9.4. Пожарные автомобили воздушно-пенного тушения (апт)

АПТ предназначены для тушения крупных пожаров ЛВЖ и ГЖ пеной низкой кратности. Область их применения распространяется на объекты нефтедобычи, нефтехранилища, нефтепродуктопроводы, а также другие объекты нефтепереработки. Они принципиально не отличается от АЦ. На них используются пожарные насосы, ПТВ и арматура водопенных коммуникаций идентичная тем же насосам, ПТВ и арматуре, что на АЦ. В современных АПТ могут быть оригинальные насосы, имеются различия в конструкции АЦ, в схемах водопенных коммуникаций. На АПТ отсутствуют пенобаки. Идентичность конструктивного исполнения АПТ и АЦ позволяет использовать их не только для тушения пеной, но и водой, если ею заправлена цистерна АПТ.

В настоящее время на вооружении ГПС имеется три модификации АПТ. Одна из них является аналогом автоцистерны АЦ-40(375Н)Ц1А. Она сооружена на шасси Урал с бензиновым двигателем. По тактико-техническим характеристикам и их параметрам она идентична АВ-40(5557). Различие состоит только в том, что последняя сооружена на шасси Урал 5557 с дизелем. Поэтому в приводимой ниже таблице приводятся параметры технических характеристик двух новых АПТ.

Таблица 9.5

Автомобиль АВ-40 (5557) предназначен для:

• доставки к месту пожара запаса пенообразователя и ПТВ, а также для подачи пенообразователя к пеносмесителям;

• может быть использован в комплекте с другими пожарными автомобилями для подачи пенообразователя к магистральным пеносмесителям.

Автомобиль может использоваться как самостоятельная боевая машина с забором воды из водоема или водопроводной сети.

Цистерна из стали представляет собой неразъемную стальную конструкцию из элементов четырех обечаек, двух днищ и восьми боковых планок. На одной из них установлены пять датчиков уровня жидкости. Контрольные лампочки уровня сигнализации жидкости расположены на панелях приборов, установленных в насосном отсеке кузова и кабине водителя.

На вернем днище цистерны имеется люк для осмотра ее поверхности внутри и заливная горловина для наполнения цистерны.

В нижнем днище обустроен коллектор с патрубком для заполнения цистерны водой или слива из нее жидкости.

Внутри цистерны установлена переливная труба. Цистерна расположена за кабиной водителя, насос и ПТВ размещены в отсеках кормовой части кузова. Для поддержания положительной температуры в насосном отсеке устанавливается отопительно-вентиляционная установка ОВ-065.

Наполнение цистерны водой (пенообразователем) может осуществляться как на АУ различными способами: вручную (ведрами) через люк, с помощью насоса через заливную горловину на автоцистерне.

Пенообразователем возможна заправка (рис.9.24) забором его из емкости через всасывающий патрубок 10, насос 1, вентиль 7 и в цистерну 6. Аналогичным образом ее заполняют водой. При заборе воды из водопроводной сети она может поступать через заборный патрубок 10, вентиль 8 и в цистерну.

Подача огнетушащих веществ в очаги горения может осуществляться различными способами.

При постановке АВ на открытый водоисточник или водопроводную сеть воду можно подавать в лафетный ствол или рукавные линии от напорных патрубков 2, как и в случае АЦ. Если цистерна заполнена пенообразователем, то его подача в насос осуществляется через вентиль 9 и пеносмеситель 12. В дальнейшем раствор пенообразователя поступает в рабочие линии и стволы или пеногенераторы. Если она заполнена водой, то ее подача осуществляется через вентиль 8 во всасывающую полость насоса и далее в рукавные линии или лафетный ствол.

Пенообразователь в насос может подаваться через штуцер, с головки которого необходимо снять заглушку 11. Стационарный пеносмеситель 12 типа ПС-5 обеспечивает подачу пены низкой кратности в количествах 10,15,20 м³/мин при работе пяти ГПС-600. Лафетным стволом можно подавать до 20 м³/мин пены.

В отсеках кузова вывозятся шесть ГПС-600, два пеноподъемника, рукава диаметром 77 мм и другое ПТВ.

