СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО АДРЕСНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ПОДАЧИ ВОДЫ В АВАРИЙНЫЕ УЧАСТКИ ВНУТРЕННЕГО ПРОТИВОПОЖАРНОГО ВОДОПРОВОДА ПРИ НАРУШЕНИИ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ЕГО ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СЕТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF AUTOMATIC ADDRESS DISCONNECTION OF WATER SUPPLY TO EMERGENCY AREAS OF INTERNAL FIRE-FIGHTING WATER LINE AT FAILURE OF TIGHTNESS OF ITS HYDRAULIC NETWORK AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Предлагаемое изобретение относится к водоснабжению и контролю состояния гидравлической сети, к наблюдению и обнаружению утечек, в частности к внутреннему противопожарному водопроводу, и может быть использовано при проектировании новых и реконструкции существующих как специализированных, так и совмещенных хозяйственно-питьевых и противопожарных водопроводов.
Согласно [п. 3.1 СП 10.13130.2009 СПЗ. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности] «внутренний противопожарный водопровод это совокупность трубопроводов и технических средств, обеспечивающих подачу огнетушащего вещества к пожарным кранам».
Основные особенности внутреннего противопожарного водопровода описаны в [Кузнецова А.Е. Противопожарное водоснабжение многоэтажных зданий. М.: Стройиздат, 1975. - 199 с; Абросимов Ю.Г. и др. Гидравлика и противопожарное водоснабжение. Учебник. М.: АГПС, 2003. - 391 с; Мешман Л.М. и др. Внутренний противопожарный водопровод. Учебно-методическое пособие. М.: ВНИИПО, 2010. - 496 с]. Согласно перечисленным литературным источникам в состав внутреннего противопожарного водопровода в общем случае входят насосные установки, различного назначения трубопроводы и пожарные краны. Пожарные краны подсоединяются к трубопроводам внутреннего противопожарного водопровода, а именно к стоякам или опускам.
В приведенной выше технической литературе отсутствуют сведения по контролю за утечкой, непреднамеренным нарушением целостности стояков или опусков и по адресной идентификации используемых для тушения пожара пожарных кранов. Обычно, если происходят утечки, то они часто долгое время находятся вне зоны внимания обслуживающего персонала, а прорыв трубопровода приводит к выдаче ложного сигнала «Пожар» и включению пожарных насосов, а следовательно, более интенсивному затоплению помещения водой. Кроме того, большой проблемой при ликвидации пожара является разгерметизация под воздействием высокой температуры запорных пожарных клапанов отдельных пожарных кранов. Вследствие этого давление в системе внутреннего противопожарного водопровода резко снижается, и расход смежных пожарных кранов, из которых осуществлялось тушение пожара, становится ниже нормативного и явно недостаточным для ликвидации пожара.
Известно устройство «Внутренний противопожарный водопровод» [свидетельство России на полезную модель №17436, МПК А62С 35/00, опубликовано: 10.04.2001]. Устройство содержит вертикальный стояк, соединенный входом с питающим трубопроводом системы производственно-противопожарного водоснабжения и оснащенный пожарными кранами с запорными пожарными клапанами по количеству этажей обслуживаемого здания, сливной кран, установленный в нижней части вертикального стояка, и управляемый клапан, расположенный между выходным патрубком питающего трубопровода системы производственно-противопожарного водоснабжения и входным патрубком вертикального стояка, и два магнитных пускателя, входы которых соединены соответственно с выходами «Открыто» и «Закрыто» пульта дистанционного управления.
Недостатком устройства «Внутренний противопожарный водопровод» является отсутствие контроля аварийного состояния гидравлической сети внутреннего противопожарного водопровода (разрыва трубопровода, выхода из строя гидравлической арматуры, появление протечки, нарушение герметичности соединений, нарушения герметичности запорных пожарных клапанов отдельных пожарных кранов под воздействием высокой температуры пожара и т.п.).
Известно «Устройство для аварийного отключения подачи воды» [патент России №2232852, МПК Е03С 1/242, опубл. 20.07.2004]. Предлагаемое устройство предназначено для аварийного отключения подачи воды в водопроводно-канализационную систему жилых и общественных зданий, например при затоплении помещения, разрыве трубопровода и т.п. Устройство содержит установленную на подводящем трубопроводе водоразборную арматуру, перед которой установлен нормально открытый управляемый клапан, срабатывающий при наличии утечек воды. Устройство содержит датчики наличия воды, каждый из которых выполнен в виде двух закрепленных на полу разомкнутых электродов и расположен под соответствующей водоразборной арматурой на полу под сливным отверстием раковины, умывальниками, ванной, душем, сливным бачком и т.п. Нормально открытый управляемый клапан электрически связан через блок управления с указанными датчиками.
