СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА СЛОЖНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2003 года по МПК A62C3/00 A62C3/06 

Описание патента на изобретение RU2211061C2

Изобретение относится к области пожаротушения и может быть использовано при ликвидации пожаров на сложных технологических объектах.

Известен способ тушения пожара сложного технологического объекта, основанный на подаче огнетушащего вещества (ОТВ) в очаг пожара [1, с.126-138].

Однако известный способ обладает большим временем подачи ОТВ в зону очага пожара (примерно, 30 с) и большой вероятностью возникновения взрыва.

Известно также устройство для тушения пожара сложного технологического объекта, содержащее блок датчиков пожарной сигнализации, контроллер, по крайней мере два баллона с запорно-пусковыми клапанами, соединенные через трубопроводы, снабженные заправочными штуцерами, с коллектором, имеющим распылители [1, с.295-297].

Однако известное устройство имеет большое время доставки ОТВ в очаг пожара.

Техническим результатом изобретения является подавление взрыва при тушение пожара и повышение быстродействия за счет сокращения времени подачи ОТВ в зону очага пожара.

Указанный технический результат достигнут за счет того, что ОТВ в зону пожара подают циклически, чередуя однофазную жидкость и газ-пропеллент.

Для пожаров, начальная фаза развития которых не сопровождается повышением давления, критичным для прочности конструкции строения, в котором находится защищаемой объект, быстродействие, т.е. время от подачи сигнала датчиков пожарной сигнализации на включение запорно-пусковых клапанов огнетушителя до полного опорожнения огнетушителя с учетом времени доставки, составляет примерно 25 с и является приемлемым [1].

При возникновении пожарной ситуации на сложных технологических объектах, например на газоперекачивающих агрегатах, на объектах нефтяной или химической промышленности, особо опасен взрыв. Возникающая в защищаемых замкнутых помещениях взрывоопасная концентрация горючего вещества в случае начала химической реакции горения сопровождается повышением давления и при этом время достижения предельно допустимого давления определяется конкретным местоположением источника воспламенения в защищаемом объеме и пропорционально радиусу сферы развития взрыва.

На фиг.1 приведена зависимость изменения давления в замкнутом объеме от радиуса взрыва и относительные параметры начальной стадии развития взрыва, где ΔР - приращение давления в защищаемом помещении (атм), R - радиус защищаемого помещения (м).

На фиг.2 приведены зависимости изменения относительных параметров начальной стадии развития взрыва от относительного времени, где:
ΔР - приращение давления в защищаемом помещении (атм),
rотн=r/R - относительное значение радиуса развития взрыва,
rвзр - текущее значение радиуса развития взрыва (м),
τотн = τвзргор - относительное время развития взрыва,
τвзр - время горения до предельного значения приращения давления: ΔР=0,1 атм в защищаемом помещении (с),
τгор - время горения в помещении радиуса R до касания стены (с).

Зависимости, приведенные на фиг.1 и фиг.2, получены на основании экспериментальных данных, приведенных в [2 и 3].

Известно [3] , что нормальная скорость горения углеводородных топлив V составляет примерно 0,4 м/с. Согласно фиг.1 прирост давления в замкнутом объеме ΔР= 0,1 кгс/см2 определяет значение максимального радиуса развития взрыва rmax=0,225R, который еще может быть подавлен. В то же время из фиг.2 следует, что относительное время развития взрыва для указанного значения приращения давления составляет τотн=0,06, а это означает, что для конкретного значения R можно определить предельное значение времени, при котором ситуация взрыва может быть ликвидирована.

Пример 1. При R=1 м для точечного источника воспламенения, расположенного в центре защищаемого объема, время τгор=R/V=1/0,4=2,5 с, а следовательно, время, при котором еще возможно подавление взрыва, составляет не более τвзр = τотнτгор=0,06 2,5=0,15 с, при этом rвзр=0,225 м.

Пример 2. При R=1,5 м для точечного источника воспламенения, расположенного в центре защищаемого объема, время τгор=R/V=1,5/0,4=3,75 с, и соответственно время, при котором еще возможно подавление взрыва, составляет не более τвзр = τотнτгор=0,06 3,75=0,225 с, при rвзр=0,337 м.

