Новые направления разработок узлов управления на базе сигнализатора потока жидкости

Скачать статью в формате Word

А.В. Лакеев, генеральный директор ООО «Терра Нова», А.А. Ришин, генеральный директор ООО «Лакита», Л.М. Мешман, ведущий науч. сотр., канд. техн. наук, В.А. Былинкин, зам. нач. отд., канд. техн. наук, Р.Ю. Губин, ст. науч. сотр. (ФГУ ВНИИПО МЧС России).

Рассмотрены основные положения типовых технических решений по узлам управления с использованием сигнализатора потока жидкости совместно с электрозапорным устройством вместо спринклерного сигнального клапана. Эти технические решения позволяют обеспечить типизацию при проектировании узлов управления, выполняющих функции соответствующих тради­ционных узлов управления как агрегатных спринклерных и дренчерных автоматических установок пожаротушения (АУП), так и конъюнкционных спринклерно-дренчерных АУП, и обеспечивающих высокую надежность действия по исключению ложных срабатываний. Ил. 6, табл. 1.

Основным техническим средством традиционных спринклерных автоматических установок пожаротушения (АУП) является спринклерный сигнальный клапан. Спринклерный сигналь­ный клапан в основном выполняет две функции:

• активацию сигнализатора давления при срабатывании спринклерного оросителя;
• компенсацию возможных утечек воды из питающего трубопровода и распределительной сети.

При активации сигнализатора давления осуществляется рабочий запуск пожарного насоса, передается сообщение о пожаре в пожарную часть и обеспечивается необходимый алгоритм управления технологическим процессом при возникновении пожара.

Для восполнения утечек используется компенсатор – как правило, диафрагма с внутренним диаметром не более 3 мм. При длительной эксплуатации некачественной водопроводной воде это отверстие часто зашлаковывается, вследствие чего может произойти ложное срабатывание сигнального клапана и, как следствие, ложный запуск пожарного насоса, ложное сообщение о пожаре в пожарную часть и нарушение алгоритма технологического процесса.

Представляется весьма перспективным вместо спринклерного сигнального клапана использо­вать сигнализатор потока жидкости (СПЖ) отдельно или совместно с электрозапорным устройством. Конструкция СПЖ приведена на рис. 1. СПЖ состоит из основания, чувствительного элемента (пластмассового эластичного флажка диаметром, практически равным внутреннему диаметру пита­ющего трубопровода), контактной группы и U-образной скобы. СПЖ монтируют на питающем трубо­проводе следующим образом. Флажок сворачивают в трубку и опускают в отверстие в трубе поперек оси трубы. U-образной скобой СПЖ закрепляется на трубопроводе.

В нормальном состоянии при отсутствии пожара движение воды по питающему трубопроводу отсутствует. Флажок СПЖ занимает нейтральное положение. При срабатывании любого спринклерного оросителя за счет движения воды по питающему трубопроводу флажок отклоняется по направ­лению движения потока, вследствие чего происходит переключение контактной группы и выдача управляющего командного импульса на соответствующие технические средства АУП и технические средства, применяемые в технологическом процессе.

В настоящее время ООО «Лакита» подготовлены Типовые технические решения по узлу управ­ления (УУ) с использованием сигнализатора потока жидкости (вместо спринклерного сигнального клапана). Эти технические решения позволяют обеспечить типизацию при проектировании узлов управления, выполняющих функции соответствующих узлов управления (как традиционных спринклерных и дренчерных, так и конъюнкционных спринклерно-дренчерных АУП), обеспечивающих повышенную надежность действия АУП по исключению ложных срабатываний.

Типовые технические решения распространяются на спринклерные, дренчерные и конъюнкци-онные спринклерно-дренчерные узлы управления типа УУ_СПЖ, входящие в состав спринклерных (водозаполненных и воздушных), дренчерных или конъюнкционных спринклерно-дренчерных АУП. УУ_СПЖ предназначены для пуска огнетушащей жидкости (воды или пены) к оросителям (разбрыз­гивателям или распылителям) АУП, выдачи управляющего импульса на пожарную насосную установку, аппаратуру сигнализации и оповещения и на технологическое оборудование.

