Диссертация (Применение робототехнических средств для тушения пожаров на объектах энергетики), страница 8

Полученныеданные приведены на рисунках 2.1 и 2.2 [70].48Рисунок 2.1 – Зависимости безопасных расстоянийот напряжения на мишени до 10 кВ для диаметров насадков:1 – 5 мм; 2 – 10 мм; 3 – 11,5 мм; 4 – 13 мм; 5 – 16 мм; 6 – 19 мм; 7 – 22 мм; 8 – 25 ммРисунок 2.2 – Зависимости безопасных расстоянийот напряжения на мишени до 100 кВ для диаметров насадков:1 – 5 мм; 2 – 10 мм; 3 – 11,5 мм; 4 – 13 мм; 5 – 16 мм; 6 – 19 мм; 7 – 22 мм; 8 – 25 ммРезультаты проведенных испытаний позволили получить зависимость (2.2),в которой расстояние от ствола до мишени зависит от диаметра насадка,напряжения на мишени, удельного сопротивления воды и предельно допустимоготока [70]:49Ud L  39d  мишjдоп 0 , 25,(2.2)где d – диаметр насадка-распылителя, м, U миш – напряжение на мишени, В, – удельное сопротивление воды, Ом∙м, jдоп – предельно допустимый ток, А.Помимо этого проводились исследования по определению безопасныхрасстояний, учитывающих сопротивление, близкое к сопротивлению телачеловека (560 Ом), при подаче воды из различных источников.

Было выявлено,что вода, находящаяся в различных источниках, имеет различные физическиепараметры, влияющие на токи утечки [75].Автором работы [74] были исследованы возможности тушения пожаровэлектрооборудования под напряжением ручными стволами «КУРС-8» и «РСКУ50А» с регулируемыми расходами огнетушащих веществ. Особенностью даннойработы являлось то, что были исследованы ручные водяные стволы, наиболеераспространённые в пожарной охране. Проведенные исследования позволилиустановить, что значения токов утечки по струе огнетушащего вещества зависятот расхода на стволе и напряжении на горящем электрооборудовании, а наиболеебезопасным условием применения рассматриваемых стволов при тушениипожаров электрооборудования напряжением до 36 кВ является расстояние неменее 12 м, что снижает тактические возможности пожарных подразделений.Благодаря исследованиям, проведенным в рассмотренных выше работах,удалось установить, что при использовании воды в качестве огнетушащеговещества необходимо учитывать большое количество факторов.

Значения токовутечки, возникающих при использовании дистанционно-управляемого лафетногоствола с расходом от 15 до 20 л/с,могут негативно сказаться наработоспособности разрабатываемого робототехнического средства. При этомтрудно предусмотреть не только защитные механизмы для самой конструкцииРТС, но и средства его заземления. В связи с этим нельзя в полной мереиспользовать выбранное средство тушения и для борьбы с пожарами,возникающими на электрооборудовании под напряжением, следовательно,необходимо предусмотреть и другой вид огнетушащего вещества.50Одним из состояний воды является тонкораспыленная вода, которая впоследнее время все чаще применяется при тушении пожаров и неоднократноподтверждала свою эффективность.Тонкораспыленная вода согласно [79] представляет собой воду, среднийдиаметр капель которой не превышает 150 мкм.

Однако за рубежом ктонкораспыленной воде могут относить системы, формирующие капли жидкости,средний диаметр которых может доходить до 450 мкм [80]. Тем не менее,проведенныеисследованияпоказывают,чтонаиболееэффективнымиогнетушащими свойствами обладает тонкораспыленная вода со среднимдиаметром капель, не превышающим 200 мкм [81].О перспективности использования тонкораспыленной воды в качествеогнетушащеговеществаговорятмногиеспециалисты.Положительнойособенностью тонкораспыленной воды, помимо поверхностного способа тушенияпожаров, является локально-объемный способ тушения [82].Основнымтонкораспыленнойкритерием,воды,характеризующимявляетсяразмерогнетушащуюкапельспособностьжидкости(степеньдисперсности). Капли, имея малые размеры, при попадании в зону горения (в зонувысокой температуры) начинают интенсивно испаряться, отводя большоеколичество тепла.

