Обоснование необходимости применения и вида АППЗ для заданных помещений

1. Введение

 

 Строительный  бум на территории нашей страны, массовое возведение гипермаркетов, строительство современных гостиниц, многофункциональных комплексов, механизация  на объектах промышленного назначения - это все, является проявлением  новой ступени экономического  развития.

     Применение новых технологий  и инноваций часто сопровождается  повышением пожарной опасности.  Все это   заставляет  более  серьезно подходить к задаче  проектирования противопожарной  автоматики.    Главнейшей задачей  комплекса автоматической противопожарной  защиты является четкая  и слаженная  работа при чрезвычайной ситуации  всех пожарных и инженерных  систем объекта по заранее  спланированному алгоритму.

 В  Республике Беларусь широко применяются  автоматические устройства для  предупреждения пожарной опасности, обнаружения и ликвидации пожара, а также для защиты людей  от воздействия его опасных  факторов. Приоритетные требования  к АППЗ при пожаре на сегодняшний  день:

• как можно более раннее обнаружение возгорания (очагов пожара),
• выдача всех необходимых сигналов для задействования автоматических противопожарных средств объекта,
• детальное информирование о пожарной ситуации на объекте и дежурного персонала, и остальных присутствующих в здании людей,
• сведение к минимуму числа ложных срабатываний.

           Чтобы правильно подобрать эффективную  АППЗ, необходимо знать требования  норм по обеспечению пожарной безопасности защищаемого объекта, характеристики пожароопасных материалов и веществ, используемых в технологическом процессе, нормативно-технические документы по проектированию технических средств пожарной автоматики.

 

 

2. Обоснование необходимости применения и вида АППЗ для заданных помещений

 

При решении вопроса АППЗ и её вида используется вероятностный и детерминированный метод.

Сущность детерминированного метода состоит в том, что необходимость применения АППЗ и её вида предписывается для конкретных производственных, административных и других помещений или объектов соответствующими нормативными документами (СНиП, перечнем зданий и сооружений, объектов народного хозяйства, подлежащих оборудованию АУП и АПС) в зависимости от назначения помещений, характера технологического процесса, площади помещения и других факторов. Перечень зданий, помещений, сооружений и оборудования, подлежащих защите СПС и УПА, устанавливается согласно п.5.1 приложению А п.5.1 [2].

В случаях, когда нормативное обоснование отсутствует, или при необходимости распространения положения на новое производство, используется вероятностный метод на основе ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования». Данный метод базируется на сложных расчетах и используется гораздо реже, чем детерминированный.

В данном случае необходимо спроектировать установку АППЗ для  траншеи сборочного конвейера размером 20х5x5. Объем помещения составляет 500 м3, что является немаловажным критерием при выборе и необходимости применения вида  АУП. Площадь помещения составляет 100 м2, высота 5 м.                                                          

Согласно приложению А п.5.1 [2] в помещении не требуется установка СПС. Установка УПА исходя из назначения помещения требуется независимо от показателей.

 

3. Краткий анализ пожарной опасности помещения защищаемого АУП и АПС

 

В данном курсовом проекте проектируется автоматическая установка пожаротушения и пожарная сигнализация для траншеи сборочного конвейера.

В данном производственном процессе основную пожарную опасность будут представлять провода  с резиновой изоляцией. 

Резина:

Физико-химические свойства: плотность. 1200 кг/м3; тепл. crop. - 33520 кДж/кг.

Пожароопасные свойства:

Горючее твердое вещество. Температура самовоспламенения аэровзвеси 350°С, нижний концентрационный предел распространения пламени 25 г/м3, максимальное давление взрыва 551 кПа, минимальная энергия зажигания 50 мДЖ.

Средства тушения: вода со смачивателями, пена, порошок.

В соответствии с ТКП 474-2013 «Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности», определяю категорию заданного помещения. Проанализировав процесс производства можно дать заключение, что электропроводка - пожароопасная среда.

Следовательно, данное помещение будет относиться к категории В-2.

Согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок) определяем, что данная траншея относится к пожароопасной зоне класса П-IIа. Определение  данного параметра позволит правильно подобрать соответствующее электрооборудование для данного цеха.

Проведя краткий анализ пожарной опасности для траншеи сборочного конвейера, делаем вывод, что в помещении имеется горючая среда, возможны источники зажигания и наличие путей распространения пожара. Также в траншее сборочного конвейера возможно образование большого количества токсичных веществ при горении кабелей, что может препятствовать благоприятной работе подразделений МЧС при тушении пожара в данном помещении.