Недостатком «Устройства для аварийного отключения подачи воды» является то обстоятельство, что его использование возможно только в том случае, если заведомо известно место вероятного разлива воды. Для разветвленной трубопроводной системы, например, многофункциональных высотных зданий количество этих датчиков становится запредельным, что существенно усложняет систему управления. К другим недостаткам устройства относится возможность поражения электрическим током человека, домашних животных и т.д. через закрепленные на полу разомкнутые электроды датчиков наличия воды, а также отсутствие возможности контроля нарушения герметичности запорных пожарных клапанов отдельных пожарных кранов под воздействием высокой температуры пожара.
Известно «Устройство для автоматического контроля мест разрыва трубопроводов» [Авт. свид. СССР №1589550, МПК G01M 3/18, опубл. 25.01.78], содержащее приемный блок, выполненный в виде последовательно соединенных преобразователя давления, усилителя, селектора, индикатора, указателя расстояния и блока сброса, выход которого подключен к входам индикатора и указателя расстояния, генератор импульсов, выход которого подключен к входу указателя расстояния, передающий блок, выполненный в виде последовательно соединенных преобразователя давления, усилителя, селектора, и линию связи между блоками, отличающееся тем, что с целью повышения точности контроля, оно снабжено размещенными в приемном блоке последовательно соединенными фильтром низкой частоты, полосовым фильтром и формирователем, выход которого подключен к входу индикатора, и размещенными в передающем блоке последовательно соединенными генератором звуковой частоты, вход которого подключен к выходу селектора, полосовым фильтром и фильтром низкой частоты.
Устройство работает следующим образом. При разрыве стенки трубопровода волна снижения давления, распространяясь от места разрыва, поочередно подходит к приемному и передающему блокам и воздействует на преобразователи давления, преобразующие гидравлические возмущения в электрические сигналы, поступающие на усилители. После усиления сигналы фильтруются селекторами, через которые проходят лишь сигналы, соответствующие гидравлическому возмущению, вызванному разрывом трубопровода. Селективный сигнал от преобразователя или сигнал из линии связи включает индикатор, который обеспечивает прохождение импульсов генератора на указатель расстояния до места повреждения.
Однако данное устройство имеет сложную электрическую и логическую схемы обработки сигнала, характеризующего утечку в трубопроводной системе. При развитой трубопроводной системе, имеющей множество ответвлений, потребуется большое количество датчиков и соответствующей аппаратуры для преобразования их сигналов в командный импульс для перекрытия аварийного участка и в сигнал, идентифицирующий аварийный участок.
Известно «Устройство для локализации места утечки жидкости из трубопровода» [Авт. свид. СССР №1781577, МПК G01M 3/18, F17D 5/02, опубл. 15.12.92]. Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и позволяет повысить точность локализации места утечки жидкости из трубопровода. Генератор гармонического колебания подключен одним выводом к земле, а вторым - к трубопроводу. Первая рамочная антенна подключена к первому приемнику, включающему в себя последовательно соединенные первый полосовой фильтр, амплитудный детектор и индикатор трассы. Второй приемник включает в себя второй полосовой фильтр, вход которого является входом второго приемника. Вычитатель последовательно соединен с фазовым детектором, первым интегратором и регулируемым усилителем, сигнальный вход которого соединен с входом опорного сигнала фазового детектора и подключен к выходу первого полосового фильтра первого приемника, а выход соединен с вычитающим входом вычитателя, невычитающий вход которого соединен с выходом второго полосового фильтра. Синхронный детектор включает в себя схему фазовой автоподстройки частоты и фазовый детектор, вход опорного сигнала которого соединен с выходом схемы фазовой автоподстройки частоты, сигнальный вход которой объединен с сигнальным входом фазового детектора и является входом синхронного детектора, выходом которого является выход фазового детектора. Синхронный детектор последовательно соединен с интегратором и схемой выборки и хранения, подключенной к индикатору течи. Генератор импульсов последовательно соединен со схемой задержки, вход которой объединен с управляющим входом схемы выборки и хранения, а выход схемы задержки соединен с управляющим входом интегратора. Вторая рабочая антенна подключена к входу второго приемника, ее плоскость ориентирована под углом 90° к плоскости первой антенны.
