Устройство и алгоритм работы автоматических установок газового пожаротушения

Наиболее сложным изделием, определяющим надежность работы автоматической установки пожаротушения, является модуль газового пожаротушения, который в большинстве своем представляет собой баллон высокого давления с запорно-пусковым устройством (ЗПУ) (рис. 1).

Рисунок 1. Модуль газового пожаротушения: 1 – баллон; 2 – запорно-пусковое устройство; 3,4 – верхнее и нижнее опорное кольцо; 5 – клеммная колодка

Для изготовления современных легких баллонов высокого давления используют высокопрочную легированную сталь высокой однородности класса АКС (атмосферо-, коррозионностойкую), имеющую по отношению к другим сталям более высокую (в 2–3 раза) коррозионную стойкость и повышенные адгезионные свойства к лакокрасочным покрытиям. Наличие внутреннего покрытия в виде фосфатирующей грунтовки и высокоэластичного клея ВК обеспечивает дополнительную защиту баллона от воздействия агрессивных сред и повышает коррозионную стойкость еще в 1,5–2 раза.

Ржавчина как внутри баллонов, так и снаружи, не образуется. Благодаря этому свойству для подобных модулей установлен пятнадцатилетний срок эксплуатации до первого технического освидетельствования. Расчетный срок службы баллонов составляет не менее 30 лет и может быть увеличен по результатам эксплуатации. При одинаковом конструктивном исполнении модули отличаются между собой объемом, рабочим давлением и конструкцией ЗПУ.

Запорно-пусковые устройства конструктивно бывают трех типов:

• имеющие разрушающийся элемент (мембрану, стеклянную колбу и т.д.) и пиропатрон;
• имеющие запорный орган в виде клапана, который открывается после срабатывания пиропатрона;
• с электромагнитным пуском.

В отечественной и зарубежной практике применяют два типа запорных органов: клапанные и мембранные. Клапанные имеют разъемное сечение «клапан – седло».

При срабатывании клапан отходит от седла, освобождая выпускное отверстие. Мембранные узлы не содержат подвижного разъемного сечения, они открываются путем разрушения запорного элемента. Из-за наличия в клапанном узле разъемного сечения большого диаметра он принципиально менее герметичен, чем мембранный узел.

Привод ЗПУ, как правило, содержит кинематические механизмы: поршни, клапаны, рычаги на осях и другие подвижные элементы, которые для обеспечения срабатывания требуется вращать или перемещать. Пусковым элементом ЗПУ обычно являются электромагниты или пиропатроны. Наибольшее распространение получили пиропатроны, так как они не содержат подвижных элементов (вся энергия сосредоточена в их заряде) и не требуют технического обслуживания.

Большинство компаний производят модули газового пожаротушения с электромагнитным пуском ЗПУ. Это вызвано следующими особенностями:

• Электромагнит, как правило, срабатывает при токе менее 0,5 А по сравнению с пиропатроном, имеющим ток срабатывания более 1,0 А.
• Конструкция ЗПУ с электромагнитным пуском позволяет осуществлять и пневмопуск, что особенно важно при одновременном срабатывании большого количества модулей газового пожаротушения. В этом случае от одного электромагнита можно одновременно запустить до 10 модулей.
• После срабатывания модуля газового пожаротушения отсутствует необходимость приобретения комплектующих (мембран, пиропатронов и т.д.) для восстановления работоспособности модулей. Это особенно важно для организаций, эксплуатирующих модули вдали от фирмы, их изготовившей, или специализированного сервисного центра.
• ЗПУ с электромагнитом всегда можно проверить на надежность срабатывания, в отличие ЗПУ первого типа, которое в случае срабатывания и замены разрушенного запорного элемента и пиропатрона становится практически новым изделием. Тем более, что на практике имелись случае, когда после срабатывания пиропатрона пуск модуля не был осуществлен.