Рисунок 1: Общий вид и конструкция сигнализатора потока жидкости

В настоящее время разработаны 14 вариантов схем и модификаций УУ_СПЖ на базе СПЖ и электрозапорных устройств (для девяти типоразмеров диаметров условного прохода DN 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250 и 300), которые реализуют различные алгоритмы привода в действие спринклерных и конъюнкционных спринклерно-дренчерных АУП.

Различные модификации УУ_СПЖ, выполненные на базе СПЖ, а также на базе СПЖ и электро­запорного устройства ЭЗ (электрозатвора или электрозадвижки), представлены на рис. 2.

Согласно классификационной схеме УУ_СПЖ:

• под спринклерным узлом управления подразумеваются два типа УУ_СПЖ, выполненные на базе СПЖ, а также на базе СПЖ и ЭЗ:

-       УУ_СПЖ, выполненный на базе СПЖ, – спринклерный водозаполненный (УУ_СПЖ-С_В);
-       УУ_СПЖ, выполненный на базе СПЖ и ЭЗ и включающий в себя на два вида УУ_СПЖ: спринклерный водозаполненный (УУ_СПЖ-С_В) и спринклерный воздушный (УУ_СПЖ-С_Вз);

• под дренчерным узлом управления   подразумеваются пять видов УУ_СПЖ:

-       дренчерный электроуправляемый (УУ_СПЖ-Д_Э);
-       дренчерный с водозаполненной побудительной линией (УУ_СПЖ-Д_В);
-       дренчерный с воздушной побудительной линией (УУ_СПЖ-Д_Вз);
-       комбинированный дренчерный – электроуправляемый и   с водозаполненной побудительной  линией (УУ_СПЖ-Д_ЭВ);
-       комбинированный дренчерный – электроуправляемый и с воздушной побудительной линией (УУ_СПЖ-Д_ЭВз);

• под конъюнкционным спринклерно-дренчерным узлом управления подразумеваются шесть
  видов УУ_СПЖ:

-       спринклерно-дренчерные водозаполненные (УУ_СПЖ-С_ВД_Э, УУ_СПЖ-С_ВД_В);
-       спринклерно-дренчерные воздушные (УУ_СПЖ-С_ВзД_Э, УУ_СПЖ-С_ВзД_Вз);
-       спринклерно-дренчерный комбинированный электроуправляемый с водозаполненной побуди­тельной линией (С_ВД_ЭВ);
-       спринклерно-дренчерный комбинированный электроуправляемый с воздушной побудительной линией (С_ВзД_ЭВз)

Спринклерные и дренчерные УУ_СПЖ выполняют функции соответствующих традиционных узлов управления.

Конъюнкционные УУ_СПЖ (УУ_СПЖ-С_ВД_Э, УУ_СПЖ-С_ВД_В, УУ_СПЖ-С_ВзД_э, УУ_СПЖ-С_ВэД_Вз- УУ_СПЖ-С_вД_ЭВ или УУ_СПЖ-С_ВзД_ЭВз) применяются в тех случаях, когда требуется обеспечить высокую надежность по исключению ложных срабатываний АУП. В конъюнкционных УУ_СПЖ совмещены функции как спринклерного, так и дренчерного узла управления.

При использовании УУ_СПЖ-С_ВД_Э, УУ_СПЖ-С_ВД_В, УУ_СПЖ-С_ВзД_Э, УУ_спж-С_ВзД_Вз, УУ_СПЖ-Д_ЭВ и УУ_СПЖ-С_ВД_Вз включение ЭЗ и/или пожарного насоса осуществляется по двухканальной схеме конъюнкции (логи­ческой схеме совпадения «И») только при совместном срабатывании спринклерной и дренчерной частей АУП, причем приоритет в срабатывании спринклерной и дренчерной частей АУП не регламентируется.

