Диссертация (Применение робототехнических средств для тушения пожаров на объектах энергетики), страница 7

Заданная интенсивность подачи огнетушащихвеществ позволяет говорить о том, что для тушения пожаров даже небольшихплощадей требуется значительное количество огнетушащих веществ. Требуемыйрасход огнетушащего вещества определяется по формуле 2.1 [44]:тQтр П т У тр(2.1)где П т – величина расчетного параметра тушения пожара;У тр – интенсивность подачи огнетушащего средства, л/(м2 с).Согласно формуле 2.1 при заданной интенсивности подачи огнетушащихвеществ для тушения пожара площадью 50 м2 требуется подача 10 л/согнетушащего вещества.

Учитывая, что количество масла в маслосистемахдостигает нескольких тон, и в случае повреждения маслопровода может заниматьобширную площадь, то необходимо предусмотреть в конструкции РТСдистанционно-управляемый ствол с возможностью изменения угла подачиогнетушащихвеществ(распыленная,компактнаяструя)исрасходомогнетушащих веществ от 15 до 20 л/с. При этом должна обеспечиваться подачаогнетушащих веществ в виде пены средней кратности, а дальность подачиогнетушащих веществ обоих видов должна быть не менее 30 м.Рассматриваемые огнетушащие составы применимы для тушения пожаровмасляныхвыключателей,реакторов,кабельныхтуннелей,вкотельныхотделениях и пр. [35].Одним из преимуществ рассматриваемых огнетушащих составов являетсяих распространенность и малая стоимость.Тушениепожаровэлектрооборудованияподнапряжениемтребуетотдельного внимания.

В случае с применением мобильной робототехники43возникают дополнительные трудности, которые необходимо учесть при выбореогнетушащего состава.Как уже было отмечено, основным преимуществом использованиямобильнойробототехникипожаротушенияприликвидациипожаровнаэлектрооборудовании является возможность ее применения при условиях, когданевозможно обесточить электрооборудование, а напряжение на его токоведущихчастях не позволяет производить тушение с участием человека. Но электрическийток может воздействовать как на человеческий организм, так и на системы РТС,выводя их из строя. В связи с этим необходимо подобрать огнетушащие составы,наиболееподходящиедлятушенияпожаровэлектрооборудованияподнапряжением, ток утечки по струям которых будет минимален.В результате изучения научно-технической литературы в области тушенияпожаров электрооборудования было установлено, что для этих целей применимытакие огнетушащие вещества как: вода, газовые составы (хладоны, углекислота),порошковые составы различных марок и пр.Однимизнаиболееэффективныхогнетушащихсоставовявляетсяогнетушащий порошок.

В качестве основы для порошков используютсяфосфорно-аммонийные соли, карбонат и бикарбонат натрия, хлориды натрия икалия и др., а в качестве добавок – стеараты металлов, кремнийорганическиесоединения, тальк, нефелин и др. [68].Посвоимогнетушащимпараметрампорошкиявляютсянаиболееуниверсальными.

Их возможно применять при тушении пожаров классовА (твердые горючие вещества), В (горючие жидкости), С (газы), Д (горючиеметаллы) и класс Е (электрооборудование под напряжением до 1 кВ).Существуют и универсальные порошки, применяемые для тушения пожаровнескольких классов (А В С Е или В С Е).Отдельно хотелось бы выделить возможности порошковых составов притушении пожаров класса Е. Проведенные исследования [69, 70] подтверждают,что порошковые огнетушащие составы обладают хорошими диэлектрическими44свойствами.

Так, при подаче огнетушащих порошков типа ПСБ и П-1 на мишеньнапряжением 70 кВ ток утечки не превышал 0,005 мА.К недостаткам порошкового тушения можно отнести слабый охлаждающийэффект порошка, образование пробок в результате слеживания порошка, чтоприводит к отказу в работе порошковых систем пожаротушения. Также приработе порошковых систем пожаротушения существенно ухудшается видимость,происходит значительное загрязнение помещений, и, как следствие, порчаимущества и оборудования.В случае с мобильной робототехникой еще одним недостатком будетявляться ограниченное время работы у очага. Ограниченный запас порошкаисключает возможность длительного тушения и повторной его подачи в случаенеобходимости, а вывоз собственного запаса порошка робототехническимсредством увеличивает его массовые и габаритные характеристики, что снижаетманевренность и транспортабельность конструкции.Другим видом тушения пожаров электрооборудования под напряжениемявляется газовое пожаротушение.

В качестве огнетушащих газов могутприменятьсяфторированныйкетон,хладоны,азот,аргон,носамымраспространенным является углекислый газ (СО2). Углекислый газ являетсяхорошим огнетушащим веществом, позволяющим производить тушение пожаровэлектрооборудования под напряжением до 10000 В [71].Принцип тушения пожара углекислым газом состоит в разбавлении воздухав зоне горения до концентраций, при которых горение невозможно. Углекислыйгаз чаще всего используется при тушении пожаров классов В, С, Е, а также длясбивания пламени при пожарах класса А.Положительнымиособенностямиуглекислотноготушенияявляетсяпроникающая способность углекислого газа, которая позволяет осуществлятьтушение в закрытых установках, в корпусах оборудования и в помещениях,представляющих замкнутый объем.