Устройство работает следующим образом. Посредством генератора в трубопроводе и жидкости возбуждается электромагнитная волна. В первой антенне будет наводиться ЭДС за счет магнитного поля трубопровода, а во второй - за счет магнитного поля самой течи. Но тогда электромагнитное поле, возбуждаемое трубопроводом, будет существенно больше электромагнитного поля, возбуждаемого течью. Формируемый на выходе синхронного детектора сигнал течи совместно с помехами поступает на второй интегратор, который формирует сигнал с большим отношением уровня выделенного сигнала к уровню помех. Время интегрирования задается периодом следования импульсов генератора. В момент действия этого импульса производится запись накопленной величины в устройство выборки хранения, и передача ее на индикатор. При перемещении антенн вдоль трассы трубопровода индикатором будет отслеживаться рост напряжения до максимальной величины, что и будет соответствовать месту течи трубопровода.
Недостаток данного устройства не только чрезмерно сложная электронно-логическая схема и многоступенчатый алгоритм обнаружения места утечки в разветвленной трубопроводной сети: изначально течь должна быть обнаружена иным способом и только затем мобильно определено место аварии.
Известно «Устройство для дистанционного обнаружения повреждения трубопровода» [Патент России №2037797, МПК G01M 3/18, опубл. 19.06.95], содержащее передающий пункт, включающий последовательно соединенные преобразователь давления и фильтр нижних частот, усилитель мощности, приемный пункт, включающий полосовой фильтр и индикатор, и линию связи между передающим и приемным пунктами, соединяющую выход усилителя мощности и вход полосового фильтра, отличающееся тем, что в него введены на передающем пункте модулируемый генератор несущей частоты, последовательно соединенные блок выборки и хранения, блок вычитания, блок дифференцирования, первый пороговый блок и блок фиксации логического уровня, второй пороговый блок, последовательно соединенные ключ, блок фиксации максимума, компаратор напряжений, блок совпадения, ждущий преобразователь напряжения в длительность и блок выделения заднего фронта импульса, выход которого подключен ко вторым входам блока фиксации максимума и блока фиксации логического уровня, выход которого соединен со вторым входом блока совпадения, выход фильтра нижних частот подключен ко второму входу блока вычитания и первому входу блока выборки и хранения, второй вход которого соединен с выходом второго порогового блока, выход блока дифференцирования подключен к входу второго порогового блока и первому входу ключа, второй вход которого соединен с выходом первого порогового блока, а выход подключен также ко второму входу компаратора напряжений, выход блока фиксации максимума подключен ко второму входу ждущего преобразователя напряжения в длительность, выход которого подключен к входу модулируемого генератора несущей частоты, на приемном пункте введен детектор, вход которого подключен к выходу полосового фильтра, а между выходом детектора и входом индикатора включен блок оценки длительности импульса.
Данное устройство имеет весьма сложную электрическую и логическую схемы обработки сигнала, характеризующего утечку в трубопроводной системе. Поэтому его использование во внутреннем противопожарном водопроводе не представляется возможным вследствие низкой квалификации обслуживающего персонала.
Известно «Устройство для локализации места утечки жидкости из трубопровода» [Патент России №2194919, МПК G01M 3/18, F17D 5/02, опубл. 20.12.2002], содержащее генератор гармонического колебания, подключенный одним электродом к земле, а вторым выходом к трубопроводу, первую рамочную антенну, первый приемник, первый полосовой фильтр, амплитудный детектор, индикатор трассы, второй приемник, второй полосовой фильтр, вычитатель, первый фазовый детектор, первый интегратор, регулируемый усилитель, синхронный детектор, схему фазовой автоподстройки частоты, второй фазовый детектор, второй интегратор, схему выборки и хранения, индикатор течи, генератор импульсов, схему задержки, блок эталонных частот, первый смеситель, усилитель первой промежуточной частоты, второй смеситель, усилитель второй промежуточной частоты и измеритель частоты.
Точное определение места утечки жидкости из подземного трубопровода основано на измерении радиальной скорости передвижения рамочной антенны относительно места утечки жидкости. При этом используется эффект Доплера, сущность которого заключается в том, что частота принимаемых колебаний отличается от частоты излучаемых колебаний, если излучатель и приемник перемещаются относительно друг друга.
Данное устройство имеет сложную электрическую и логическую схемы обработки сигнала, характеризующего утечку в трубопроводной системе. При этом на контролируемом участке трубопроводной системы генератор гармонического колебания должен быть обязательно подключен одним электродом к земле, а вторым выходом к трубопроводу. Поэтому применение данного устройства в развитой трубопроводной системе внутреннего противопожарного устройстве, имеющей множество ответвлений, потребуется большое количество сложной аппаратуры для всех ответвлений.