Рисунок 2: Модификации УУ_СПЖ, выполненные на базе СПЖ, а также СПЖ и ЭЗ

При использовании УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ и УУ_СПЖ-С_ВзД_ЭВз включение электрозапорного устройства ЭЗ (электрозатвора или электрозадвижки) и/или пожарного насоса осуществляется по трехканальной схеме конъюнкции (логической схеме совпадения «И») в следующих вариантах:

• при совместном срабатывании   спринклерной и дренчерной частей АУП (по трем каналам),
  причем приоритет в срабатывании спринклерной или дренчерной частей АУП не регламентируется;
• при совместном срабатывании спринклерной и дренчерной частей АУП (по любой совокупности двух каналов из трех), причем приоритет в   срабатывании   спринклерной или дренчерной частей АУП не регламентируется.

Комплектация УУ_СПЖ, выполненных на базе СПЖ и ЭЗ (для DN от 50 до 300), приведена в таблице. В качестве примера на рис. 3-6 показаны логические и гидравлическая схемы УУ_СПЖ-С_ВД_В и УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ.

Спринклерно-дренчерный УУ_СПЖ-С_ВД_В совмещает в себе конструктивно и функционально спринклерный водозаполненный УУ_СПЖ-С_В и дренчерный с гидравлической побудительной сетью УУ_СПЖ-Д_В. Автоматическое управление всем циклом АУП (включение электрозатвора или электрозадвиж­ки, пожарного насоса, системы дымоудаления, отключение вентиляции и технологического оборудова­ния, выдача соответствующей световой и звуковой сигнализации и т. п.) осуществляется только при совместном срабатывании основного спринклерного контура (СПЖ или совместно СПЖ и контактного манометра МК1) и контура побудительной сети (контактного манометра МК2).

Узел управления УУ_СПЖ-С_ВД_В функционирует следующим образом.

В дежурном режиме УУ_СПЖ-С_ВД_В все трубопроводы основного контура АУП и контура гидравличес­кой побудительной сети заполнены водой, движение воды по питающему и распределительным трубопроводам, а также в гидравлической побудительной сети отсутствует, пластмассовый флажок СПЖ находится в нейтральном положении. Побудительная линия через обратный клапан КО_поб и компенсатор Ком_поб находится под рабочим гидравлическим давлением.

При срабатывании спринклерного оросителя (распылителя) или при открытии крана проверки К_пров работоспособности АУП начинается движение воды через СПЖ, и его флажок отклоняется по направлению движения жидкости. При этом за счет передаточного механизма происходит замыкание контактной группы СПЖ.

Срабатывание СПЖ (или совместно СПЖ и контактного манометра МК1) равносильно активации только основного спринклерного контура, поэтому срабатывания АУП не происходит.

При открытии крана К_{пров.поб} проверки работоспособности АУП или срабатывании оросителя (распылителя, теплового замка и т. п.) побудительной сети давление в этой сети снижается. При уменьшении давления до (0,1-0,3) МПа срабатывает контактный манометр МК2. Срабатывание контактного манометра МК2 равносильно активации второго дренчерного контура.

Рисунок 3: Логическая схема срабатывания УУ_СПЖ-С_ВД_В: СПЖ – сигнализатор потока жидкости; МК1 – контактный манометр основного контура; МК2 – контактный манометр побудительного контура; ЭЗ – электрозатвор или электрозадвижка; «И» – схема коньюнкции; а, б – варианты алгоритма срабатывания УУ_СПЖ-С_ВД_В

Рисунок 4: Логическая схема срабатывания УУ_СПЖ-Д_ЭВ по двум каналам из трех: СПЖ – сигнализатор потока жидкости; МК1 – контактный манометр основного контура; МК2 – контактный манометр побудительного контура; ЭЗ – электрозатвор или электрозадвижка; УПС – установка пожарной сигнализации; «И» – схема коньюнкции; «ИЛИ» – схема дизъюнкции; а, б- варианты алгоритма срабатывания УУ_СПЖ-Д_ЭВ

