Автоматическая установка дозирования пенообразователя

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для дозированной подачи пенообразователя в поток воды, и может быть использована в пожарной технике.
Известна система автоматического дозирования пенообразователя (автоматическая установка дозирования пенообразователя), входящая в состав пожарного автомобиля водопенного тушения с системой хранения и дозирования пенообразователя [Патент РФ №2522981 С1, МПК А62С 27/00, з. 20.12.2012, оп. 20.07.2014], принятая за прототип. Данная система (установка) смонтирована на пожарном автомобиле, содержащем емкости для пенообразователя и воды и насосную установку (насос для подачи воды из собственной емкости для воды и внешних источников). Система автоматического дозирования пенообразователя (автоматическая установка дозирования пенообразователя) содержит запорную арматуру, самовсасывающий шестеренчатый насос, подключенный своим входом напрямую (без фильтрующих устройств) к емкостям для пенообразователя посредством трубопроводов. На напорных трубопроводах самовсасывающего шестеренчатого насоса установлено по одному расходомеру пенообразователя. Между каждым расходомером пенообразователя и соответствующей точкой впрыска пенообразователя установлен кран-регулятор. На напорных трубопроводах насосной установки (насоса для подачи воды из собственной емкости для воды и внешних источников) перед соответствующей точкой впрыска пенообразователя установлено по одному расходомеру воды. Для управления дозированием пенообразователя использованы блоки управления линейным дозатором пенообразователя (блоки управления), обрабатывающие информацию, поступающую с соответствующих расходомеров воды и пенообразователя, и выдающих команду на открытие-закрытие соответствующего крана-регулятора для получения смеси пенообразователя с водой заданной концентрации. Забор пенообразователя может осуществляться из емкостей для пенообразователя пожарного автомобиля и из двух сторонних емкостей, а забор воды осуществляется от емкости для воды пожарного автомобиля и от внешних источников через всасывающие рукава. Подача огнетушащих веществ осуществляется при открытии соответствующей запорной арматуры. Система автоматического дозирования пенообразователя (автоматическая установка дозирования пенообразователя) обеспечивает возможность одновременной подачи в одну напорную магистраль (выходной трубопровод) воды, а в другую - смеси пенообразователя с водой.
Недостатками прототипа являются:
1. Использование самовсасывающего насоса шестеренчатого типа для подачи пенообразователя без дополнительных устройств сброса давления (например предохранительных клапанов, байпасной линии) в силу конструктивных особенностей насоса шестеренчатого типа может привести к разрыву напорных трубопроводов подачи пенообразователя в случае несвоевременного открытия запорной арматуры в результате сбоя работы систем автоматики, либо ошибки обслуживающего персонала, вследствие чего снижается надежность.
2. Отсутствие ручного дублирования открытия-закрытия запорной арматуры, что приводит к невозможности подачи огнетушащих веществ при неисправности систем автоматики (например, блоков управления линейным дозатором пенообразователя), в результате чего снижается надежность.
3. Отсутствие возможности регулирования производительности самовсасывающего шестеренчатого насоса, в результате чего насос всегда работает в режиме полной производительности, а регулирование подачи пенообразователя происходит только за счет дросселирования в кране-регуляторе, что создает дополнительные нагрузки на трубопроводы, особенно в момент запуска (резкий запуск на полную производительность сопровождается гидроударом), что приводит к снижению надежности.
Технической проблемой является создание автоматической установки дозирования пенообразователя, обладающей высокой степенью надежности.
Технический результат выражается в повышении надежности автоматической установки дозирования пенообразователя.
Указанный технический результат достигается тем, что автоматическая установка дозирования пенообразователя, установленная на пожарном автомобиле, оснащенном емкостями для пенообразователя и воды, и насосом для подачи воды из собственной емкости для воды и внешних источников, содержит связанные с емкостью для пенообразователя пожарного автомобиля последовательно установленные насос для подачи пенообразователя, расходомер пенообразователя и кран-регулятор подачи пенообразователя, а также содержит блок управления, запорную арматуру, три выходных трубопровода огнетушащего вещества, установленные с возможностью обеспечения одновременной подачи по ним воды и смеси пенообразователя с водой, а также соединенный с насосом для подачи воды пожарного автомобиля расходомер воды, за которым расположена точка впрыска пенообразователя.
Согласно предложенному техническому решению автоматическая установка дозирования пенообразователя содержит блок пневматических распределителей с ручным управлением, при этом запорная арматура оснащена пневматическими приводами с ручным дублирующим управлением посредством блока пневматических распределителей с ручным управлением.
В качестве насоса для подачи пенообразователя может быть использован пенный центробежный насос высокого давления.
Пенный центробежный насос высокого давления может быть оснащен гидростатической трансмиссией.
Гидростатическая трансмиссия может включать гидромотор и гидравлический масляный насос.