На рис. 2 показан серийно выпускаемый модуль газового пожаротушения МПА 60-Х-50, который совмещает в себе функции для длительного хранения и подачи газового огнетушащего вещества при формировании командного импульса на исполнительное устройство модуля.

Рисунок 2. Модуль газового пожаротушения МПА 60-Х-50

Маркировка: 60 – рабочее давление, кгс/см2; X – объем модуля (доступны варианты на 100 л, 125 л, 150 л); 50 – диаметр выходного отверстия запорно-пускового устройства, мм. Три вида запуска: электрический, пневматический, ручной. В эксплуатации предпочтительны баллоны вместимостью до 100 литров, так как они удобны для транспортирования и монтажа, не подлежат регистрации в органах Ростехнадзора.

Наряду с классическим типом модулей встречаются модули подвесные и настенные, применяемые в автоматических установках газового пожаротушения модульного типа. На рис. 3 показан подвесной модуль газового пожаротушения.

Рисунок 3. Подвесной модуль газового пожаротушения “Заря-3”

Подвесные модули являются отдельными устройствами с комплектом механизмов срабатывания. Достоинством подвесных модулей является малое время доставки ГОТВ в очаг пожара, простота монтажа и возможность объединения в сеть. Минусом является небольшой объем ГОТВ, а соответственно, и объем защищаемого одним модулем помещения. Настенные модули газового пожаротушения крепятся на стены (рис. 4), они более эффективны, чем подвесные, из-за большего объема.

Рисунок 4. Настенные модули газового пожаротушения

Сосуды крепятся к стене, от них отходит разветвленная разводка (шланг) на потолок к распылителям. Из-за того, что модули находятся на отдалении от очага, они меньше повреждаются. В централизованных установках газового пожаротушения обязательным элементом будут являться распределительные устройства, которые позволяют обеспечить защиту нескольких зон от одной батареи (рис. 5).

Рисунок 5. Централизованная установка газового пожаротушения на 6 направления: 1 – рабочие модули; 2 – резервные модули; 3 – распределительное устройство; 4 – запорно-пусковое устройство; 5 – общий коллектор; 6 – пусковые цепи; 7 сигнализатор давления универсальный

На рисунке показано 6 направлений пожаротушения, и для каждого из них предусмотрен выпуск ОТВ из определенного количества модулей.

Срабатывание ЗПУ модулей пожаротушения обеспечивает подачу огнетушащего вещества в коллектор. После срабатывания ЗПУ на распределительном устройстве газ из пускового баллона, воздействуя на пневмоцилиндр в распределительном устройстве, перемещает его вниз, в результате чего поворачивается заслонка запорного клапана, открывающая конкретное направление тушения пожара (рис. 6). Под действием поступившего в трубопровод ГОТВ срабатывает сигнализатор давления универсальный, обеспечивая подачу сигнала о выпуске ГОТВ на пульт управления (пожарный пост).

Возврат пневмоцилиндра в исходное состояние перекрывает доступ огнетушащего вещества в трубопровод, тем самым прекращая работу установки. В зависимости от применяемой модели распределительного устройства возврат осуществляется в ручном или автоматическом режиме. Автоматический возврат поршня пневмоцилиндра по команде с панели управления возможен только при условии использования реверсивных распределительных устройств.

Рисунок 6. Устройство распределительное: 1 – соединительные части; 2 – патрубок выпускной; 3 – пневмоцилиндр; 4 – запорный клапан с поворотной заслонкой; 5 – патрубок впускной; 6 – рукоядка ручного пуска

Одна из конструкций распределительного устройства показана на рис. 7.

Рисунок 7. Принципиальная схема монтажа распределительного устройства

Элементом установок и модулей газового пожаротушения, обеспечивающим выпуск ГОТВ в защищаемое помещение, является насадок (рис. 8).