 

4. Выбор типа установки пожаротушения

 

Тип установки пожаротушения определяется выбранным огнетушащим средством, методом тушения и побудительной системой.

Выбор вида огнетушащего вещества.

    Выбор вида огнетушащего  вещества производится с учетом совместимости его свойств со свойствами веществ и материалов, подлежащих тушению. При выборе огнетушащего вещества в первую очередь следует обращать внимание на совместимость его физико-химических свойств со свойствами веществ и материалов, подлежащих тушению, а также на эффективность тушения данным веществом. Также немаловажную роль играют экономические соображения. Таким образом, наиболее эффективным огнетушащим веществом в траншее сборочного конвейера, согласно справочника «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства тушения» под редакцией А.Н. Баратова, будет являться пена средней  кратности.

Выбор метода тушения и побудительной системы

Выбор метода тушения и побудительной системы производится с учетом допустимого времени развития пожара, принятого огнетушащего средства, микроклимата и архитектурно-планировочных решений защищаемого помещения. Решающее влияние на выбор метода тушения и побудительной системы оказывает предельно допустимое время развития пожара в момент достижения наиболее опасных факторов пожара и их критических значений. Зная зависимость определяющего фактора пожара от времени его развития, можно определить максимально допустимое время обнаружения пожара побудительной системой и тем самым выбрать ее вид.

Время обнаружения пожараТобн.доп, состоящее из времени до порога срабатывания побудителем Тпор.сраб и инертности побудителя Тин.поб в складывающихся условиях реального пожара, определяется из условия:

 

<

 

- предельно  допустимое время развития пожара

, - соответственно инерционность электрической системы установки и механических и гидравлических систем АУП.

 

Рис.1 График развития пожара

 

Инерционность электрической схемы установки составит, по опытным данным, 1-2 секунды, инерционность механической и гидравлической систем АУП зависит от типа установки, вида и способа подачи огнетушащего вещества и ориентированно может применяться в пределах 10-30 секунд. Фактическое время обнаружения пожара должно быть меньше или равно времени обнаружения пожара допустимому. Оно определяется для различных видов побудительной системы в зависимости от условий развития конкретного пожара.

Исходя из вышенаписанного, в качестве побудительной системы принимаем электрическую от систем пожарной сигнализации.

 

Динамика развития пожара

Условно принимаем размеры дверей: 1,95×0,8 м. Принимаем, что пожар возник в центре помещения, т.к. при возникновении его по центру помещения пламя охватит его за самое короткое время. Так как огонь распростроняется по кабельным линиям, то его линейная скорость будет равна 0,4. Рассчитаем, каких размеров достигнет пожар на 5 минуте:

 

 

 

 

 

                                                    20

Рис. 2 Схема развития пожара в помещении

 

 

b=0,5

=0.5 0.4 5=1 м

где - линейная скорость распространения пламени, м/мин.

Так как 1м меньше половины ширины, следовательно, пожар будет иметь круговую форму развития, тогда площадь пожара определяем как:

м²

На 10 минуте:

b=0,5*0,4*10=2м, следовательно, пожар также имеет круговую форму развития

м²

До стены остается 0,5 м. Найдем время, за которое пожар достигнет стены и примет прямоугольную форму развития:

=0,5÷0,4=1,25 мин

S11,25=5∙5=25 м²

Для того чтобы охватить весь объем помещения, ему необходимо пройти 7,5 м в одну и во вторую стороны.

Определим время, за которое фронт пламени пройдет 7,5 м:

τ=7,5/0,4= 18,75 мин

S30=20∙5=100 м²

Следовательно, на 30 минуте все помещение будет охвачено огнем.

 

 

Рис. 3. Прирост площади пожара в зависимости от времени

 

Расчет температуры в помещении

Температура пожара рассчитывается для четырех моментов времени: 5, 10, 11,25;30 мин.

Определяем площадь проемов:

, т.к. в данном горении нет проемов;

, т.к. в данном горении нет проемов;

, т.к. в данном горении нет проемов;

2*0.8*1.95=3.12м².

 

Определяем площадь приточной части:

  => м2

м²

 

Определяемтепловой поток на 5 мин:

   кВт/м2

где: - коэффициент химического недожога (табл.15, справочник ОФЧС)

- приведенная массовая скорость выгорания, кг/(м2.с) (рисунок 3 приложения, справочник ОФЧС)

- низшая теплота сгорания, кДж/кг (таблица 16 , справочник ОФЧС)

Для последующих минут определяем аналогично.

Определяем коэффициент   αв (табл. 2 справочник ОФЧС[10]). Результаты заносим в таблицу.

Определяем температуру в помещении (рисунок 3 приложения, справочник ОФЧС). Результаты заносим в таблицу №1.