Пенный центробежный насос высокого давления может быть выполнен многоступенчатым.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема автоматической установки дозирования пенообразователя, установленной на пожарном автомобиле.
Автоматическая установка дозирования пенообразователя, установленная на пожарном автомобиле (не показан), оснащенном емкостью для пенообразователя 1, емкостью для воды 3 и насосом для подачи воды 2 из собственной емкости для воды 3 и внешних источников (не показаны), содержит связанный с емкостью для пенообразователя 1 пожарного автомобиля насос для подачи пенообразователя 5. В качестве насоса для подачи пенообразователя 5 может быть использован пенный центробежный насос высокого давления, оснащенный гидростатической трансмиссией, включающей гидромотор 6 и гидравлический масляный насос 7. Целесообразность использования пенного центробежного насоса высокого давления обусловлена тем, что в силу своей конструкции он обладает высокой стабильностью создаваемого давления и напора, а также низкой вероятностью гидравлических ударов, и кроме того, позволяет непродолжительное время работать при закрытой запорной арматуре 10 на его выходе без ущерба для себя и трубопроводов установки. При необходимости получения высоких значений напора пенообразователя или уменьшения габаритов целесообразно использовать многоступенчатый пенный центробежный насос высокого давления с несколькими ступенями, например в количестве трех. После насоса для подачи пенообразователя 5 установлены расходомер пенообразователя 8 и кран-регулятор подачи пенообразователя 9. Гидравлический масляный насос 7 для приведения его в действие подключен к дополнительной трансмиссии 4 пожарного автомобиля, приводимой в движение двигателем внутреннего сгорания 19 пожарного автомобиля. Дополнительная трансмиссия 4 пожарного автомобиля представляет собой коробку отбора мощности. Кран-регулятор подачи пенообразователя 9 представляет собой шаровый кран с дистанционно-управляемым приводом, например пневматическим или электрическим, осуществляющий регулирование по принципу дроссельной заслонки за счет изменения его проходного сечения. Насос для подачи воды 2 пожарного автомобиля выполнен с возможностью забора воды из емкости для воды 3 пожарного автомобиля, либо из внешнего источника, например пожарного гидранта (не показан). После насоса для подачи воды 2 пожарного автомобиля установлены последовательно расходомер воды 13 и точка впрыска пенообразователя 18, представляющая собой, например тройниковое соединение трубопроводов. В качестве расходомера пенообразователя 8 и расходомера воды 13 использованы электромагнитные расходомеры, кроме того, могут использоваться ультразвуковые и турбинные расходомеры. Также автоматическая установка дозирования пенообразователя содержит три выходных трубопровода огнетушащего вещества 11, 12 и 14, установленные с возможностью обеспечения одновременной подачи по ним воды и смеси пенообразователя с водой в различных комбинациях. Управление направлением движения потоков воды и пенообразователя осуществляется посредством запорной арматуры 10, например шаровых кранов или дисковых затворов, оснащенных пневматическими приводами 16, обеспечивающими возможность дистанционного управления. Источником сжатого воздуха, приводящего в движение пневматические привода 16, является пневматическая система пожарного автомобиля. В зависимости от комбинаций открытия-закрытия соответствующей запорной арматуры 10 обеспечивается возможность одновременной подачи по выходным трубопроводам огнетушащего вещества 11, 12 и 14 различных вариаций огнетушащих веществ, например по выходному трубопроводу огнетушащего вещества 11 осуществляется подача воды, а по остальным выходным трубопроводам огнетушащего вещества 12, 14 - смеси пенообразователя с водой. Для обеспечения возможности осуществления ручного дублирования управления пневматическими приводами 16 запорной арматуры 10 установка содержит блок пневматических распределителей с ручным управлением (не показан). Блок пневматических распределителей с ручным управлением связан с пневматическими приводами 16 и с пневматической системой пожарного автомобиля, и может быть выполнен в виде многосекционного пневматического распределителя, перераспределяющего потоки сжатого воздуха в зависимости от перемещения рукоятки управления рабочей секции, которая, в свою очередь, связана с соответствующим пневматическим приводом 16. Блок пневматических распределителей с ручным управлением размещен на пожарном автомобиле в зоне, доступной для обслуживающего персонала, осуществляющего управление стоя на поверхности земли рядом с пожарным автомобилем. Подача сжатого воздуха в блок пневматических распределителей с ручным управлением осуществляется от пневматической системы пожарного автомобиля, всегда находящейся в действии при работе пожарного автомобиля в силу того, что в нем, как и в большинстве грузовых автомобилей, установлена пневматическая тормозная система, исключающая возможность эксплуатации автомобиля при неисправности пневматической системы. Для исключения движения жидкости в нештатных направлениях использованы обратные клапаны 17. Для контроля давления в трубопроводах автоматической установки дозирования пенообразователя использованы преобразователи давления 15. Для управления технологическими процессами работы автоматическая установка дозирования пенообразователя содержит блок управления (не показан), выполненный на основе микропроцессорных измерительно-вычислительных программируемых логических контроллеров.
