ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

Полезная модель относится к пожарно-измерительной техники, в частности, к испытательному комплексу для проведения гидравлических испытаний, визуального и измерительного контроля пожарно-технического оборудования.
Известен «Мобильный испытательный комплекс» (патент РФ №2297531, кл. E21B 27/00 публик. 20.04.2007). Мобильный испытательный комплекс содержит линию приема газожидкостной смеси, сепаратор, фильтр, многофазный расходомер, счетчик газа, электронный блок в составе датчиков температуры, давления, емкости, проводимости и газа, функционального преобразователя в составе пяти аналога - цифровых преобразователей и постоянного запоминающего устройства, персональный компьютер, монитор, клавиатуру, печатающее устройство, систему связи в составе спутникового телефона с антенной. Основная аппаратура и оборудование размещены в кузове - фургоне на шасси автомобиля повышенной проходимости.
К причинам, препятствующим использование известного комплекса относится сложное техническое оснащение и отсутствие адаптированности к пожарно-техническому оборудованию.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков к предлагаемой полезной модели является патент №2297431, который и выбран в качестве прототипа.
Задача предлагаемой полезной модели состоит в том, чтобы создать испытательный комплекс, позволяющий заранее определить эффективность использования насосно-рукавных систем пожарных автомобилей при ликвидации пожаров.
Использование испытательного комплекса позволит определить:
- потерю напора по длине рукава;
- гидравлическое сопротивление прямых рукавов при подаче воды;
- влияние кривизны (изгибов) рукавов на гидравлическое сопротивление при подаче воды;
- гидравлическое сопротивление в разветвлениях и соединительных головках при подаче воды.
Использование данного измерительного комплекса, в конечном счете, позволяет сделать вывод о максимальной длине рукавной линии, что необходимо для практического применения при тушении пожара.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что испытательный комплекс, включающий ЭВМ с программным обеспечением, функциональный преобразователь, линию приема жидкости, установленные в ней измерительные приборы в виде расходомера, датчиков температуры и давления, отличающийся тем, что в качестве линии приема жидкости используют рукавную пожарную линию, выполненную с возможностью ее подключения с одной стороны к водоисточнику через насосную установку, а с другой стороны к пожарному разветвлению, рукавная линия дополнительно оснащена рукавными вставками для установки измерительных приборов, причем вставка с расходомером установлена в рукаве за насосной установкой, одна рукавная вставка с парой датчиков в виде датчика температуры и датчика избыточного давления установлена на входе в испытываемый участок рукавной линии, а вторая вставка с такой же парой датчиков - на его выходе перед разветвлением, в качестве функционального преобразователя используют многоканальный регистратор, при этом каждый датчик посредством компенсационного кабеля связан с соответствующим входом многоканального регистратора, выполненного с возможностью передачи информации на ЭВМ.
Предпочтительно, чтобы измерение характеристик потока жидкости, обработка данных и архивация могли быть осуществлены с помощью программного обеспечения.
Для обеспечения аутентичности снимаемых датчиками и реальных показаний, оптимальным является использование рукавной вставки, выполненной, например, в виде металлической трубы, диаметр которой соответствует диаметру пожарной рукавной линии.
Предпочтительно, чтобы многоканальный регистратор был обеспечен возможностью выполнения функций измерения, регистрации и контроля измеряемых неэлектрических параметров (температура, давление …) с преобразованием их в электрические. В качестве датчика температуры, может быть использован термопреобразователь.
В качестве расходомера, может быть использован электромагнитный счетчик.
Дополнительно может быть установлен датчик разности давления в рукавной вставке, размещенной в импульсной трубке, выполненной с возможностью параллельного подсоединения к испытываемому участку, что позволяет фиксировать с большей точностью потерю напора.
Предлагаемый испытательный комплекс поясняется чертежом в виде схемы, на фиг.1 обозначены позиции:
1. Насосная установка
2. Рукавная пожарная линия;
3. Рукавная вставка;
4. Расходомер;
5. Датчик температуры;
6. Датчик избыточного давления;
7. Испытываемый участок рукава;
8. Разветвление;
9. Регистратор многоканальный;
10. Компенсационный кабель;
11. ПЭВМ;
12. Датчик разности давления;
13. Импульсная трубка (например, медная трубка диаметром 8-10 мм).