       Таблица 1

 

Время,мин	5	10		11,25	30
, м²	100	100		100	100
, м²	3,14	12,56		25	100
, м²	0	0		0	1,04
, м²	0	0		0	0,005
, м²	0,015	0,058		0,17	1
, м²	0	0		0	3,12
, м²	0	0		0	0,014
αв	1		1	1	1,1
м,кг/(м2.с)	0,5		0,5	0,5	0,6
Fогр,    м2	450		450	450	450
q,    кВт/м2	112		444	885	4246
t,        с0	90		110	200	300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Изменение температуры пожара во времени.

 

Для защиты траншеи сборочного конвейера для уменьшения материального ущерба и ограничения распространения пожара наиболее целесообразно применение менее инерционных автоматических установок пожаротушения. Этим требованиям наиболее удовлетворяет дренчерные установки пожаротушения.

В качестве побудительной системы выбираю дымовые пожарные извещатели (приложение Р [1]), сигнал от которых будет поступать на СПС.

Принимаю решение по тушению помещения по объему пеной средней кратности.

Так как высота самой высокой точки оборудования не указана, принимаю высоту заполнения пеной 2,5 метра, на 1 метр выше, расположенного в помещении оборудования.

Вывод: для траншеи сборочного конвейера будет проектироваться дренчерная система пенного пожаротушения. Автоматическое включение дренчерной установки будет осуществляться от дымовых пожарных извещателей.

Согласно исходным данным курсового проекта температура в помещении составляет  +21оС и относительная влажность - 80%. Расстояние до защищаемого объекта – 14 м.

Проверка:

(из  таблицы 4.1)

  (п.6.8.14 ТКП 45-2.02-190-2010, в зависимости от  температуры в помещении)

Вывод: Условие выполняется, установка выбрана верно.

 

 

 

 

5. Проектирование  установки пожаротушения для траншеи сборочного конвейера.

 

Необходимость гидравлического расчета обусловлена тем, что при трассировке трубопроводов необходимо обеспечить требуемый расход и напор огнетушащего вещества у всех оросителей, подобрать необходимый диаметр трубопровода, который сможет обеспечить требуемый расход огнетушащего вещества на всех участках.

Чтобы обеспечить наибольшую экономичность АУП, максимальный напор у узла управления не должен превышать 100 м.

Проведем расчет установки пенного тушения.

Так как высота самой высокой точки оборудования не указана, примем высоту заполнения пеной 2,5 метра.

 

1. Определяем объем пенной подушки:

                          V=l∙b∙h= 20∙5∙2,5=250 м3,

где, l – длина камеры;

b – ширина камеры;

h – высота заполнения;

 

2. Определяем объем раствора пенообразователя:

V1= = =7,5 м3,

где. К2 – коэффициент разрушения пены, [табл. Г2,[1]], К2 = 3.

         К3 – кратность пены, К3 = 100.

 

3. Определяем число одновременно работающих генераторов пены средней кратности:

n =

(для симметрии принимаем 2 шт.ГПС-600)

где,Q – производительность одного генератора по раствору пенообразователя, м3/мин;

- продолжительность  работы установки,

=15 мин,    [табл. Б2, прим.3.[1]].

 

6.Гидравлический расчет автоматической установки пожаротушения

 

Тушение буду производить раствором пенообразователя. Площадь тушения ГПС-600 равна  120 м2 (справочник РТП).

При расчете установок пенного пожаротушения учитываем, что максимально допустимая скорость движения воды в трубопроводах влияет на выбор диаметров трубопроводов (но не более 10 м/с).

Гидравлический расчёт начинается из наиболее удаленной точки и ведётся в направлении узла управления.

 

1.Определение расхода раствора пенообразователя через генератор:

Q1 = 6 л/c;

Н1 = 40 м;

- коэффициент  производительности генератора.

где Н - свободный напор перед генератором, м;

 

2.Определение расхода и напора  в точке А:

2.1 Определяем расход точке А:

QА= 12 л/c;

2.2 Определяем диаметр трубопровода:

 

,

где - скорость движения раствора, ;

  По таблице Г.1[1] принимаю стандартный диаметр, равный 32 мм, 13,97

2.3 Определяем потери напора на участке 1-А:

 

.

 

где - длина участка, ;

- коэффициент, принимаемый по табл. Г.1[1].

В связи с большими потерями на участке, принимаю 65 мм и 572:

 

h1-А =  l1-А ·/= 5·/572=0,3 м.