При этом до 90% всех капель, попавших в зону горения,испаряется, и только 10% превращается в «бесполезную» воду, падая на пол.Высокая скорость капель жидкости обусловлена тем, что капля, попадая в зонугорения должна преодолеть конвективные потоки и достичь очага. Это условиедостигается за счет применения насосных установок, работающих под давлениемне менее 20 МПа [81–83].Важной особенностью тонкораспыленной воды является то, что помимоогнетушащего эффекта она обладает возможностью осаждения частиц дыма илирадиоактивной пыли.

Это условие может оказывать положительное воздействиепри тушении пожаров на объектах атомной энергетики, где возможны выбросырадиоактивных продуктов [81, 83].51Тонкораспыленная вода является одним из обязательных средств тушенияпожаров на объектах атомной энергетики, о чем свидетельствует нормативныйдокумент [84], в котором отражено, что при тушении пожаров в кабельныхпомещениях, на силовых трансформаторах, на генераторах с воздушнымохлаждением следует применять распыленную и тонкораспыленную воду.Применениеэлектрооборудованиятонкораспыленнойподводынапряжениемпритакжетушенииимеетпожаровположительныеособенности. Так, проведенные исследования [85] показали, что при подачетонкораспыленной воды на электрооборудование, находящееся под напряжением36 кВ и 70 кВ, ток утечки не превышал значения в 0,5 мА.

При этом значения токаутечки были получены для водопроводной воды с удельным сопротивлениемρ ≥ 800 Ом·см, дистиллированной воды ρ ≥ 50000 Ом·см и для дистиллированнойводы с поверхностно-активными веществами (ПАВ) ρ ≥ 2050 Ом·см. Ток утечкиопределялся разницей между максимальным значением тока и фоновым(таблица 2.2).Таблица 2.2 – Значения величины тока утечки№Огнетушащеевещество1Водопроводная вода23ДистиллированнаяводаДистиллированнаявода с ПАВНомериспытания121212Iфон, мкА9,56,15,7Iраб, мкАIрасч, мкАU, кВ11,522,06,410,06,39,72,012,50,33,90,64,0367036703670В большинстве своем, рассмотренные работы характеризуют стационарныесистемы пожаротушения, где в качестве огнетушащего вещества применяетсятонкораспыленная вода.

Но помимо стационарных автоматических системпожаротушения разрабатываются и мобильные установки пожаротушениятонкораспыленной водой.Как было ранее замечено, тонкораспыленная вода обладает объемнолокальным способом тушения. Следовательно, наибольший огнетушащий эффект52достигается при насыщении горящего объема водяным туманом.

Но в случае смобильными системами пожаротушения это условие трудновыполнимо, ввидутого, что пожарным приходится проникать внутрь горящего помещения, нарушаяего герметичность и способствуя доступу кислорода к зоне горения. При этомвозможно образование таких опасных явлений как объемная вспышка помещенияили обратная тяга [86, 87].Объемно-планировочные решения объектов энергетики подразумеваютналичие на объекте большого количества помещений, содержащих всевозможнуюгорючую нагрузку, в том числе и электрооборудование под напряжением.

В связис этим необходимо предусмотреть тушение пожаров электрооборудования,находящегося под напряжением, размещенного в помещениях, представляющихзамкнутый объем.На сегодняшний день существует способ борьбы с такими пожарами,заключающийся в применении установок пожаротушения тонкораспыленнойводой с возможностями гидроабразивной резки. Такие установки позволяютпроводить локально-объемное пожаротушение, подавая огнетушащие вещества вгорящий объем, не нарушая его целостности. Это условие обеспечивается за счетразрушения ограждающих строительных конструкций потоком смеси жидкости иабразива [88].Основным представителем рассматриваемых систем являются установкипожаротушения с гидроабразивной резкой «Кобра». Средний диаметр капель,формируемых установкой, составляет 170 мкм.

