ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЧУВАШСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. И.Я. ЯКОВЛЕВА»

Кафедра пожарной безопасности

Лабораторная работа №1

по дисциплине: «Автоматика пожаротушения»

на тему: «Определение интенсивности орошения установок водяного пожаротушения».

Выполнила: студентка 5 курса группы ПБ-5 специальности пожарная безопасность

физико-математического факультета

Проверил: Синцов С. И.

Чебоксары 2013

Определение интенсивности орошения установок водяного пожаротушения

1. Цель работы: научить слушателей методике определения заданной интенсивности орошения водой из оросителей установки водяного пожаротушения.

2. Краткие теоретические сведения

Интенсивность орошения водой является одним из важнейших показателей, характеризующих эффективность установки водяного пожаротушения.

Согласно ГОСТ Р 50680-94 «Установки пожаротушения автоматические. Общие технические требования. Методы испытаний». Испытания следует проводить перед сдачей установок в эксплуатацию и в период эксплуатации не реже одного раза в пять лет. Существуют следующие способы определения интенсивности орошения.

1. Согласно ГОСТ Р 50680-94 интенсивность орошения определяют на выбранном участке установки при работе одного оросителя для спринклерных и четырех оросителей для дренчерных установок при расчетном давлении. Выбор участков для испытаний спринклерных и дренчерных установок осуществляют представители заказчика и Госпожнадзора на основании утвержденной нормативной документации.

Под участком установки, выбранным для испытаний, в контрольных точках должны быть установлены металлические поддоны размером 0,5*0,5 м и высотой бортов не менее 0,2 м. число контролируемых точек должно быть принято не менее трех, которые должны располагаться в наиболее неблагоприятных для орошения местах. Интенсивность орошения I л/(с*м 2) в каждой контрольной точке определяют по формуле:

где W под – объем воды, собранный в поддоне за время работы установки в установившемся режиме, л; τ – продолжительность работы установки, с; F – площадь поддона, равная 0,25 м 2 .

Интенсивность орошения в каждой контрольной точке должна быть не ниже нормативной (табл. 1-3 НПБ 88-2001*).

Этот способ требует пролива воды на всей площади расчетных участков и в условиях действующего предприятия.

2. Определение интенсивности орошения с помощью мерной емкости. Используя проектные данные (нормативная интенсивность орошения; фактическая площадь, занимаемая оросителем; диаметры и длины трубопроводов), составляется расчетная схема и рассчитывается требуемый напор у проверяемого оросителя и соответствующий ему напор в питающем трубопроводе у узла управления. Затем спринклерный ороситель меняется на дренчерный. Под оросителем устанавливается мерная емкость, соединенная рукавом с оросителем. Открывается задвижка перед клапаном узла управления и по манометру, показывающему напор в питающем трубопроводе, устанавливается полученный расчетом напор. При установившемся режиме истечения измеряют расход из оросителя. Эти операции повторяются для каждого последующего проверяемого оросителя. Интенсивность орошения I л/(с*м 2) в каждой контрольной точке определяют по формуле и не должна быть ниже нормативной:

где W под – объем воды в мерной емкости, л, измеренной за время τ, с; F– площадь, защищаемая оросителем (по проекту), м 2 .

При получении неудовлетворительных результатов (хотя бы одного из оросителей), должны быть определены и устранены причины, а затем повторно проведены испытания.

В СССР основным производителем оросителей являлся Одесский завод "Спецавтоматика", который выпускал три вида оросителей, монтируемых розеткой вверх или вниз, с услов-ным диаметром выходного отверстия 10; 12 и 15 мм.

По результатам всесторонних испытаний для этих оросите-лей были построены эпюры орошения в широком диапазоне дав-лений и высоты установки. В соответствии с полученными дан-ными и были установлены в СНиП 2.04.09-84 нормативы по их размещению (в зависимости от пожарной нагрузки) на рас-стоянии 3 или 4 м друг от друга. Эти нормативы без измене-ния внесены в НПБ 88-2001.

В настоящее время основной объем оросителей поступает из-за рубежа, так как российские производители ПО "Спец-автоматика" (г. Бийск) и ЗАО "Ропотек" (г. Москва) не в со-стоянии полностью обеспечить потребность в них отечествен-ных потребителей.

В проспектах на зарубежные оросители, как правило, от-сутствуют данные по большинству технических параметров, регламентируемых отечественными нормами. В связи с этим провести сравнительную оценку показателей качества одно-типной продукции, выпускаемой различными фирмами, не представляется возможным.

Сертификационными испытаниями не предусматривает-ся исчерпывающая проверка исходных гидравлических пара-метров, необходимых для проектирования, например эпюр ин-тенсивности орошения в пределах защищаемой площади в зависимости от давления и высоты установки оросителя. Как правило, эти данные отсутствуют и в технической документации, однако без этих сведений не представляется возможным корректное выполнение проектных работ по АУП.