 

2.4 Определяем напор в точке А:

НА = Н1 + h1-А =  40+0,3=40,3 м

 

 

3.Определение расхода и напора  в точке Б:

3.1 Определяем расход точке Б:

QБ= 12 л/c;

3.2 Определяем диаметр трубопровода:

Диаметр магистрального трубопровода принимаю 100 мм по таблице Г.1[1], 4322

3.3 Определяем потери напора на участке А-Б:

 

.

 

где - длина участка, ;

- коэффициент, принимаемый по табл. Г.1[1].

3.4 Определяем напор в точке Б:

НБ = НА + hА-Б = 40,3+0,08=40,38 м.

 

4.Определение расхода и напора  в точке О:

4.1 Определяем расход точке О:

QО= 12 л/c;

4.2 Определяем диаметр трубопровода:

Диаметр магистрального трубопровода принимаю 100 мм по таблице Г.1[1], 4322

4.3 Определяем потери напора на участке Б-О:

 

.

 

где - длина участка, ;

- коэффициент, принимаемый по табл. Г.1[1].

4.4 Определяем напор в точке О:

НО = НБ + hБ-О = 40,38+0,47=40,85 м.

 

5. Определяем потери напора в узле управления:

Принимаю клапан узла управления БКМ 200.

 

,

 

где: e- коэффициент потерь напора в узле управления, равный [3];

Q-расход огнетушащего вещества, проходящего через узел управления, л/с.

6. Определяем общий напор, который должен создавать насос:

 

.

 

Исходя из расчетов необходимо подобрать насос, который обеспечит напор 41.05 м и расход 12 л/с. Выбираю насос 3К-6А с рабочими характеристиками Н = 39 м и Q = 12 л/с. Соответственно резервный насос принимаю также 3К-6А.

 

 Определим требуемый расход  пенообразователя: 

 

    

л/с        

                   

Найдем диаметр дозирующей шайбы:

 

 

 м            

 

где: qПО - расход пенообразователя, л/с;

       - разность напоров, м;

       -  коэффициент расхода.

 

По каталогу насосов выбираем насос – дозатор для подачи пенообразователя марки ПО-1, который может подать требуемый расход пенообразователя при требуемом напоре Н=41,05 м. Выбираем насос марки 1Д315-71  с подачей 10-40 л/с  и напором 40-50 м, диаметр дозирующей шайбы – 40 мм. 

 

 

 

7.Проектирование СПС

 

Согласно таблице Р.1[1]  для траншеи сборочного конвейера выбирается дымовой пожарный извещатель. Исходя из условий эксплуатации (температура в помещении +210С, относительная влажность воздуха – 80%) и экономических соображений принимаем дымовой пожарный извещатель – ИП – 212-07СИ.

Поскольку высота помещения 5 метров, то площадь, контролируемая одним таким извещателем, равна 70 м² (п.12.4.1, таблица 2[1]). Максимальное расстояние между извещателями равно 8,5 метра (п.12.4.1, таблица 2[1]), а максимальное расстояние от извещателя до стены равно 4 метра (п.12.4.1, таблица 2[1]).

 

Рассчитаем требуемое количество пожарных извещателей:

 

извещателя.

 

 

Проводя трассировку сети пожарной сигнализации необходимо обратить внимание на следующее:

1. Так как установка пожарной сигнализации предназначена для управления АУП, каждую точку защищаемой поверхности необходимо контролировать не менее, чем 2-мя автоматическими пожарными извещателями, т.е. запуск АУП будет осуществляться только по сигналу, поступающему от двух пожарных извещателей, подключенных к различным шлейфам (п.12.8.2[1]).
2. ИП – 212-07СИ устанавливаем на 2-х шлейфах приемно-контрольного прибора.

 

Произведя трассировку ПИ с учетом допустимых расстояний по таблице 2 [1] 3 основных и 3 дублирующих ПИ. Всего принимаем 6 ПИ.

 

9.Проектирование СПИ

 

Устройство объектовое оконечное СПИ «МОЛНИЯ» (УОО СПИ «МОЛНИЯ») предназначено для наблюдения за состоянием приемно-контрольного оборудования на объекте с последующей передачей данных по каналам связи GSM/GPRS о результатах наблюдения на пульт централизованного наблюдения (ПЦН).

УОО СПИ «МОЛНИЯ» обеспечивает:

• доставку сообщений от подключенного к нему объектового приемно-контрольного оборудования на релейном уровне и по логическим протоколам, при исправных каналах связи.
• постоянный контроль исправности канала связи, в случае неисправности канала связи УОО СПИ «МОЛНИЯ» формирует соответствующее сообщение и доставляет по резервному каналу связи (GSM модемное соединение, SMS).
• постоянный контроль двух отдельных двухпроводных линий связи, подключенных к приемно-контрольному оборудованию и передачу соответствующих сообщений на ПЦН.
• передачу дежурных и информационных сообщений о своем состоянии не реже одного раза за 5 минут или по запросу.

