Устройство и алгоритм работы спринклерных установок пожаротушения

Основным отличительным конструктивным элементом спринклерных автоматических установок водяного и пенного пожаротушения являются спринклерные оросители, сочетающие в себе выполнение двух функций: обнаружения загорания и распыление огнетушащего вещества над очагом горения. Общий вид водяных спринклерных оросителей представлен на рис. 1.

Рисунок 1. Спринклерные оросители: а) ороситель с вогнутой розеткой и стеклянной колбой: 1 – стопорный винт; 2 – розетка; 3 – стеклянная запорная колба; 4 – крышка; 5 – тарельчатая пружина; 6 – корпус; б) ороситель с плоской розеткой и стеклянной колбой; в) ороситель с плоской розеткой и легкоплавким замком

В пределах одного защищаемого помещения следует устанавливать однотипные оросители с одинаковым диаметром выходного отверстия. Выбор температуры срабатывания спринклерных оросителей производится в зависимости от максимально возможной температуры воздуха в условиях нормальной эксплуатации помещения, при этом она должна быть выше на 20 °С.

Система с применением спринклерных оросителей является весьма инерционной, поэтому на некоторых объектах защиты для уменьшения времени начала пожаротушения применяют быстродействующие спринклерные оросители или оросители с принудительным пуском. Ороситель спринклерный быстродействующий повышенной производительности (рис. 2) предназначен для равномерного распределения потока огнетушащего вещества по защищаемой площади и применяется для тушения или локализации пожара на складах.

Рисунок 2. Ороситель спринклерный быстродействующий повышенной производительности “СОБР”

Более быстрое время срабатывания по сравнению с обычным спринклером обеспечивается за счет меньшего объема жидкости и особого способа крепления термочувствительной колбы. На рис. 3 изображен спринклерный ороситель c принудительным пуском.

Рисунок 3. Спринклерный ороситель с принудительный пуском

Основным отличительным элементом оросителя с принудительным пуском является электрический нагреватель, установленный на термочувствительной колбе, выполняющей функцию запорного клапана. При подаче пускового импульса происходит принудительный нагрев колбы, приводящий к ее разрушению. В зависимости от характера задач, решаемых установкой пожаротушения, управляемые спринклеры могут дополнительно оснащаться устройством контроля пуска (для формирования сигналов о сработавших спринклерах) и/или сателлитными пожарными извещателями (дифференциальным тепловым или пламени), обеспечивающим запуск спринклера сразу после обнаружения пожара в зоне его орошения. На рис. 4 показана конструкция спринклерного оросителя для применения в автоматических установках пенного пожаротушения.

Рисунок 4. Ороситель спринклерный пенный универсальный

Ороситель спринклерный «СПУ» предназначен для получения воздушно-механической пены низкой кратности из водного раствора пенообразователя общего назначения типа ПО-6ТС марки А или ПО-6Р3 (концентрация 6 %) и распределения ее по защищаемой поверхности.

Оросители используются в составе автоматических установок пенного пожаротушения для промышленных объектов различного назначения с целью тушения и орошения локально и по площадям помещений, когда требуется использование пены низкой кратности, тушения проливов ЛВЖ, ванн и емкостей с ЛВЖ, тары с ЛВЖ, горючих синтетических и других материалов, локального тушения установок, машин и механизмов, содержащих горюче-смазочные материалы, а также в любых других случаях, где рекомендовано пенное пожаротушение. Спринклеры устанавливаются на распределительных трубопроводах в защищаемых помещениях.

Узлы управления предназначены для контроля состояния и проверки работоспособности установок в процессе эксплуатации, а также для пуска огнетушащего вещества, выдачи сигнала для формирования командного импульса на управление элементами пожарной автоматики (насосами, системой оповещения, отключением вентиляторов и технологического оборудования и др.)

Узлы управления спринклерные воздушные применяются на объектах, как с положительными, так и с отрицательными температурами. Внешний вид узла управления спринклерного воздушного приведен на рис. 5.

Рисунок 5. Узел управления спринклерный воздушный

На рис. 6 изображена функциональная схема спринклерного воздушного узла управления. От воздействия температуры происходит срабатывание спринклерного оросителя, следовательно, за счет выхода воздуха в питающем трубопровода снижается давление. Повышенным давлением жидкости из рабочей камеры клапана отжимается мембрана побудительной камеры и жидкость перетекает в сигнальное отверстие. Давление в рабочей камере снижается, и жидкость, находящаяся во входной полости клапана, открывает затвор.

