая площадь на открытом пространстве, м^240защищаемая площадь в помещении, м^2 50защищаемый локальный объем, м^380Макс. ранг пожара по классу В233ВВместимость корпуса, л, не более25Марка применяемого огнетушащего порошка (указывается на паспорте)Огнетушащие порошки, имеющие сертификатыМасса огнетушащего порошка, кг, не менее20Марка аэрозольобразующего состава (АОС)ПТ-50-2 (ПТ-4)Рабочее давление, МПа (кгс/см^2)1,6 (16)Продолжительность приведения модуля в действие, с, не более2Продолжительность подачи огнетушащей смеси, с, не более3Масса полная, кг, не более29Габаритные размеры:высота, мм, не более465занимаемая площадь, м^20,2Вероятность безотказной работы за период между проверками, не менее0,995*(0,95**)Ток безотказного запуска МПП, А, не менее1,5...3*(0,5**)Длительность импульса, с0,01Срок службы, лет, не менее***10* Для инициатора УДП-1Б (конверсионная разработка)

** Для элемента пускового ЭП-3

*** Разрешается продление срока службы до 20 лет после дефектации и перезарядки на заводе- изготовителе.

Назначение:

Тушение пожаров классов А (твердых материалов органического происхождения), В (горючих жидкостей или плавящихся твердых тел), С (горючих газов), Д1 (горючих металлов) и электроустановок, находящихся под напряжением.

Рекомендуемые объекты защиты: гаражи, боксы, склады, производственные помещения, диапазон температур эксплуатации МПП от - 50°С до + 50°С.

Особенности

.Способ порошкового пожаротушения запатентован (RU 2244579).

.Повышенная пожаротушащая эффективность смеси порошка и аэрозоля.

.Проницаемость порошка в затененные места на уровне газовых систем.

.Срок эксплуатации без проверок- 10 лет.

В качестве аналогов были выбраны следующие модули:

Рис. 2 «БУРАН-15КД»

Производитель: ООО "ЭПОТОС-ИНТЕФ"

Модуль порошкового пожаротушения «БУРАН-15КД» (далее по тексту

модуль) предназначен для использования при создании автоматических установок порошкового пожаротушения, применяемых для тушения пожаров класса А, В, С, а также пожаров, возникающих в электрооборудовании, находящемся под напряжением до 1000В.

Модуль является основным элементом автоматических установок порошкового пожаротушения, предназначен для тушения пожаров в производственных, складских, бытовых и других помещениях.

Модуль не предназначен для тушения возгораний щелочных и щелочноземельных металлов, а также веществ, горение которых может происходить без доступа воздуха.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Наименование, единицы измерения Значение

. Вместимость корпуса, л 15,5±0,5

. Масса заряда огнетушащего порошка Вексон-АВС 70

ТУ 2149-238-10968286-2011, кг: 14,5±0,5

. Габаритные размеры, мм

диаметр 300

высота (с установленным распылителем) 433±5

. Масса модуля 23,0±1,0

. Быстродействие, с, не более 10

. Продолжительность подачи огнетушащего порошка, с не более 15

. Масса остатка огнетушащего порошка после срабатывания,

%, не более 10

. Огнетушащая способность модуля:

при тушении очагов пожаров класса А:

защищаемая площадь, м2, не более 42

защищаемый объем, м3, не более 85

при тушении очагов класса В:

защищаемая площадь, м2, не более 36

защищаемый объем, м3, не более 70

. Характеристики цепи электроактиватора*:

ток гарантированного срабатывания, А, не менее 0,7

максимальный пусковой ток, А 10

время действия электрического тока, с, не менее 0,1

сопротивление цепи, Ом от 1,2 до 4,0

безопасный ток проверки цепи, А, не более 0,17

. Температурные условия эксплуатации, єС от -50 до + 50єC

. Срок службы, лет, не менее 10

. Вероятность безотказной работы, не менее 0,95

. Группа механического исполнения модулей по ГОСТ 30631 М2

. Коэффициент неравномерности распыления порошка, К1

(СП 5.13130.2009) 1,0

Примечание:

*) Напряжение на выходных клеммах пускового устройства должно быть не более 28,5 В.

Рис. 3 «ТУНГУС-24»

Производитель: ЗАО «Источник плюс»

Назначение:

Модуль порошкового пожаротушения МПП(Н-Взр)-24-И-ГЭ-У2 и МПП(Н)-24-И-ГЭ-У2 взрывозащищенный предназначен для автоматического подавления очагов пожара классов А (твердых веществ), В (жидких веществ), С (газообразных веществ) и Е (электрооборудования без учета параметра пробивного напряжения огнетушащего порошка).