УОО СПИ «МОЛНИЯ» рассчитано на круглосуточный режим работы.

Конструкция УОО СПИ «МОЛНИЯ» не предусматривает использование в условиях воздействия агрессивных сред, пыли, а так же в пожароопасных помещениях.

 

Технические характеристики УОО СПИ «МОЛНИЯ» :

 

2.1 Напряжение  питания, В:

от сети переменного тока частотой 50±1 Гц - от 187 до 242

от резервного источника питания постоянного тока (аккумуляторная батарея емкостью 7 А*ч) - 12±2

2.2  Потребляемая мощность от сети переменного тока, Вт, не более - 35

2.4  Напряжение постоянного тока на выходах питания внешних устройств, В - от 10,8 до 13,2

2.5  Максимальный ток нагрузки внешних устройств, А, не более: - 0,5

2.6  Время работы блока передачи сообщений от аккумулятора 7 A*ч, ч, не менее: - 24

2.8  Отключение УОО СПИ «МОЛНИЯ» при напряжении на аккумуляторе, В, менее - 10…10,5

2.9  Максимальный ток заряда аккумулятора (при разряде до 10В), А: - 0,4

2.10  Режим заряда аккумулятора - постоянный

2.11  Информационная емкость УОО СПИ «МОЛНИЯ»,линий - 6

2.25  Программируемое время реакции на вход УОО, мс - 60, 250, 500, 750

2.26  Цикличность опроса входных линий, мс - 30

2.27  Напряжение во входной линии, В - 12

2.30  Количество релейных выходов для управления внешними устройствами: - 2

2.31  Максимальное значение переменного тока, проходящего через контакты реле при напряжении 120В, А, не более - 3

2.32.1  Максимальное значение постоянного тока, проходящего через контакты реле при напряжении 24В, А, не более - 3

2.34  Количество независимых каналов считывания ключей пользователей (устройств доступа): - 2

2.35  Максимальное удаление устройства доступа от УОО, м - 80…100

2.37  Количество событий хранящихся во внутренней памяти, шт. - 512

2.38  Диапазон рабочих температур, °С - от -20 до +50

2.39  Средняя наработка на отказ, ч, не менее - 7500

Срок службы, лет - 10 

 

Общие требования к установке:

Прежде чем приступить к монтажу и вводу в эксплуатацию УОО СПИ, необходимо внимательно ознакомиться с данным руководством по эксплуатации.

УОО СПИ устанавливается на стенах или других конструкциях внутри охраняемого объекта в местах, защищенных от воздействия атмосферных осадков, возможных механических повреждений и доступа посторонних лиц. Место установки должно обеспечивать удобство работы с УОО СПИ и подключение к питающей сети.

УОО СПИ имеет одно эксплуатационное положение, когда плоскость лицевой панели УОО СПИ расположена вертикально.

 

Выносные звуковые и световые оповещатели рекомендуется устанавливать в местах, удобных для визуального и слухового восприятия.

Устройство доступа устанавливается за пределами охраняемого помещения (у входной двери) на расстоянии не более 80 м от УОО СПИ. Если необходимо подключить несколько устройств доступа параллельно, то суммарная длина соединительных проводов не должна превышать указанной цифры.

Провод для подключения УОО СПИ к сети 220 В не входит в комплект поставки.

Для подключения УОО СПИ к сети 220 В должен использоваться гибкий провод, соответствующий ГОСТ 7399-80, имеющий двойную изоляцию. Номинальное сечение провода не менее 0,5 мм².

Все входные и выходные цепи подключаются к УОО СПИ в соответствии со схемами подключения с помощью колодок, расположенных на плате управления УОО СПИ (рисунок 1 и рисунок 2).

Аккумуляторная батарея устанавливается внутри корпуса УОО СПИ после его монтажа на объекте. Аккумуляторная батарея подключается с помощью двух изолированных проводников отходящих от основной платы УОО СПИ. Красный проводник должен быть подключен к клемме "+" аккумулятора. В случае ошибки подключения проводов сгорает предохранитель в цепи аккумулятора, что приводит к постоянной индикации о разряде аккумулятора.

Не использовать при подключении к клеммам модулей и платы управления УОО СПИ провода сечением более 0,5 мм во избежание выхода из строя клеммных колодок. В случае необходимости использования проводов больших сечений рекомендуется использовать переходные колодки с целью уменьшения сечения подключаемого провода.