Компрессионная пена - помощник пожарной охраны

Размещено на http://www.allbest.ru

ФГБОУВО «Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России», г. Иваново

Шварев А.Ю., студент 3 курс магистратуры,

факультет заочного обучения института заочного обучения,

переподготовки и повышения квалификации

Смирнов В.А., кандидат педагогических наук,

доцент заместитель начальника кафедры

«Пожарной тактики и основ аварийно-спасательных

и других неотложных работ»

Аннотация

В статье рассматриваются возможные варианты повышения эффективности пожаротушения с использованием компрессионной пены с применением современных систем получения и подачи воздушно-механической пены. Показаны основные преимущества, область и перспективы применения. Представлены результаты экспериментов по выявлению оптимальной технологии её подачи. Даны рекомендации практическим работникам.

Ключевые слова: система подачи огнетушащих веществ, компрессионная пена, пена низкой кратности, насосный агрегат, технология подачи.

Annotation

the article discusses possible options to improve fire extinguishing efficiency with the use of foam compression using modern systems

receiving and supplying mechanical foam. The basic advantages of the area and application prospects. The results of experiments to identify the optimal delivery of its technology. Recommendations practitioners.

Key words: delivery System extinguishing agents, foam compression, low expansion foam, the pump set, feeding technology.

Основная часть

Компрессионная пена представляет собой однородную структуру (без остаточной жидкой фазы водного раствора пенообразователя), произведённую в смесительной камере способом принудительного вспенивания сжатым воздухом водного раствора пенообразователя и транспортируемую к месту подачи по трубопроводу и пожарным рукавам, что позволяет более эффективно использовать водный раствор пенообразователя.

Технология обеспечивает формирование однородной мелкоструктурной пены низкой кратности с гарантированным отсутствием в ней остаточной жидкой фазы водного раствора пенообразователя. Благодаря этой особенности пена обладает повышенной адгезией и особыми механическими свойствами, что обеспечивает повышенную эффективность тушения при низкой интенсивности орошения. Технология обеспечивает построение систем пенного пожаротушения, работающих без подвода сетевого электропитания на все расчетное время работы установки.

В нашей стране такие системы применяются в основном зарубежного производства: FoamPro (модели 2000, 3000, AccuMax); Hale (FoamLogix модели 2.1, 3.3, 5.0, 6.5, где цифры означают значения номинальной подачи пенообразователя в гал/мин); CTD (модели Triton, Cameleon, Salamandre).

Данные автоматические электронные системы дозирования работают на всех типах пенообразователя в диапазоне расходов пожарного насоса от 0,5 л/с до 300 л/с (в зависимости от типа и модели), комплектуются независимым дозирующим насосом, обеспечивают концентрацию пенообразователя в водном растворе в диапазоне от 0,1 % до 10 % (в зависимости от типа и модели) с точностью ± 0,05 % и осуществляют впрыск пенообразователя в гидравлические (рукавные) линии как нормального (до 2 МПа), так и высокого (4 МПа) давления.

В дальнейшем электронные системы дозировки и впрыска пенообразователя стали базовой частью инновационного способа тушения пожаров - системы подачи компрессионной (пневматической) пены.

Системы подачи компрессионной пены показали высокую эффективность тушения при минимальном расходе огнетушащих средств, а при нормальном давлении возможность осуществлять подачу огнетушащей пены на высоту более 100 м. Физические параметры пены и, соответственно её тушащие свойства изменяются посредствам регулирования соотношения ингредиентов. Установки позволяют получать так называемую «мокрую» пену кратностью 3.. .10 и «сухую» пену кратностью 10.. .20.

В настоящее время в Америке, Европе и других зарубежных странах распространены системы подачи компрессионной пены CAFS (Compressed Air

Foam System) и One Seven. На базе системы дозирования Foam Logix американская компания «На1е» создала систему тушения CAFS.

Основные элементы системы CAFS включают в себя ранее рассмотренную систему дозировки и впрыска пенообразователя Foam Logix (или другую), смеситель и компрессор (рис. 1).