Описание работы измерительного комплекса
Пожарный автомобиль (ПА) установить на ровной поверхности, собрать схему, соответствующую фиг.1. Подготовить регистратор (9) к работе (подключить к питанию электроэнергии, подготовить электронный носитель информации).
Затем через насосную установку (1) подать воду в рукавную линию (2) в которой установлены рукавные вставки (3) для измерительных приборов. Одна вставка (3) с расходомером (4) установлена в рукаве (2) после насосной установки (1). Следующая вставка (3) с датчиком температуры (5) и с датчиком избыточного давления (6) установлена на входе в испытываемый участок (7) и точно такая же - на его выходе, перед разветвлением (8). Каждый датчик (4, 5 и 6) посредством компенсационного кабеля (10) связан с соответствующим входом многоканального регистратора (9), выполненного с возможностью передачи информации на ЭВМ (11).
Дополнительно установлен датчик разности давления (12) в медной импульсной трубке (13), подсоединенной параллельно испытываемому участку (7). Датчик (12) фиксирует потерю напора по длине рукава на участке испытания.
Рукавные вставки (3) для измерительных приборов выполнены из стальной трубы с диаметром, соответствующим размеру пожарного рукава (2) или размеру импульсной трубке (13).
После установления стабильной подачи, нажать на регистраторе (9) кнопку КЕС для записи данных в архив регистратора (9), не отключая записи каждые две минуты, регулировать расход подачи воды в возможных пределах;
После проведения работ скачать данные из архива на электронный носитель информации, для последующей их обработки;
Затем прекратить подачу воды в рукавную линию (2), произвести необходимое техническое обслуживание, отключить регистратор (9), обработать полученные опытные данные, переместив их с электронного носителя в таблицу протокола, используя формулы, подсчитать необходимые значения для определения гидравлических сопротивлений.
Произвести расчет гидравлических сопротивлений расчетным методом и вычислить отклонения.
Испытания комплекса проводились на территории Академии ГПС МЧС РФ. Место проведения испытаний представляло ровную поверхность, что обеспечивало возможность установки пожарного автомобиля (ПА) и развертывание рукавной линии на необходимую длину. Длина испытываемой части пожарного рукава составила 100 метров. Эта величина принята для более достоверного определения гидравлических параметров рукавных систем.
Использовались следующие приборы и датчики.
В качестве датчиков давления использовали датчики избыточного давления (АИР-20/M2/ДИ/160/11/А2И1/t2570/А01/0…2,5 МПа/42/GSP/K1); В качестве датчиков разности давления использовали датчики разности давления (АИР-20/M2/ДД/460/02G/А2И1/t2570/А01/0…2,5 МПа/16 МПа/42/GSP/K1; АИР-20/M2/ДД/440/02G/А2И1/t2570/А01/0…250 кПа/16 МПа/42/GSP/K1; АИР-20/M2/ДД/420/02G/А2И1Л2570/А01/0…40 кПа/16 МПа/42/GSP/K1.)
В качестве датчиков температуры использовали термопреобразователи (ТС194-Pt100.А3.60/0,5.);
В качестве расходомера - счетчики электромагнитные (РСЦ 4109);
В качестве регистратора многоканального, предназначенного для измерения, регистрации и контроля температуры, давления и расхода жидкости использовался прибор, в котором неэлектрические величины преобразовывались в электрические сигналы и выводились на монитор. (PMT 59/-/B/t1050/III/A2/D2 на 12 каналов).
Результаты испытаний представлены в Таблице 1.
Результаты испытаний рукавов при прямолинейной прокладке.
Таблица 1.
