Проектування автоматичної установки пожежогасіння в приміщення цеху вальцювання в процесі виробництва якого використовується гума

Зміст.
Введення
1. Аналіз пожежної небезпеки об'єкта, що захищається
2. Моделювати розвиток можливої пожежі
3. Оцінка ефективності вибраних засобів АППЗ
4. Схема виявлення пожежі та пуску АУП
5. Обгрунтування типу АУП і способу гасіння.
6. Гідравлічний розрахунок АУП.
6.1 Розрахунок необхідного обсягу розчину піноутворювача.
6.2 Розрахунок необхідного основного обсягу піноутворювача.
6.3 Визначення витрати генератора при вільному натиску
6.4 Вибір діаметра труб поживного d1, кільцевого d2 і підводить d3 трубопроводів.
6.5 Гідравлічний розрахунок мережі.
7. Вибір насосно-рухової пари.
8. Розрахунок діаметра дозуючої шайби насоса дозатора.
9. Компонування установки пожежогасіння та опис її роботи.
10. Розробка інструкцій для обслуговуючого персоналу.
11. Експлуатація в зимовий період.
Висновок
Література

Введення
Відомо, що за останні десятиріччя в багатьох сферах людської діяльності явно простежується величезний стрибок у розвитку науки і техніки. У діяльності людини, по геометричній прогресії, впроваджується комп'ютеризація та автоматизація. З'являються нові будівельні та оздоблювальні матеріали, дороге обладнання, високі та наукомісткі технології, які більш ефективні, але в той же час можуть нести в собі велику небезпеку, в тому числі і пожежну. Не треба забувати про культурні цінності, які може втратити людство за свою безпеку і халатність, втрата яких незрівнянна і неоціненна ні з якими фізичними цінностями. І щоб знизити ймовірність втрат, людина вдається до різних заходів захисту. Людина намагається максимізувати безпеку свого майна, свого життя, як вдома, так і на робочому місці.
Один з напрямків захисту - протипожежний захист. Протипожежні захист можна здійснити кількома способами і краєвидами. Наприклад, впровадженням систем автоматичного протипожежного захисту, (надалі АППЗ), які є одним з найкращих видів протипожежного захисту. Впровадження і правильне обслуговування пожежної автоматики, та систем АППЗ в цілому, призводить до ефективному захисту тих приміщень, де її встановлено, шляхом виявлення, повідомлення та придушення вогнища горіння в початковий момент пожежі.
У той же час, проектування установок пожежної автоматики, є складним процесом. Від того наскільки якісно він виконаний, залежить ефективність АППЗ. Тому, проектування АППЗ має передувати вирішення цілого ряду питань, пов'язаних з аналізом пожежної небезпеки об'єкта, конструктивними, об'ємно-планувальними рішеннями та іншими особливостями об'єкта, що захищається. Ось чому проектування установок пожежної автоматики необхідно проводити поетапно, виходячи з категорії виробництва, класу можливої пожежі, групи важливості об'єкту, а також механізму і способу гасіння.
1. Аналіз пожежної небезпеки об'єкта, що захищається.
Дано приміщення цеху вальцювання, розмірами 14х10х6 м, у технологічному процесі якого застосовується гума. Приміщення II ступеня вогнестійкості, опалення є, вентиляція відсутня, постійно відкритих прорізів немає, пожаровзрывоопасность електрообладнання по ПУЕ-П-ІІа. Пожежна навантаження в цеху становить 210 кг * м-2. Лінійна швидкість розповсюдження горіння Vл = 0,018 м * с-1, масова швидкість вигоряння Vм = 0,012 кг * м-2 * з-1, нижча теплота згоряння Qн = 33,5 * 106 Дж * кг-1 0. Коефіцієнт димоутворення kд, полум'яного горіння становить 0,052 кг * кг-1, тління - 0,14 кг * кг-1. Відстань до станції пожежогасіння - 45 м, гарантований напір Нг = 10 м.
Знаючи пожежну навантаження об'єкта, розрахуємо повне час вільного горіння: години
Енергію, яка може бути виділена при згорянні, розрахуємо за формулою: Е = h * Qн * P * F = 0,95 * 33,5 * 106 * 210 * 140 = 9,3 * 1011 Дж, де h - коефіцієнт повноти згоряння (0,95 для твердих горючих матеріалів і 0,75 для рідин), Qн - нижча теплота згоряння, Дж * кг-1, P - пожежне навантаження, кг * м-2, F - площа підлоги приміщення, м2.