Автоматическая установка дозирования пенообразователя работает следующим образом.
Производится монтаж автоматической установки дозирования пенообразователя на пожарный автомобиль (не показан). К выходным трубопроводам огнетушащего вещества 11, 12, 14 присоединяется оборудование из комплекта пожарного автомобиля для подачи воды, создания и подачи пены (не показано).
Насосом для подачи воды 2 пожарного автомобиля осуществляется подача воды из емкости для воды 3 пожарного автомобиля или из внешнего источника, например пожарного гидранта. Поток воды после насоса для подачи воды 2 пожарного автомобиля поступает либо к выходным трубопроводам огнетушащего вещества 11, 12, 14, либо перед попаданием в выходные трубопроводы огнетушащего вещества 11, 12, 14 проходит через расходомер воды 13, в котором измеряется расход воды, и в точке впрыска пенообразователя 18 смешивается с пенообразователем.
Управление направлением потоков жидкости в трубопроводах автоматической установки дозирования пенообразователя осуществляется посредством открытия-закрытия соответствующей запорной арматуры 10, а для исключения обратного тока жидкости используются обратные клапаны 17.
Пенообразователь из емкости для пенообразователя 1 пожарного автомобиля за счет имеющегося перепада высот самотеком поступает на вход насоса для подачи пенообразователя 5. Работающий двигатель внутреннего сгорания 19 пожарного автомобиля через дополнительную трансмиссию 4 пожарного автомобиля приводит в действие гидравлический масляный насос 7, управляющий гидромотором 6, приводящим в действие насос для подачи пенообразователя 5. За счет регулирования производительности гидравлического масляного насоса 7 осуществляется регулирование частоты вращения гидромотора 6, и, соответственно, обеспечивается регулирование производительности насоса для подачи пенообразователя 5.
Насосом для подачи пенообразователя 5 пенообразователь через расходомер пенообразователя 8, в котором учитывается расход пенообразователя, и через кран-регулятор подачи пенообразователя 9 подается под давлением, превышающим давление воды, создаваемое насосом для подачи воды 2 пожарного автомобиля, в точку впрыска пенообразователя 18. Далее смесь пенообразователя с водой поступает в соответствующий выходной трубопровод огнетушащего вещества 11, 12, 14. Количество воды, смешиваемой с пенообразователем, учитывается расходомером воды 13.
Посредством блока управления (не показан) осуществляется автоматическое дозирование пенообразователя. На основании данных, полученных от соответствующих преобразователей давления 15, расходомера пенообразователя 8 и расходомера воды 13 блок управления формирует соответствующие управляющие воздействия на исполнительные органы крана-регулятора подачи пенообразователя 9 и гидравлического масляного насоса 7.
Фактическая концентрация пенообразователя в смеси пенообразователя с водой определяется блоком управления путем непосредственного сравнения расхода воды, учтенного расходомером воды 13, и расхода пенообразователя, учтенного расходомером пенообразователя 8.
По результату определения фактической концентрации пенообразователя в смеси пенообразователя с водой блок управления формирует управляющий сигнал на кран-регулятор подачи пенообразователя 9 для увеличения степени его открытия, если фактическая концентрация пенообразователя меньше заданной, или для уменьшения степени его открытия, если концентрация пенообразователя превышает заданную. Если концентрация пенообразователя в смеси пенообразователя с водой соответствует заданному значению, то управляющий сигнал на кран-регулятор подачи пенообразователя 9 блоком управления не подается. Оптимальный режим работы крана-регулятора подачи пенообразователя 9 устанавливается блоком управления по разнице между давлением впрыскиваемого пенообразователя и давлением воды, на основании информации от соответствующих преобразователей давления 15. Необходимая разница вышеуказанных давлений рассчитывается блоком управления по заданному алгоритму на основании данных о текущих значениях расходов пенообразователя и воды, смешиваемой с пенообразователем. Давление впрыскивания пенообразователя устанавливается блоком управления посредством регулирования производительности гидравлического масляного насоса 7, осуществляющего регулирование частоты вращения гидромотора 6, в свою очередь, обеспечивающего регулирование производительности насоса для подачи пенообразователя 5.
В случае выхода из строя блока управления и невозможности выполнения тушения пожара по причине того, что запорная арматура 10 находится в положении «закрыто», используют блок пневматических распределителей с ручным управлением. С помощью рукояток управления, расположенных на секциях блока пневматических распределителей с ручным управлением, обслуживающий персонал перенаправляет потоки сжатого воздуха к соответствующим пневматическим приводам 16 для открытия-закрытия запорной арматуры 10, тем самым обеспечивается возможность подачи огнетушащих веществ в ручном режиме. Благодаря наличию блока пневматических распределителей с ручным управлением повышается надежность автоматической установки дозирования пенообразователя.