При этом, в отличие от порошковогопожаротушения, оборудованию, находящемуся в помещении, не причиняетсяникакого вреда, что эффективно с экономической точки зрения [72].45К недостаткам углекислотного тушения можно отнести:– углекислый газ имеет низкий охлаждающий эффект. В связи с этимповерхность горючего вещества продолжает оставаться хорошо прогретой, чтоповышает вероятность повторного воспламенения;– углекислотное тушение эффективно лишь в замкнутых объёмах.Необходимая концентрация углекислого газа в воздухе, при которой невозможногорение, должна поддерживаться до тех пор, пока оно не прекратится полностью.В связи с этим применение углекислого газа при тушении пожаровэлектрооборудования, находящегося на открытых площадках малоэффективно,также оно может быть малоэффективным при изменении газообмена впомещении.

Это условие относится и к другим газовым огнетушащим составам,таким как хладон, азот и др.Вопрос, связанный с безопасностью тушения электрооборудования поднапряжением углекислым газом, был исследован авторами работы [69]. Ониустановили, что ток утечки по струе диоксида углерода, подаваемого изогнетушителей ОУ-2 и ОУ-5, при напряжении на мишени 70 кВ с расстояния0,25 м не превышал допустимых значений и возрастал относительно тока утечкипо воздуху не более чем на 0,01 мА.Несмотря на все преимущества, подача газовых огнетушащих веществ припомощи робототехники подразумевает наличие в конструкции РТС емкостей сгазом, что также снижает маневренность и транспортабельность.

Дальностьподачи огнетушащих веществ является относительно небольшой, что такжесоздает дополнительные трудности при подаче огнетушащего газа на тушение.Воздушно-механическаяпена,применяемаяпритушениипожаров,представляет собой дисперсную систему, состоящую из пузырьков газа (воздуха),разделенных пленками жидкости [73].Воздушно-механическая пена имеет огнетушащее свойство, в первуюочередь, за счет изоляции горючего вещества от притока кислорода. При тушениигорючих и легковоспламеняющихся жидкостей пена не только изолируетповерхность горючего вещества от притока кислорода, но и препятствует46испарению жидкости, тем самым снижая вероятность образования горючей смеси.Помимо этого, огнетушащий эффект достигается за счет охлаждения поверхностигорящего вещества жидкостью, входящей в состав пен.Применение пенных растворов возможно при тушении пожаров только наобесточенном электрооборудовании.

Наиболее часто пену применяют притушении пожаров, приносящих наибольший ущерб – пожаров в кабельныхтуннелях (80–90% ущерба от общей суммы) [35].Применение же пенных растворов при тушении не обесточенногоэлектрооборудованиякатегорическизапрещаетсяввидухорошейэлектропроводности воздушно-механической пены.Наиболее часто при тушении пожаров применяют самое распространенноесредство пожаротушения – воду. Вода в разных своих состояниях являетсяхорошим огнетушащим веществом, но ее применение при различных условияхможет быть ограничено. Например, при тушении пожаров электрооборудования.Однако есть способы и методы, при которых возможно применение воды дажедля тушения такого рода пожаров.Ряд научно-исследовательских работ [69, 70, 74–76] посвящен возможностиприменения воды при тушении пожаров электрооборудования под напряжением.Более того, применение воды при тушении пожаров электрооборудованиязакреплено и на нормативном уровне [41–43, 77].Основным критерием безопасности является расстояние от средств подачиогнетушащих веществ до горящего электрооборудования.

Это условие в основномотносится к ситуациям, когда в тушении электрооборудования принимает участиечеловек. Но в нашем случае также необходимо учитывать возникающие токиутечки, следовательно, нужно говорить и о расстояниях и аппаратах защитыэлектронных устройств разрабатываемого робототехнического средства.Безопасные расстояния, при которых возможна подача воды на тушениепожаров электрооборудования под напряжением, зависят от возникающих токовутечки, проходящих по огнетушащей струе. За параметр, при котором возможноприменение огнетушащих веществ при тушении пожаров электрооборудования,47принимается значение, равное 0,5 мА, при котором человек еще не воспринимаетболевые ощущения [78].На изменение силы тока утечки могут оказывать влияние различныефакторы, начиная с удельного сопротивления воды и заканчивая размерамираспылительных форсунок средств тушения.

Так, авторами работы [69] былиопределеныбезопасныерасстояниядляствольщиков,полученныеприиспользовании воды удельным сопротивлением 10 Ом·м, в зависимости отнапряжения и насадка распылителя (таблица 2.1).Таблица2.1–Минимальноэлектрооборудованияподдопустимыенапряжениемдлярасстоянияструиотводыстволасдоудельнымсопротивлением 10 Ом мНоминальноенапряжение, кВДопустимый диаметр насадкараспылителя, ммДо 11–33–1046,58Минимальное расстояние отствола до источникавысокого напряжения, м3,54,04,5Но данные, представленные в таблице 2.1, не охватывают полного спектравопросов, связанных с безопасным применением воды при тушении пожаровэлектрооборудования под напряжением.Исследования[69,70],проводимыескомпактнымиструями,электропроводностью 0,143 см/м и удельным сопротивлением 6,993 Ом·м,позволили определить безопасные расстояния для ствольщиков при подачеогнетушащих веществ на электрооборудование, находящееся под напряжением до10 кВ и до 100 кВ, из стволов с диаметрами насадков от 5 до 25 мм.