От сигнального отверстия отходит трубопровод, на котором установлены сигнализаторы давления НР1 и НР2, на пути жидкости в дренаж в трубопроводе установлен компенсатор с фиксированным отверстием, которое создает дополнительное сопротивление жидкости, чем повышает давление перед сигнализаторами давления (НР1, НР2). Давление жидкости воздействует на сигнализатор давления, выдает электрический сигнал на включение насоса и на пульт управления пожарного поста. Узел управления переходит в рабочий режим.

Рисунок 6. Функциональная схема спринклерного воздушного узла управления

На рис. 7 приведена структурная и функциональная схемы узла управления спринклерного водонаполненного. Он предназначен для работы в спринклерных установках водяного и пенного пожаротушения (водозаполненных); осуществляет подачу огнетушащей жидкости в стационарных автоматических установках; выдает сигналы о срабатывании и для включения пожарного насоса.

При срабатывании спринклерного оросителя давление в питающем трубопроводе и в полости над затвором снижается, жидкость под избыточным давлением во входной полости открывает затвор, образуется поток жидкости в трубопроводе и сигнализатор потока жидкости выдает сигналы о срабатывании и для включения пожарного насоса, узел управления переходит в рабочий режим.

Рисунок 7. Структурная и функциональная схемы узла управления спринклерного водонаполнения: 1 – корпус; 2 – затвор; 3 – ось; 4 – опора; 5 – резиновая пластина; 6 – с гайкой; 7,8 – два трехходовых крана; 9 – сигнализатор потока жидкости; 10, 11 – манометры; 12 клапан угловой

Акселератор – это устройство, обеспечивающее открытие спринклерного воздушного сигнального клапана при незначительном изменении давления воздуха в питающем трубопроводе, вызванного срабатыванием спринклерного оросителя. Конструкция акселератора в разрезе показана на рис. 8.

Рисунок 8. Устройство акселератора: 1 – запорный узел; 2 – корпус; 3 – крышка корпуса; 4 – резиновая опора; 5 – манометр; 6 – шток; 7 – цилиндр воздушной камеры; 8 – крышка цилиндра; 9 – пружина; 11 – пластины; 12 – мембрана; 13- манжета; 14 – прокладка; 16 – соединительная гайка; 17 – гайка; 18 – муфта; 19 – резиновое кольцо; 20 – переходной патрубок; 21 – стяжная шпилька; 22 – гайка

Когда спринклерная установка находится в дежурном режиме, воздух под давлением подается в побудительную магистраль узла управления, из которой через переходной патрубок 20 по соединительной трубке 16 поступает в полость В, а также через переходной патрубок 20 поступает в полость А корпуса 2, далее через отверстия запорного узла 1 давление подается в полость Г, через манжету 13 поступает в полость Б цилиндра воздушной камеры 7. Давление воздуха выравнивается в полостях А, Б, В, Г. Шток 6 удерживается в опущенном состоянии пружиной 9. Запорный узел 1 перекрывает каналы корпуса 2.

При срабатывании спринклерного оросителя давление воздуха снижается в побудительной магистрали и в полостях акселератора А, В, Г. Избыточное давление воздуха в полости Б цилиндра воздушной камеры 7 начинает прогибать мембрану 12, которая поднимает шток 6, открывает отверстие запорного узла 1, остаточным давлением воздуха поднимает запорный узел 1 и открывает каналы корпуса 2 для выпуска воздуха в атмосферу. Конструктивное исполнение акселератора и его установка в устройстве управления показаны на рис. 9.

Рисунок 9. Акселератор СДЦ “Стресс”

Сигнализатор потока жидкости (СПЖ) (рис. 10) предназначен для контроля потока жидкости и формирования команд управления с помощью контактов реле во внешние цепи и по интерфейсу RS485.

Рисунок 10. Сигнализатор потока жидкости “Стрим”

Для формирования сигналов во внешние цепи в СПЖ встроены два оптронных реле с нормально разомкнутым контактом и силовое реле с двумя перекидными контактами, срабатывающие в зависимости от назначения и от состояния жидкости в трубопроводе. Для визуального наблюдения за состоянием процесса СПЖ оснащен светодиодными индикаторами. Сигнализатор давления универсальный (СДУ) (рис. 11) предназначен для выдачи сигналов о поступлении огнетушащих веществ в питающие трубопроводы установок водяного пожаротушения при срабатывании узлов управления или распределительных устройств, замыканием/размыканием контактной группы.

