Огнетушащие вещества, пожарная сигнализация, установки пожаротушения

Цель работы

 Изучить на практике существующие и применяемые в России системы пожаротушения и оповещения о возгорании.

Задачи работы

Ознакомиться с правилами эксплуатации систем пожаротушения и пожарной сигнализации.

Обеспечивающие средства

 Лабораторный стенд с рабочими моделями пожарной сигнализации разных типов; раздаточный материал по системам пожаротушения.

Задание

Рассмотреть существующие огнетушащие вещества; системы пожаротушения; системы оповещения о возгорании и, применяя полученные навыки, в зависимости от задания преподавателя, подобрать соответствующие заданию системы.

Требования к содержанию отчета

В отчете указать заданные параметры условного предприятия и описать с обоснованием подобранные системы обеспечения пожарной безопасности.

Основные термины и определения

Существуют следующие способы тушения пожаров: охлаждение горящих веществ путем нанесения на их поверхность теплоемких огнетушащих средств (воды, пены и др.) или перемешивания слоев горящей жидкости; разбавление концентрации горючих паров, пылей и газов путем введения в зону горения инертных разбавителей (азота, углекислого газа, водяного пара); изоляция горящих веществ от зоны горения нанесением на их поверхности изолирующих огнетушащих средств (пены, песка, кошмы); химическое торможение реакции горения путем орошения поверхности горящих материалов или объемного разбавления горючей пыле-, газо- и паровоздушной смеси флегматизирующими веществами и составами.

В качестве огнетушащих средств используются вода, пена, инертные газы, ингибиторы, порошковые составы, комбинированные состав. Вода. Вода имеет следующие огнетушащие свойства: охлаждает зону горения за счет большой теплоемкости и скрытой теплоты парообразования; разбавляет реагирующие вещества образующимся паром (объем пара в 1700 раз превышает объем испарившейся воды);  изолирует горючие вещества от зоны горения; механически срывает пламя струей. Достоинства воды как огнетушащего средства: доступность и дешевизна, подвижность, легкость транспортировки, химическая нейтральность, не ядовитость. Недостатки: сравнительно высокая температура замерзания (приходится применять специальные добавки и антифризы); плохая смачивающая способность, затрудняющая тушение волокнистых, пылевидных, тлеющихся материалов (вводят добавки, ПАВ); малая вязкость и, как следствие – большая растекаемость и большие потери воды при тушении (специальные добавки увеличивают вязкость, сокращают расход воды и время тушения); природные соли, содержащиеся в воде, и добавляемые примеси усиливают коррозионную способность воды и ее электропроводность; струей воды нельзя тушить нефтепродукты – увеличивается площадь пожара, выброс, разбрызгивание горящих продуктов. Распыленной водой можно тушить нефтепродукты; водой в любом виде и любыми составами, содержащими воду (например: пенами), нельзя тушить: щелочные металлы, карбиды и гидриды металлов, металлоорганические соединения (все эти вещества при взаимодействии с водой взрываются).

Пена. Пена - это коллоидная система, состоящая из пузырьков газа, окруженных пленками жидкости. Пены применяются для тушения твердых и жидких веществ, не вступающих во взаимосвязь с водой, и первую очередь – нефтепродуктов. Главное действие слоя пены – изолирующее. Например, скорость испарения бензина под слоем пены толщиной 5 см уменьшается в 30-40 раз. При тушении твердых материалов пена оказывает и охлаждающее действие. Используются два вида пены: химическая и воздушно-механическая. Химическая пена получается в результате взаимодействия кислотных и щелочных растворов в присутствии пенообразователя и состоит из 80% углекислого газа, 19,7% воды и 0,3% пенообразователи. Стойкость пены с момента ее образования до полного распада 40 минут. Недостатки химической пены: высокая стоимость, сложность организации процесса тушения, высокая химическая активность. В настоящее время имеется тенденция к сокращению ее применения. Воздушно - механическая пена – механическая смесь воздуха (90…99%), воды (9,7…0,96%), пенообразователя (0,3…0,04%). Огнетушащие свойства такой пены определяется ее кратностью, стойкостью, дисперсностью и вязкостью. Кратность пены – отношение объема пены к объему раствора, из которого она получена. Пена разрушается со временем (старение), под действием высокой температуры, а так же в зависимость от условий подачи в очаг пожара. Чем больше кратность пены, тем меньше ее стойкость. Химическая пена более стойкая, чем воздушно-механическая. С повышением кратности пены уменьшается ее дисперсность. Чем выше дисперсность, тем больше стойкость и огнетушащая способность пены. Пена должна обладать оптимальной вязкостью. Чем выше вязкость, тем больше стойкость пены, но хуже ее растекаемость. Низкократная пена (до 30) находит ограниченно применение (тушение жидкостей в резервуарах при подаче пены через слой горючего; охлаждение горящего и соседнего с ним оборудования). Среднекратная пена (от 30 до 200) и высокократная (более 200) пены используются не только для поверхностного, но и для объемного тушения (подвалы, кабельные каналы). Оптимальной считается кратность от 70 до 150. В состав пены входит вода, поэтому пеной нельзя тушить щелочные материалы, карбиды и гидриды металлов, металлоорганические соединения.