Известен «Способ обнаружения утечки водопровода» [Авт. свид. СССР №1610347, МПК G01M 3/18, опубл. 30.11.90], содержащий устройство для реализации способа обнаружения утечки водопровода, которое содержит источник питания, резистор нагрузки, два введенных в грунт электрода, широкополосной усилитель, соединенный с регулируемым усилителем, квадратичные детектор и вольтметр, интеграторы, индикатор, устройство вычитания, дифференцирующее устройство.
Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяет повысить достоверность обнаружения утечки путем выделения шума, обусловленного не стационарностью процесса, т.е. шума, который обусловлен не только наличием дефектов, но и их развитием. Это позволяет селектировать места течей от других, содержащих естественные дефекты. Устройство работает следующим образом. Пропускают ток через грунт и последовательно включенный с сопротивлением грунта резистр нагрузки, измеряют дисперсии флуктуаций напряжения на резисторе нагрузки, изменяют величину сопротивления резистора до выделения на нем максимальной дисперсии флуктуаций напряжения, измеряют производную разности дисперсий напряжения на резисторе нагрузки и введенных в грунт электродах, а о наличии утечки судят по превышению измеренной производной порогового значения.
Недостаток данного устройства заключается в том, что оно имеет сложную электрическую и логическую схемы обработки сигнала, характеризующего утечку в трубопроводной системе. При развитой трубопроводной системе, имеющей множество ответвлений, потребуется большое количество датчиков давления и соответствующей аппаратуры для преобразования их сигналов в командный импульс для перекрытия аварийного участка и в сигнал, идентифицирующий аварийный участок.
Известно «Устройство автоматического диагностирования состояния трубопровода» [Патент России №2037798, МПК G01M 3/18, опубл. 19.06.95], содержащее приемный и передающие пункты; преобразователи давления; фильтры нижних частот; инверторы; блоки выборки и хранения; блоки вычитания; блоки дифференцирования; пороговые блоки; блоки фиксации логического уровня; ключи; блоки фиксации максимума; компараторы напряжений; блоки совпадения; ждущие преобразователи напряжения в длительность; блоки управления; блоки выделения заднего фронта импульса; генераторы первой и второй несущей частоты; блоки объединения; усилители мощности; входные устройства; блоки выделения огибающей; блоки управления коммутатором; коммутаторы несущей частоты; блоки селекции импульса по длительности; блоки оценки длительности импульса; индикаторы; блок оценки временного рассогласования; указатель расстояния; блок сброса.
Диагностирование состояния трубопровода осуществляется включением датчиков давления на концах трубопровода в линии связи. Обработка сигналов в этих линиях производится блоками электронной логики. Непрерывно регистрируются изменения давления в трубопроводе и по пороговым значениям этих изменений оценивают состояние трубопровода.
Данное устройство имеет сложную электрическую и логическую схемы обработки сигнала, характеризующего утечку в трубопроводной системе. При развитой трубопроводной системе, имеющей множество ответвлений, потребуется большое количество датчиков давления и соответствующей аппаратуры для преобразования их сигналов в командный импульс для перекрытия аварийного участка и в сигнал, идентифицирующий аварийный участок.
Известен «Способ обнаружения утечек жидких углеводородов из магистральных трубопроводов» [Патент России №2368843, МПК F17D 5/02, опубл. 27.09.2009]. Данный способ включает измерение давления и расхода жидкости на концах контролируемого участка трубопровода и определение изменения массы жидкости на указанном участке за фиксированный промежуток времени путем сравнения количества жидкости, поступившей в контролируемый участок и вытекшей из него, при этом по измеренным значениям давлений и расходов на концах контролируемого участка трубопровода дополнительно определяют распределение давления по длине этого участка за вышеупомянутый промежуток времени, по которому находят интегральную массу жидкости, заключенную между сечениями контролируемого участка, сравнивают полученные значения изменения массы жидкости с рассчитанным изменением интегральной массы и при возникновении разности между ними фиксируют наличие утечки на контролируемом участке. Способ позволяет обеспечить регистрацию утечек как при стационарных, так и при нестационарных (переходных) режимах работы трубопровода за счет повышения достоверности контроля путем учета изменения массы жидкости на рассматриваемом участке трубопровода за определенный промежуток времени.