Для подачи большого количества пены (более 3000 л/мин), т.е. при установке более пяти ГПС-600, необходимо применять дозатор смеситель. Наиболее простая его схема показана на рис.9.25. Он представляет собой трубу, к концам которой приварены соединительные головки 2 для присоединения к ним пожарных напорных рукавов. От АВ подача пенообразователя осуществляется через дозирующий штуцер 3. Внутри штуцера устанавливается дозирующая шайба с площадью отверстия

(9.5)

где: Q - расчетный расход пенообразователя, м³/мин; μ - коэффициент расхода; g - ускорение свободного падения, м/с₂; ΔH - разность напоров в рукавной линии, подающей пенообразователь и в линии с водой, м.

При подаче пенообразователя через дозатор, установленный в напорной линии, необходимо на насосе АВ поддерживать на 0,2…0,3 МПа давление большее, чем на насосе автоцистерны, установленной на водоисточник.

Вариант подключения АВ к АЦ показан на рис.9.25,б. Возможно дозатор включать и во всасывающие рукава АЦ.

Автомобиль АВ-20 – предназначен для доставки к месту пожара боевого расчета, ПТВ и пенообразователя, а также для подачи в очаг пожара воздушно-механической пены, подаваемой по рукавным линиям.

На автомобиле установлен пожарный насос ПН-1200 (рис.9.26). В корпусе 1 на ведущем 8 и ведомом 6 валах закреплены шестерни 8 и 5. Они повышают обороты двигателя в 2,125 раза. Насос размещен в кормовом отсеке. Привод к нему осуществляется, как на АЦ, на шасси КамАЗ.

Для хранения и транспортировки огнетушащих веществ на автомобиле установлены три цистерны общей вместимостью 7000 л. Между собой они соединены гибкими трубопроводами. Поверхность каждой цистерны покрыта теплоизоляционным материалом (пенопластом), уложенным между стенками цистерны и наружной обшивкой.

Внутри корпуса цистерны установлены дренажная труба и успокоители, а внизу вварен всасывающий патрубок, предназначенный для ее заполнения или опорожнения с помощью насоса или самотеком. Наверху цистерны имеется люк для ее осмотра и наливная горловина.

На днище задней цистерны три датчика уровня жидкости. Контрольные лампочки сигнализации уровня жидкости в цистерне расположены на панелях приборов в заднем отсеке и в кабине водителя.

Поддержание положительной температуры жидкость в цистернах и в отсеке насосной установки предусмотрена система обогрева их отработавшими газами двигателя (рис.9.27). На каждой цистерне установлены обогреватели 7 (на рисунке показана одна цистерна 1 и фрагмент цистерны 3). Все обогреватели соединены последовательно. При закрытой заслонке 4 отработавшие газы двигателя, пройдя газоструйный вакуумный аппарат 3, проходя по трубопроводам, будут нагревать жидкость в цистернах и насосное отделение (нагреватель 10). При переходе на летнюю эксплуатацию из системы убирают заслонку 4.

Гидравлическая система водопенных коммуникаций (рис.9.28) не имеет пенобака и пеносмесителя.

Наполнение цистерны 7 жидкостью можно осуществлять различными способами. С помощью постороннего насоса пенообразователь (и вода) могут подаваться через заправочную горловину цистерны. Наполнение цистерны возможно осуществлять от постороннего насоса через всасывающий патрубок 11 насоса (при снятой крышке 10) и открытом вентиле 8 Ду-65. Таким же образом наполняется цистерна водой от водопроводной сети. Наполнение прекращается по загоранию сигнальной лампочки или началу перетока воды по сливной трубе.

Наполнение цистерны водой из открытого водоема осуществляется насосом при открытом напорном клапане 2 и вентиле 6 Ду-65.

Тушение очагов огня может осуществляться:

• воздушно-механической пеной при подаче воды от гидранта, а пенообразователя из цистерны – то же, при подаче воды из открытого водоема;

• подачей пенообразователя из цистерны в магистральные пеносмесители или в пеноподъемники.

Для подачи воздушно-механической пены на АВ-20 имеется шесть генераторов ГПС-600, один ГПС-2000, два пеноподъемника, переносной пеносмеситель, трехходовое разветвление.