В частности, важнейшим параметром оросителей, необ-ходимым для проектирования АУП, является интенсивность орошения защищаемой площади в зависимости от давления и высоты установки оросителя.

В зависимости от конструкции оросителя площадь оро-шения по мере повышения давления может оставаться неиз-менной, уменьшаться или увеличиваться .

Например, эпюры орошения универсального оросителя типа CU/P, установленного розеткой вверх, практически слабо изменяются от давления подачи в пределах 0,07-0,34 МПа (рис. IV. 1.1). Напротив, эпюры орошения оросителя этого ти-па, установленного розеткой вниз, при изменении давления подачи в тех же пределах изменяются более интенсивно.

Если орошаемая площадь оросителя при изменении дав-ления остается неизменной, то в пределах площади орошения 12 м 2 (круг R ~ 2 м) можно расчетным путем установить давле-ние Р т, при котором обеспечивается требуемая по проекту ин-тенсивность орошения i m:

где Р н и i н - давление и соответствующее ему значение интен-сивности орошения согласно ГОСТ Р 51043-94 и НПБ 87-2000.

Значения i н и Р н зависят от диаметра выходного отверстия.

Если с возрастанием давления площадь орошения уменьшается, то интенсивность орошения возрастает более существенно по сравнению с уравнением (IV. 1.1), однако при-этом необходимо учитывать, что должно сокращаться и расстояние между оросителями.

Если с возрастанием давления площадь орошения увели-чивается, то интенсивность орошения может несколько повы-шаться, оставаться неизменной или существенно уменьшаться. В этом случае расчетный метод определения интенсивности орошения в зависимости от давления неприемлем, поэтому расстояние между оросителями можно определить пользуясь только эпюрами орошения.

Отмечаемые на практике случаи отсутствия эффективно-сти тушения АУП нередко являются следствием неправильного расчета гидравлических цепей АУП (недостаточной интенсив-ности орошения).

Приведенные в отдельных проспектах зарубежных фирм эпюры орошения характеризуют видимую границу зоны оро-шения, не являясь числовой характеристикой интенсивности орошения, и только вводят в заблуждение специалистов про-ектных организаций. Например, на эпюрах орошения универ-сального оросителя типа CU/P границы зоны орошения не обозначены числовыми значениями интенсивности орошения (см. рис. IV.1.1) .

Предварительную оценку подобных эпюр можно произ-вести следующим образом.

По графику q = f(K, Р) (рис. IV. 1.2) определяется расход из оросителя при коэффициенте производительности К, ука-занном в технической документации, и давлении на соответст-вующей эпюре.

Для оросителя при К = 80 и Р = 0,07 МПа расход со-ставляет q p =007 ~ 67 л/мин (1,1 л/c).

Согласно ГОСТ Р 51043-94 и НПБ 87-2000 при давлении 0,05 МПа оросители концентричного орошения с диаметром выходного отверстия от 10 до 12 мм должны обеспечивать ин-тенсивность не менее 0,04 л/(см 2).

Определяем расход из оросителя при давлении 0,05 МПа:

q p=0,05 = 0,845 q p ≈ = 0,93 л/c. (IV. 1.2)

Допуская, что орошение в пределах указанной площади орошения радиусом R ≈3,1 м (см. рис. IV. 1.1,а) равномерное и все огнетушащее вещество распределяется только на защищае-мую площадь, определяем среднюю интенсивность орошения:

Таким образом, данная интенсивность орошения в пределах приведенной эпюры не соответствует нормативному значению (необходимо не менее 0,04 л/(с*м 2). Для того чтобы установить, удовлетворяет ли данная конструкция оросителя требованиям ГОСТ Р 51043-94 и НПБ 87-2000 на площади 12 м 2 (радиус ~2 м), требуется проведение соответствующих испытаний.

Для квалифицированного проектирования АУП в техни-ческой документации на оросители должны быть представлены эпюры орошения в зависимости от давления и высоты уста-новки. Подобные эпюры универсального оросителя типа РПТК приведены на рис. IV. 1.3, а оросителей, производимых ПО "Спецавтоматика" (г. Бийск), - в приложении 6.

Согласно приведенным эпюрам орошения для данной конструкции оросителей можно сделать соответствующие вы-воды о влиянии давления на интенсивность орошения.

Например, если ороситель РПТК установлен розеткой вверх, то при высоте установки 2,5 м интенсивность орошения практически не зависит от давления. В пределах площади зоны радиусами 1,5; 2 и 2,5 м интенсивность орошения при повы-шении давления в 2 раза возрастает на 0,005 л/(с*м 2), т. е. на 4,3-6,7 %, что свидетельствует о значительном увеличении площади орошения. Если при повышении давления в 2 раза площадь орошения останется неизменной, то интенсивность орошения должна увеличиться в 1,41 раза.