Пример 3. При R=2 м для точечного источника воспламенения, расположенного в центре защищаемого объема, время τгор=R/V=2/0,4=5 с, и соответственно время, при котором еще возможно подавление взрыва, составляет не более τвзр = τотнτгор =0,06 5=0,3 с, при этом при rвзр=0,45 м.

Из приведенных расчетов видно, что время подавления пожара, сопровождающегося в начальной стадии его развития резким повышением давления, составляет для реальных конструкций десятые доли секунды и определяет требования к быстродействию систем. Указанные выше известные системы пожаротушения основаны на использовании огнетушителей, в которых хранение ОТВ осуществляется под давлением газа-пропеллента, ориентированных при установке запорно-пусковым клапаном вверх. В связи с этим уже при хранении часть газа растворяется в ОТВ, а при срабатывании запорно-пусковых клапанов за счет резкого падения давления этот процесс интенсифицируется, происходит выделение растворенного газа и ОТВ переходит в состояние со значительно возрастающей фазой газовой составляющей, т.е. в жидкость со значительно худшими гидравлическими характеристиками. В нашем случае наиболее важным параметром является максимально возможная скорость транспортировки ОТВ по трубопроводу.

Этот технический результат достигается с помощью способа тушения сложного технологического объекта, заключающегося в том, что в очаг пожара направляют огнетушащее вещество, и отличается тем, что огнетушащее вещество в очаг пожара направляют импульсно путем циклической подачи сначала однофазной жидкости со скоростью, близкой к 1500 м/с, а затем газа-пропеллента, предварительно заправленного в баллон под сверхвысоким давлением.

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройство тушения пожара сложного технологического объекта, содержащее блок датчиков пожарной сигнализации, контроллер, по крайней мере, два баллона с запорно-пусковыми клапанами, соединенные через трубопроводы, снабженные заправочными штуцерами, с коллектором, имеющим распылители, дополнительно введены две подвижные перегородки, установленные между запорно-пусковыми клапанами первого и второго баллонов через мембраны в первом и втором трубопроводах, а третья мембрана введена в первый трубопровод перед индивидуальным трубопроводом коллектора, при этом датчик давления установлен в первом трубопроводе и соединен со вторым входом контроллера, первый вход которого соединен с выходом блока датчиков пожарной сигнализации, а первый выход контроллера является управляющим входом первого запорно-пускового клапана баллона, заправленного газом-пропеллентом, а второй выход одновременно соединен с управляющими входами запорно-пускового клапана баллона с огнетушащим веществом и дополнительно введенного третьего запорно-пускового клапана между первым и вторым трубопроводом с огнетушащим веществом, причем на конце первого трубопровода установлен карман-ловушка, при этом по крайней мере один из баллонов перевернут и в нижней части, соприкасающейся с запорно-пусковым клапаном, расположена жидкостная компонента ОТВ, а в верхней части баллона - газ-пропеллент.

На фиг.3 представлена функциональная схема устройства, где блок датчиков пожарной сигнализации 1, контроллер 2, запорно-пусковые клапаны 3.1-3.3, баллоны 4.1-4.2, газ-пропеллент 5.1-5.2, подвижная преграда 6.1-6.2, первый трубопровод 7, заправочные штуцеры 8.1-8.2, огнетушащий состав 9.1-9.2, индивидуальный трубопровод 10, мембраны 11.1-11.3, карман-ловушка 12, коллектор 13, распылители 14, датчик давления 15, второй трубопровод 16.

Реализация предложенного способа и достижение указанного технического результата показаны на примере работы устройства.

Работает устройство следующим образом (фиг.3).

При обнаружении пожара сигнал от блока датчиков пожарной сигнализации 1 поступает на первый вход контроллера 2, на первом выходе которого формируется сигнал, который поступает на управляющий вход первого запорно-пускового клапана 3.1, разрешая подачу предварительно заправленного в баллон 4.1 под давлением Рбал= (100-150) атм газа-пропеллента 5.1 через первую подвижную газонепроницаемую преграду 6.1 в первый трубопровод 7, который выполняют из гладких труб с коэффициентом шероховатости не хуже 0.03 и конструктивно обеспечивают возможность продвижения по нему подвижных преград 6.1 и 6.2. Первый трубопровод 7 предварительно заполняют через штуцер 8.1 однофазным огнетушащим веществом (ОТВ) 9.1, что позволяет сократить время доставки ОТВ в зону пожара.