2. Моделювання розвитку можливої пожежі
Моделювання розвитку пожежі дозволяє визначити критичний час вільного розвитку пожежі t кр, яке пов'язують з гранично-допустимим часом розвитку пожежі. При горінні твердих горючих матеріалів t кр визначається або часом охоплення пожежею всієї площі приміщення, або, якщо це відбудеться раніше, часом досягнення среднеоб'емной температури в приміщенні значення температури самозаймання що перебувають у ньому матеріалів, яка для даного випадку дорівнює 350 ° С (довідник Баратова).
Вид і тип АППЗ можна встановлювати, дотримуючись умовного правила, якщо t кр і 10 хвилин, то для захисту об'єкта можна обмежитися впровадженням АПС. Коли t кр <10 хвилин, то рекомендується автоматичне гасіння. >
Як бачимо, моделювання розвитку пожежі полягає в побудові двох функцій Fп = | (t) і t = | (t). Де Fп - площа пожежі, м2; t - среднеоб'емная температура, t - поточний час на відрізку не менше 600 секунд (10 хвилин).
Динаміка пожежі завжди пов'язана з місцем його виникнення, розподілом пожежного навантаження і газообміном. Слід визнати, що на початковій стадії (до розкриття скління при температурах 300 ° С) найбільш небезпечним буде центральний пожежа з рівномірно розподіленим пожежної навантаженні. Відзначимо також, що для простоти курсового проектування пожежну навантаження об'єкта, що захищається приймаємо однорідною, а поширення вогню по конструкціях будівлі відсутній. Розміщення і габарити технологічного обладнання не повідомляються. Але в той же час це не дає підстави для проектування світлових і ультразвукових ПІ.
Площа найбільш небезпечного центрового пожежі Fп по однорідної рівномірно розподіленим пожежної навантаженні, поки він має кругову форму, може бути розрахований за висловом: Fп = p * l2t, де lt - шлях, пройдений фронтом вогню з точки займання, м. lt = 0,5 Vл t + Vл (t *- 10) для твердих горючих матеріалів і lt = Vл t при горінні рідин. t і t * - поточний час. t = 1,2,3,5,7,10 хвилин.
Доданок, що містить t *, враховується, коли поточний час розрахунку Fп повинно бути прийнято більше 10 хвилин.
За результатами цього розрахунку необхідно побудувати графік залежності площі пожежі від часу: Fп = | (t) (рис. 1) і визначити tкр.
lt = 0,5 Vл * t Fп = p * l2
При t = 1 хв lt = 0,5 * 0,018 * 1 * 60 = 0,54 м; Fп = 3,14 * 0,542 = 0,915 м2
При t = 2 хв lt = 0,5 * 0,018 * 2 * 60 = 1,08 м; Fп = 3,14 * 1,082 = 3,66 м2
При t = 3 хв lt = 0,5 * 0,018 * 3 * 60 = 1,62 м; Fп = 3,14 * 1,622 = 8,24 м2
При t = 5 хв lt = 0,5 * 0,018 * 5 * 60 = 2,7 м; Fп = 3,14 * 2,72 = 22,89 м2
При t = 7 хв lt = 0,5 * 0,018 * 7 * 60 = 3,78 м; Fп = 3,14 * 3,782 = 44,8 м2
При t = 10 хв lt = 0,5 * 0,018 * 10 * 60 = 5,4 м; Fп = 3,14 * 5,42 = 91,56 м2
За отриманими даними будуємо графік залежності площі пожежі Fп часу від t:
Рис. 1.
Fп = | (t); Fп. кр. = 140 м - площа захищається приміщення, t кр. - Критичний час розвитку пожежі (11,5 хв).