При заборе воды из водопроводной сети или открытого водоема в напорные линии с пеногенераторами (их подсоединяют к патрубкам 3 или 5) пенообразователь поступает из цистерны 7 через вентиль 9 или 8 в насос. При этом должен быть открыт напорный клапан 2. К напорным патрубкам насоса можно подключить трехходовое разветвление и подавать пену тремя пеногенераторами ГПС-600.

Для подачи большого количества пены используется переносной пеносмеситель 4. К нему пенообразователь подается насосом АВ из

цистерны 7 при открытых вентилях 8 и 2. Вода подается из автоцистерны или ПНС.

5. Пожарные автомобили порошкового тушения

Пожарные автомобили порошкового тушения предназначены для тушения пожаров на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности, объектах газо- и нефтедобычи, а также на атомных электростанциях, электрических подстанциях и в аэропортах.

При их использовании следует учитывать, что время работы порошковых установок невелико и что максимальная площадь пожара, которая может быть потушена, также ограничена расходом из лафетных и ручных стволов.

К ПА порошкового тушения предъявляют специальные требования. Порошковая установка монтируется на шасси автомобилей, как правило, повышенной проходимости. Параметры шасси подбираются в зависимости от массы вывозимого ОПС. Основным элементом порошковой установки является сосуд для хранения порошка. В верхней части сосуда предусмотрена горловина для проведения технического осмотра и для немеханизированной зарядки порошком. В нижней части сосуда имеется люк для удаления остатков порошка. Сосуды оборудуются запорно–пусковой и предохранительной арматурой.

Порошковая установка ПА может состоять из 1,2 и более сосудов. Количество лафетных стволов должно быть 1 или 2. Длина рукавных линий обычно составляет от 20 до 60м. Порошок на очаг пожара может подаваться через лафетные стволы или по рукавам через ручные стволы. Лафетные стволы должны обеспечивать расход от 20 до100 кг/с. Они должны поворачиваться в горизонтальной плоскости на 360⁰ и в вертикальной плоскости в пределах от 15 до 60⁰. Ручные стволы должны иметь расход порошка не более 5 кг/с. Их количество должно быть не менее 2. Стволы и рукавные линии целесообразно хранить в отсеках кузова ПА подсоединенными к системе порошковых коммуникаций. Порошковые струи должны обладать большой огнетушащей дальностью.

Работа порошковых установок пожарных автомобилей основана на пневматическом вытеснении порошка из сосуда по трубопроводам или рукавным линиям. При этом порошок переводится в псевдоожиженное состояние, т.е. приобретает текучесть и возможность транспортироваться по трубопроводам и рукавам. Истекающая под давлением газопорошковая смесь формируется в виде порошковой струи, направляемой на очаг пожара.

В зависимости от способа подготовки порошка к транспортированию установки порошкового тушения, используемые на ПА, можно разделить на следующие типы:

1. С псевдоожижением порошка и непрерывной подачей сжатого газа в сосуд через пористый элемент (аэроднище).

2.С псевдоожижением порошка и непрерывной подачей сжатого газа в сосуд через форсунки.

3. С совместным хранением порошка и сжатого газа в сосуде(установки закачного типа).

В установках первого типа (рис.9.29) псевдоожижение порошка происходит при наборе давления в сосуде. В процессе выдачи порошка подача газа в сосуд возобновляется и происходит непрерывно. В качестве аэрирующих устройств используются пористые перегородки. Истечение порошковой аэросмеси из лафетных и ручных стволов происходит под постоянным давлением в сосуде.

Установки второго типа (рис. 9.30) по режиму введения газа в сосуд аналогичны первому типу и отличаются только аэрирующими устройствами, представляющими собой форсунки.

Форсуночный способ подачи газа в сосуд получил наиболее широкое распространение при создании ПА порошкового тушения как в нашей стране, так и за рубежом.

В установках третьего типа (рис. 9.31) порошок и сжатый газ содержатся в одном сосуде под высоким давлением При работе порошковой установки истечение порошка происходит под переменным давлением.

