Система трубопровода для пожаротушения
PIPELINE SYSTEM FOR FIRE EXTINGUISHING

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано в промышленных и гражданских объектах с повышенной пожарной опасностью для локализации очагов возгорания и тушения водой или воздушно-механической пеной пожаров класса А (твердые материалы), пожаров класса В (горючие жидкости), а также сжиженных горючих углеводородных и природных газов (СУГ и СПГ) в зданиях, сооружениях и на открытых технологических площадках.
Устройства пожаротушения, в зависимости от состава огнетушащего вещества и способа его подачи на место возгорания, подразделяются на: водяные системы пожаротушения; системы пожаротушения тонкораспыленной водой; системы пенного пожаротушения; порошковые системы пожаротушения; газовые системы пожаротушения; аэрозольные системы пожаротушения. Порошковые, газовые и аэрозольные системы пожаротушения имеют ограниченное применение и используются в основном для тушения пожаров на небольших площадях и в герметичных помещениях или для тушения пожаров в серверных, электростанциях, в лабораториях, где хранятся агрессивные химические вещества, бурно реагирующие с водой.
Наиболее распространенным огнетушащим веществом для защиты помещений и зданий является вода, так как она общедоступна и имеет хорошие охлаждающие свойства. Кроме того, водяные установки пожаротушения наименее сложные в монтаже, проектировании и использовании. В связи с этим наибольшее распространение получили водяные системы пожаротушения, системы пожаротушения тонкораспыленной водой и системы пенного пожаротушения. Водопенное пожаротушение является одной из форм водяного пожаротушения, с той лишь разницей, что в этих установках применяется раствор пенообразователя в воде.
Из уровня техники известна спринклерная установка пожаротушения по патенту RU 2424838 С1, которая может работать от трубопровода и обеспечивать необходимый уровень давления в сети. В состав известной спринклерной установки пожаротушения, входят источник водоснабжения, сеть магистральных и распределительных трубопроводов со спринклерными головками, дополнительно содержится основной водопитатель с фильтром, опущенными в источник, который соединен с магистральным трубопроводом, и система подпитки, установленная параллельно линии основного водопитателя и включающая в себя трубопровод подпитки вспомогательного водопитателя и вспомогательный автоматический водопитатель. Контрольно-сигнальная система включает в себя контрольно-сигнальный клапан. Магистральный трубопровод соединен с сетью распределительных трубопроводов, в которых смонтированы спринклерные головки. Каждая головка выполнена в виде штуцера со сквозным отверстием и резьбовой частью, переходящей в торцевую клапанную часть. Штуцер посредством осесимметричного кронштейна, состоящего из двух вертикальных объемных ребер жесткости и жестко связанных с ними двух наклонных призматических ребер, жестко соединен с полой цилиндрической втулкой с внутренней резьбой, взаимодействующей с зажимным болтом, который поджимает стеклянную колбу к запирающему тарельчатому клапану. С другой стороны, к втулке, перпендикулярно ее оси, крепится распылительное устройство в виде розетки с лепестками, расположенными относительно друг друга с зазором. Тарельчатый клапан расположен через прокладку осесимметрично на стороне штуцера, противоположной резьбовой части. Стеклянная колба с жидкостью внутри является термочувствительным элементом, срабатывающим на превышение температуры.
Данная система обладает рядом недостатков, а именно: трубопроводы и отводы выполнены из стальных труб - со сварными и фланцевыми соединениями, причем отводы приварены к магистральным трубам. Использование стальных труб не соответствует современным требованиям пожарной безопасности. Основным недостатком стального трубопровода является его коррозия, это серьезная и постоянная угроза в стальном трубопроводе, поскольку ржавчина может ограничить или даже заблокировать поток воды и значительно снизить надежность установки пожаротушения. Помимо этого, элементы коррозии трубопровода являются причиной засорения спринклеров в системе автоматического пожаротушения.
Данные установки являются не долговечными из-за коррозии металла, срок службы их, как правило, 5-8 лет, кроме этого использование стали делает данную систему дорогостоящей вследствие больших затрат на монтаж и сложностей, связанных со сварочными работами.