Більш складним є моделювання температури в приміщенні пожежі. Однак t кр. по температурних проявам внутрішніх пожеж може бути знайдено досить надійно, якщо використовувати, не враховує втрат, відоме наближення для розрахунку среднеоб'емной температури t: де tо - початкова температура в приміщенні, ° С; q - теплопродуктивність пожежі на одиницю площі огороджувальних конструкцій приміщення: [кг * м-2 * з-1 * Дж * кг-1 * м2 * м-2] = [Дж * с-1 * м-2] = [Вт * м-2] F = 2аb + 2 ah + 2 bh - площа огороджувальних конструкцій, м2; a - довжина, b - ширина, h - висота приміщення. В даному випадку площа огороджувальних конструкцій на ходимо за формулою: F = 2 * 14 * 10 + 2 * 14 * 6 + 2 * 10 * 6 = 280 + 168 + 120 = 568 м2.
Для побудови графіка t = tо + | (t) (рис. 2) необхідно отримати п'ять-сім розрахункових значень t в інтервалі часу до 10 хвилин пожежі. t кр визначаємо з даного графіку щодо гранично допустимої температури, перевищення якої призведе до різкого розростання пожежі за площею та обсягом.
При t = 1 хв При t = 2 хв: q = 2460,9 Вт * м-2; t = 210,9 ° С При t = 3 хв: q = 5540,2 Вт * м-2; t = 306, 6 ° С При t = 5 хв: q = 15390 Вт * м-2; t = 498,1 ° С При t = 7 хв: q = 30121 Вт * м-2; t = 688,2 ° С
Рис. 2.
t = to + | (t). tc воспл - температура самозаймання речовини пожежного навантаження на об'єкті. t кр - критичний час вільного розвитку пожежі за його тепловим проявам.
На підставі розглянутих графічних моделей F = | (t) і to = 1t + | (t) як більш реального t кр вільного розвитку пожежі вибирається менше з двох його знайдених значень, тобто в нашому випадку - друге, коли критичний час розвитку пожежі t кр становить між 3 і 4 хвилиною, (t кр = 3,5 хв.)
3. Оцінка ефективності вибраних засобів АППЗ.
Тому що завдання не містить умов, що дозволяють використання світлових і ультразвукових сповіщувачів, тому вибір можемо здійснити лише між тепловими і димовими сповіщувачами. При цьому, безумовно, повинні керуватися рекомендаціями СНіП 2.01.02-84.
Ефективність засобів АППЗ тим вище, чим менше час виявлення пожежі t про відносно t кр: про t = t пір + t ІПІ
де t пір і t ІПІ - відповідно порогове час спрацьовування й інерційність пожежного сповіщувача. t ІПІ є робочою характеристикою приладів (довідкове дані).
Межа час t пір спрацьовування димових пожежних сповіщувачів, при круговій формі пожежі, можемо знайти як: c,
де Fо - нормативна площа, контрольована одним ПІ, в нашому випадку Fо = 70 м2 (СНиП 2.04.02-84, таб. 4).
Відзначимо як істотний факт, що Суперечка залежить не тільки від властивостей диму, але і від типу ПІ (скористаємося табличними даними). Так як у нашому випадку можливо, що пожежа може початися повільним тліючим розвитком, то за основу розрахунку візьмемо дані димового пожежного сповіщувача ДИП-3.
= Технічні характеристики димового пожежного сповіщувача:
Сповіщувач
Суперечка * 106 *
кг * м-3
Інерційність, t ІПІ, з
Приймально-контрольний прилад
ДИП-3
16,8
5
РУПІ, ППС-3
Таким чином t доб = 75,5 + 5

4. Схема виявлення пожежі та пуску АУП.
Визначаю кількість сповіщувачів необхідне для захисту приміщення виходячи з наступних вимог: - площа контрольована одним сповіщувачем приймається рівною 70 м2, а відстань між сповіщувачами - не більше 8,5 м від сповіщувача до стіни не більше 4 м (СНиП 2.04.09-84 п. 4.10 таб. 4).
- Якщо установка пожежної сигналізації призначена для керування автоматичними установками пожежогасіння, кожну точку поверхні, що захищається необхідно контролювати не менш, як двома пожежними сповіщувачами (СНиП 2.04.09-84 п. 4.1).
Виходячи з вище викладених вимог і принцип рівномірності розраховуємо необхідну кількість пожежних сповіщувачів за формулою: де F - площа підлоги поверхонь (140 м2), Fо - нормативна площа, контрольована одним ПІ (70 м2).