№ п/п
Вн. диаметр, d, мм
Расход Q, л/c
Скорость воды V, м/с
Число Re
Коэффициент сопротивления λ
Потери напора h, м
в начале
в конце
в начале
в конце
в начале
в конце
мин
макс
1
25,4
1,51
2,98
2,80
504867
378338
1,21Е-02
1,29Е-02
41
43
2
25,4
0,43
0,85
0,80
143764
107734
1,63Е-02
1,75Е-02
4
5
3
15,8
0,55
2,81
2,64
295629
221536
1,37Е-02
1,47Е-02
65
70
Полученные результаты по потере напора позволяют сделать вывод о максимальной длине рукава указанного диаметра (при условии, что напор на насосе равен 100 метрам, а в конце рукавной линии 0 метров).
Пример №1. Для рукава диаметром 25,4 мм при подаче 1,5 л/с потери составляют 42 метра, следовательно, максимальная длина данной рукавной линии может составить не более 250 метров.
Пример №2. Для рукава диаметром 25,4 мм при подаче 0,43 л/с потери составляют 5 метров, следовательно, максимальная длина данной рукавной линии может составить не более 1000 метров;
Пример №3. Для рукава диаметром 15,8 мм при подаче 0,55 л/с потери составляют 70 метров, следовательно, максимальная длина данной рукавной линии может составить не более 140 метров;
По результатам экспериментов, проведенных при изгибе рукава на 180 градусов, величина местных потерь напора от потерь напора по длине рукава в процентах составили:
- от 0 до 13% - для рукава диаметром 25 мм;
- от 0 до 19% - для рукава диаметром 16 мм;
- от 0 до 18% - для рукава диаметром 13 мм.
Полученные результаты по потере напора при длине рукава определенного диаметра и при изгибе рукава на 180 градусов позволяют сделать вывод о максимальной длине рукава данного диаметра (при условии, что напор на насосе равен 100 метрам, а в конце рукавной линии 0 метров) и с учетом местных потерь составляет:
- для рукава диаметром 25,4 мм при подаче 1,5 л/с потери составили 42 метра, следовательно, максимальная длина данной рукавной линии может составлять не более 220 метров;
- для рукава диаметром 25,4 мм при подаче 0,43 л/с потери составили 5 метров, следовательно, максимальная длина данной рукавной линии может составлять не более 870 метров;
- для рукава диаметром 15,8 мм при подаче 0,55 л/с потери составили 70 метров, следовательно, максимальная длина данной рукавной линии может составлять не более 112 метров;
м
При испытаниях разветвлений и переходных головок потери напора h составили не более:
- 6,0 м - для разветвления трехходового 25×16 мм;
- 6,2 м - для разветвления трехходового 25×13 мм;
- 1,9 м - для переходной соединительной головки 25×16 мм;
- 2,4 м - для переходной соединительной головки 16×13 мм.
При определении максимальной длины рукавной линии с использованием переходных головок и разветвлений необходимо учитывать потери напора в них.
Данные полученные при помощи измерительного комплекса могут применяться в практических расчетах максимальной длины рукавной линии.
Предельные расстояния по подаче огнетушащих средств от пожарных машин, установленных на водоисточники, определяют по таблицам или по формуле (см. Теребнев В.В. Справочник руководителя тушения пожара. Тактические возможности пожарных подразделений. - М.: Пожкнига, 2004 г. - 256 с, ил.):
пр
н
р
м
приб
2
l=(H-(H+Z+Z))20/SQ
где:
пр
l - предельное расстояние по подаче огнетушащего средства, м;
н
H - напор на насосе, м;
р
р
приб
H - напор у разветвления, м (H=H+10).
м
Z - высота подъема местности, м;
приб
Z - наибольшая высота подъема прибора подачи огнетушащего средства, м;
приб
H - напор у приборов подачи огнетушащего средства (водяных стволов, СВП, ГПС), подключенных к разветвлению, м;
S - сопротивление пожарного рукава, м;
Q - расход воды в наиболее нагруженной линии, л/с.
Изложенная информация позволяет сделать вывод, что предлагаемая полезная модель направлена на решение поставленной задачи и при использовании обеспечивает достижение указанного технического результата.