Рисунок 11. Сигнализатор давления СДУ-М

Эксгаустер (рис. 12) обеспечивает автоматический сброс воздуха из воздушных спринклерных систем после подачи управляющего сигнала (одновременно со срабатыванием узла управления) до момента заполнения питающего и распределительных трубопроводов огнетушащим веществом.

Рисунок 12. Эксгаустер: 1 – впускная труба; 2 – центробежный фильтр-ускоритель; 3 – фильтр тонкой очистки; 4 – электромагнитный клапан; 5 – выпускная труба; 6 – резервированный источник питания (РИП); 7 – шкаф; 8 – устройство контроля жидкости (УКУ); 9 – клеммный блок с модулем релейным; 10 – отстойник со сливной пробкой

Открытие электромагнитного клапана эксгаустера происходит после подачи управляющего сигнала от установки пожаротушения (срабатывания воздушного сигнального клапана, вызванное срабатыванием спринклерного оросителя) или от системы автоматической пожарной сигнализации. Сброс давления воздуха из питающих и распределительных трубопроводов осуществляется до момента заполнения их огнетушащим веществом.

Закрытие электромагнитного клапана выполняется автоматически, после поступления ОТВ к месту установки эксгаустера, в том числе при наличии управляющего сигнала. Для эффективности действия эксгаустер устанавливается на питающем или распределительном трубопроводе в месте наибольшего удаления от узла управления. Контрольно-пусковой узел управления (КПУУ) (рис. 13) предназначен для автоматического пуска воздушных спринклерных установок пожаротушения.

Рисунок 13. Контрольно-пусковой узел управления “Спринт-100 (150)”

В дежурном режиме КПУУ осуществляет контроль целостности питающих и распределительных трубопроводов; контроль состояния спринклерных оросителей; контроль и регулировку пневматического давления в системе трубопроводов для поддержания рабочего уровня; мониторинг исправности; защиту установки пожаротушения от ложных срабатываний.

При возникновении пожара КПУУ производит сброс сжатого воздуха из системы трубопроводов с использованием клапана сброса воздуха и эксгаустера для снижения инерционности системы и подачу ОТВ к очагу пожара. Рабочий насос (основной водопитатель), предназначен для обеспечения требуемого расхода и напора огнетушащего вещества в трубопроводах установки в течении нормированного времени. Основные параметры насосов, к которым относится напор и расход, определяются на основании гидравлического расчета.

На случай отказа рабочего насоса всегда предусматривается резервный насос. В качестве насосов применяются одноступенчатые горизонтальные или вертикальные центробежные насосы, с осевым всасывающим патрубком и радиальным напорным патрубком. Насосы могут быть в моноблочном исполнении (рис. 14 б) или консольные (рис. 14 а).

Рисунок 14. Центробежные насосы: а – консольные; б – моноблочные

В некоторых случаях для поддержания постоянного давления воды, в случае его снижения, используют жокей-насос (вертикальный многоступенчатый насос) (рис. 15).

Рисунок 15. Жокей-насос

Для предотвращения частого включения жокей-насоса с целью компенсации утечки воды из системы используется промежуточная расширительный (мембранный) бак (рис. 16).

Рисунок 16. Мембранный бак

Расширительный бак функционирует следующим образом: после монтажа системы и подключения к электросети насос включается и начинает закачивать воду в водяную камеру; при этом объем воздуха, находящегося в воздушной камере бака, уменьшается на величину поступающего объема воды в бак. При уменьшении объема воздуха давление в расширительном баке возрастает. После того как давление в расширительном баке превысит давление отключения насоса, значение которого предварительно установленное на реле давления, насос отключается и находится в отключенном состоянии до тех пор, пока давление в системе не упадет в результате водоразбора (вода при этом поступает потребителю непосредственно из расширительного бака), после чего насос снова включается и т.д.