Принцип работы порошковых установок 1 и 2 типов рассмотрим на примере принципиальной схемы порошковой установки первого типа (см. рис. 9.29). Сжатый газ хранится в баллонах под высоким давлением 15…20 МПа. После вскрытия вентилей баллонов сжатый газ поступает в редуктор, где его давление снижается до рабочего, и далее поступает под аэроднище в сосуд для хранения порошка. Через аэроднище сжатый газ отдельными рассеянными струйками проходит сквозь слой порошка и переводит его в псевдоожиженное состояние. По достижении рабочего давления установка готова к работе. После этого открытием шаровых кранов порошок может подаваться к лафетному или ручному стволу. После закрытия шаровых кранов подачи порошка необходимо продуть трубопроводы и рукавные линии от остатков порошка. Для этого открываются вентили продувки и рукавные линии и трубопроводы продуваются сжатым газом от остатков порошка, предотвращая его слеживаемость.

Аналогичным образом работает и порошковая установка 2 – го типа. Только в этом случае газ поступает в рабочий сосуд через форсунки.

Принцип работы порошковой установки третьего типа отличается от двух других в следующем. Сжатый воздух и порошок хранятся в сосуде под высоким давлением, например 3,2 МПа. В процессе боевого дежурства вследствие негерметичности установки происходит снижение давления воздуха в сосуде. Как только величина давления снижается до 2,8 МПа, датчик давления выдает сигнал на блок автоматики, который включает в работу малогабаритный компрессор. Компрессор доводит значение давления воздуха в сосуде до 3,2 МПа и отключается. Во время боевого дежурства пожарного автомобиля малогабаритный компрессор порошковой установки постоянно подсоединен к электрической сети через быстроразъемное соединение. При открытии шарового крана подачи порошка высокое давление выталкивает первую порцию порошка и в сосуде происходит расширение газопорошковой смеси. При работе порошковой установки истечение газопорошковой смеси осуществляется под переменным давлением. После окончания подачи порошка продувка рукавных линий производится воздухом, отбираемым из верхней части сосуда порошковой установки.

Расчет порошковой установки первого и второго типов сводится к определению объема сосуда при заданной массе порошка, запаса транспортирующего газа, баллонов для его хранения, диаметров трубопроводов. Также рассчитываются диаметры проточных частей лафетного и ручного стволов, обеспечивающие заданные расходы порошка.

Объем сосуда W, м³ , для порошкового состава определяется по формуле:

, (9.6)

где G_опс – масса вывозимого ОПС, кг;

ρ_опс - насыпная плотность порошка, кг/м³;

W_с – объем свободного пространства, м³, принимается 10% от объема, занимаемого порошком.

Количество сжатого газа G_г для работы порошковой установки определяется по формуле:

G_г = G_р + G_тр + G_пр , (9.7)

где G_р – масса газа для создания рабочего давления в сосуде с ОПС, кг;

G_тр - масса газа для транспортирования ОПС и его выдачи из сосуда, кг;

G_пр - масса газа для продувки трубопроводов от остатков ОПС, кг.

Количество газа для создания рабочего давления

G_р = W_с ρ_р , (9.8)

где ρ_р - плотность сжатого газа при расчетном рабочем давлении Р_р и температуре Т в сосуде.

Значение ρ_р определяется по формуле

, (9.9)

где R - газовая постоянная, Дж/кгград К;

Т – температура, град К, при расчете принимается 273°К.

Количество газа G_тр для транспортирования ОПС и его выдачи определяется по формуле:

, (9.10)

где G_ОПС – масса вывозимого огнетушащего порошка, кг;

μ - концентрация газопорошковой смеси, кг порошка/ кг газа.

Для порошковых составов марки ПСБ μ_к принимается по рис.9.32.

Количество газа для продувки трубопроводов и рукавных линий от остатков порошка принимается 0,2 G_р .

Число баллонов для хранения сжатого газа определяется по формуле:

(9.11)

где W_б - вместимость баллона, м³;

_б - плотность сжатия газа в баллоне при расчетном давлении и температуре, кг/м³ .

Рабочее давление сжатого газа (воздуха) в сосуде для хранения порошка должно обеспечивать получение порошковых струй с максимально возможной огнетушащей дальностью. Под огнетушащей дальностью понимается дальность, при которой концентрация порошка в струе обладает огнетушащим действием.

Потери давления при транспортировании смеси определяется по формуле:

ΣΔP =, (9.12)

где - потери транспортирующего газа, МПа;

-потери давления от транспортирования порошка, МПа;

-потери давления на начальный разгон частиц порошка, МПа;

-местные потери давления, МПа;

-потери давления на вертикальном участке, МПа.