Недостатками данного способа являются:
- большое количество контролируемых участков;
- сложность определения и большие временные затраты для расчетов;
- отсутствие устройств, обеспечивающих прекращение подачи жидкости при возникновении аварийных ситуаций.
Известен «Способ обнаружения утечек нефти или нефтепродуктов из трубопровода» [Патент России №2398157, МПК F17D 5/02, опубл. 27.08.2010]. Данный способ гидравлической локации утечек жидкости из линейного участка трубопровода включает обнаружение утечек жидкости из трубопровода по изменениям расхода жидкости и линии гидравлического уклона трубопровода путем графического построения или аналитического расчета. В указанном способе контролируемый линейный участок трубопровода, не оснащенный системой расходомеров, разбивают на два соседних сегмента и с помощью датчиков давления, размещенных на концах каждого из них, производят измерение потерь давления на трение (гидравлические уклоны каждого сегмента), по которым определяют массовые расходы жидкости на каждом сегменте и производят периодический контроль значения дебаланса массовых расходов.
Затем значение дебаланса сравнивают с пороговым значением, которое определяется по параметрам перекачки в штатном режиме до утечки. Также пороговое значение дебаланса определяют на основе использования и анализа базы данных, характеризующих параметры перекачки (давление, температура, плотность, вязкость жидкости) в течение периода, предшествующего возникновению нештатной ситуации (утечки), с привлечением статистической методологии.
Недостатками данного способа являются:
- сложность определения и большие временные затраты для расчетов,
- отсутствие устройств, обеспечивающих прекращение подачи жидкости при возникновении аварийных ситуаций.
Известно «Стационарное устройство обнаружения утечки нефти и нефтепродуктов в трубопроводе и отключения электронасосной установки» [Полезная модель России №136869, МПК F17D 5/02, опубл. 20.01.2014], содержащее задвижки с электрическим приводом, электронасосную установку, счетчики жидкости, датчики давления, электронный блока приема сигналов, персональный компьютер, счетчики жидкости.
На трубопроводе по контролируемым участкам расставлены датчики давления и счетчики жидкости, которые соединены линиями связи с электронным блоком приема сигналов и персональным компьютером. Датчики давлений оборудованы двумя контактными пластинами, которые линиями связи соединены с реле отключения электронасосной установки и закрытия задвижек с электрическим приводом.
Полезная модель работает следующим образом. Для постоянного диагностирования наличия утечек в трубопроводе с помощью счетчиков жидкости, датчиков давлений, линий связи и электронного блока приема сигналов в постоянном режиме производятся замеры расхода жидкости и давления на участках трубопровода, которые выводятся на компьютер. Оператор сравнивает полученные показания расхода жидкости и давления по участкам с расчетными на основании использования и анализа базы данных, характеризующих параметры перекачки. Затем оператор по значениям давления и расхода жидкости, выходящим за определенный интервал, определяет утечку нефти и нефтепродуктов на конкретном участке трубопровода.
При возникновении аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией трубопровода, стрелка датчика давления касается пластины порогового низкого значения и замыкает ее. При этом через линии связи срабатывает реле, которое отключает электронасосную установку и с помощью электропривода закрывает задвижки.
При возникновении аварийной ситуации, связанной с ошибкой оператора при открытии задвижки, выходом из строя запорной арматуры, забивкой трубопровода парафинами при низких температурах или механическими примесями стрелка датчика давления касается пластины порогового высокого значения и замыкает ее. При этом через линии связи срабатывает реле, которое отключает электронасосную установку и с помощью электропривода закрывает задвижки.
Основной недостаток данного устройства - необходимость постоянного присутствия оператора, что исключает возможность автоматизации процесса контроля исправности трубопроводной системы.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа «Способа автоматического адресного отключения подачи воды в аварийный участок внутреннего противопожарного водопровода и устройства для его реализации», является «Устройство для аварийного отключения подачи воды» [Свидетельство России на полезную модель №71348, МПК Е03С, опубл. 10.03.2008].
«Устройство для аварийного отключения подачи воды» предназначено для предотвращения затопления помещений при аварийных режимах работы водопровода, например, при разрыве трубопровода, выхода из строя гидравлической арматуры, появлении протечки, нарушении герметичности соединений и т.п. Устройство содержит управляемый клапан, установленный на вводе воды в здание, на трубопроводе подвода воды в помещение, на стояке или опуске, блок управления, электрически связанный с управляемым клапаном, и датчики наличия воды, установленные в местах вероятного несанкционированного появления воды.