Инертные газы. Углекислый азот, аргон, гелий обладают способностью быстро смешиваться с горючими парами и газами, понижая концентрацию кислорода в зоне горения до такого предела, при котором горение прекращается. Наибольшей флегматизирующей способностью обладает углекислый газ. Он применяется в сжиженном виде для объемного тушения складов, аккумуляторных, сушильных печей и т.п. Из 1 кг углекислоты получается 509 л газа, который, быстро испаряясь, переохлаждается, образуя хлопья «снега» с температурой -790 °С. При этом разбавляющее огнетушащее действие дополняется интенсивным охлаждением очага горения. Углекислота не электропроводна и пригодна для тушения электроустановок под напряжением 1000В. Предельно допустимое для человека содержание углекислого газа в воздухе 10%, поэтому при заполнении горящего помещения углекислым газом из него необходимо эвакуировать людей. Нельзя применять углекислоту для тушения щелочных металлов, а также соединений, в молекулы которых входит кислород.

Игнибиторы (флегматизаторы). В основе действия этих веществ лежит принцип торможения химической реакции горения. Требуемые количества ингибиторов намного меньше, чем инертных разбавителей, поэтому быстро создается зафлегматизированная среда при остаточном содержании кислорода около 18%, что допустимо для кратковременного пребывания людей. В качестве ингибиторов применяются фреоны (хладоны) и составы на их основе предельных углеводородов. Это жидкости либо сниженные газы. Их достоинства: работы при отрицательных температурах, не электропроводность. Недостатки: токсичность, высокая коррозионная активность. Следует заметить, что бромистый этил исключен из обращения, и его применение в огнетушителях запрещено.

Порошковые составы. Они обладают очень высокой огнетушащей способностью и универсальностью действия, способны тушить любые материалы, в том числе не тушимые всеми другими средствами, например: термиты, щелочные металлы. С их помощью достигается комплексный огнетушащий эффект: ингибирование химических реакций в зоне горения; охлаждение зоны горения из-за расхода теплоты на нагревание и разложение частиц порошка; разбавление горячей среды частицами порошка и продуктами его разложения; эффект огне преграждения при поверхностном тушении. Порошки неэлектропроводны, нетоксичны, не оказывают коррозионного действия. Недостаток – слеживаемость, комкование.

Комбинированные составы. Они содержат огнетушащие свойства различных классов веществ. Это комбинация дешевого доступного носителя и сильного ингибитора. Применяют комбинацию воздушно-механической пены с хладонами, а также комбинированные азотно-хладоновый и углекисло-хладоновый составы. При таких комбинациях повышается эффективность тушения при сокращении в несколько раз дефицитного хладона. Области применения средств пожаротушения в зависимости от характеристик горючей среды.

Порядок выполнения работы

1. Системы автоматической пожарной сигнализации (АПС) предназначены для всех обнаружения пожара в начальной стадии и оповещения службы пожарной охраны, а также для подачи сигналов (команд) на включение систем аварийной вентиляции, дымоудаления, автоматических устройств пожаротушения. Система АПС состоит из пожарных извещателей, линий связи, приемных станций. Пожарные извещатели бывают ручные (приводятся в действие человеком, обнаружившим пожар) и автоматические, преобразующие контролируемый признак пожара (тепло, дым, свет или их комбинацию) в электрический сигнал, передаваемый по линии связи на приемную станцию.