Рисунок 5: Логическая схема срабатывания УУ_СПЖ-Д_ЭВ по трем каналам из трех: СПЖ – сигнализатор потока жидкости; МК1 – контактный манометр основного контура; МК2 — контактный манометр побудительного контура; ЭЗ – электрозатвор или электрозадвижка, УПС – установка пожарной сигнализации; «И» – схема конъюнкции; а, б – варианты алгоритма срабатывания УУ_СПЖ-Д_ЭВ

Рисунок 6: Типовая гидравлическая схема узлов управления УУ_СПЖ-С_ВД_В и УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ: СПЖ – сигнализатор потока жидкости; КО, КО_поб – обратные клапаны; ЭЗ – электрозатвор или электрозадвижка; М – манометр; МК1, МК2 – контактные манометры; Ком, Ком_поб – компенсаторы; К_слив – кран слива воды из питающего и распределительных трубопроводов; К_{слив.поб} - кран слива воды из побудительной сети; К_пров, К_{пров.поб} – кран проверки работоспособности УУ_СПЖ-С_ВД_В и УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ; Д – диафрагма, расход через которую соответствует «диктующему» спринклерному оросителю или распылителю при соответствующем расчетном давлении; Д_поб - диафрагма, расход через которую соответствует «диктующему» побудительному устройству (спринклерному оросителю, распылителю, тепловому замку и т. п.) при соответствующем расчетном давлении; М_Gг - cоединительная разъемная муфта; М_р – соединительная резьбовая муфта; Ф-3 – фланец-заглушка.

Если при этом основной спринклерный контур был активизирован, то через систему управления осуществляется автоматическое управление всем циклом АУП (включение электрозадвижки или электрозатвора, пожарного насоса, системы дымоудапения, отключение вентиляции и технологичес­кого оборудования, выдача соответствующей световой и звуковой сигнализации и т. п.).

Таким образом, при использовании УУ_СПЖ-С_ВД_В срабатывание электрозапорного устройства (электрозатвора или электрозадвижки) и/или пожарного насоса осуществляется по двухканальной схеме конъюнкции (логической схеме совпадения «И») только при совместном срабатывании основ­ного спринклерного контура и побудительной сети дренчерной части АУП, причем приоритет в срабатывании спринклерной и дренчерной частей АУП не регламентируется (см. рис. 3).

В дежурном режиме (при закрытой электрозадвижке или электрозатворе) практически исклю­чаются гидроудары в сети питающего трубопровода УУ_СПЖ-Д_В. Поэтому переключатель времени задержки срабатывания СПЖ устанавливают в положение «0 сек».

Для проверки работоспособности УУ_СПЖ-С_ВД_В открывают краны проверки К_пров и К_{пров.поб}. При этом давление в основном спринклерном контуре и побудительной сети дренчерного контура снижает­ся, что соответствует активации обоих контуров УУ_СПЖ-С_ВД_В. В этом случае через систему управления осуществляются автоматическое включение электрозадвижки или электрозатвора, пожарного насоса, выдача соответствующей световой и звуковой сигнализации, при необходимости проверка работоспособности системы дымоудапения, отключение вентиляции и технологического оборудова­ния и т.п. Однако вода на объект защиты не подается, так как спринклерные оросители или распылители находятся в нормальном закрытом состоянии.

Спринклерно-дренчерный УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ совмещает в себе конструктивно и функционально спринклерно-дренчерный водозаполненный УУ_СПЖ-С_ВД_Э и дренчерный с гидравлической побудитель­ной сетью и внешним управлением от установки пожарной сигнализации УУ_СПЖ-Д_ЭВ.

Автоматическое управление всем циклом АУП (включение электрозатвора или электрозад­вижки, пожарного насоса, системы дымоудаления, отключение вентиляции и технологического оборудования, выдача соответствующей световой и звуковой сигнализации и т. п.) осуществляется только при совместной активации основного спринклерного контура (СПЖ или совместно СПЖ и контактного манометра основного контура МК1), контура побудительной сети (контактного маномет­ра побудительного контура МК 2) и установки пожарной сигнализации (УПС).