Так как давление воздуха в расширительном баке уравновешено давлением воды, мембрана постоянно находится в свободном состоянии, не испытывая внутренних напряжений. Она как бы «плавает» в баке между водой и воздухом. Давление в расширительном баке можно контролировать по манометру. По нему же происходит и настройка реле давления на требуемый рабочий диапазон работы расширительного бака. На рис. 17 показана совместная установка жокей-насоса и расширительного бака.

Рисунок 17. Жокей-насос с гидробаком

Насосные станции выполняют роль основного водопитателя и предназначены для обеспечения работы установки необходимым давлением и расходом огнетушащего вещества. По своему назначению насосные установки подразделяются на основные и вспомогательные. Вспомогательные насосные установки используются как частный случай, например в спринклерных установках на период, пока срабатывают не более 2–3 оросителей, то есть функционируют в течение времени, пока не требуется значительного расхода.

Насосный агрегат состоит из привода, соединенного через передаточную муфту с насосом (или блоком насосов), и фундаментной плиты (или основания). В зависимости от требуемого расхода в АУП может использоваться один или несколько рабочих насосных агрегатов. Независимо от количества рабочих агрегатов в насосной установке должен быть предусмотрен один резервный насосный агрегат. Тип и количество (1 или 2) основных насосов зависит от требуемой рабочей точки станции, которая определяется гидравлическим расчетом объекта. Резервный насос всегда один и его тип всегда соответствует типу основного насоса. На рис. 18 показана моноблочная насосная станция.

Рисунок 18. Моноблочная насосная станция

В качестве водоисточника для установок водяного пожаротушения может использоваться: городской водопровод, резервуар с необходимым запасом воды или открытый водоем. В случае, когда в качестве водоисточника используется городской водопровод и его параметры могут обеспечить необходимый напор и расход установки насосы, насосы-повысители не требуются.

Рассмотрим состав и принцип функционирования аппаратуры управления установками водяного пожаротушения на базе прибора управления «Поток-3Н» (рис. 19).

Рисунок 19. Прибор управления “Поток-3Н”

Основным достоинством данного прибора являются широкое разнообразие алгоритмов работы, способность функционирования в интегрированной системе безопасности, простота в эксплуатации и обслуживании. Прибор может осуществлять запуск системы водяного пожаротушения при падении давления воды в системе, сработка кнопки запуска, дистанционные команды управления (при работе в составе системы). При возникновении одного из условий запуска прибор подает сигналы управления на шкаф управления насосом – ШКП (шкаф контрольно-пусковой).

В случае блокировки автоматического включения шкаф обеспечивает возможность местного или ручного управления агрегатами. На рис. 20 показана схема водозаполненной автоматической установ-ки с тремя спринклерными секциями, работающая под управлением прибора «Поток–3И». В варианте с «жокей-насосом», прибор управляет пожарными насосами и жокей-насосом. В режиме «Автоматическое управление» прибор управляет жокей-насосом по трем датчикам давления (ДД). При сработке ДД низкого уровня или аварийного уровня давления жокей-насос включается.

При размыкании ДД низкого и аварийного уровней и сработке ДД верхнего уровня давления жокей-насос выключается. При переходе в режим «Запуск насосов» жокей-насос отключается. При переходе в режим «Запуск насосов» прибор запускает рабочий насос и ожидает выхода на режим. После выхода насоса на режим прибор переходит в режим «Работает основной насос». Если время выхода на режим истекло, а основной насос не сработал, прибор переходит в режим «Работает резервный насос». При переходе в режим «Работает резервный насос» прибор выключает рабочий насос и запускает резервный.

Рисунок 20. Водонаполненная автоматическая установка с тремя спринклерными секциями

Также схема может содержать прибор для подключения радиальных шлейфов сигнализации, предназначенный для контроля срабатывания сигнализаторов давления, установленных на контрольно-сигнальных клапанах и передачи управляющего сигнала на прибор «Поток-3Н». Сигнал о пожаре вырабатывается сигнализатором давления универсальным на контрольно-сигнальном клапане (КСК) и манометром срабатывания основного насоса. Сигналы манометра и сигнализатора давления дублируют для уменьшения опасности ложного срабатывания основного насоса.

Основная функция пульта «С-2000-М» (аппаратура компании «Болид») в системе управления установками водяного пожаротушения состоит в координации работы всей системы, отражение на жидкокристаллическом дисплее и запись произошедших событий, изменения конфигурации и программирования подключенных приборов, постановка на охрану и сброс тревог.