Установка работает поддавлением в 30 МПа, скорость струи на выходе из сопла, при расходе до 60 л/мин,составляет около 200 м/с, что способствует достижению каплями очага пожара.Попадая в очаг, капли жидкости начинают интенсивно испаряться, отводя от зоныгорения значительное количество теплоты, чем и достигается огнетушащийэффект. Благодаря малым размерам капель, большая их часть испаряется, чтоуменьшает ущерб от излишнего пролива воды при тушении пожара [89].Абразивный материал, применяемый при резке, представляет собой твердоемелкозернистое вещество размером от 0,3 до 0,8 мм, основными компонентами53которого являются: Fe2O3, FeSiO3, Al2O3, MnO2, могут быть и другие составы(рисунок 2.3).Рисунок 2.3 – Абразивный материал, применяемый для резки конструкцийПринципиальная схема установки показана на рисунке 2.4 [90].Рисунок 2.4 – Принципиальная схема установки пожаротушения:1 – емкость для огнетушащих веществ; 2 – насос высокого давления;3 – коммуникации для транспортировки ОТВ; 4 – электронный клапан для подачи воды вабразивный резервуар; 5 – горловина абразивного резервуара; 6 – коммуникации длятранспортировки абразива; 7 – абразивный резервуар; 8 – распылительная насадка;9 – элемент конструкции здания; 10 – тонкораспыленная струя ОТВИз емкости (1) огнетушащие вещества за счет работы насоса высокогодавления (2) поступают в рукавную систему (3), по которой транспортируются дораспылительной форсунки (8) и далее подаются на тушение пожара.

При54необходимости подачи огнетушащих веществ в горящий объем или при резкеконструкций в результате воздействия на курок подачи абразива, расположенныйна стволе установки, срабатывает электронный клапан (4) и часть воды поддавлением поступает в абразивный резервуар (7) через горловину (5).

Частьабразива (4% от объема воды) поступает в коммуникации для транспортировкиабразива (6), дозируется в рукавную систему (3) и транспортируется доконструкции (9), которую необходимо прорезать. После того как конструкцияпрорезана, в результате прекращения воздействия на курок подачи абразиваэлектронный клапан (4) перекрывается и по рукавной системе транспортируетсявновь чистая вода, которая в распыленном состоянии попадает в горящеепомещение и осуществляет пожаротушение [90].Диаметр сопла распылительной форсунки составляет 2,3 мм, благодарячему размеры отверстий при точечной резке составляют не более 6 мм, чтоисключает приток кислорода в зону горения (рисунок 2.5).Рисунок 2.5 – Размер входного отверстия при точечной резкеОсобенностьюданныхустановокявляетсявозможностькакдистанционного, так и ручного управления.

Благодаря радиопередатчику,расположенному на стволе установки, оператор, работающий со стволом, самуправляет работой установки за счет воздействия на курки подачи воды или смесиводы и абразива (рисунок 2.6).55Рисунок 2.6 – Работа оператора со стволом установки при резкеВ случае выхода радиопередатчика из строя или при осуществлении работ вусловиях, когда радиосигнал не проходит, установка переключается на ручноеуправление, и оператор управляет работой установки непосредственно изнасосного отсека.Установки пожаротушения ввиду своих конструктивных особенностейустанавливаются на пожарные автомобили и могут являться основным илидополнительным средством тушения. Также они могут иметь контейнерноеисполнение или быть установленными стационарно, например, на морских судах.Одним из наиболее эффективных решений стало интегрирование установкив конструкцию пожарной автоцистерны, что способствовало увеличениютактического потенциала автоцистерны (рисунок 2.7).56Рисунок 2.7 – АЦ-3,2-40/4 с установкой пожаротушения «Кобра»Тактическиеподразумеваютособенностиналичиевприменениякомплектациирассматриваемыхавтомобилейсистемтепловизоровивентиляторов.