За тактичних міркувань приймаємо 4 пожежних сповіщувача. (схему розміщення сповіщувачів дивись на рис. 3) Для прийому та відображення сигналів від автоматичних пожежних сповіщувачів (зокрема типу ДИП-3) використовується концентратор ППС-3. Він призначений для захисту промислових об'єктів і ін При цьому електричне живлення активних пожежних сповіщувачів здійснюється від джерела живлення безпосередньо по шлейфів пожежної сигналізації. Концентратор забезпечує відображення всієї інформації, що надходить про стан пожежних сповіщувачів або несправностей в сигнальних ланцюгах на пульт центрального оповіщення, а також формування адресних сигналів-команд на пуск установок автоматичного пожежогасіння.
Технічна характеристика концентратора ППС-3
Максим. число сигнальних шлейфів
60
Максим. кількість пожежних сповіщувачів:

димових, шт.:
20
Напруга живлення:

основне - від мережі змінного струму, В
220
резервне - від джерела постійного струму, В
24
Діапазон робочих температур, С
0 ... 40
Максимальна відносна вологість навколишнього повітря,%
80
Термін служби, років
10
Нормативні вимоги до розміщення концентратора і обладнання повинні відповідати вимогам СНиП 2.04.09-84 (4 розділ), а також технічними характеристиками.

Рис. 3. Схема розміщення пожежних сповіщувачів
5. Обгрунтування типу АУП і способу гасіння.
Спосіб гасіння вибирається, виходячи з гранично припустимого часу розвитку пожежі та досяжного швидкодії подачі вогнегасної речовини в потрібні зони приміщення. Час включення АУП t вклАУП повинно бути істотно менше критичного часу вільного розвитку пожежі t кр: t вклАУП = t пір + t ІПІ + t у. у. + T тр
t вклАУП = 75,5 + 5 + 0,4 + 18,3
t вклАУП = 99,23 <210 = t кр. >
де t ІПІ - інерційність пожежного сповіщувача, t у. у. - Тривалість спрацьовування вузла управління (пускового блоку) АУП, с, (Бубир Н. Ф., і д. р.. Виробнича та пожежна автоматика. Частина 2.-М.: Стройиздат, 1985. Табл. 18.11); t тр - час транспортування вогнегасної речовини по трубах: t тр = l/V. Тут l - довжина підвідних і живильних трубопроводів, м; V - швидкість руху вогнегасної речовини, м * з-1 (доцільно взяти V = 3 м * з-1).
Найбільш доцільним способом гасіння пожежі в цеху з застосуванням у технологічному процесі гуми є об'ємний, тобто для гасіння застосовується піна (довідник А. Н. Баратова, таб. 4.1).
6. Гідравлічний розрахунок АУП.
Важливим моментом проектування всіх типів АУП є розробка схем розміщення зрошувачів (розпилювачів) і розподільних мереж трубопроводів. Необхідне для приміщення кількість дренчерної (так само як і спринклерних) зрошувачів та їх встановлення здійснюється з урахуванням їх технічних характеристик, рівномірності зрошення захищається площі (табл. 1 СНиП 2.04.09-84) і вогнестійкості (пункт 2.20 СНиП 2.04.09-84) приміщення .
За додатком 2 СНиП 2.04.02-84 приймається третя група приміщення за небезпекою поширення пожежі. По таблиці 1 СНіП і таблиці 5 додатка 6 СНиП приймаю основні розрахункові параметри: - інтенсивність подачі вогнегасної кошти 0,12 л/с * м2; - тривалість роботи установки 1500 с (25 хв); - коефіцієнт руйнування піни k2 = 3.
За табл. 2 додатка 6 для розрахунку приймемо генератор пінний 2-ГЧСм. Значення коефіцієнта k = 1,48. Мінімальний вільний напір, м - 15; максимальний допустимий напір, м = 45.
6.1 Розраховуємо необхідний об'єм розчину піноутворювача.
, Де К2 - коефіцієнт руйнування піни приймається по таблиці 5 додатка 6 СНиП 2.04.09-84; W - об'єм приміщення, м3; К3 - кратність піни.
6.2 Знаходимо потрібний основний об'єм піноутворювача.