Блок управления и контроля Foam Logix и CAFS

Рисунок 1 Схема работы системы подачи пены CAFS с устройством дозирования и впрыска пенообразователя Foam Logix Пека

В соответствии с расходом воды на выходе из пожарного насоса, насос подаёт пенообразователь в смеситель системы CAFS, в который от компрессора производится подача сжатого воздуха 1,4 - 2,5 м3 /мин под давлением 0,7-1,0 МПа. В результате на выходе из смесителя получается воздушно-механическая (пневматическая) пена, которая далее транспортируется по пожарным рукавам. Получение так называемой «высотной» пены (подача пены на высоту более 200 м) производится за счёт увеличения давления сжатого воздуха до 1,2 МПа. Значения моделей системы CAFS соответствуют значениям моделей системы Foam Logix и различаются по производительности: CAFS 2,1А; CAFS 3,3; CAFS 5,0.

Аналогичное устройство и принцип действия имеют установки для тушения пожара пневматической пеной «One Seven», разработанные и производимые немецкими фирмами «Schmitz» и «Meinicke». Данные установки состоят из трёх основных компонентов: насоса, электронного дозатора и компрессора. Принцип их работы: вода подаётся от насоса под напором 80 м; к воде от электронного дозатора подаётся пенообразователь в очень малых концентрациях 0,2...1,0 %; в смесь воды и пенообразователя подаётся сжатый воздух от компрессора установки. Таким образом, пена образуется уже в установке и под давлением подаётся по обычным напорным рукавам. В зависимости от соотношения воды и воздуха установка позволяет получать «сухую» (1:20) и «мокрую» (1:7) пену. Тушение производится обычными ручными водяными стволами, дальность подачи до 25 м. Установки «One Seven» имеют модульную конструкцию и легко монтируются на пожарные автомобили (рис. 2). Производимые модели установки: OS 300, OS 1200 и OS 3100 различаются габаритными размерами и производительностью; цифровое значение в обозначении модели означает производительность воздушного компрессора в л/мин.

Рисунок 2 Установка пенного тушения ОS1200.в отсеке кузова пожарной автоцистерны АЦ-3,0-40(4308) ООО «Приоритет»

Технические данные ОS 1200КЕ:

- производительность по пене - 1,4 м3 /мин;

- производительность воздушного компрессора - 1200 л/мин;

- концентрации раствора пенообразователя - от 0,2 % до 2 %;

- пропускная способность дозатора - от 0,2 л/мин до 2,4 л/мин;

- максимальная пропускная способность по воде - 170 л/мин при 8 бар;

- габаритные размеры (мм) - 850x500x700.

Сегодня ООО ТПП «Пеленг» (г. Нижний Новгород), УСПТК (г. Челябинск), ОАО «Уралпожтехника» (г. Миасс, Челябинской области) и другие по желанию заказчика оборудуют пожарные автомобили импортными дорогостоящими системами дозировки и впрыска пенообразователя. ПО «Спецтехника пожаротушения» (Москва), ООО «Приоритет» (г. Миасс, Челябинской области) и другие оборудуют пожарные автомобили системами подачи компрессионной пены САБ^, интегрированными в пожарный насос.

Данные системы значительно усложняют конструкцию насосных установок за счёт размещения дополнительных насосов, подающих пенообразователь, и обеспечение их привода, компрессорных установок, монтажа гидравлических линий (трубопроводов), смесительной камеры, электронных блоков и т.п. При этом установка данного оборудования требует производителей значительно увеличивать насосный отсек специального кузова пожарного автомобиля.

Рисунок 3 Внешний вид насосной установки JOHSTADT NP-3000 (НЦПН-50/100), оборудованной системой CAFS

Специалисты завода пожарных автомобилей «Спецавтотехника» (г. Екатеринбург) в 2011 г. разработали несколько иную (в отличие от установок «CAFS» и «One Seven») отечественную технологию получения компрессионной пены «Natisk». В настоящее время установки «Natisk» монтируются на пожарных автомобилях лёгкого, среднего и тяжёлого классов, а также находят применение в качестве мобильных и стационарных установок пожаротушения. Так, на шасси ГАЗ-331061 (4х2) завод изготавливает пожарную автоцистерну лёгкого класса АЦ-1,0-40 NATISK (331061) модель 071-2ПВ, оборудованную установкой для получения компрессионной пены «Natisk». Автоцистерна оснащена 1000-литровой цистерной для воды, 60литровым баком для пенообразователя, пожарным насосным агрегатом НЦПН-40/100, дозирующим насосом фирмы «FireDos» модель FD 130 для подготовки водного раствора пенообразователя в процентной концентраци от 1 до 6 % с максимальной пропускной способностью водного потока 130 л/мин, 200-литровой ёмкостью для водного раствора пенообразователя и компрессорной установкой KAESER M 17 производительностью 1,6 м3 /мин при давлении 7 бар.