В начальной и конечной частях первого трубопровода 7 перед местом подключения, по крайней мере, одного индивидуального трубопровода 10 устанавливают разрушаемую под давлением Р>Рпор мембрану 11.2 и карман-ловушку 12. Когда под давлением Рбал подвижная преграда 6.1 создает в первом трубопроводе 7 давление больше порогового, то мембрана 11.2 разрушается и однофазное ОТВ 9.1 через короткий индивидуальный трубопровод 10 со скоростью, близкой к 1500 м/с, подается в коллектор 13 с распылителями 14. В распылителе ОТВ преобразовывается в мелкодисперсное состояние с явно выраженным фронтом и повышенной концентрацией, который поступает в защищаемое помещение.

Отличительной особенностью такой подачи ОТВ является близкая к предельной (1500 м/с) скорость движения жидкости по трубопроводам за счет ее однофазности, импульсный характер впрыска, создаваемый за счет сверхвысокого давления (100-150) атм, связанный с этим эффект гидравлического удара при впрыске ОТВ, а также связанная с этим эффектом повышенная скорость перемещения фронта в защищаемом объеме и концентрация ОТВ, которая существенно превышает обычную.

По завершении впрыска однофазной ОТВ 9.1 подвижная преграда 6.1 помещается в карман-ловушку 12 и тем самым разрешает подачу содержащегося в баллоне 4.1 газа-пропеллента 5.1 в защищаемый объем.

Для успешного решения поставленной задачи пожаровзрывоподавления необходимо предупредить возможность повторного воспламенения, что может произойти в случае, если объем ОТВ, заправленный в первый трубопровод 7, будет меньше, чем требуется для этих целей.

Общий объем жидкости, который необходимо подать в защищаемое помещение, определяется как его размерами, так и конкретными свойствами используемого ОТВ, исходя, например, из [1, с. 175-183].

В этом случае по сигналу от датчика давления 15, когда давление газа-пропеллента 5.1 в первом трубопроводе 7 опустится до устанавливаемого заранее порогового значения Ргаз, на второй вход контроллера 2 поступает сигнал, по которому на его втором выходе формируется сигнал, который одновременно подается на второй и третий запорно-пусковые клапаны 3.2 и 3.3? разрешая подачу в первый трубопровод 7 из предварительно заправленного в баллон 4.2 под сверхвысоким давлением (100-150) атм ОТВ 9.2 через второй трубопровод и соединяющий их запорно-пусковой клапан 3.3.

При установке баллон 4.2 специально ориентируют в пространстве запорно-пусковым клапаном вниз, обеспечивая очередность подачи в первый трубопровод 7 сначала заправленный в него ОТВ 9.2, а затем - газа-пропеллента 5.2. Второй запорно-пусковой клапан 3.2 также подключен к первому трубопроводу 7 через вторую подвижную газонепроницаемую перегородку 6.2 и предварительно заправленный ОТВ через штуцер 8.2 второй трубопровод 16. Наличие запорно-пускового клапана 3.3 препятствует вытеканию ОТВ из второго трубопровода 16 при срабатывании первой очереди пожаротушения. Эти меры препятствуют смешиванию остатка газа-пропеллентта 5.1 с ОТВ 9.2 в первом трубопроводе 7 и практически обеспечивают доставку жидкостного ОТВ в зону пожара со скоростью, близкой к скорости движения однофазной жидкости.

Таким образом, из работы устройства и теоретических предпосылок, приведенных выше, следует, что для пожаров, сопровождающихся в начальной стадии развития резким повышением давления, подавление взрыва происходит за счет циклической подачи ОТВ, чередуя однофазную жидкость и газ-пропеллент. Повышение быстродействия и эффективности пожаротушения происходит за счет хранения однофазной ОТВ в трубопроводах в непосредственной близости к охраняемому объекту, что исключает на первом этапе затраты времени на транспортировку ОТВ к колллектору. Повторные впрыски разделенных компонентов ОТВ (жидкостной и газа-пропеллента) обеспечивают транспортировку жидкостной компоненты ОТВ от места хранения к очагу пожара со скоростью, близкой к предельной (1500 м/с). В связи с этим время тушения пожара сложного технологического объекта практически сводится ко времени обнаружения возгорания и времени срабатывания запорно-пусковых устройств.

