СИСТЕМА ПОДСЛОЙНОГО ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ В РЕЗЕРВУАРАХ С ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИМИСЯ ЖИДКОСТЯМИ И ПЕНОГЕНЕРАТОР ВИБРАЦИОННОГО ТИПА
SYSTEM OF LAYER-BY-LAYER FIRE EXTINGUISHING IN VOLATILE FLAMMABLE LIQUID RESERVOIRS AND VIBRATION FOAM GENERATOR

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к системам подслойного тушения пожаров в резервуарах с легковоспламеняющимися жидкостями.
Известна система с высоконапорным пеногенератором (Рекомендации по проектированию автоматической системы подслойного пожаротушения в железобетонных резервуарах и стальных вертикальных резервуарах со стационарной и плавающей крышей на объектах АК «Транснефть», М., 1996 г., стр.20, рис.7; стр.23, рис.10), который содержит корпус с установленными в нем соплом для подвода пенообразователя, патрубок для подачи газа, снабженный воздушным клапаном, и диффузор раструбного типа, жестко закрепленный в корпусе и образующий вывод газожидкостной смеси, а также направляющую потока газа, закрепленную с внутренней стороны в виде полого усеченного конуса, образующего с торцом диффузора щель, сужающуюся от поверхности к центральной части.
7
Известен пеногенератор в качестве прототипа, является пеногенератор (описание к свидетельству на полезную модель РФ №43927, МКИ F04F 5/02), содержащий цилиндрический корпус с фланцами на торцах, в одном из которых установлено сопло для подвода водного раствора пенообразователя, а в боковой поверхности корпуса выполнены отверстия для подвода газа, установленную внутри корпуса напротив сопла камеру смешения, прикрепленную большим основанием к фланцу напротив сопла, которое содержит воздуховод, один конец которого расположен внутри выходного отверстия сопла, а другой, выполненный расширенным, прикреплен к внутренним стенкам сопла, имеющего торцевую поверхность, соединенную со стенками сопла, при этом в торцевой поверхности расположены несколько входных отверстий сопла, а в стенках сопла выполнены каналы, соединяющие внутреннюю полость сопла с внутренней полостью цилиндрического корпуса пеногенератора.
Недостатком известных пеногенераторов является невозможность выработки пены низкой кратности при граничных значениях условий работы пеногенератора.
В системах подслойного тушения пожаров, пенообразователь подается в пеногенератор под давлением 8-10 атм., согласно «Норм пожарной безопасности 61-97». В случае когда пенообразователь подается в пеногенератор на нижнем пределе допустимого давления (8 атм.) или отрицательная температура окружающей среды близка к нижнему пределу допустимой температуры использования пенообразователя (-15°С), пеногенератор начинает вырабатывать пену кратностью ниже допустимого предела, т.е. менее 3.
Технически достижимый результат - повышение эффективности тушения пожаров в резервуарах с ЛВЖ.
Это достигается тем, что в системе подслойного тушения пожара в резервуарах с ЛВЖ, содержащей резервуар, в который вмонтирована система пожаротушения, причем по периметру резервуара в верхней части проложен термочувствительный кабель, выполняющий функции датчика, реагирующего на повышение температуры ЛВЖ в резервуаре, который имеет, по крайней мере, четыре ввода с исполнительной системой подачи пены, представленной в виде сервоклапана, предохранительной мембраны, обратного клапана и пеногенератора вибрационного типа, подключенного к системе подачи раствора пенообразователя, при этом одни пенные насадки расположены в нижней части резервуара - подслойно, а другие пенные насадки - в верхней части резервуара над слоем ЛВЖ.
На фиг.1 представлена конструкция пеногенератора вибрационного типа, на фиг.2 - схема системы подслойного тушения пожара в резервуарах с ЛВЖ.
Пеногенератор вибрационного типа (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 с фланцами 2, 3, закрепленными на его торцах, во фланце 2 установлено сопло 4 для подвода водного раствора пенообразователя. Сопло 4 имеет торцевую поверхность, соединенную с его стенками. В боковой поверхности корпуса 1 расположены отверстие 5 с фильтром 17 или несколько отверстий для подвода газа или воздуха (на чертеже не показано). Внутри корпуса 1 напротив сопла 4 установлена камера смешения, выполненная в виде цилиндрической части 6, соединенной с конфузором 7, установленным на входе раствора пенообразователя из сопла 4 и диффузором 8 на выходе, прикрепленным к фланцу 3. Сопло 4 имеет несколько входных сопловых отверстий 9, выполненных в торцевой поверхности сопла 4, которые соединяются с профилированной камерой 10, заканчивающейся выходным отверстием 11 сопла 4. Кроме того, пеногенератор содержит установленный внутри сопла 4 воздуховод 12, один конец 13 которого расположен внутри выходного отверстия сопла 11, а другой выполнен расширенным и соединяется каналами 14 с внутренней полостью цилиндрического корпуса 1. Профилированная камера 10 образована внешней поверхностью стенок воздуховода 12 и внутренней поверхностью стенок сопла 4. Цилиндрическая часть 6 камеры смешения выполнена с эксцентриситетом «е» относительно конфузора 7 и диффузора 8. На ней установлен возбудитель автоколебаний, выполненный в виде кольца 15, охватывающего цилиндрическую часть 6 камеры смешения и контактирующего с ней посредством трех равномерно расположенных по внутренней поверхности кольца 15 опор качения 16, выполненных в виде шариков или роликов. При этом диффузор 8 и цилиндрическая часть 6 камеры смешения выполнены из упругих материалов.