6.3 Визначаємо витрату генератора Q при вільному натиску Hсв = 45 м, їх необхідність і достатня кількість n:, тобто Приймаються 2 ГЧСм.
t = 25 хвилин = 1500 секунд - тривалість роботи установки з піною середньої кратності, хв. (додаток 6 таблиця 5).
Отже в приміщенні досить встановити два генератора ГЧСм. Здійснимо розміщення генераторів на плані приміщення. Розвідні мережа приймається кільцевої. Положення генераторів ГЧСм асиметрично стояка.
Для наочності покажемо також принципову розрахункову схему АУПП і найважливіші розміри архітектурно-планувальних рішень.
Схема розміщення генераторів піни, а також розрахункова схема АУПП з насосом дозатором показана в графічній частині.
6.4 Вибираємо діаметр труб кільцевого поживного d1 і трубопроводу, що підводить d2: Приймаються d1 = 65 мм. Значення Кт = 572 (СНиП таб. 9 прил. 6).
Приймаються d2 = 100 мм. Значення Кт = 4322 (СНиП таб. 9 прил. 6).
6.5 Виконуємо гідравлічний розрахунок мережі основного водопітателя з урахуванням витрат, що включають піноутворювач. Оскільки H1 = 45 м, то Q = 9,93 л/с. Надалі, щоб мінімізувати нев'язки напорів лівого і правого напрямків обходу кільцевого трубопроводу щодо точки 3, припустимо, що витрата диктує зрошувача лише на 15% здійснюється з боку розподільного півкільця, що включає генератор 2. Отже: Таким чином, напір у вузловий точці 3 живильного трубопроводу, так як нев'язки в даних умовах дорівнює 0,24 м, буде дорівнює: Сумарна витрата генераторів: Q = Q1 + Q2 = 9,93 + 9,94 = 19,9 л/с.
Йому буде відповідати натиск на вихідному патрубку основного водопітателя H: де H3-ОВП - втрати напору на підводить трубопроводі від вузлової точки 3 до вихідного патрубка водопітателя; l3-ОВП = 51 м - довжина труби діаметром 100 мм; Z = 6 м - статичний напір в стояку АУП; e = 2,35 * 10-3 - коефіцієнт втрат напору в прийнятому вузлі управління БКМ (див. табл. 4 прил. 6 СНиП 2.04.09-84).
7. Вибір насосно-рухової пари.
За знайденому витраті Q = 19,9 л/с і напору H = 59,9 м вибираємо за каталогами насосно-рухову пару основного водопітателя АУПП (вибираємо насос?? -90/55 З електродвигуном потужністю 22 кВт) і будуємо суміщений графік робочої характеристики основного насоса, динамічних втрат мережі та насоса дозатора.
Щоб вибрати насос дозатор уточнимо фактичні витрати і напір, які забезпечить дана насосна пари в проектованої мережі. Для цього потрібно побудувати так звану динамічну характеристику мережі. Динамічні втрати напору мережі - це залежність динамічної складової Hдін на вихідному патрубку насоса від поточних витрат Q1, зведених в квадрат: У свою чергу опір мережі може бути визначено з виразу: Результати динамічних втрат мережі, що розраховується АУП, занесемо в таблицю.
S, м * л-2 * с-1
0,02
Q, л * с-1
5
10
15
20
25
Ндін, м
0,5
2
4,5
8
12,5
З поєднання графіків видно, що фактичні витрати розчину піноутворювача установкою буде складати 20 л/с при натиску 58 м. Звідси ясно що витрата піноутворювача і обсяг також зміниться: Qпо = 20 * 0,06 = 1,2 л/с Vпо = Qпо * tраб = 1,2 * 1500 = 1800 л = 1,8 м3
8. Розрахунок діаметра дозуючої шайби насоса дозатора.
У висновку вибираємо насос дозатор і розраховуємо діаметр дозуючої шайби dш. Як насоса дозатора приймаємо ЦВ-3/80. При цьому різниця напорів з лінії насоса дозатора і основного водопітателя в точці врізання їх буде не більше H = 225-58 = 167 м. Тепер використовуємо вираз, що дозволяє розрахувати діаметр дозуючої шайби: де m - коефіцієнт витрати шайби (m = 0,62 для шайби з тонкою стінкою); g = 9,8 м/с. У результаті підстановки в вираз отримаємо, що dш = 6,56 мм.