Подача компрессионной пены от автоцистерн осуществляется следующим образом. При подаче воды пожарным насосом из ёмкости пожарной автоцистерны или другого водоисточника по трубопроводу в ёмкость она заполняется водным раствором пенообразователя требуемой концентрации; дозированная подача пенообразователя из пенобака производится насосом. В дальнейшем компрессорная установка по трубопроводам подаёт сжатый воздух под давлением до 0,7 МПа в ёмкость для раствора и камеру подготовки компрессионной пены. В результате водный раствор пенообразователя через дозирующий кран под напором сжатого воздуха поступает в камеру подготовки компрессионной пены, где происходит его перемешивание со сжатым воздухом, поступающим от компрессора, и готовая компрессионная пена подаётся через ручной пожарный ствол.

Установка «Кайэк» позволяет получать через пожарный ручной ствол компрессионную пену кратностью от 5 «мокрая» до 20 «сухая», производительностью не менее 12 л/с и дальности подачи до 30 м.

Однако прорывом в области разработки системы пенного пожаротушения является новая система пенного пожаротушения производства ООО «СТАЛТ» (г. Санкт-Петербург) с применением пенообразующего состава, разработанного канадской фирмой FireFlex и запатентованного пеногенератора фирмы «СТАЛТ». На рис. 4 приведен общий вид образца действующей установки пенного пожаротушения «STALT-FireFlex» широкого профиля применения (на рисунке - возможные варианты расположения оборудования). Технология генерирования воздушно-механической пены ПСВ обеспечивает формирование однородной мелкоструктурной пены низкой кратности с 10 гарантированным отсутствием в ней остаточной жидкой фазы водного раствора пенообразователя. Благодаря этой особенности пена обладает повышенной адгезией и особыми механическими свойствами, что обеспечивает повышенную эффективность тушения при низкой интенсивности орошения.

Рисунок 4 Общий вид системы пенного пожаротушения

«STALT-FireFlex»

Комплект оборудования «STALT-FireFlex» представляет собой дренчерную установку пенного пожаротушения, которая может быть приведена в действие электрически, пневматически или вручную. Как известно, в отличие от спринклерной, дренчерная система пожаротушения не имеет насадок с тепловыми замками, которые плавятся под воздействием температуры. Здесь подача огнетушащего состава производится не после расплава предохранителя, а по команде от датчиков или при помощи ручного управления.

Общая схема функционирования установки «STALT-FireFlex» на основе ПСВ приведена на рис. 5. Основным элементом установки является пеногенерирующее устройство, которое из воды, пенообразующего состава и с применением сжатого воздуха обеспечивает формирование воздушно - механической пены низкой кратности (пены ПСВ). Пена, подаваемая установкой (компрессионная пена), генерируется по новой уникальной технологии, обладает особыми огнетушащими свойствами, главным из 11 которых является высокая эффективность тушения при низкой интенсивности орошения.

Рисунок 5 Общая схема работы установки пожаротушения на основе ПСВ

Воздух подается в систему из баллонов высокого давления через редукторы, обеспечивающие снижение давления до рабочего уровня. Хранение пенообразующего состава осуществляется в специальном баке. В дежурном режиме бак находится под атмосферным давлением, при пуске установки - надувается воздухом. Готовая пена из пеногенерирующего устройства по системе трубопроводов поступает в защищаемую зону и подается на очаг пожара.

Распределение пены в защищаемой зоне осуществляется ротационными оросителями, вращающихся за счет реактивного эффекта, или с помощью осциллирующих оросителей, обеспечивающих подачу пены в секторе 90° или 180° на значительные расстояния (до 28 м).