При функционировании водопроводной сети в дежурном режиме блок управления обеспечивает подачу питания на нормально закрытый управляемый клапан, при этом клапан переводится в открытое состояние.
При возникновении аварийной ситуации (разрыв трубопровода, выход из строя гидравлической арматуры, появление протечки, нарушение герметичности соединений и т.п.), вода попадает на контакты датчика наличия воды, сигнал о срабатывании которого передается в блок управления, который отключает подачу питания на управляемый клапан, что приводит к закрытию этого клапана.
Недостатками устройства для аварийного отключения подачи воды являются:
- при отключении по каким-либо причинам электропитания управляемый клапан автоматически закрывается, что исключает возможность использования внутреннего противопожарного водопровода для локализации и ликвидации пожара;
- проблема возникает в количестве используемых датчиков наличия воды и в дискретности их размещения - если знать вероятное место разрушения, то можно было бы принять превентивные меры, чтобы не допустить аварийной ситуации, но на каждый фланец датчики не поставишь; и чем больше используется датчиков, тем сложнее становится система управления;
- отсутствие возможности контроля нарушения герметичности запорных пожарных клапанов отдельных пожарных кранов под воздействием высокой температуры пожара.
Целью заявляемого технического решения является:
- обеспечение защиты помещений от затопления благодаря аварийному отключению подачи воды в случае, например, разрыва трубопровода, выхода из строя гидравлической арматуры, появления протечки, нарушения герметичности соединений и т.п. независимо от места возникновения аварийной ситуации (не дискретно, а на всем контролируемом участке гидравлической сети);
- обеспечение работоспособности внутреннего противопожарного водопровода при нарушении герметичности запорных пожарных клапанов отдельных пожарных кранов под воздействием высокой температуры пожара;
- идентификация пожарного крана, используемого для локализации или ликвидации пожара;
- идентификация участка гидравлической сети, на котором наблюдается аварийная ситуация.
Сущность заявляемого способа автоматического адресного отключения подачи воды в аварийные участки гидравлической сети внутреннего противопожарного водопровода при нарушении герметичности его гидравлической сети, включающего обнаружение аварийной ситуации на любом контролируемом участке гидравлической сети и автоматическое отключение этого участка от остальной гидравлической сети, заключается в том, что управляющая команда на адресное отключение подачи воды поступает после логической обработки информации о состоянии покоя или движения воды в гидравлической сети и об использовании или отсутствии использования пожарных кранов, причем адресное отключение подачи воды, осуществляется только в том случае, если регистрируется движение воды на данном участке гидравлической сети и если пожарные краны не используются.
Технический эффект, реализуемый заявляемым «Способом автоматического адресного отключения подачи воды в аварийный участок внутреннего противопожарного водопровода при нарушении герметичности его гидравлической сети», позволяет получить следующее:
- создать простую по сравнению с аналогами и прототипом логическую схему по реализации способа автоматического адресного отключения подачи воды в аварийный участок внутреннего противопожарного водопровода;
- отличить рабочую ситуацию по использованию пожарных кранов на пожаре от аварийной ситуации (например, от разрыва трубопровода, выхода из строя гидравлической арматуры, появления протечки, нарушения герметичности соединений и т.п.);
- обеспечить, в случае утечки защиту контролируемых помещений от затопления благодаря автоматическому адресному отключению подачи воды в аварийный участок гидравлической сети независимо от места возникновения аварийной ситуации на всей протяженности контролируемого участка гидравлической сети.
Сущность заявляемого «Устройства для автоматического адресного отключения подачи воды в аварийные участки внутреннего противопожарного водопровода при нарушении герметичности его гидравлической сети», включающего гидравлическую сеть из питающего (или транзитного) трубопровода, стояки (или опуски) с размещенными на них пожарными кранами, запорные пожарные клапаны которых снабжены сигнализаторами состояния положения их затвора «Закрыто-Открыто», а также блок адресной логической обработки информации, заключается в том, что на вход каждого контролируемого гидравлического участка гидравлической сети (например, стояка или опуска) дополнительно гидравлически последовательно введены сигнализатор потока жидкости и управляемый клапан, причем контакты каждого сигнализатора потока жидкости соединены с первым конъюнкционным входом блока адресной логической обработки информации этого контролируемого гидравлического участка гидравлической сети, а электромагнит каждого управляемого клапана этого контролируемого участка гидравлической сети (например, стояка или опуска) соединен с выходом блока адресной логической обработки информации, а контакты каждого сигнализатора состояния затвора запорных клапанов пожарных кранов, расположенных на этом контролируемом участке гидравлической сети, соединены со вторым конъюнкционным входом блока адресной логической обработки информации.