МПП(Н-Взр)-24-И-ГЭ-У2 выполнен во взрывозащищенном исполнении с видами взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь "i" по ГОСТ Р 51330.10-99 (МЭК 60079-11-99) и "специальный" вид взрывозащиты по ГОСТ 22782.3-77.

Область применения взрывозащищенного МПП - взрывоопасные зоны класса 2 по ГОСТ Р 51330.9-99 (МЭК 60079-10-95), в которых возможно образование взрывоопасных смесей категории IIВ группы Т3 по ГОСТ Р51330.19-99 (МЭК 60079-20-96).

МПП имеет маркировку взрывозащиты 2ЕхsiaIIВT3 Х и степень защиты от внешних воздействий по ГОСТ 14254-96 - IР43 для вводной коробки и не ниже IР67 для корпуса МПП.

МПП могут быть выполнены в нормальном исполнении с температурным диапазоном эксплуатации от минус 50 до плюс 50 С или в специальном исполнении с температурным диапазоном эксплуатации от минус 50 до плюс 90 С. Эксплуатация МПП допускается при относительной влажности до 95%. Технические характеристики Масса огнетушащего порошка - 22,0 кг Габаритные размеры, мм, не более: - длина - 870 (910 для Взр.) - диаметр - 245 Защищаемая площадь: - класс А- 75 кв.м - класс В - 58 кв.м Защищаемый объем: - класс А- 250 куб.м - класс В- 40 куб.м

В помещении при установке на высоте 1 м от поверхности пола с наклоном оси модуля относительно горизонтальной плоскости соплом вниз в канале квадратного сечения 2,2х2,2м защищаемая длина канала 32 м.

Ток срабатывания, А, не менее: - для нормального исполнения - 0,12 - для специального исполнения - 0,15

Рекомендации к применению:

Рекомендуется для противопожарной защиты метрополитенов, рудников, горных выработок; металлургических и лакокрасочных производств, лесопромышленных объектов, кабельных каналов, электростанций, трансформаторных подстанций; наливных, насосных станций, печей подогрева нефти, нефте- конденсатных месторождений, газогенерирующих станций, ГТЭС, АЗС, гаражей в помещениях и на открытом воздухе при температуре до 90°С

Был выбран модуль ОПАН-25, т.к. он обладает оптимальными характеристиками и лишен существенных недостаток которыми обладают аналоги.

.3 Расчет рабочих характеристик модуля импульсного тушения

- уравнение горения ТТ

= 2,78* - коэффициент скорости горения;

н = 0,4 ;

Расходный коэффициент:

k=1,167 - показатель адиабаты;

с=1,76 = - плотность топлива;

R=224,8 - газовая постоянная;

Т=1381 К - температура;

- площадь отверстия;

- начальная поверхность шашки;

Таблица 1.

Pt1000000,0011500000,0022000000,0022500000,0023000000,0033500000,0034000000,0034500000,0035000000,0045500000,0046000000,0046500000,0047000000,0047500000,0058000000,0058500000,0059000000,0059500000,00510000000,00510500000,00611000000,00611500000,00612000000,00612500000,00613000000,00613500000,00714000000,00714500000,00715000000,00715500000,00716000000,00716500000,00717000000,00817500000,00818000000,00818500000,00819000000,00819500000,00820000000,00820500000,00821000000,00921500000,00922000000,00922500000,00923000000,00923500000,00924000000,00924500000,00925000000,00925500000,01026000000,01026500000,01027000000,01027500000,01028000000,01028500000,01029000000,01029500000,01030000000,011

Таблица 2.

P Н/м^2t46952300,01141326260,09218336697080,17731732402730,26679628431310,3610824771110,46070721410540,56631718338170,67867715542750,79872213013210,92760710738741,066786870872,71,218132691290,21,384126534134,81,568159398462,91,775077283395,42,012214188146,42,291569112078,12,63524354818,233,09273716586,743,830727

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

2) Расчет прорыва мембраны и выход на режим

- масса газа;

- свободный объем газогенератора (0,000315 );

- давление прорыва мембраны (30* );

До прорыва мембраны сгорит 3,1 грамма топлива.

.1) Время выхода на режим.

Определим из уравнения сплошности:

где h - глубина прогара поверхности топлива

ф время выхода на режим

среднее давление от 1* до 30* .