Узел управления УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ функционирует следующим образом.

В дежурном режиме УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ все трубопроводы основного контура АУП и контура гидравли-че-ской побудительной сети заполнены водой, движение воды по питающему и распределительным трубопроводам, а также в гидравлической побудительной сети отсутствует, пластмассовый флажок СПЖ находится в нейтральном положении. Побудительная линия через обратный клапан КО_поб и компенсатор Ком_поб находится под рабочим гидравлическим давлением.

При срабатывании спринклерного оросителя (распылителя) или при открытии крана проверки К_пров работоспособности АУП начинается движение воды через СПЖ, и его флажок отклоняется по направлению движения жидкости. При этом за счет передаточного механизма происходит замыка­ние контактной группы СПЖ.

Срабатывание СПЖ (или совместно СПЖ и МК1) равносильно активации только основного спринклерного контура (первого канала), поэтому срабатывания АУП не происходит.

При открытии крана К_{пров.поб} проверки работоспособности АУП или срабатывании оросителя (распылителя, теплового замка и т. п.) побудительной сети давление в этой сети снижается. При уменьшении давления до (0,1-0,3) МПа срабатывает контактный манометр МК2. Срабатывание манометра МК2 равносильно активации второго канала (контура дренчерной побудительной сети).

Активация третьего канала осуществляется при срабатывании автоматических пожарных изве-щателей УПС.

При использовании УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ срабатывание АУП (включение электрозадвижки или электро­затвора, пожарного насоса, системы дымоудаления, отключение вентиляции и технологического оборудования, выдача соответствующей световой и звуковой сигнализации и т. п.) осуществляется по трехканальной схеме конъюнкции (логической схеме совпадения «И») в следующих вариантах:

• при совместном срабатывании спринклерной и одной из дренчерных частей АУП (при активации побудительной сети или   срабатывании УПС, т. е. при активации двух каналов из трех), причем приоритет в срабатывании спринклерной или дренчерной частей АУП не регламентируется (см. рис.4);
• при совместном срабатывании   спринклерной и дренчерной частей АУП (по трем каналам),
  причем приоритет в срабатывании спринклерной или дренчерной частей АУП не регламентируется (см. рис. 5).

В дежурном режиме (при закрытой электрозадвижке или электрозатворе) практически исклю­чаются гидроудары в сети питающего трубопровода УУ_СПЖ-Д_ЭВ. Поэтому переключатель времени задержки срабатывания СПЖ устанавливают в положение «0 сек».

Для проверки работоспособности УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ открывают краны проверки К_пров и К_{пров.поб}. При этом давление в основном спринклерном контуре и побудительной сети дренчерного контура снижа­ется, что соответствует активации обоих контуров УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ. Затем имитируют срабатывание УПС (например, кнопкой пуска). В этом случае через систему управления осуществляется автоматическое включение электрозадвижки или электрозатвора, пожарного насоса, выдача соответствующей све­товой и звуковой сигнализации и при необходимости проверка работоспособности системы дымоуда­ления, отключение вентиляции и технологического оборудования и т.п. Однако вода на объект защиты не подается, так как спринклерные оросители или распылители находятся в нормальном состоянии.

В зависимости от алгоритма функционирования (логической схемы) АУП проверка работоспо­собности УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ может осуществляться при активации только двух каналов из трех:

• спринклерного контура и дренчерной побудительной сети;
• спринклерного контура и УПС.

Принцип функционирования УУ_СПЖ-С_ВД_В и УУ_СПЖ-С_ВД_ЭВ соответствует зарубежным аналогам, называемым Pre-Action.

В случае ложного срабатывания спринклерного оросителя или распылителя масса пролитой на объект защиты воды зависит от высоты расположения питающих и распределительных трубопро­водов относительно данного спринклерного оросителя или распылителя. Для сокращения подачи воды на защищаемый объект необходимо открыть сливной кран.

Журнал “Пожарная безопасность”, № 7, 2007