Похожие патенты RU2211061C2

название год авторы номер документа
ПРОТИВОПОЖАРНАЯ СИСТЕМА 2000
  • Клименко А.С.
  • Северин Г.И.
  • Привалов Д.П.
  • Флястер И.И.
  • Продовиков С.П.
  • Сухов С.А.
  • Дрикер Г.Я.
  • Якушев Л.Д.
  • Балавин М.А.
  • Лаврухин В.К.
RU2189841C2
СИСТЕМА ПОЖАРОТУШЕНИЯ 2000
  • Клименко А.С.
  • Северин Г.И.
  • Привалов Д.П.
  • Копылов Н.П.
  • Флястер И.И.
  • Лаврухин В.К.
  • Шайхутдинов А.З.
RU2179871C2
СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ПОЖАРА СЛОЖНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2000
  • Клименко А.С.
  • Северин Г.И.
  • Привалов Д.П.
  • Флястер И.И.
  • Шайхутдинов А.З.
RU2179870C2
ТЕЛЕМЕХАНИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОЖАРОТУШЕНИЯ С ТРАНСПОРТИРОВКОЙ СРЕДСТВ ПОЖАРОТУШЕНИЯ К ОЧАГУ ПОЖАРА ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ ЗАЩИЩАЕМОГО ОБЪЕКТА 2010
  • Забелышенский Дмитрий Михайлович
  • Кабак Андрей Иванович
  • Карпов Анатолий Флегонтович
  • Попов Виктор Львович
  • Шевнин Анатолий Николаевич
RU2435621C2
Автоматическая система пожаротушения 2024
  • Абдурагимов Иосиф Микаэлевич
  • Абдурагимова Татьяна Иосифовна
  • Долбич Владимир Александрович
RU2826397C1
УСТРОЙСТВО ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ СЛОЖНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА 2000
  • Клименко А.С.
  • Северин Г.И.
  • Привалов Д.П.
  • Копылов Н.П.
  • Ефанов В.И.
  • Яковенко Н.А.
  • Цариченко С.Г.
  • Якушев Л.Д.
  • Шайхутдинов А.З.
  • Балавин М.А.
RU2179873C2
СПОСОБ ПОЖАРОТУШЕНИЯ 2014
  • Федулов Сергей Алексеевич
  • Кузьменко Владимир Владимирович
RU2549038C1
Многофункциональный робототехнический комплекс предупредительного мониторинга, обнаружения возгораний и управления пожаротушением производственных объектов 2021
  • Харевский Валерий Андреевич
  • Горбань Юрий Иванович
  • Немчинов Сергей Георгиевич
  • Бурдин Александр Михайлович
  • Гайнанов Валерий Феликсович
RU2775482C1
Запорно-пусковое устройство быстродействующей автоматической пожаротушащей системы 2020
  • Куприн Геннадий Николаевич
  • Колыхалов Дмитрий Геннадьевич
  • Оленин Петр Валерьевич
  • Морозов Дмитрий Николаевич
  • Ахлынов Денис Олегович
RU2754439C1
Быстродействующая автоматическая пожаротушащая система 2020
  • Куприн Геннадий Николаевич
  • Колыхалов Дмитрий Геннадьевич
  • Оленин Петр Валерьевич
  • Морозов Дмитрий Николаевич
  • Ахлынов Денис Олегович
RU2754440C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 211 061 C2