Таким чином, принципові тактико-технічні характеристики автоматичного гасіння среднекратной піною, у відповідності з умовою, встановлені.
9. Компонування установки пожежогасіння та опис її роботи.
Дренчерної установка пожежогасіння складається з трьох "блоків". Захищають приміщення в яких встановлені датчики-сповіщувачі для виявлення пожежі і зрошувачі для його ліквідації. Приміщення персоналу, де встановлений приймально-контрольний прилад, щит управління. Приміщення, де розташовані насоси, трубопроводи, водопінних арматура.
Установка працює в такий спосіб: при виникненні пожежі спрацьовує ПІ. Електричний імпульс подається на щит управління та прийомну станцію пожежної сигналізації. Чи включається світлова та звукова сигналізація. Командний сигнал управління надходить на включення електрозадвіжкі і насоса. Насос подає воду з основного водопітателя в магістральний трубопровід, де в потік води дозується певну кількість піноутворювача. Отриманий розчин транспортується через засувку в розподільну мережу, і далі в зрошувачі.
10. Розробка інструкцій для обслуговуючого персоналу.
Важливими вимогами до дренчерної установки водяного пожежогасіння є пристосованість до засобів контролю технічного стану в процесі експлуатації. При обгрунтуванні оптимального ТО враховується ймовірність безвідмовної роботи, оскільки цей параметр робить вирішальний вплив на надійність установок в умовах експлуатації.
Інструкція з організації та проведення робіт з щоденного технічного обслуговування установок вимагає виконання низки заходів, що проводяться щодня, щомісяця, раз на три місяці, раз на три роки, раз на три з половиною років.
До щоденного технічного обслуговування належать наступні операції: - перевірка чистоти і порядку в приміщенні станції пожежогасіння; - контроль вказівки води в резервуарі за допомогою КВП; - перевірка напруги на вводах електроустановках; - зовнішній огляд вузлів керування.
В щотижневий ТО входять всі роботи щоденного ТО і наступні операції: - контроль насосів станції пожежогасіння та їх запуск на 10 хв - проводяться: перевірка справності КВП, відновлення запасів мастила в маслоціліндрах.
- Перевірка вузлів управління та контроль систем трубопроводів; - очищення зрошувачів від бруду і пилу.
До щомісячному ТО відносяться наступні роботи: - проведення заходів щотижневого ТО; - очищення поверхонь трубопроводів від пилу і бруду; - перевірка працездатності установки в ручному і автоматичному режимах.
ТО, що проводиться раз на три місяці: - проведення заходів по щомісячному ТО; - перевірка КВП; - промивка трубопроводів; - перевірка працездатності електрообладнання; К ТО, що проводиться раз на три з половиною роки відносяться роботи: - розбирання, чищення насосів і арматури; -- забарвлення трубопроводів.
11. Експлуатація в зимовий період.
У приміщенні насосної станції необхідно підтримувати позитивну температуру не нижче +5 градусів. У резервуарі (ах) з піноутворювачем слід підтримувати температуру від 5 до 20 градусів С.
Висновок.
У ході виконання курсового проектування автоматичної установки пожежогасіння цеху вальцювання у технологічному процесі якого використовується гума, я закріпив теоретичні знання і практично освоїв методику інженерних розрахунків. Крім цього, відпрацював навички використання літературних джерел при вирішенні конкретних питань проектування.
Література.
1. СНиП 2.04.09-84. Пожежна автоматика будинків і споруд. -М.: Державний комітет у справах будівництва, 1995 р.
2. П. І. Шаровар. Пристрій і системи пожежної сигналізації. -М.: Стройиздат, 1985. - С299.
3. Н. Ф. Бубир і ін Виробнича та пожежна автоматика. -М.: ВІПТШ, 1986. -С293.
4. А. Н. Баратов та ін Пожаровзрывоопасность речовин і матеріалів та засоби їх гасіння: Довідник. -Ч 1,2. -М.: Хімія, 1990.
5. П. П. Алексєєв та ін Машини і апарати пожежогасіння. -М.: ВШ, 1972.
6. В. Я. Карелін, А. В. Мінаєв. Насоси та насосні станції. -М. Стройиздат, 1986-З320.