Согласно СП 5.13130.2009 «СПЗ. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности»:
- стояк: Распределительный трубопровод ВПВ с размещенными на нем пожарными кранами, по которому вода подается снизу вверх.
- опуск: Распределительный трубопровод ВПВ с размещенными на нем пожарными кранами, по которому вода подается сверху вниз.
В аварийной ситуации управляющая команда на срабатывание управляемого клапана, обеспечивающего отключение определенного участка гидравлической сети (например, стояка или опуска и т.п.), поступает только в том случае, если реализуется логическая схема конъюнкции: все сигнализаторы положения затвора запорных пожарных кранов находятся в состоянии «Закрыто», что соответствует логической «1», а сигнализатор потока жидкости данного участка гидравлической сети активирован, что также соответствует логической «1».
Технический эффект, реализуемый заявленным устройством для реализации способа автоматического адресного отключения подачи воды в аварийный участок внутреннего противопожарного водопровода, позволяет получить следующее:
- обеспечение работоспособности внутреннего противопожарного водопровода в целом, в том числе при нарушении герметичности запорного пожарного клапана пожарного крана под воздействием высокой температуры пожара;
- идентификацию участка гидравлической сети, на котором случилась аварийная ситуация;
- идентификацию пожарного крана, используемого для локализации или ликвидации пожара.
При определении соответствия отличительных признаков предлагаемого изобретения критерию «изобретательский уровень» был проанализирован уровень техники и, в частности, известные способы, относящиеся к области автоматического адресного отключения подачи воды в аварийный участок внутреннего противопожарного водопровода, и устройства для их реализации.
Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения являются новыми и отвечают критерию «новизна».
Анализ других технических решений показал, что известные способы и устройства не решают отмеченные выше задачи, решаемые заявляемым способом автоматического адресного отключения подачи воды в аварийный участок внутреннего противопожарного водопровода и устройством для его реализации.
На основании изложенного можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», а само изобретение является новым.
На фиг. 1 представлена в соответствии с п. 2 формулы структурная схема функционирования предлагаемого устройства для автоматического адресного отключения подачи воды в аварийные участки (стояки) внутреннего противопожарного водопровода, а на фиг. 2 представлена в соответствии с п. 2 формулы структурная схема функционирования предлагаемого устройства для автоматического адресного отключения подачи воды в аварийные участки (опуски) внутреннего противопожарного водопровода.
Устройство, изображенное на фигурах 1 и 2, состоит из управляемых клапанов 1 и сигнализаторов потока жидкости 2, расположенных на стояках 6 или опусках 7, запорных пожарных клапанов 3 пожарных кранов, снабженных сигнализаторами положения затвора 4, связанными с рукоятками (маховиками) этих клапанов 3, блока 5 адресной обработки информации, стояков 6 или опусков 7, причем блок 5 адресной обработки информации по каждому контролируемому участку гидравлической сети содержит два адресных входа 8 и 9 и по одному выходу 10 для каждого соответствующего контролируемого участка гидравлической сети, а также включает питающий 11 и транзитный 12 трубопроводы.
На каждом контролируемом участке гидравлической сети (например, стояке, опуске и т.п.) контакты (на фиг. 1 и 2 не показаны) сигнализаторов 4 положения затвора пожарных запорных клапанов 3 подсоединены к одному из адресных входов 8 блока адресной логической обработки информации 5, а контакты (на фиг. 1 и 2 не показаны) сигнализаторов 2 потока жидкости - на второй адресный вход 9 блока адресной логической обработки информации 5. Электромагниты (на фиг. 1 и 2 не показаны) каждого управляемого клапана 1 подсоединены к адресному выходу 10, соответствующему входам 8 и 9 блока адресной логической обработки информации 5.
В дежурном режиме движение воды в стояках 6 или опусках 7, в питающем 11 или транзитном 12 трубопроводах отсутствует; запорные пожарные клапаны 3 пожарных кранов, смонтированные на стояках 6 или опусках 7, находятся в закрытом состоянии, а управляемые клапаны 1 - в открытом состоянии. Входной сигнал, зависящий от положения контактов (Замкнуты-Разомкнуты) сигнализаторов 4 положения затвора запорных пожарных клапанов 3 пожарных кранов, соответствует логическому сигналу «1», поступает на вход 8 блока 5 адресной логической обработки информации. Входной сигнал, зависящий от положения контактов (Замкнуты-Разомкнуты) сигнализаторов потока жидкости 2, соответствует логическому сигналу «0» и поступает на вход 9 блока 5 адресной обработки информации.