Реферат патента 2003 года СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА СЛОЖНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к области пожаротушения и может быть использовано при ликвидации пожаров на сложных технологических объектах. Техническим результатом изобретения является подавление взрыва, тушение пожара и повышение быстродействия за счет сокращения времени подачи огнетушащего вещества (ОТВ) в зону очага пожара. Указанный технический результат достигнут за счет того, что ОТВ в зону пожара подают циклически, чередуя однофазную жидкость и газ-пропеллент. Указанный технический результат достигается также тем, что в устройство тушения пожара сложного технологического объекта, содержащее блок датчиков пожарной сигнализации, контроллер, по крайней мере два баллона с запорно-пусковыми клапанами, соединенные через трубопроводы, снабженные заправочными штуцерами, с коллектором, имеющим распылители, дополнительно введены две подвижные перегородки, установленные между запорно-пусковыми клапанами первого и второго баллонов через мембраны в первом и втором трубопроводах, а третья мембрана введена в первый трубопровод перед индивидуальным трубопроводом коллектора, при этом датчик давления установлен в первом трубопроводе и соединен со вторым входом контроллера, первый вход которого соединен с выходом блока датчиков пожарной сигнализации, а первый выход контроллера является управляющим входом первого запорно-пускового клапана баллона, заправленного газом-пропеллентом, а второй выход одновременно соединен с управляющими входами запорно-пускового клапана баллона с огнетушащим веществом и дополнительно введенного третьего запорно-пускового клапана между первым и вторым трубопроводами с огнетушащим веществом, причем на конце первого трубопровода установлен карман-ловушка, при этом по крайней мере один из баллонов перевернут, и в нижней части, соприкасающейся с запорно-пусковым клапаном, расположена жидкостная компонента ОТВ, а в верхней части баллона - газ-пропеллент. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 211 061 C2

1. Способ тушения пожара сложного технологического объекта, заключающийся в направлении огнетушащего вещества в очаг пожара, отличающийся тем, что огнетушащее вещество в очаг пожара направляют импульсно путем циклической подачи сначала однофазной жидкости со скоростью, близкой к 1500 м/с, а затем газа-пропеллента, предварительно заправленного в баллон под сверхвысоким давлением. 2. Устройство тушения пожара сложного технологического объекта, содержащее блок датчиков пожарной сигнализации, контроллер, по крайней мере два баллона с запорно-пусковыми клапанами, соединенных через трубопроводы, снабженные заправочными штуцерами, с коллектором, имеющим распылители, отличающееся тем, что в него дополнительно введены две подвижные перегородки, установленные между запорно-пусковыми клапанами первого и второго баллонов через мембраны в первом и втором трубопроводах, а третья мембрана введена в первый трубопровод перед индивидуальным трубопроводом коллектора, при этом датчик давления установлен в первом трубопроводе и соединен со вторым входом контроллера, первый вход которого соединен с выходом блока датчиков пожарной сигнализации, а первый выход контроллера является управляющим входом первого запорно-пускового клапана баллона, заправленного газом-пропеллентом, а второй выход одновременно соединен с управляющими входами запорно-пускового клапана баллона с огнетушащим веществом и дополнительно введенного третьего запорно-пускового клапана между первым и вторым трубопроводами с огнетушащим веществом, причем на конце первого трубопровода установлен карман-ловушка. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что по крайней мере один из баллонов перевернут и в нижней части, соприкасающейся с запорно-пусковым клапаном, расположена жидкостная компонента огнетушащего вещества, а в верхней части баллона - газ-пропеллент.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2211061C2

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
БАРАТОВ А.Н., ИВАНОВ Е.Н
Пожаротушение на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности
- М.: Химия, 1979 с.126-138, 295-297
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
ОГНЕТУШИТЕЛЬ 1998
  • Терпигорьев В.С.
  • Щербаков О.П.
  • Малинов В.М.
RU2135237C1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
US 5113947 А, 02.03.1990
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
Вычитающее устройство для частотно-импульсных сигналов 1984
  • Вихман Виктор Осипович
  • Латюк Виктор Георгиевич
  • Матвеев Александр Гаврилович
  • Могелевский Эдуард Германович
SU1168892A1
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
ГИБКОЕ ОГРАЖДЕНИЕ СУДНА НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ 2003
  • Королев А.Н.
  • Хохлов В.В.
  • Синева М.А.
  • Жохов В.П.
  • Петин Е.В.
RU2255013C2

RU 2 211 061 C2

Авторы

Клименко А.С.

Северин Г.И.

Привалов Д.П.

Шайхутдинов А.З.

Копылов Н.П.

Дрикер Г.Я.

Флястер И.И.

Ефанов В.И.

Цариченко С.Г.

Даты

2003-08-27Публикация

2000-07-03Подача