м

Время выхода модуля на режим - 0,014с

Давление в баллоне с порошком:

. 1) Объем баллона - 25 литров 0,025 ;

) Объем, заполненный порошком - 20 литров 0,02

свободный объем баллона - 5 литров 0,005 ;

) Коэффициент плотности порошка - 0,8;

) Дополнительный объем внутри порошка

,02 *0,2 = 0,004

Итого:

,005 + 0,004 = 0,009

свободный объем в баллоне заполненный газом - 0,009 = 9 литров

. Допущение:

При заполнении баллона газ полностью отдает свое тепло порошку, наступает равновесное состояние (по результатам решения уравнения теплового баланса).

3. Давление в баллоне:

- масса газа

1.4 Выбор извещателя:

Рис. 4 Спектрон-202НР ЦЕНА: 5435 РУБ

Таблица 3 Технические характеристики

Дальность обнаружения тестового очага пожара по ГОСТ Р 5898-96, м:ТП-5 (н-гептан)30ТП-6 (этиловый спирт)12Время срабатывания не более, с30Время восстановления, не более, с2Угол обзора, градусы:Спектрон-201, Спектрон-202, Спектрон-211120Спектрон-204, Спектрон-210, Спектрон-22090Напряжение питания, В9-28Потребляемый ток в режиме «Дежурный» не более, мА0,15Потребляемый ток в режиме «Пожар» не более, мА3-22Устойчивость к воздействию прямого света (по НПБ 72-98),лк:Лампы накаливания250Люминесцентные лампы2500Устойчивость к рассеянному солнечному свету (без модуляции),лк20000Рабочий температурный диапазон извещателей с индексом "Н", °Сот минус 10 до плюс 55Рабочий температурный диапазон извещателей с индексом "С", °Сот минус 50 до плюс 55

Чувствительный элемент расположен в электронном блоке Извещателя. Корпус извещателя выполнен из полистирола. Габаритные размеры извещателя: 82х120х26мм. Масса извещателя: 0,35кг Степень защиты оболочки извещателя IP68. Извещатель взрывозащищен, имеет маркировку взрывозащиты1ЕхmIIT6X. Возможна установка извещателя во взрывоопасных помещениях любого класса. Повышенная устойчивость к воздействию соляного тумана.

Р - реле, сухие нормально-замкнутые и нормально-разомкнутые контакты с нагрузочной способностью для активной нагрузки 1А 50В.

В качестве аналогов были выбраны следующие извещатели:

Рис. 5 Инфракрасный извещатель пламени Набат 1′, IP41,НВЗ (ИП332-1/1). Цена: 7534 руб.

Предназначен для защиты следующих помещений, где невозможно образование взрывоопасных смесей газов, взвесей или аэрозолей:

·Спортивных сооружений и других помещений с высотой потолка, превышающей 7 метров.

·Общественных зданий, музеев, театров, церквей, складов, ангаров, производственных и подсобных помещений промышленных предприятий.

·Объектов, для защиты которых невозможно применение дымовых тепловых извещателей, например, помещений с повышенной задымленностью и производственной запыленностью.

Таблица 4 Технические характеристики

Взрывозащищенность (маркировка взрывозащиты)нетМаксимальное расстояние, при котором за время, не превышающее 3 секунд, наблюдается устойчивоесрабатывание извещателя от тестовых очаговТП-5 - не менее 25 м, ТП-6 - не менее 17 м.Напряжение питания12-29 ВТок, потребляемый извещателями при номинальном напряжении электропитания:в дежурном режиме - не более 200 мкА, в режиме «Пожар» - 20+5мА.Угол обзора, в зависимости от дальности обнаружения очага возгоранияне менее 50°Время срабатыванияне более 3 сек.Степень защиты оболочкойIP41Диапазон рабочих температурот -60 до +55°С.Габаритные размеры извещателейне более 90x90x105 мм.Массане более 260 г.Назначенный срок службы10 лет.Средняя наработка извещателей на отказне менее 60 000час.Гарантийный срок эксплуатации18 месяцев с момента ввода его в эксплуатацию

Таблица 5

Тип извещателя 2-х проводныйМаркировка по взрывозащите -Конструкция извещателя со встроенный элементомДиапазон регистрируемого излучения 0.8…1.1мкм (ИК)Дальность обнаружения тестового очага пожара, м:- ТП-5 (нефтепродукты) 15…30- ТП-6 (спирты) 6…12Угол обзора, град:- в горизонтальной плоскости 120Напряжение питания, B:- постоянного тока -- по шлейфу сигнализации 9…28Ток потребления, мА:- в дежурном режиме не более 0.3- в режиме «ПОЖАР» 25Степень защиты IP41/IP51Диапазон рабочих температур, °С -10…+55Габаритные размеры, мм:- извещатель 140х80х40- выносной чувствительный элемент-Масса извещателя, кг, не более 0.6

Рис. 6 Пульсар 1-01Н Цена: 6271 руб.