При исправном состоянии внутреннего противопожарного водопровода в случае пожара, когда возникает необходимость использования любого пожарного крана, устройство функционирует следующим образом. Чтобы подать струю воды на тушение пожара, рукояткой (маховиком) отрывают запорный пожарный клапан 3, расположенный на стояке 6 (фиг. 1) или опуске 7 (фиг. 2). При повороте рукоятки (маховика) запорного пожарного клапана 3 срабатывают контакты сигнализатора 4 положения затвора пожарного крана, вследствие чего на вход 8 блока 5 поступает логический сигнал «0». При открытии запорного клапана 3 начинается движение воды по стояку 6 или опуску 7 и ее подача через пожарный кран к месту пожара. Как только начинается движение воды по стояку 6 или опуску 7, активируется сигнализатор потока жидкости 2 и срабатывают его контакты, вследствие чего на вход 9 блока 5 адресной обработки информации поступает логический сигнал «1». При наличии на входах 8 или 9 блока 5 хотя бы одного логического сигнала «0» команда на закрытие управляемого клапана 1 не подается, и он остается в исходном открытом состоянии, не препятствуя подаче воды. Сигнал, формируемый контактами сигнализатора 4 положения затвора запорного пожарного клапана 3, поступает в блок 5 адресной обработки информации, одновременно идентифицируя место возникновения пожара.
В аварийной ситуации команда на автоматический привод в действие управляемого клапана 1, обеспечивающего отключение определенного участка гидравлической сети, поступает только в том случае, если реализуется логическая схема конъюнкции - логическая схема совпадения «И»: все сигнализаторы 4 положения затвора находятся в состоянии «Закрыто», что соответствует логической «1», а сигнализатор потока жидкости 2 данного участка гидравлической сети активирован, т.е. его контакты переключились, что соответствует логической «1». Таким образом реализуется логическая схема совпадения «И», функционирующая следующим образом. В случае протечки в любом месте гидравлической сети, например в запорном пожарном кране 3, в стояке 6 или опуске 7, в них, а также в питающем 11 или транзитном 12 трубопроводах начинается движение воды, срабатывает сигнализатор 2 потока жидкости, расположенный на аварийном стояке 6 или опуске 7, срабатывают его контакты и на вход 9 блока 5 адресной обработки информации поступает логический сигнал «1»; блок 5 адресной обработки информации, при наличии на его обоих входах логического сигнала «1», выдает управляющую команду на включение электромагнита управляемого клапана 1, смонтированного на аварийном стояке 6 или опуске 7. Управляемый клапан 1 закрывается - таким образом, прекращается поступление воды в аварийный стояк 6 или опуск 7. Сигнал, поступающий с контактов сигнализатора 2 потока жидкости, в блоке 5 адресной обработки информации одновременно идентифицирует участок гидравлической сети, в котором возникла утечка.
Если перед тем, как на пожаре воспользуются пожарными кранами, или в процессе ликвидации пожара под воздействием высокой температуры произойдет разгерметизация запорных пожарных клапанов 3 отдельных пожарных кранов, расположенных на стояках 6 или опусках 7, не задействованных в тушении пожара, то аварийные пожарные запорные клапаны 3 будут немедленно отключены от подачи воды, т.к. их сигнализаторы 4 положения затвора запорных клапанов будут находиться в положении логической «1», а вследствие возникновения движения жидкости сработают контакты сигнализатора потока жидкости 2, расположенного на аварийном стояке 6 или опуске 7, и на вход блока 5 адресной обработки информации поступит сигнал, соответствующий логической «1». Вследствие этого давление в системе внутреннего противопожарного водопровода не снизится, а следовательно и не уменьшится расход смежных пожарных кранов, из которых будет осуществляться тушение пожара.
Если на пожаре произойдет утечка из стояка 6 или опуска 7, пожарные запорные клапаны 3 которых используются для тушения пожара, то эти пожарные клапаны не будут отключены от подачи воды, т.к. контакты сигнализаторов 4 положения затвора задействованных пожарных запорных клапанов будут переключены и станут находиться в положении логического «0», и на вход блока 5 адресной обработки информации поступит сигнал, соответствующий логическому «0», вследствие чего управляемый клапан 1 не сработает и не перекроет подачу воды. Давление в системе внутреннего противопожарного водопровода при утечке хотя и снизится, но при определенных условиях возможно будет осуществлять тушение пожара.