К потерям добавляется значение давления перед насадком лафетного или ручного стволов, необходимого для создания порошковой струи. Это суммарное давление и принимается в качестве расчетного рабочего давления. Величина его уточняется по результатам приемочных испытаний. Следует иметь ввиду, что увеличение давления в сосуде сверх расчетного давления ведет к увеличению металлоемкости порошковой установки. Огнетушащая дальность порошковых струй при этом не увеличится.

Насадки лафетного и ручных стволов должны обеспечивать геометрические размеры порошковой струи, чтобы её огнетушащая дальность была максимально возможной. Поэтому конструкция стволов должна быть такой, чтобы статическое давление на их срезе равнялось атмосферному.

Так как работа установки третьего типа происходит при снижении давления в сосуде, то ее расчет сводится к определению начального рабочего давления, чтобы в конце работы установки давление составляло величину, обеспечивающую получение струи с значительной огнетушащей дальностью.

Установки первого типа применялись в конструкции ПА порошкового тушения АП – 3 (130) – 148А и АП-5 (23213) – 196. Рабочее давление в сосудах составляло 0,4 МПа.

Установка второго типа использована в конструкции ПА АП –5000-40 (53213)ПМ-567. Принципиальная схема установки приведена на рис.9.33. На схеме показан один порошковый сосуд из имеющихся трех. Работа порошковой установки происходит следующим образом. Сжатый газ, хранящийся в баллонах 1 под высоким давлением, после открытия запорных вентилей поступает к манометру 4, понижающему редуктору 17 и далее через открытый кран 15 и форсунки 13 в сосуд с огнетушащим порошком. Проходя через отверстия форсунок, сжатый газ переводит порошок в псевдоожиженное состояние. После достижения рабочего давления в сосуде ОПС может подаваться в очаг пожара лафетным стволом 8 и ручными стволами 12, которые формируют порошковые струи. Продувка трубопроводов и рукавных линий от остатков порошка осуществляется сжатым газом, оставшимся в баллонах после работы установки. При этом закрываются краны 7 и 10 и открываются краны 14. Оставшийся в сосуде газ после работы установки выпускается в атмосферу через кран 16. Этот же кран используется при сбросе газа при периодическом рыхлении порошка. Кран 2 используется для зарядки сжатым газом батареи баллонов.

Порошковая установка смонтирована на шасси КамАЗ-53213 и имеет одинарную кабину, поэтому боевой расчет, включая водителя, составляет 3 человека. К раме шасси крепится подрамник, на котором установлены три сосуда для порошка и отсеки. Объем сосуда составляет 1.92 м и вмещает 1667 кг порошка. Секция 40-литровых баллонов в количестве 15 шт. для хранения сжатого газа при давлении 15 МПа установлена на лонжероны шасси. На крыше каркаса секции закреплен лафетный ствол с расходом порошка 40 кг/с. Управление стволом ручное. Все узлы установки порошкового тушения связаны между собой и со щитом управления трубопроводами.

Передний и задний отсеки оборудованы шторными дверями. Сосуды для хранения порошка закрыты панелями. Сверху отсеков и панелей установлен настил с поручнями. По бокам и сзади кузова устроены 4 лестницы для подъема к лафетному стволу и для обслуживания установки порошкового тушения.

В отсеках размещены две рукавные катушки с рукавами длиной 40м и условным проходом 20мм. Максимальная подача порошка через ствол составляет 5кг/с.

Для заполнения сосудов порошком предусмотрена вакуумная система, состоящая из газоструйного вакуумаппарата и пневмоцилиндра. Заправка каждого сосуда происходит в отдельности через штуцер горловины. Каждый сосуд может включаться в работу автономно.

При эксплуатации ПА большое значение имеет своевременное техническое обслуживание. Только в этом случае возможна их успешная работа на пожарах.

Основу технического обслуживания порошковых средств тушения составляют ежедневные проверки состояния оборудования, ежегодные проверки количества газа в баллонах и качества огнетушащего порошка, периодические проверки сосудов, работающих под давлением.

Ежедневным осмотром проверяются порошковые установки с помощью дежурного караула.

Периодичные проверки прочности и герметичности порошковых установок (сосудов, трубопроводов) производятся согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». Загрузка порошковых сосудов может производиться механизированным способом или вручную через горловину с установленной сеткой.