Рисунок 8. Насадок для выпуска ГОТВ

Классификация насадков:

• по материалу для изготовления: нержавеющая сталь, латунь, алюминий, черная сталь с различными покрытиями (никелирование, хромирование, окрашивание).
• по углу распыла:
• 90 градусов – используются в небольших помещениях, когда модуль газового пожаротушения располагается в углу защищаемого помещения;
• 180 градусов – используются в помещениях «коридорного типа» (длина в два и более раза больше ширины), а также в помещениях большой высоты, где нужно расположить насадки в два яруса;
• 360 градусов – используют традиционно, когда нужно равномерное распределение ГОТВ по площади;
• по размеру присоединения: 1/2ʹʹ (15 мм), 3/4ʹʹ (20 мм), 1ʹʹ (25 мм), 1 1/4ʹʹ (32 мм), 1 1/2ʹʹ (40 мм), 2ʹʹ (50 мм). От присоединительного размера прямо пропорционально зависит расход огнетушащего вещества. Насадки 2ʹʹ используют крайне редко, в исключительных случаях, когда необходимо обеспечить большой расход ГОТВ.
• по площади действия: для насадков существуют значения площади действия и радиуса действия – это паспортные величины, заявленные производителем.

Площадь, защищаемая одним насадком, как правило, находится в пределах от 20 до 90 м2. Насадки должны обладать стойкостью к коррозии и быть легки в изготовлении. В одном помещении (защищаемом объеме) должны применяться насадки только одного типоразмера, при этом выпускные отверстия насадков должны быть ориентированы таким образом, чтобы струи ГОТВ не были направлены непосредственно в постоянно открытые проемы защищаемого помещения.

В состав электротехнической части автоматических установок газового пожаротушения входит оборудование, обеспечивающее обнаружение пожара и своевременное формирование электрического импульса на запуск установки и выпуск газового огнетушащего вещества, а также предупреждение людей, находящихся в зоне пожара, о включении установки.

К этому оборудованию относятся приборы пожарной сигнализации, приборы пожарные управления, пожарные извещатели, звуковые оповещатели и световые оповещатели: «Пожар», «Газ – уходи», «Газ – не входи». Следует также отметить, что часть электротехнического оборудования находится в зоне обнаружения и тушения пожара, а часть в диспетчерской и на станции пожаротушения.

При срабатывании установка должна обеспечивать задержку выпуска ГОТВ в защищаемое помещение при автоматическом и дистанционном пуске на время, необходимое для эвакуации из помещения людей, отключения систем общеобменной вентиляции, воздушного отопления и кондиционирования, закрытие противопожарных клапанов и других клапанов в составе указанных систем вентиляции, но не менее 10 с от момента включения в помещении системы оповещения и управления эвакуацией.

Время полного закрытия противопожарных и других клапанов и остановки вентиляционных потоков в воздуховодах всех систем защищаемого помещения не должно превышать принятого в проекте времени задержки. Допускается не отключать при пожаротушении вентиляционные установки, которые обеспечивают безопасность технологического процесса в защищаемом помещении.

При этом расчет установки производится с учетом потерь огнетушащего вещества вследствие работы вентиляционных установок. Включение всех запорно-пусковых устройств сосудов с ГОТВ, предназначенных для одного из защищаемых помещений, должно осуществляться в течение временного интервала не более 2 с при автоматическом или дистанционном пуске АУГП. При этом установка должна обеспечивать инерционность (время срабатывания без учета времени задержки выпуска ГОТВ) не более 15 с.

В соответствие с нормативными документами установка должна обеспечивать подачу не менее 95 % массы ГОТВ, требуемой для создания нормативной огнетушащей концентрации в защищаемом помещении, за временной интервал, не превышающий:

• 10 с – для модульных установок, в которых в качестве ГОТВ применяются сжиженные газы (кроме двуокиси углерода);
• 15 с – для централизованных установок, в которых в качестве ГОТВ применяются сжиженные газы (кроме двуокиси углерода);
• 60 с – для модульных и централизованных установок, в которых в качестве ГОТВ применяются двуокись углерода или сжатые газы.