Наиболее близким, взятым в качестве прототипа выбрана «Система трубопровода для пожаротушения» по патенту РФ №74076, 2008 г. А62С 35/58, патентообладатель: Горбатенко Д.И., содержащая систему трубопроводов с огнегасящим средством с ответвлениями и запирающими клапанами и устройствами выбрасывания огнегасящих средств. Магистральный трубопровод-стояк связан с пожарным трубопроводом и с трубами, прикрепленными к стояку для разводки по этажам и помещениям, трубопроводы-отводы, присоединены одними концами к трубам, и спринклеры-оросители, прикрепленные ко вторым концам трубопроводов-отводов, при этом последние выполнены из гофрированной нержавеющей стали и прикреплены к трубам и к спринклерам резьбовыми соединениями, а сам магистральный трубопровод-стояк и трубы, прикрепленные к стояку для разводки по этажам и помещениям, выполнены из пластика. Безусловно, пластиковые трубы не подвержены коррозии, но их главным недостатком является низкая прочность, хрупкость, недолговечность службы. Такие трубы не являются ударостойкими, кроме того не обладают требуемыми характеристиками огнестойкости и не соответствуют требованиям пожарной безопасности.
Технической проблемой заявленного решения является повышение надежности и долговечности работы, повышение быстродействия и эффективности пожаротушения, за счет обеспечения гарантированной подачи огнетушащего средства к месту тушения пожара.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что в известной системе трубопровода для пожаротушения, содержащей магистральный трубопровод с огнетушащим веществом и распределительную сеть с ответвлениями и оросителями, в качестве трубопровода используют гибкие трехслойные трубы, имеющие внутренний гладкий слой, выполненный из натурального каучука, внешний огнезащитный слой, выполненный из огнеупорного материала и армированный металлической сеткой и средний каркасный слой, армированный металлической сеткой, соединяемых между собой и с оросителями посредством фитингов, при этом оросители установлены с помощью футорок, зафиксированных по всей длине гибких труб. Гибкие трехслойные трубы соединены между собой и с оросителями при помощи фитингов, обжимаемых стальными ленточными хомутами, и закреплены к несущим конструкциям при помощи трубных хомутов, установленных на траверсах. А также за счет того, что внешний огнезащитный слой выполнен из огнеупорной резины и армирован двумя рядами мелкоячеистой металлической сетки плотной намотки, а средний каркасный слой, выполнен из резины, армированной нержавеющей металлической сеткой. В месте установки оросителя на трубе может быть установлена составная муфта и огнезащитный кожух, снабженные соосным отверстием, в котором через футорку установлен ороситель или ороситель может быть соединен через футорку с проходным тройником, который установлен в стыке труб с помощью обжимных хомутов и закрыт огнезащитным кожухом, кроме этого ороситель может быть установлен через футорку в конце трубы с помощью тройника со смотровой заглушкой, закрепленного на трубопроводе обжимными хомутами. На стыках трубопроводов установлены огнезащитные кожухи, выполненные из модифицированного синтетического каучука армированного мелкоячеистой сеткой из нержавеющей стали и зафиксированные посредством ленточных хомутов, при этом на выходе каждого огнезащитного кожуха между трубопроводом и кожухом установлена кольцевая прокладка в виде терморасширяющейся ленты. Соединительные фитинги выполнены из металла, например, из титанового сплава, в качестве огнетушащего средства используют воду и водные растворы пенообразователя. Система трубопровода для пожаротушения может быть снабжена системой обогрева.
Технический результат достигается за счет использования в качестве трубопровода гибких труб, выполненных из трех слоев и армированных металлической сеткой. Внешний слой трубопровода выполнен из огнеупорного материала, например, огнестойкой резины со специальными добавками, способного выдерживать пожар нефти и нефтепродуктов. Кроме того, он армирован двумя рядами мелкоячеистой металлической сетки плотной намотки, обеспечивающей в случае пожара, равномерное распределение температуры по всей поверхности трубы с сохранением ее целостности. Средний каркасный слой армирован металлической нержавеющей сеткой с утолщенным диаметром проволоки, что обеспечивает механическую прочность трубопровода, устойчивость к взрыву и ударам. Внутренний слой трубы имеет абсолютно гладкую внутреннюю поверхность, что исключает наличие микрозавихрений и шума потока, обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление, высокую скорость потока воды, т.е. быстроту подачи огнетушащего средства и абсолютное отсутствие коррозии.
Основные преимущества системы заключаются в следующем
Снижение трудозатрат при проектировании, за счет того, что эластичные свойства трубопровода позволяют значительно снизить количество измерений, детализацию проработки узлов крепления и прокладки трубопровода, например, в местах пересечения с другими инженерными системами, а также сократить количество разрабатываемых чертежей.
Безопасность и быстрота при монтаже системы, поскольку монтаж системы осуществляется без использования сварки, что влияет на безопасность и позволяет производить работы в процессе эксплуатации объекта без остановки производства.