2. Автоматические устройства пожаротушения (АУП) в зависимости от используемых средств пожаротушения бывают следующих видов: водяные (спринклерные и дренчерные), водно-пенные, воздушно-пенные, газовые (двуокись углерода, азот, негорючие газы), порошковые, комбинированные. Если площадь помещений, подлежащих оборудованию системами автоматического пожаротушения, составляет 40% и более от общей площади этажей здания (сооружения), то следует предусматривать оборудование здания (сооружения) в целом системами автоматического пожаротушения. Защита открытых технологических установок с обращением взрывопожароопасных веществ и материалов автоматическими установками тушения и обнаружения пожара определяется ведомственными нормативными документами, согласованными с Главным управлением Государственной противопожарной службы и утвержденными в установленном порядке. Здания, сооружения и помещения, которые целесообразно оборудовать пожарной автоматикой с передачей сигнала на центральный узел связи «01» ГПС, определяется УГПС (ОГПС) субъекта РФ исходя из технических возможностей.  В нормах СНиП 2.04.01-00 определены требования к системе внутреннего противопожарного водопровода, за исключением: систем противопожарных водопроводов предприятий, производящих или хранящих взрывчатые, легковоспламеняющиеся и горючие вещества, а также других объектов, требования  внутреннему противопожарному водопроводу которых установлены соответствующими нормативными документами; систем автоматического пожаротушения.

Под внутренним водопроводом понимается система трубопроводов и устройств, обеспечивающая подачу воды к санитарно-техническим приборам, пожарным кранам и технологическому оборудованию, обслуживающая одно здание или группу зданий и сооружений и имеющая общее водоизмерительное устройство от сети водопровода населенного пункта или промышленного предприятия.

В зданиях (сооружениях) в зависимости от их назначения надлежит предусматривать следующие системы внутренних водопроводов: хозяйственно-питьевые, противопожарные и производственные (одну или несколько). Систему пожарного водопровода в зданиях (сооружениях), имеющих системы хозяйственно-питьевого или производственного водопровода, следует, как правило, объединить с одной из них.

2.1 Спринклерные и дренчерные системы. Под установками пожаротушения понимается совокупность стационарных технических средств, для тушения пожара за счет выпуска огнетушащих веществ; установки пожаротушения – одно из технических средств системы противопожарной защиты. Они применяются, когда:пожары в начальной стадии могут получить интенсивное развитие, что приводит к взрывам, обрушению строительных конструкций, выводу из строя технического оборудования и вызывает нарушение нормального режима работы ответственных систем защищаемого объекта; пожары могут причинить большой материальный ущерб; из-за выделения токсичных веществ ликвидация пожаров передвижными силами и средствами затруднена.

Основная задача, которую решает система автоматического пожаротушения - обнаружение очага воспламенения и передача сигнала в центр управления при помощи датчиков пожаротушения, которые входят в комплекс пожарной сигнализации. Следующий этап – герметизация объекта и перекрытие всех вентиляционных отверстий. Только после этого начинается распыление огнетушащего состава, вид которого зависит от типа системы ликвидации пожара. Качественно и профессионально реализованная система позволяет нейтрализовать возгорание за считанные секунды.

Водные АУП по конструктивному исполнению подразделяются: на спринклерные, дренчерные системы пожаротушения. Спринклерные установки (рисунок 10.1) в зависимости от температуры воздуха в защищаемом помещении бывают водозаполненные и воздушные. Сплинклерные установки водяного пожаротушения (СУВП) применяются в помещениях с обычной пожарной опасностью для локально тушения.

 

Рисунок 10.1 – Спринклеры (насадки) спринклерной системы пожаротушения

 

При возникновении пожара разрушается тепловой замок спринклера, вода из распределительной сети попадает в очаг пожара. Давление в распределительном и магистральном трубопроводах падает, что вызывает открытие клапана узла управления и вода поступает, к вскрывшемуся спринклеру. Одновременно с универсального сигнализатора давления подается электрический сигнал о возникновении и начале тушения пожара. Падение давления в импульсном устройстве замыкает контакты электроконтактного манометра, и приборы управления формируют импульс на запуск электродвигателя насоса.