Все рассмотренные выше установки пенного пожаротушения успешно применяются в России. Однако они характеризуются рядом недостатков, среди них:

- большой расход воды и пенообразователя;

- потенциально значимый ущерб от последствий тушения пожара;

- малая дальность подачи пены из пеногенераторов, ограничения при размещении пеногенераторов на больших высотах;

- присутствие остаточной жидкой фазы раствора пенообразователя, невозможность тушения электрооборудования под напряжением;

- неблагоприятные экологические последствия от попадания большого количества пенообразователя в окружающую среду.

Система пенного пожаротушения производства ООО «СТАЛТ» полностью лишена данных недостатков за счет использования технологии генерирования воздушно-механической пены компрессионным методом с применением сжатого воздуха.

Неоспоримые достоинства

Важным преимуществом данной технологии по сравнению с традиционными системами является уменьшенный расход воды и пенообразователя. Так, расход воды примерно в четыре раза меньше, чем при использовании традиционной системы, а расход пенообразователя снижается благодаря более низкой требуемой интенсивности орошения и концентрации пенообразователя. К достоинствам оборудования STALTfLreflex относятся также: формирование пены в контролируемых условиях агрегата и подвод к оросителям уже готовой пены, что позволяет использовать высокую кинетическую энергию пенной струи для подачи пены на значительные расстояния и для равномерного орошения значительной площади ротационными оросителями; при тушении практически не происходит парообразования, благодаря чему видимость в защищаемой зоне не ухудшается.

Энергосбережение

Немаловажно, что данная технология позволяет построить полностью энергонезависимую установку, обеспечивающую тушение пожара в течение расчетного времени без подвода к ней какой-либо энергии. Благодаря отсутствию остаточной жидкой фракции раствора пенообразователя пена обладает низкой электрической проводимостью, что снижает опасность поражения током персонала и пожарных расчетов и не приводит при тушении к дополнительным авариям неотключенного электрооборудования.

Апробирование STALT-fireflex

Заключение

При проведении учений установка продемонстрировала высокую эффективность тушения компрессионной пеной. Так, время тушения розлива дизельного топлива на площади очага 90 кв. м с объемом топлива 1 500 литров одним обычным стволом составило всего 88 секунд. При этом было израсходовано всего 253 литра воды и менее 6 литров пенообразователя. Демонстрация новой технологии пожаротушения показала ее высокую эффективность, были явно видны ее основные отличия от традиционных технологий пенного пожаротушения, применяемых в настоящее время. Получаемая пена способна залипать на вертикальных поверхностях, тем самым обеспечивая защиту конструкций, а также соседних с очагом пожара объектов, без применения дополнительных водяных стволов. При традиционном же тушении одновременное применение водяных и пенных стволов приводит к раз рушению пены. Также данная технология при соответствии временным нормативам тушения показала значительную экономию воды и пенообразователя.

компрессионный пена пожаротушение дозирование

Таблица 1 Сравнительная характеристика традиционной и автономной установки пенного тушения

Использованные источники

1. Концепция совершенствования пожарных автомобилей и их технической эксплуатации в системе Государственной противопожарной службы МЧС России: прил. 2 к приказу МЧС России от 31.12.2002 № 624 // Пожарные автомобили: сб. нормат. док. М.: ВНИИПО, 2007. Вып. 18. 227 с.

2. Анализ современного состояния пенного пожаротушения углеводородных жидкостей и выбор направлений исследований по повышению эффективности применения пен при тушении пожаров: Отчёт о научно-исследовательской работе / ВНИИПО; науч. рук. темы И.Ф. Безродный - М., 2005.

3. Абдурагимов И.М. О механизмах огнетушащего действия средств пожаротушения. Научно-технический журнал «Пожаровзрывобезопасность», № 4 -2012 г., с.60-82.

4. Алешков М.В., Емельянов Р.А., Колбасин А.А., Федяев В.Д. Обзор применения технологии подачи компрессионной пены при тушении пожаров электрооборудования под напряжением. Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности» (http://ipb.mos.ru/ttb) Выпуск № 4 (62), 2015г.

5. Выбор оптимальной интенсивности подачи пены для тушения органических растворителей. Рекомендации. - М.: ВНИИПО МВД России, 1995.

6. Воевода С.С., Молчанов В.П., Бастриков Д.Л., Крутов М.А. Применение различных пенообразователей для тушения пожаров горючих жидкостей // Пожаровзрывобезопасность. -- 2012. -- Т. 21, № 1. -- С. 70-72.

Размещено на Allbest.ru