Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНЕРЦИОННОСТИ УСТАНОВКИ ПОДСЛОЙНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ (УПП) РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ ИЛИ ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к области противопожарной техники, а именно к определению инерционности автоматических установок пенного пожаротушения (УПП) резервуаров для легковоспламеняющихся или горючих жидкостей (ЛВЖ и ГЖ), в частности нефти и нефтепродуктов, путем подачи огнетушащей пены в слой ЛВЖ и ГЖ (подслойное тушение) при контроле и модернизации существующих и проектировании новых УПП.

Из уровня техники известны системы и установки подслойного пожаротушения в резервуарах с легковоспламеняющимися или горючими жидкостями [патент на изобретение RU 2411053 С1, опубл. 10.02.2011, МПК: А62С 3/06, А62С 5/02], [патент на полезную модель RU 117298 U1, опубл. 27.06.2012, МПК: А62С 35/00], [патент на полезную модель RU 21145 U1, опубл. 27.12.2001, МПК: А62С 3/06, А62С 35/00], которые включают растворопроводы с электрозадвижками, пенопроводы, оборудованные высоконапорными пеногенераторами, обратными клапанами, разрывными мембранами, внутреннюю разводку труб с пенными насадками.

В ряде нормативных документов [СП 5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования. Утвержден и введен в действие Приказом МЧС России от 25 марта 2009 г. №175. Разд. 5.2.6, 6.3.1.4], [СП 155.13130.2014. Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности. Утвержден и введен в действие приказом МЧС России от 26 декабря 2013 г. №837. Приложение А, п. А4], [СНиП 2.11.03-93. Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы. Утверждены постановлением Государственного комитета по вопросам архитектуры и строительства от 26 апреля 1993 г. №18-10. Приложение 3, п. 4] приведены нормативные требования, согласно которым инерционность стационарных систем пожаротушения не должна превышать 3 мин. При этом под инерционностью установки пожаротушения понимают время с момента достижения контролируемым фактором пожара порога срабатывания чувствительного элемента пожарного извещателя до начала подачи огнетушащего вещества в защищаемую зону.

В уровне техники не выявлено способов определения инерционности установок подслойного пожаротушения, которые бы учитывали время «всплытия» пены после выхода из пенного насадка, а также время нарастания давления в пенопроводе до величины, достаточной для разрыва мембраны, а именно до значения, превышающего гидростатическое давление жидкости, хранящейся в резервуаре, которое зависит от уровня взлива жидкости в резервуаре и от кратности пены.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание способа определения инерционности установок подслойного пожаротушения, учитывающего параметры инерционности, указанные выше.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения инерционности установки подслойного пожаротушения.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе определения инерционности установки подслойного пожаротушения (УПП) для резервуара для хранения легковоспламеняющихся или горючих жидкостей определяют для одного линейного ввода УПП суммарные протяженности растворопроводов, проходящих от помещения с электроприводными задвижками (ПЭЗ) до узла высоконапорных пеногенераторов (ВПГ), протяженность пенопровода, проходящего от узла ВПГ до разрывной мембраны, и пенопровода, проходящего внутри резервуара; определяют внутренний диаметр растворопроводов, внутренний диаметр пенопровода, проходящего от узла ВПГ до разрывной мембраны, и пенопровода, проходящего внутри резервуара; определяют расход раствора пенообразователя по одному линейному вводу УПП с учетом общего расхода раствора пенообразователя при минимальном рабочем давлении ВПГ и количества линейных вводов УПП в резервуар; измеряют кратность пены установки пенного пожаротушения; производят расчет интервала времени заполнения раствором пенообразователя растворопроводов и интервала времени заполнения пеной пенопровода, проходящего от узла ВПГ до разрывной мембраны; определяют значение давления, при котором происходит разрыв мембраны; производят расчет интервала времени нарастания значения давления в пенопроводе, проходящем от узла ВПГ до разрывной мембраны, до значения, при котором происходит разрыв мембраны, с учетом максимального уровня взлива нефти в резервуаре и уровня установки пенопровода внутри резервуара; производят расчет интервала времени от разрыва мембраны до заполнения пеной пенопровода внутри резервуара; измеряют скорость всплытия пены на поверхность жидкости при различных уровнях взлива нефти в резервуаре, определяют усредненную скорость всплытия пены, и с учетом полученных данных производят расчет интервала времени всплытия пены на поверхность жидкости; инерционность установки пенного пожаротушения определяют как сумму интервалов времени заполнения растворопроводов и пенопровода, проходящего от узла ВПГ до разрывной мембраны, времени нарастания значения давления в пенопроводе, проходящем от узла ВПГ до разрывной мембраны, до значения, при котором происходит разрыв мембраны, времени от разрыва мембраны до заполнения пеной пенопровода внутри резервуара и времени всплытия пены на поверхность нефти.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена технологическая схема установки подслойного пожаротушения резервуара для хранения легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, и позициями обозначены:

1 - резервуар для хранения легковоспламеняющихся или горючих жидкостей;

2 - линейный ввод УПП;

3 - растворопровод, проходящий от ПЭЗ до узла ВПГ;

4 - пенопровод, проходящий от узла ВПГ до разрывной мембраны;

5 - пенопровод, проходящий внутри резервуара;

6 - высоконапорный пеногенератор;

7 - разрывная мембрана;

8 - пенный насадок для подслойного пожаротушения;

9 - патрубок для установки узла периодических испытаний;

10 - накладной расходомер;

11 - манометр;

12 - помещение с электроприводными задвижками.

Способ далее поясняется со ссылками на чертеж.

Способ определения инерционности установки подслойного пожаротушения (УПП) для резервуара для хранения легковоспламеняющихся или горючих жидкостей 1 разработан для обеспечения возможности проверки соответствия расчетов инерционности срабатывания УПП, выполняемых при проектировании, фактическим значениям и определения необходимости изменения конструкции УПП для соответствия ее инерционности нормативным показателям.

Инерционность установки пожаротушения определяется временем с момента достижения контролируемым фактором пожара порога срабатывания чувствительного элемента пожарного извещателя, спринклерного оросителя либо побудительного устройства до начала подачи огнетушащего вещества в защищаемую зону.

Защищаемой зоной резервуара при применении установок подслойной подачи пены считают зеркало горючей или легковоспламеняющейся жидкости. Следовательно, способ определения инерционности установок подслойной подачи пены должен включать время «всплытия» пены после выхода из пенного насадка 8, которое будет зависеть от типоразмера резервуара 1 для хранения ЛВЖ и ГЖ, вязкости нефти и уровня налива ЛВЖ и ГЖ.

Пена под слой жидкости подается из пенных насадков 8, установленных на закольцованном трубопроводе, заполненном жидкостью и находящемся под гидростатическим давлением, при этом избыточное давление жидкости в закольцованном трубопроводе может составлять до 0,2 МПа, что может оказывать существенное влияние на время нарастания давления в трубопроводе до давления разрыва мембраны.

Инерционность установки пенного пожаротушения состоит из следующих временных интервалов:

- время заполнения растворопроводов от ПЭЗ до узла ВПГ 3;

- время заполнения пеной пенопровода от узла ВПГ до разрывной мембраны 4;

- время нарастания давления пены до давления разрыва мембраны в пенопроводе от узла ВПГ до разрывной мембраны 4;

- время заполнения пенопровода внутри резервуара 5 и поступления пены к пенным насадкам 8;

- время подъема пены до поверхности легковоспламеняющейся или горючей жидкости.

Заявленный способ определения инерционности УПП для резервуара для хранения ЛВЖ и ГЖ осуществляют следующим образом.

Первоначально определяют для одного линейного ввода 2 УПП суммарные протяженности растворопроводов 3, проходящих от помещения с электроприводными задвижками (ПЭЗ) 12 до узла высоконапорных пеногенераторов (ВПГ) 6, протяженность пенопровода 4, проходящего от узла ВПГ 6 до разрывной мембраны 7, и пенопровода 5, проходящего внутри резервуара 1. Определяют внутренние диаметры растворопроводов 3, пенопровода 4, проходящего от узла ВПГ 6 до разрывной мембраны 7, и пенопровода 5, проходящего внутри резервуара. Указанные параметры определяют в зависимости от типа резервуара 1 для хранения ЛВЖ и ГЖ, типа УПП, установленной на резервуаре 1, и проектных размеров растворопроводов и пенопроводов.

Затем определяют расход раствора пенообразователя по одному линейному вводу УПП Q_лин с учетом общего расхода раствора пенообразователя Q_общ при минимальном рабочем давлении ВПГ и количества линейных вводов 2 УПП в резервуар n. Для определения общего расхода раствора пенообразователя при минимальном рабочем давлении ВПГ производят замер расхода раствора пенообразователя при помощи накладного расходомера-счетчика 10, установленного между ПЭЗ 12 и узлом ВПГ 6, на каждом из линейных вводов 2 УПП, и получают значение общего расхода раствора пенообразователя как сумму измеренных расходов по каждому линейному вводу УПП. Значение усредненного расхода раствора пенообразователя по одному линейному вводу УПП определяется как Q_лин=Q_общ/n.