Дренчерные установки (ДУВП) (рисунок 10.2) по виду пуска могут быть: гидравлическими, пневматическими, электрическими, механическими и комбинированными. Установки применяют обычно для тушения твердых горючих материалов, требующих повышенных удельных расходов (резинотехнические изделия, синтетические смолы и пластмассы, целлулоидные изделия и т.п.), а также для отдельных видов горючих жидкостей (в частности, лаков, и красок). Работа дренчерной системы выглядит следующим образом. При пожаре вскрывается спринклер, вода выходит из побудительной сети, давление в ней падает, в результате чего срабатывает клапан узла управления и вода поступает в дренчерную секцию. Падение давления в пневмобаке (импульсном устройстве) вызывает срабатывание электроконтактного манометра, формируются командные импульсы на открывание задвижек с электроприводом и включение электродвигателя насоса, и сигнальный импульс на приемно-контрольный прибор сигнализации. Конструктивно ДУВП отличается от СУВП видом оросителя, типом клапана в узле управления, а так же наличием самостоятельной побудительной системы для дистанционного и местного включения.

В зданиях устраивают автоматические (спринклерные) или полуавтоматические (дренчерные) системы пожаротушения. Спринклерная установка служит для локального пожаротушения на нормативно заданной площади защищаемого помещения. Спринклерная установка состоит из спринклеров (разбрызгивателей), распределительных и магистральных трубопроводов, контрольно-сигнального клапана, главной задвижки, основного и автоматического водопитателей.

 

Рисунок 10.2 – Насадка дренчерной системы пожаротушения

Дренчерная система предназначена для тушения пожара на заданной технологом площади или для создания водяных завес, позволяющих отсечь очаг пожара от остального помещения. При повышении температуры в помещении (в результате пожара) замок расплавляется, пластины разъединяются и стеклянный клапан падает, открывая отверстие в диафрагме. Вытекающая через отверстие под значительным напором вода, попадая на розетку, взбрызгивается. Площадь поверхности, орошаемой одним спринклером, составляет 9-12м². Системы автоматических установок со сплинклерным оборудованием бывают водяные, воздушные и воздушно-водяные. Водяные системы устраивают в теплых помещениях с температурой выше 5 ⁰С, воздушные и воздушно-водяные системы – в неотапливаемых помещениях, находящихся в районе с продолжительностью отопительного сезона более 240 дней. В водных системах спринклеры устанавливают розетками вниз, а в воздушных и воздушно-водяных – розетками вверх. Во всех системах спринклеры размещают перпендикулярно защищаемой поверхности на расстоянии не более 3 м друг от друга. В зависимости от степени пожарной опасности здания применяют дренчерные установки заливные (во взрывоопасных помещениях) и сухотрубные. В заливной установке дренчеры располагаю розетками вверх, в сухотрубной – розетками вниз.

Основными элементами установок водяного пожаротушения являются: оросители, узлы управления, водопитатели, трубопроводы, система обнаружения пожара и система электроуправления. Оросители (сплинклерные и дренчерные) предназначены для распыления воды и распределения ее по защищаемой площади при тушении пожаров или их ликвидации, а также для создания водяных завес.

Контрольные вопросы для самоподготовки

1. Назовите огнетушащие вещества.

2. Назовите состав и принцип действия спринклерной системы пожаротушения.

3. Назовите состав и принцип действия дренчерной системы пожаротушения.

Список рекомендуемой литературы

1. Пожарная безопасность: учебное пособие/ [Текст]: Э.В. Пьядичев, В.С. Шкрабак, Р.В. Шкрабак, О.А. Хорошилов/ под общ. ред. В.С. Шкрабака, Проспект науки, 2013. – 224 с.

2. Пожарная безопасность: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования/ [Текст]: Л.А. Михайлов, В.П. Соломин, О.Н. Русак и др.: под. ред. Л.А. Михайлова. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 224 с. – (Сер. Бакалавриат).

 

 

Лабораторная работа № 10

Часа