Вывод: Для работы разрабатываемой системы необходим ИК-извещатель. Окончательно был выбран Спектрон 202НР, так как он самый дешевый из представленных аналогов.

1.5 Система автоматического управления стендовой установки

.5.1 Общие сведения о системе

. Назначение установки порошкового пожаротушения.

2. Автоматическая установка порошкового пожаротушения предназначена для обнаружения возгорания и тушения образцов твердого топлива.

3. Технические данные установки порошкового пожаротушения.

4. Для пожарной защиты объекта предусмотрена автоматическая установка порошкового пожаротушения модульного типа.

. Время работы модуля не более 3 с.

. Модуль, необходимый для тушения пожара, установлен непосредственно над образцами твердого топлива.

. Автоматический пуск установки предусмотрен от извещателей пожарных пламени.

. Дистанционный пуск предусмотрен от кнопки ручного пуска, установленной на приборной панели.

. Технологическая часть установки порошкового пожаротушения состоит из модулей порошкового пожаротушения (газоаэрозольного наддува) МПП-25 (ОПАН-25).

1.5.2 Технология порошкового пожаротушения

1. Принцип работы установки.

. Принцип действия МПП основан на псевдоожижении слоя порошка при поступлении рабочего газа в полость корпуса с последующим выбросом огнетушащего порошка в виде газопорошковых струй в защищаемый объем.

При возникновении пожара и задействовании модуля воспламеняется элемент АОС генератора. Выделяемая газогенератором аэрозоль поступает в придонную полость корпуса. Порошок переходит в псевдоожиженное состояние, благодаря чему становится текучим. При повышении давления в корпусе модуля до 0,88 МПа (8,8 кгс/см2) порошок из корпуса поступает к распылителю и далее на защищаемую площадь.

. Автоматический пуск установки

В дежурном режиме модуль заполнен огнетушащим порошком (в корпусе находится заряд АОС и электроинициатор), элементы автоматики находятся в состоянии контроля пожарной обстановки объекта.

.5.3 Автоматизация пожарной сигнализации и процессов порошкового пожаротушения

. Электротехническая часть установки порошкового пожаротушения и пожарной сигнализации состоит из:

прибора приемно-контрольного и управления С2000-АСПТ(Автоматическая Система Пожарлтушения);

извещателей пожарных ручного ИП-535-07е4(компл. 02), пламени Спектрон 202НР;

соединительных линий и коробок;

. Тип пожарных извещателей - пламени.

. В качестве пожарных извещателей применены извещатели пожарные пламени Спектрон 202НР, извещатели пожарные ручные ИП-535-07е. Шлейфы пожарной сигнализации с помощью соединительных линий подключаются к прибору пожарному приемно-контрольному и управления С2000-АСПТ.

. Для управления и сигнализации применен комплекс технических средств в который входят: прибор пожарный приемно-контрольные и управления С2000-АСПТ.

. Прибор пожарный С2000-АСПТ предназначен для обнаружения пожара и выдачи сигнала на запуск электрооборудования установки автоматического пожаротушения.

. Кнопка ручного пуска предназначена для запуска установки порошкового пожаротушения вручную в качестве резервного способа запуска системы. В качестве устройства ручного пуска применяется извещатель пожарный ручной ИП-535-07е.

. Электрооборудование установки обеспечивает:

• автоматический пуск установки;
• ручной пуск установки;

8. Принцип работы установки порошкового пожаротушения.

(Электротехническая часть)

. Работа установки в автоматическом режиме.

При пожаре срабатывает один извещатель пожарный. ППКУП С2000-АСПТ выдает сигнал «Внимание». Далее, при сработке второго извещателя прибор выдает сигнал «Пожар» и мгновенно производится запуск модуля пожаротушения.

. Ручной запуск установки осуществляется нажатием на кнопку ручного запуска ИП-535-07е, установленную на приборной панели стенда. При этом установка переходит в режим «Пожар» и производится запуск модулей пожаротушения.