Эластичность материала позволяет изгибать трубопроводы вручную (радиус изгиба в 5 раз превышает диаметр трубы), что снижает сроки и стоимость монтажа.
Устойчивость к коррозии - традиционные металлические трубопроводы подвержены коррозии, закупориванию труб, образованию свищей, что приводит к выходу из строя системы пожаротушения. Гибкий трубопровод не подвержен коррозии и обеспечивает непрерывность работы системы в течение 25-30 лет.
Трубопровод разработан и испытан на устойчивость к ударным нагрузкам, что обеспечивает его целостность при транспортировке, монтаже и эксплуатации системы.
Устойчивость к гидравлическому удару, т.к. эластичность материала трубопровода способствует равномерному распределению (компенсации) гидравлического удара при резком повышении давления в трубопроводе, а также снижению шума и вибрации по сравнению с традиционными системами.
Гладкая внутренняя поверхность гибкого трубопровода обеспечивает высокую скорость потока воды при меньшем диаметре трубы, что позволяет повысить производительность системы.
Применения заявленного решения дает значительную экономическую эффективность, так как применение системы гибких трубопроводов, в сравнении с металлическими позволяет значительно снизить затраты на:
- проектирование,
- монтаж,
- ежегодное плановое обслуживание,
- ремонты и восстановление системы,
- остановку производства на время монтажа и запуска системы пожаротушения,
- дополнительную защиту трубопровода от коррозии.
Заявленное решение поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 представлен общий вид трубопровода.
На фиг. 2 представлен разрез материала трубы.
На фиг. 3 представлена схема установки форсунки.
На фиг. 4 представлен Т-образный разветвитель.
На чертежах позициями обозначены:
1. Гибкий трубопровод Инфлекспайп
2. Фланцевое соединение
3. Отвод прямой переходной
4. Торцевая заглушка
5. Хомут со шпилькой
6. Хомут
7. Тройник переходной
8. Муфта для монтажа оросительного устройства
9. Проходной фитинг-отвод для оросителя
10. Торцевой тройник для монтажа оросителя
11. Ревизионная заглушка
12. Терморасширяющаяся лента
13. Противопожарный кожух
14. Т-образный фитинг
15. Футорка
16. Ороситель
17. Внутренний слой
18. Средний слой
19. Внешний слой
20. Сетка внешнего слоя
Система трубопровода для пожаротушения представляет собой сеть гибких трубопроводов 1 с огнегасящим средством с ответвлениями и запирающими клапанами и устройствами выбрасывания огнегасящих средств. Трубопроводы выполнены из гибких трехслойных труб и имеют внутренний гладкий слой 17, выполненный из натурального каучука, внешний огнезащитный слой 19, выполненный из огнеупорной трудно горючей резины специального состава с добавками и армированный мелкоячеистой металлической сеткой 20 и средний каркасный слой 18, выполненный из резины, армированной нержавеющей металлической сеткой утолщенного диаметра проволоки. Трубы соединены между собой посредством переходных элементов, выполненных из металла, например, из титанового сплава. Для соединения труб гибкого трубопровода используются фитинги - фланцевые соединения 2, отводы 3, тройники 7, штуцера и заглушки 4 и т.п. Для монтажа трубопроводов в проектном положении предназначены хомуты со шпильками 5. Для обжима фитингов на трубопроводе используются хомуты 6 из нержавеющей стали. На стыках труб установлены специальные огнезащитные кожухи 13 для защиты стыков трубопровода, выполненные из модифицированного синтетического каучука армированного мелкоячеистой сеткой из нержавеющей стали и зафиксированные на трубопроводе посредством обжимных хомутов 6. При этом на выходе каждого огнезащитного кожуха 13 на расстоянии не более 30 мм от края кожуха, между трубопроводом и кожухом установлена кольцевая прокладка 12 в виде терморасширяющейся ленты. Огнезащитные кожухи 13 могут быть выполнены составными.
Устройства выбрасывания огнегасящих средств - оросители 16 - сплинкеры, дренчеры, генераторы пены и т.п. установлены с помощью футорок 15, зафиксированных по всей длине гибких труб. На фиг. 3 представлена схема установки оросителя с помощью составной муфты 8. Составная муфта 8 устанавливается в месте установки оросительного устройства 16. Поверх муфты 8 устанавливается противопожарный кожух 13, который фиксируется стальными ленточными хомутами 6. После этого высверливается сквозное отверстие, в которое устанавливается футорка 15 и в нее устанавливается ороситель 16. Кроме этого ороситель 16 может быть установлен на стыке труб с помощью проходного тройника 9 (фиг. 1 вид Г) или на конце трубы с помощью торцевого тройника 10 и ревизионной заглушки 11 (фиг. 1 вид В). Установка оросителя в стыке труб производится с помощью тройника, который устанавливается в разрыве трубопровода, затягивается хомутами и закрывается огнезащитным кожухом. Ороситель в конце трубопровода устанавливается с помощью тройника со смотровой заглушкой, который закрепляется на трубопроводе ленточными хомутами.