Система подслойного тушения пожара в резервуарах с ЛВЖ представлена на фиг.2 и включает в себя резервуар 18, по периметру которого в верхней части проложен термочувствительный кабель 19, выполняющий функции датчика, реагирующего на повышение температуры ЛВЖ в резервуаре. Термочувствительный кабель 19 имеет, по крайней мере, четыре ввода с исполнительной системой подачи пены, представленной в виде сервоклапана 22, предохранительной мембраны 23, обратного клапана 24 и пеногенератора вибрационного типа 25, подключенного к системе подачи раствора пенообразователя. Пенные насадки 21 расположены в нижней части резервуара (подслойно), а пенные насадки 20 - в верхней части резервуара над слоем ЛВЖ.
Система подслойного тушения пожара в резервуарах с ЛВЖ работает следующим образом.
В резервуарах с легковоспламеняющимися жидкостями обеспечивается оперативное тушение пожара за счет образования на поверхности горящей жидкости огнестойкой самозатягивающейся пленки из всплывших на поверхность мелких пузырьков пены, перекрывающих доступ кислорода в зону горения. При этом используется 3% или 6% водный раствор фторсинтетического пенообразователя, который вырабатывается пожарной машиной или баком-дозатором (на чертеже не показано), в которых происходит процентное смешивание воды и пенообразователя. Пена, выработанная из водного раствора пенообразователя с помощью пеногенератора 25 вибрационного типа, подается в нижний и верхний слои легковоспламеняющейся жидкости, всплывает на ее поверхность, где образует огнестойкую и непроницаемую для воздуха пленку. При работе системы, зона горения быстро локализуется от периферии резервуара к центру и пламя подавляется в течение нескольких минут. Эффективность системы подслойного тушения пожаров в основном зависит от следующих факторов: кратности пены с величиной не менее 3; величины противодавления пеногенератора, которое должно превышать статическое давление столба легковоспламеняющейся жидкости в резервуаре; производительности пеногенератора, который должен обеспечить быстрое заполнение горящей поверхности слоем пены; мелкодисперсности (1-2 мм в поперечнике) и однородности выработанной пены. Автоматическая система подслойного тушения пожара получает сигнал на тушение пожара от термочувствительного кабеля 19, опоясывающего верхний пояс резервуара. В качестве источника водного раствора пенообразователя в системе могут быть использованы баки-дозаторы, размещенные в отдельном помещении, или пожарные машины.
Пеногенератор вибрационного типа работает следующим образом. В случае возникновения пожара в резервуаре и срабатывании системы подслойного тушения пожара (на чертеже не показано), водный раствор пенообразователя подается насосной установкой или пожарной машиной под давлением в пеногенератор. Водный раствор пенообразователя под давлением через входные отверстия 9 сопла 4, попадает в профилированную камеру 10, где, сливаясь в единый поток и попадая в выходное отверстие 11 сопла 4, формируется направленная струя водного раствора пенообразователя. При этом струя имеет кольцевое сечение, так как наружная ее поверхность формируется выходным отверстием 11 сопла 4, а внутренняя - концом 13 воздуховода 12. За счет кинетической энергии струи, воздух, находящийся во внутренней полости корпуса 1, увлекается (засасывается) наружной движущейся с большой скоростью поверхностью струи в камеру смешения, чему способствует конфузор 7. Кроме того, за счет этой же кинетической энергии воздух засасывается через отверстия 14 внутренней поверхностью струи, в камеру смещения. Этот воздух, находясь в замкнутом пространстве, внутри струи, гарантированно доставляется в камеру смешения, где происходит образование пены требуемой кратности.
Так как цилиндрическая часть 6 камеры смешения установлена относительно оси сопла 4 с эксцентриситетом «е», то она стремится занять равновесное положение, но за счет сил упругости консольной упругой балки, образованной цилиндрической частью 6 камеры смешения и диффузором 8, и сил противодействия со стороны кольца 15, выполняющего функции массы в возбудителе автоколебаний, - вновь возвращается в исходное положение. Процесс повторяется, за счет чего в системе возникают устойчивые автоколебания, амплитуда и частота которых зависит от инерционных и упругих параметров возбудителя автоколебаний. Автоколебания (вибрация) камеры смешения обеспечивают дробление разнородной пены и получение на выходе из пеногенератора мелкодисперсной (1-2 мм в поперечнике) однородной пены. Такая пена, состоящая из мелких пузырьков, легко проходит слой легковоспламеняющейся жидкости и практически вся всплывает на ее поверхности, обеспечивая эффективное тушение пожара. Устойчивость к раздавливанию мелких пузырьков объясняется тем, что силы поверхностного натяжения на маленьком пузырьке очень велики и для порыва оболочки пузырька требуются очень большие внешние усилия.
В случае разнородной структуры пузырьков пены (большие и мелкие), большие пузырьки имеют очень тонкую оболочку и малые силы поверхностного натяжения, поэтому при прохождении через слой легковоспламеняющейся жидкости они лопаются, водный раствор пенообразователя, из которого состоял пузырек, в силу своего большего удельного веса осаждается на дно резервуара и фактически не способствует тушению пожара. Горящей поверхности достигают только мелкие пузырьки. Для тушения пожара с помощью пеногенераторов, вырабатывающих пену разнородной структуры, требуется большее время и большее количество пенообразователя, который имеет большую стоимость.
Даже при граничных условиях работы пеногенератора, т.е. при низких давлениях водного раствора пенообразователя на входе пеногенератора (8 атм.) и низких температурах окружающей среды (-15°С) пена, под давлением, создаваемым пеногенератором, подается в нижний слой ЛВЖ в резервуаре, всплывает на поверхность, где образует растекающуюся по поверхности, стойкую, не разрушаемую огнем пленку, которая прекращает доступ кислорода в зону горения, и пожар прекращается.