После этого проводят измерения кратности пены установки пенного пожаротушения методом, заключающимся в измерении массы до и после заполнения пеной емкости для сбора пены с последующим вычислением кратности пены. К патрубку 9 подсоединяют узел периодических испытаний, запускают работу УПП, фиксируют начало устойчивой подачи пены из высоконапорного пеногенератора 6 и после этого производят отбор пены в мерную емкость. Замеряют объем отобранной пены. После полного разрушения пены в мерной емкости замеряют объем раствора пенообразователя и определяют кратность пены как отношение объема пены к объему раствора пенообразователя.

Расчет интервала времени заполнения раствором пенообразователя растворопроводов 3 и интервала времени заполнения пеной пенопровода 4, проходящего от узла ВПГ 6 до разрывной мембраны 7, производят по следующей формуле:

где D₁₍₂₎ - внутренний диаметр растворопровода от ПЭЗ до узла ВПГ либо пенопровода от узла ВПГ до разрывной мембраны;

L₁₍₂₎ - суммарная протяженность растворопроводов от ПЭЗ до узла ВПГ либо протяженность пенопровода от узла ВПГ до разрывной мембраны;

Q_лин - усредненный расход раствора пенообразователя по одному линейному вводу;

К - кратность пены.

Общее время заполнения растворопроводов 3 и пенопроводов 4, расположенных от ПЭЗ до разрывной мембраны определяют следующим образом:

Разрыв мембраны 7 происходит в тот момент, когда давление пены в пенопроводе, проходящем от узла ВПГ 6 до разрывной мембраны 7, превысит гидростатическое давление жидкости, хранящейся в резервуаре 1, на величину, необходимую для разрыва мембраны 7, установленной в УПП. Значение давления разрыва мембраны определяют по манометру 11, установленному между узлом ВПГ 6 и разрывной мембраной 7.

Расчет интервала времени нарастания значения давления в пенопроводе 4, проходящем от узла ВПГ 6 до разрывной мембраны 7, до значения, при котором происходит разрыв мембраны, выполняемый с учетом максимального уровня взлива нефти в резервуаре 1 и уровня установки пенопровода 5 внутри резервуара, производят в соответствии со следующим соотношением:

где P_{разрыва} - давление разрыва мембраны;

Р_атм - атмосферное давление.

Поскольку при разрыве мембраны пена находится под давлением, превышающим гидростатическое давление нефти, то для вытеснения нефти из пенопровода 5 внутри резервуара дополнительного сжатия пены не требуется. Экспериментально определенное время заполнения т-образных пенных насадков 8 не превышает 10% от времени заполнения пенопровода внутри резервуара. С учетом этого интервал времени от разрыва мембраны 7 до заполнения пенопровода 5 внутри резервуара и начала выхода пены из пенных насадков 8 составляет:

где D₃ - внутренний диаметр пенопровода внутри резервуара;

L₃ - общая длина пенопровода внутри резервуара.

Усредненную скорость всплытия пены на поверхность жидкости определяют с учетом измерений посредством секундомера интервалов времени после начала выхода пены из пенных насадков 8 от появления волнения до появления пены на поверхности ЛВЖ и ГЖ в резервуаре 1, полученных для различных высот взлива ЛВЖ и ГЖ в резервуаре. Далее производят расчет интервала времени всплытия пены на поверхность жидкости:

где H_взлива - высота взлива ЛВЖ и ГЖ в резервуаре;

h_{вн.пенопр} - высота установки пенопровода внутри резервуара;

- скорость всплытия пены.

В результате инерционность установки пенного пожаротушения определяют как сумму интервалов времени заполнения растворопроводов 1 и пенопровода 4, проходящего от узла ВПГ до разрывной мембраны, времени нарастания значения давления в пенопроводе 4, проходящем от узла ВПГ до разрывной мембраны, до значения, при котором происходит разрыв мембраны, времени от разрыва мембраны до заполнения пеной пенопровода 5 внутри резервуара и времени всплытия пены на поверхность нефти:

Затем проводят сравнение полученного значения инерционности установки пенного пожаротушения с нормативным значением инерционности и делают вывод о необходимости внесения изменений в конструкцию установки пенного пожаротушения для соответствия инерционности УПП нормативному значению. В частности, может быть сделан вывод о необходимости изменения протяженностей или внутренних диаметров растворопроводов либо пенопроводов с обеспечением сохранения необходимого напора на выходе из пенных насадков.

В результате осуществления заявленного способа достигается повышение точности определения инерционности установки подслойного пожаротушения.