Гибкие трубы выполнены из трех слоев синтетической резины и армированы металлической сеткой. Внешний слой выполнен из огнеупорного материала и обеспечивает противопожарную защиту трубопровода. Средний каркасный слой придает механическую прочность, а внутренний слой, из каучука, обеспечивает водонепроницаемость и герметичность соединения с фитингами. Трубопровод из этого состава слоев имеет возможность гнуться, не трескается и не боится разморозки и заморозки.
Монтаж системы трубопровода осуществляется без использования сварочных, т.е. огневых работ на взрывопожароопасных объектах и осуществляется путем соединения участков необходимой длины фитингами с закреплением металлическими хомутами. Нарезка на участки необходимой длины осуществляется с помощью пневматического (гидравлического) ручного инструмента. Выполнение поворотов системы на углы от 0 до 90° осуществляется вручную, причем радиус изгиба не должен быть меньше пяти диаметров трубы. В случае необходимости выполнения поворота трубопровода в отличие от указанного выше требования, применяются соответствующие фитинги и приспособления. Уплотнения и герметизация стыков участков трубопроводов системы осуществляется с использованием герметизирующих составов, фиксаторов резьбовых соединений и специальных уплотнителей.
Стандартные гибкие трубы выпускаются с внутренним диаметром 1 дюйм - 8 дюймов и поставляются в бухтах, длиной до 40 метров. Элементы крепления включают хомуты, традиционные швеллеры, стержневую арматуру, уголки. Они устанавливаются на существующие конструкции. Трубопровод можно устанавливать с помощью кабельных лотков и эластичных опор, или укладывать непосредственно на конструкцию или на опоры старых труб. Благодаря своей эластичности, материал трубы эффективно поглощает энергию взрыва, различные ударные нагрузки, в т.ч. гидравлический удар. С учетом этого, размещение и количество креплений должны быть спроектированы таким образом, чтобы не препятствовать погашению этой энергии, при этом обеспечивая требуемый уклон и отсутствие провисаний. Элластичность материала трубопровода позволяет изгибать трубопроводы вручную. Эластичность и гибкость системы позволяет ограничиться трассировкой трубопровода с допустимыми отклонениями и дальнейшем осуществлении подгонки труб при монтаже на объекте.
Уникальные свойства системы делают ее незаменимой для дренчерных, спринклерных и вспомогательных систем на морских платформах, установках комплексной подготовки газа, промышленных предприятиях, и на других объектах нефтегазовой отрасли. Система может применяться для полной или частичной замены старых систем. Эластичность системы позволяет осуществлять ее перемещение и повторное применение.
Благодаря инновационным разработкам трубопровод обладает устойчивостью к взрывной нагрузке (до 1,5 бар) и огнеупорными свойствами. Трубопровод испытан в условиях углеводородного пожара с тепловым потоком 390 кВ/м2, температурой более 1250°С и скоростью распространения пламени, превышающей скорость звука. Традиционные системы трубопроводов в таких условиях подвержены разрушению.
Заявляемая система может работать в расширенном диапазоне рабочих температур. Рабочая температура трубопровода варьируется от -30°С до +70°С. За счет физических свойств материала трубопровода многократное замерзание и оттаивание перекачиваемой среды происходит без нанесения вреда трубопроводу. Теплоизоляционные свойства трубопровода значительно снижают потребление энергии на обогрев. Коэффициент теплопроводности материала трубопровода λ=0,4 В/мК. Кроме этого, возможно применение внутренней системы обогрева трубопровода в целях предотвращения замерзания перекачиваемой среды.
Применение системы гибких трубопроводов приводит к значительному сокращению сроков проектирования и, соответственно, стоимости проектных работ, вследствие отсутствия необходимости детальной проработки каждого монтажного узла пожарного трубопровода, как это происходит при разработке проекта с металлическим трубопроводом. Кроме этого, снижает трудоемкость монтажа и ремонта установок водяного и пенного пожаротушения, исключает затраты на плановые текущие ремонты в течение всего срока эксплуатации.