При установке оросителя РПТК розеткой вниз интенсив-ность орошения возрастает более существенно (на 25-40 %), что свидетельствует о незначительном увеличении площади орошения (при неизменной площади орошения интенсивность должна была бы увеличиться на 41 %).

Многократно обсуждался, говорите? И, типа, всё понятно? Какие мысли будут вот на это маленькое исследование:
Основное, на сегодня нерешённое нормами противоречие – между круговой картой орошения спринклера (эпюры) и квадратной (в подавляющем большинстве) расстановкой спринклеров на защищаемой (расчётной по СП5) площади.
1. К примеру, нам нужно обеспечить тушение некоторого помещения площадью 120 м2 с интенсивностью 0,21 л/с*м2. Из спринклера СВН-15 с к=0,77 (г.Бийск) при давлении в три атмосферы (0,3 МПа) будет литься q = 10*0,77*SQRT (0,3) = 4,22 л/с, при этом на паспортной площади 12 м2 будет обеспечена интенсивность (по паспорту на спринклер) i = 0,215 л/с*м2. Поскольку в паспорте есть ссылка на то, что этот спринклер соответствует требованиям ГОСТ Р 51043-2002, то, согласно п.8.23 (проверка интенсивности и защищаемой площади) мы должны считать эти 12м2 (по паспорту – защищаемая площадь) площадью круга с радиусом R= 1,95 м. Кстати, на такую площадь выльется 0,215 *12 = 2,58 (л/с), что составляет всего лишь 2,58/4,22 = 0,61 от полного расхода спринклера, т.е. почти 40 % подаваемой воды льются за пределы нормативной защищаемой площади.
СП5 (Таблицы 5.1 и 5.2) требует обеспечить нормативную интенсивность на нормируемой защищаемой площади (а там, как правило, спринклеры в количестве не менее 10 шт. расположены квадратно-гнездовым способом), при этом согласно п.В.3.2 СП5:
- условная расчетная площадь, защищаемая одним оросителем: Ω = L2 , здесь L - расстояние между оросителями (т.е. сторона квадрата, в углах которого стоят спринклеры).
И, умом понимая, что вся вода, выливающаяся из спринклера, останется на защищаемой площади, когда спринклеры у нас стоят по углам условных квадратов, очень просто считаем интенсивность, которую АУП обеспечивает на нормативной защищаемой площади: весь расход (а не 61%) через диктующий спринклер (через остальные расход будет больше по определению) делим на площадь квадрата со стороной, равной шагу расстановки спринклеров. Абсолютно так же, как считают наши забугорные коллеги (в частности, для ESFR), т.е., реально, по 4-м спринклерам, расставленным по углам квадрата со стороной 3,46 м (S= 12 м2).
При этом расчётная интенсивность на нормативной защищаемой площади составит 4,22/12 = 0,35 л/с*м2 – вся же вода выльется на очаг пожара!
Т.е. для защиты площади мы можем и уменьшить расход в 0,35/0,215= 1,63 раза (в конечном итоге – затраты при строительство), и получить требуемую нормами интенсивность, нам же не надо 0,35 л/с*м2, достаточно 0,215 л/с*м2. А на всю нормативную площадь 120 м2 нам потребуется (упрощённо) расчётных 0,215 (л/с*м2)*120(м2)=25,8 (л/с).
Но тут, поперёд планеты всей, вылезает разработанный и внесённый в 1994г. Техническим комитетом ТК 274 “Пожарная безопасность” ГОСТ Р 50680-94, а именно такой пункт:
7.21 Интенсивность орошения определяют на выбранном участке при работе одного оросителя для спринклерных … оросителей при расчетном давлении. - (при этом карта орошения спринклера при методике измерения интенсивности, принятой в этом ГОСТе - круг).
Вот тут мы и приплыли, потому что, буквально понимая п.7.21 ГОСТ Р 50680-94 (тушим одним штуком) в совокупности с п.В.3.2 СП5(защищаем-то площадь), мы должны обеспечить нормативную интенсивность на площади квадрата, вписанного в круг площадью 12 м2, т.к. в паспорте на спринклер задана эта (круглая!) защищаемая площадь, и за границами этого круга интенсивность будет уже меньше.
Сторона такого квадрата (шаг расстановки спринклеров) равна 2,75 м, а его площадь уже не 12м2, а 7,6 м2. При этом при тушении на нормативной площади (при работе нескольких спринклеров) реальная интенсивность орошения будет 4,22/7,6 = 0,56 (л/с*м2). И на всю нормативную площадь нам в этом случае потребуется уже 0,56 (л/с*м2)*120(м2)=67,2 (л/с). Это в 67,2(л/с) /25,8(л/с)= 2,6 раза больше, чем при расчёте по 4-м спринклерам (по квадрату)! А насколько это увеличивает затраты на трубы, насосы, резервуары и т.п.?